Каталитический нейтрализатор что это


Почему выходит из строя каталитический нейтрализатор — журнал За рулем

В системе выпуска всех современных автомобилей есть устройство для снижения токсичности отработавших газов — каталитический нейтрализатор. Рассмотрим его конструкцию и возможные неисправности.

Каталитические нейтрализаторы начали применять еще в прошлом веке для снижения токсичности отработавших газов автомобильного двигателя с искровым зажиганием.

Керамические соты каталитического нейтрализатора

Керамические соты каталитического нейтрализатора.

Керамические соты каталитического нейтрализатора.

Материалы по теме

Внутри нейтрализатора расположен пористый несущий материал — керамический блок с сотовой структурой. На поверхность керамического блока нанесен промежуточный слой активаторов, а поверх него — каталитически активный слой из благородных металлов (платины, палладия и родия). На каталитически активном слое происходят химические реакции, при которых ядовитые вещества отработавших газов: оксид углерода и оксиды азота — превращаются в диоксид углерода и элементарный азот, а углеводороды — в диоксид углерода и водяной пар. Степень очистки отработавших газов в исправном нейтрализаторе достигает 98%.

Каталитический нейтрализатор работает без расхода активного вещества. В современных автомобилях с нормами токсичности Евро-4 и Евро-5 каталитические нейтрализаторы располагают максимально близко к выпускным отверстиям и крепят шпильками или болтами через прокладку к головке блока цилиндров.

Каталитический нейтрализатор (катколлектор)

Каталитический нейтрализатор (катколлектор) плотно компонуется с силовым агрегатом Лады Гранты.

Каталитический нейтрализатор (катколлектор) плотно компонуется с силовым агрегатом Лады Гранты.

Столь тесное соседство массивного и горячего каталитического нейтрализатора с двигателем затрудняет компоновку моторного отсека и приводит к повышению температуры в подкапотном пространстве. Но зато прогрев активной зоны катколлектора после пуска двигателя происходит быстрее. Ведь только прогретый катализатор способен эффективно очищать отработавшие газы. Каталитические реакции эффективно идут только при температуре свыше 300 градусов Цельсия.

Каталитический нейтрализатор автомобиля Лада Приора

Каталитический нейтрализатор автомобиля Лада Приора.

Каталитический нейтрализатор автомобиля Лада Приора.

Для правильной работы системы перед каталитическим блоком и сразу за ним устанавливают кислородные датчики (лямбда-зонды). Стоящий до нейтрализатора датчик называют управляющим, а установленный после — диагностическим.

В мировой практике используется и другое расположение каталитического нейтрализатора. Такая схема с расположением бочонка каталитического нейтрализатора под днищем автомобиля появилась на заре применения этого способа снижения токсичности отработавших газов и до сих пор используется, например, на автомобилях фирмы Renault при нормах Евро-4 и даже Евро-5.

Каталитический нейтрализатор

Каталитический нейтрализатор под днищем кроссовера Renault Duster

Каталитический нейтрализатор под днищем кроссовера Renault Duster

Система выпуска отработавших газов Lada 4x4

Система выпуска отработавших газов Лады 4x4, каталитический нейтрализатор расположен вдалеке от двигателя.

Система выпуска отработавших газов Лады 4x4, каталитический нейтрализатор расположен вдалеке от двигателя.

Каталитический нейтрализатор считается надежным элементом конструкции современного автомобиля, и производители не предусматривают регламента по его замене. То есть, по их мнению, срок службы катколлектора или элемента под днищем автомобиля должен быть равен сроку службы всего автомобиля. Тем не менее практика показала, что каталитические нейтрализаторы далеко не всегда служат безупречно.

Что может случиться с нейтрализатором?

Первой неисправностью активного элемента катколлектора является его оплавление, проявляющееся в виде спекания сот и приводящее к затрудненному проходу отработавших га

Каталитический нейтрализатор: устройство и принцип работы

В составе выхлопных газов автомобиля содержится довольно много токсичных веществ. Для предотвращения их попадания в атмосферу используется специальное устройство, получившее название “каталитический нейтрализатор” (более известный как “катализатор”). Он устанавливается на автомобилях, оснащенных двигателями внутреннего сгорания, работающих как на бензине, так и на дизельном топливе. Зная принцип работы катализатора, вы сможете понять важность его работы и оценить последствия, которые может вызвать его удаление.

Конструкция и функции каталитического нейтрализатора

Устройство каталитического нейтрализатора

Нейтрализатор является частью системы выхлопа. Он располагается сразу за выпускным коллектором двигателя. Катализатор состоит из:

  • Металлический корпус (монтажный мат), имеющий входной и выходной патрубки.
  • Керамический блок (монолит). Представляет собой пористую структуру с множеством ячеек, которые увеличивают площадь соприкосновения выхлопных газов с рабочей поверхностью.
  • Каталитический слой – специальное напыление на поверхностях ячеек керамического блока, состоящее из платины, палладия и родия. В последних моделях для напыления иногда используется золото – драгоценный металл, который имеет более низкую стоимость.
  • Металлический кожух. Выполняет функции теплоизоляции и защиты катализатора от механических повреждений.

Главная функция каталитического нейтрализатора – это нейтрализация трех основных токсических компонентов отработавших газов, поэтому он получил свое название – трехкомпонентный. Вот эти нейтрализуемые компоненты:

  • Окислы азота NOx – компонент смога, причина кислотных дождей, ядовиты для человека.
  • Угарный газ СО – смертельно опасен для человека при концентрации в воздухе от 0,1%.
  • Углеводороды CH – компонент смога, отдельные соединения канцерогены.

Принцип действия катализатора

На практике трехкомпонентный каталитический нейтрализатор имеет следующий принцип действия:

  • Выхлопные газы из двигателя попадают внутрь керамических блоков, где проникают в ячейки, полностью заполняя их.
  • Металлы-катализаторы палладий и платина провоцируют реакцию окисления, в результате которой несгоревшие углеводороды СН преобразуются в водяной пар, а угарный газ СО в углекислый.
  • Восстановительный металл-катализатор родий преобразует NOx (оксид азота) в обычный безвредный азот.
  • В атмосферу выпускаются очищенные отработавшие газы.

Если в автомобиле установлен дизельный двигатель, то возле катализатора всегда находится сажевый фильтр. Иногда эти два элемента могут быть совмещены в единую конструкцию.

Рабочая температура катализатора играет решающую роль в эффективности процесса нейтрализации токсичных компонентов. Реальное преобразование начинается только после достижения 300°С. Идеальной, с точки зрения эффективности и срока службы, считается температура от 400 до 800°С. В диапазоне температур от 800 до 1000°С наблюдается ускоренное старение нейтрализатора. Длительная работа при температуре свыше 1000°С оказывает губительное воздействие на катализатор. Альтернативой керамике, выдерживающей высокие температуры, является металлическая матрица из гофрированной фольги. Катализаторами в такой конструкции выступают платина и палладий.

Срок службы катализатора

Разрушение керамического блока катализатора

Средний ресурс катализатора составляет 100 тыс. километров пробега, но при правильной эксплуатации он может исправно функционировать и до 200 тыс. километров. Основные причины раннего износа – неисправность двигателя и качество топлива (топливовоздушной смеси). При наличии обедненной смеси происходит перегрев, а при слишком богатой возникает засорение пористого блока остатками несгоревшего топлива, что препятствует протеканию необходимых химических процессов. Это приводит к тому, что срок службы каталитического нейтрализатора существенно снижается.

Еще одной распространенной причиной неисправности керамического катализатора являются механические повреждения (трещины), возникающие при механических воздействиях. Они провоцируют быстрое разрушение блоков.

При возникновении неисправностей работа каталитического нейтрализатора ухудшается, что фиксируется при помощи второго лямбда-зонда. В этом случае электронный блок управления сообщит о неисправности, выдав на приборной панели ошибку «CHECK ENGINE». Также признаками выхода из строя являются дребезжание, увеличение расхода топлива и ухудшение динамики. В этом случае его меняют на новый (оригинального производства или универсальный). Почистить или восстановить катализаторы невозможно, а поскольку это устройство имеет высокую цену, многие автомобилисты предпочитают просто удалить его.

Можно ли удалить катализатор

При удалении катализатора его очень часто заменяют на пламегаситель. Последний выравнивает поток выхлопных газов. Его установка рекомендуется для устранения неприятных шумов, которые возникают при удалении катализатора. При этом, если вы выбрали именно удаление, лучше полностью снять устройство и не прибегать к рекомендациям некоторых автомобилистов пробить в нем отверстие. Подобная процедура улучшит ситуацию только на время.

В автомобилях, соответствующих экологическим стандартам Евро-3, помимо удаления катализатора необходима перепрошивка электронного блока управления. Ее обновляют до версии, в которой отсутствует каталитический нейтрализатор. Также можно установить эмулятор сигнала кислородного датчика, который избавит от не

Катализатор автомобильный (каталитический нейтрализатор): как это работает?

На чтение 7 мин. Просмотров 665 Опубликовано

Каталитический нейтрализатор (конвертер) представляет собой устройство контроля выбросов выхлопных газов, которое превращает токсичные газы и загрязняющие вещества в выхлопных газах двигателя внутреннего сгорания в менее токсичные загрязняющие вещества, катализируя окислительно-восстановительную реакцию (реакцию окисления и восстановления).

Катализаторы обычно используются с двигателями внутреннего сгорания, работающими на бензине или дизельном топливе.

Принцип работы

В химии катализатор — это вещество, ускоряющее или вызывающее химическую реакцию, но само при этом не расходующееся. Такими веществами являются золото, никель, палладий, медь, родий, хром и большинство драгоценных и редких металлов.

В процессе работы автомобильного двигателя образуются выхлопные газы. Эти газы попадают в выпускной коллектор и далее — в каталитический преобразователь.

Выхлопной газ, состоящий из токсичных веществ, проходит через структуру нейтрализатора. Вещества-катализаторы в составе конвертера вызывают химические реакции, преобразующие вредные вещества в безвредные.

Современный нейтрализатор использует два катализатора, а именно — катализатор восстановления и катализатор окисления.

Катализатор окисления изготовлен из палладия и платины, а катализатор восстановления — из родия и платины. В результате реакций в каталитическом преобразователе образуются: углекислый газ, азот, вода.

Конструкция

Каталитический преобразователь представляет собой металлический корпус из нержавеющей стали, в котором есть сердцевина с сотовой структурой. Она покрыта драгоценными металлами, такими как платина и родий. Эти металлы реагируют с выхлопными газами двигателя. Они уменьшают содержание токсичных газов, превращая их в углекислый газ и воду.

Керамическая конструкция дешевле в производстве, но у неё есть большой минус — хрупкость. Достаточно небольшого удара, чтобы керамические соты треснули и осыпались.

В первую очередь катализатор реагирует с окисью углерода, образующейся при сгорании бензина. Он также реагирует с углеводородами, образованными несгоревшим топливом и оксидами азота. Таким образом, нейтрализатор превращает эти газы в менее вредные побочные продукты, такие как диоксид углерода, водяной пар и азот.

Чтобы катализатор был эффективным, его температура должна быть около 400 °C. Вот почему они обычно соединены с выпускным коллектором. По этой же причине датчики кислорода имеют нагревательные элементы.

Типы каталитических нейтрализаторов

Есть три разных типа автомобильных катализаторов. Первый тип — катализатор окисления. Он уменьшает вредные загрязнения, такие как угарный газ (CO) и углеводороды топлива (HC) в выхлопе. Одновременно часто используется вторичный впрыск воздуха. Однако катализатор окисления уменьшает только часть загрязняющих веществ.

Двухступенчатый

Второй тип — двуступенчатый каталитический нейтрализатор, который является более совершенным. Работает в два этапа. Есть два элемента, которые расположены один за другим.

Двусторонний (или «окислительный») каталитический нейтрализатор имеет две одновременные задачи:

  1. Окисление оксида углерода до диоксида углерода:
    2CO + O2 → 2CO2.
  2. Окисление углеводородов (несгоревшего и частично сгоревшего топлива) до диоксида углерода и воды:
    CxH2x + 2 + [(3x + 1) ⁄ 2] O2 → xCO2 + (x + 1) H2O (реакция горения).

Этот тип автомобильных катализаторов широко используется в дизельных двигателях для снижения выбросов углеводородов и окиси углерода. Они также использовались на бензиновых двигателях в автомобилях американского и канадского рынков до 1981 года. Из-за неспособности контролировать оксиды азота они были заменены трехступенчатыми нейтрализаторами.

Трёхступенчатый

Третий тип — это трёхступенчатый каталитический нейтрализатор. Начал использоваться с 1981 г. Он преобразовывает вредные газы, выходящие из двигателя, в безвредные.

Выхлопные газы двигателя содержат опасные вещества, которые наносят вред окружающей среде. К ним относятся оксиды азота, углеводороды и оксид углерода. Трехступенчатый катализатор превращает их в менее вредный диоксид углерода, воду и азот.

Три ступени очистки выхлопных газов выглядят так:

  1. Восстановление оксидов азота до азота (N2):
    2 CO + 2 NO → 2 CO2 + N2
    углеводород + NO → CO2 + H2O + N2
    2 H2 + 2 NO → 2 H2O + N2;
  2. Окисление угарного газа до углекислого газа:
    2 CO + O2 → 2 CO2;
  3. Окисление несгоревших углеводородов (HC) до диоксида углерода и воды в дополнение к вышеуказанной реакции NO:
    углеводород + O2 → H2O + CO2;

Эти три реакции происходят наиболее эффективно, когда катализатор получает выхлоп от двигателя, работающего немного выше стехиометрической точки. Для сжигания бензина это соотношение составляет от 14,6 до 14,8 частей воздуха на одну часть топлива. Эффективность преобразования очень быстро падает, когда двигатель работает вне этих пределов.

При бедной смеси выхлоп содержит избыточный кислород и это не способствует реакции восстановления NOx. При богатой смеси избыточное топливо потребляет весь доступный кислород перед нейтрализатором, оставляя для функции окисления только кислород, находящейся в катализаторе.

Трёхступенчатый конвертер является единственным устройством, которое уменьшает количество всех трёх загрязнителей за один раз. Такой способ очистки наиболее экономичный.

Большинство автопроизводителей используют в своих транспортных средствах именно трехступенчатые нейтрализаторы, которые соответствуют строгим нормам выбросов.

Где и как расположен катализатор

В большинстве транспортных средств каталитический нейтрализатор расположен рядом с выпускным коллектором двигателя. Преобразователь быстро нагревается благодаря воздействию очень горячих выхлопных газов, что позволяет снизить вредные выбросы во время прогрева двигателя. Это достигается путем сжигания избыточных углеводородов, которые образуются в результате обогащенной смеси, необходимой для холодного пуска.

В некоторых трехкомпонентных катализаторах есть системы впрыска воздуха, который подается между первой (восстановление NOх) и второй (окисление углеводородов и СО) ступенью преобразователя.

Как и в двухступенчатых преобразователях, этот нагнетаемый воздух обеспечивает кислород для реакций окисления. Также иногда присутствует точка впрыска воздуха выше по потоку, перед каталитическим нейтрализатором, чтобы обеспечить дополнительный кислород только во время прогрева двигателя.

Это приводит к тому, что несгоревшее топливо воспламеняется в выхлопном тракте, тем самым предотвращая его попадание в каталитический конвертер. Этот метод сокращает время работы двигателя, необходимое для достижения рабочей температуры катализатора.

Большинство новых автомобилей имеют электронные системы впрыска топлива и не требуют впрыска воздуха в своих выхлопных трубах. Вместо этого они обеспечивают точно контролируемую топливовоздушную смесь, которая быстро и непрерывно переключается между обеднённым и обогащённым состоянием.

Датчики кислорода контролируют содержание кислорода в отработавших газах до и после каталитического нейтрализатора, и блок управления двигателем использует эту информацию для регулировки впрыска топлива.

Смотрите также видео о том, как устроен автомобильный катализатор:

 

Катализатор дизельного двигателя

Для двигателей с воспламенением от сжатия (то есть для дизельных двигателей) наиболее часто используемым каталитическим нейтрализатором является катализатор окисления дизельного топлива (diesel oxidation catalyst — DOC).

DOC содержат палладий, платину и оксид алюминия, которые окисляют углеводороды и оксид углерода кислородом с образованием углекислого газа и воды.

  • 2 CO + O2 → 2 CO2
  • CxH2x + 2 + [(3x + 1) / 2] O2 → x CO2 + (x + 1) H2O

Эти преобразователи часто работают с 90-процентной эффективностью, фактически устраняя запах дизельного топлива и помогая уменьшить видимые частицы (сажу).

Эти конверторы не уменьшают NOx, потому что любой присутствующий восстановитель будет реагировать в первую очередь с высокой концентрацией O2 в выхлопных газах дизельного топлива.

Раньше сокращение выбросов NOx от дизельных двигателей решалось путем добавления выхлопных газов во впускной коллектор, известное как рециркуляция выхлопных газов (EGR).

В 2010 году большинство производителей дизелей добавили каталитические системы в свои автомобили, чтобы соответствовать новым требованиям по выбросам.

Дизельный выхлоп содержит высокий уровень твердых частиц (ТЧ). Каталитические нейтрализаторы не удаляют ТЧ, поэтому они очищаются сажевым фильтром (diesel particulate filter — DPF).

Все транспортные средства, работающие на дизельном топливе и изготовленные после 1 января 2007 года, должны соответствовать ограничениям на выбросы дизельных частиц, что означает, что они должны быть оснащены двухсторонним каталитическим преобразователем и иметь сажевый фильтр.

Что такое катализатор на автомобиле, зачем он нужен и что будет, если его убрать

Автомобиль в системе выхлопа имеет каталитический нейтрализатор, который часто выходит из строя из-за некачественного топлива. Давайте разберемся, что это такое, для чего нужен и что делать в случае засора.

Что такое катализатор

Катализатор предназначен для очистки вредных выхлопов. Он расположен в системе выпуска, в процессе его работы происходят химические реакции: опасные вещества переходят в безопасные формы, после чего выбрасываются вместе с выхлопом. Пройдя этот путь выхлопные газы становятся чище. И как результат, автомобиль наносит меньший вред окружающей среде. 

Схема катализатора

Нейтрализатор работает только после нагрева до 300°C, сразу после запуска двигателя очистка не происходит.

Устройство каталитического нейтрализатора

Основой катализатора являются керамические или металлические соты. В зависимости от модели на стенки сот наносится микрослой из палладия и родия или иридия. Эти металлы обладают высокой химической активностью. Касаясь напыления, часть выхлопа входит с ним в химическую реакцию. Часть элементов, образовавшихся при сгорании топлива, связывается.

Современные катализаторы трехкомпонентные.

  • Первый элемент связывает оксиды азота.
  • Второй - удаляет часть несгоревших элементов топлива. В большей части удаляется окись углерода.
  • Третий элемент — это датчик. Он анализирует газы на выходе из катализатора, данные передаются в бортовой компьютер.

Трехкомпонетные катализаторы

Неисправности катализатора и их причины

Производители пишут, что срок службы нейтрализатора 100–150 тысяч километров. Но на практике проблемы могут возникнуть и при меньшем пробеге, особенно в больших городах, где часто приходится стоять в пробках. 

В зависимости от особенностей эксплуатации, замена каталитического нейтрализатора может производиться раз в 3–7 лет.

Основной причиной неисправности становится выгорание слоя металлов, покрывающих соты. Это естественный процесс, в результате которого качество выхлопа ухудшается. Бортовой компьютер показывает горящий «чек», а в некоторых случаях и вообще не позволяет мотору работать, выключая зажигание.

Ускоряет процесс выгорания и некачественное топливо. Зачастую у бензина увеличивают октановое число путем добавки свинца, это усиливает нагрузку на катализатор, уменьшая срок эксплуатации. В ситуации с дизельным топливом выход из строя может ускорить сам владелец, используя в зимнее время добавки-«антигель».

В некоторых случаях причиной поломки может стать неисправный двигатель. При неправильно выставленном зажигании и проблемах в системе питания (последнее особенно актуально для дизельных двигателей) выгорание каталитического слоя ускоряется.

Соты каталитического нейтрализатора

Диагностика автомобильного катализатора

Определить неисправность можно по нескольким признакам:

  • На панели приборов загорелась лампочка “Check Engine”. Она включается при любых ошибках мотора. В нашем случае, как результат нехарактерных показателей датчика, лямбда-зонд. Точно определить, что причина в катализаторе может диагностика сканером.
  • Снижение мощности двигателя. При неисправном катализаторе машина начинает троить, дергаться, хуже разгоняется. Причина в снижении пропускной способности каталитического нейтрализатора, связанной с частичным разрушением сот: они запекаются, забивают проход для выхлопных газов. В итоге мотор «задыхается».
  • Грохот под днищем. Обычно проявляется на высоких оборотах, изредка сразу после запуска. Причина в частичном разрушении керамической конструкции сот. Отпавшие частицы начинают биться о стенки катализатора под воздействием потока газов и центробежных сил.
  • Недостаточно сильный или ровный напор газов из глушителя. При исправном нейтрализаторе, поднеся руку к выхлопной трубе, можно ощутить слабую пульсацию, она возникает вследствие поочередной работы выпускных клапанов. Если поток ровный или ослабленный, вероятно проблема в разрушенных сотах катализатора.

Каталитический нейтрализатор не выходит из строя резко и неожиданно. Обычно перед отказом начинаются мелкие проблемы из списка выше.

Катализатор в разборе

Оригинал или аналог

Оригинальный катализатор - довольно дорогая вещь. Он не производится в нашей стране, все детали в автомагазинах импортные, поэтому на увеличение цены влияют пошлины.

При этом, в случае использования оригинальной детали, автомобиль сохраняет все режимы работы двигателя. Это положительно сказывается на экологии, а также на ресурсе мотора.

Все описанные ниже способы замены катализатора, носят только ознакомительный характер. Не рекомендуется пользоваться данными методами самостоятельно!

Из-за высокой цены автолюбители ищут альтернативу. Вариантов несколько:

  • универсальный катализатор;
  • пламегаситель.

Под универсальным катализатором подразумевается сразу две группы деталей. Первая — катализатор, подходящий под любой автомобиль. Довольно дорогая вещь, но работает безотказно. Второй вариант — блок с сотами. В этом случае в старый катализатор устанавливают новые соты. Недостатком данного варианта считается сложность с выбором сервиса для ремонта, не везде возьмутся за такую работу. Срок службы универсального нейтрализатора 60–90 тысяч километров.

Съём/Установка катализатора

Более дешевый и распространенный способ — пламегаситель. Он может быть готовым, просто предназначенным для установки вместо катализатора. Другой вариант — установка пламегасителя непосредственно в корпус нейтрализатора. Такой способ несколько сложнее, но позволяет скрыть факт замены детали при продаже автомобиля.

Иногда водители просто выбивают соты из корпуса. Способ дешевый, но может привести к увеличению уровня шума и урону экологии.

Особенности удаления катализатора из выхлопной системы

Ниже рассмотрим, какие нюансы удаления катализатора стоит учитывать. В первую очередь, нужно решить, как будет обходиться лямбда-зонд. После удаления нейтрализатора, датчик будет постоянно выдавать ошибку.

Чтобы обойти датчик, обычно делают обманку. Это проставка, которая отдаляет датчик от выхлопных газов, в результате он фиксирует больше кислорода. Обманку вкручивают на место датчика, и уже в нее устанавливают прибор. Такая система работает стабильно, хоть и имеет большое количество минусов. 

  • Любое вмешательство в конструкцию автомобиля приводит к снятию его с гарантии. Подумайте, что будет, если возникнет неисправность двигателя, которая попадает под гарантийный случай.
  • Невозможность пройти государственный техосмотр. Бортовой компьютер вы обманули, но вот при проверке на стенде, обман вскроется. В итоге, вы получите запрет на эксплуатацию транспортного средства. Со станции СТО, вы поедете уже на эвакуаторе.

Еще можно сделать перепрошивку ЭБУ. В результате система будет считать, имеющиеся показатели за норму. Для такой работы требуются дополнительные знания, а также программное обеспечение.

Предупреждения на приборной панели

При перепрошивке нарушаются нормальные циклы работы мотора. Он начинает работать в неправильном режиме. Это снижает ресурс силового агрегата примерно в два раза. В результате перепрошивка вместо экономии принесет вам только больше расходов.

Заключение

В случае возникновения проблем с катализатором, необходимо его заменить. Оптимальным решением будет установка оригинального нейтрализатора. Все аналоги и обманки могут привести к ускоренному выходу двигателя из строя, сделают невозможным получение диагностической карты, а также создадут дополнительную нагрузку на экологию.

Что такое катализатор и чем он опасен для мотора

Каталитический нейтрализатор — один из важнейших компонентов любого современного автомобиля с двигателем внутреннего сгорания. Именно эта неприглядная деталь помогает сохранить атмосферу от вредных выбросов и уберечь экологию планеты. Несмотря на очевидные плюсы, катализатор может доставить автовладельцу немало проблем и даже полностью убить двигатель машины. Разбираемся в устройстве системы и вовремя устраняем неполадки каталитического нейтрализатора.

Устройство

Каталитический нейтрализатор входит в систему выпуска отработавших газов и располагается в непосредственной близости от выпускного коллектора автомобиля. Именно в него попадает раскалённый выхлоп из коллектора ДВС, и уже после, существенно замедленным, охлаждённым и очищенным от вредных веществ оказывается в резонаторе и в глушителе.

Принцип работы устройства основан на химических реакциях, нейтрализующих вредные выбросы окиси азота, углерода и всевозможных групп углеводородов. Основной элемент катализатора выполнен в виде массивного керамического или металлического блока с мелкими сотами, на стенки которых нанесены драгоценные металлы — сплав иридия и платины, а также родия и палладия. При касании химически активных поверхностей вредные соединения сгорают и выводятся из выхлопной трубы в виде безвредных N2 и CO2. Платина и палладий выполняют в устройстве роль окислителей и сильно ускоряют горение углеводородов. Активный элемент помещён в металлический кожух и снабжён слоем теплоизоляции.

что в нем ценного и что будет если его убрать

Резкий скачок уровня автомобилизации общества в конце двадцатого века потребовал глобального усиления требований к экологичности двигателей внутреннего сгорания. Суровые законодательные меры вынудили производителей разработать и внедрить сложные технические комплексы очистки выхлопных газов, главными компонентами которых стали системы электронного управления впрыском топлива и специальные узлы дополнительной переработки продуктов выпуска – каталитические нейтрализаторы.

Содержание статьи:

Зачем нужен в машине каталитический нейтрализатор

Большая часть выхлопных газов состоит из вполне нейтральных и безвредных веществ – азота, водяного пара и двуокиси углерода. Но обойтись только их наличием практически невозможно, такое случается лишь в идеально отрегулированном двигателе, работающем в предсказуемом стационарном режиме.

Во всех других случаях мотор начинает выделять крайне опасные для человека химически активные вещества, моноокись углерода, углеводороды и окислы азота.

Читайте также: Для чего нужна балансировка колес автомобиля

Прямое уничтожение подобных ядов с большой скоростью и в требуемом объёме практически невозможно, поэтому инженеры были вынуждены прибегнуть к известным из химии каталитическим реакциям переработки вредных веществ в относительно нейтральные.

Катализатором в химии называется компонент реакции, который участвует в процессе, хорошо его ускоряет, но сам при этом не расходуется.

Что ценного в устройстве

К сожалению, ценного там оказалось много. В роли катализаторов пришлось применить благородные металлы, наиболее подходящие для этой цели.

Дошло до того, что самым дешёвым из них оказалось золото, но чаще приходится использовать платину, палладий и родий. Многим известно, что эти элементы существенно дороже всем понятного золота.

Одновременно с применением столь недешёвых компонент потребовалось создать геометрически непростую структуру, обеспечивающую контактирование каталитического вещества со всем объёмом выпускаемого цилиндрами газа. Это мельчайшие керамические или металлические соты, сквозь которые и продувается весь поток выхлопа.

Статья по теме: Установка и подключение кнопки Старт/Стоп с алиэкспресс

В результате автомобиль приобрёл сложное, массивное и дорогое устройство в виде металлического корпуса, высокотехнологичной начинки, да ещё и обрамлённое контрольными датчиками с двух сторон, непрерывно следящими за его сохранностью и правильной работой.

Экологичность даром не даётся. Да и на этом прогресс не остановился, дальнейшее ужесточение требований законодателей продолжает влиять на появление дополнительных систем очистки выхлопа.

Виды катализаторов

По своему назначению нейтрализатор может быть двух- или трехкомпонентным.

  1. В первом случае он выполняет относительно простые функции окисления (дожигания) угарного газа и углеводородов до образования воды и двуокиси углерода.
  2. Во втором – добавляется сложная способность устройства работать с окислами азота. Особенно много их образуется в современных дизельных и бензиновых моторах, в силу повышения экономичности, которых конструкторам приходится использовать обеднённые и бедные смеси на впуске.

Трёхкомпонентые катализаторы, а именно такие чаще всего применяются, в свою очередь, могут отличаться по конструктивному признаку, изготавливаясь на базе керамических или металлических сотовых изделий.

Керамические относительно дешевле, но не обладают высокой механической прочностью и долговечностью, склонны к растрескиванию и разрушению, не терпят ударов при наезде на препятствия.

Металлические конструктивы обладают достаточной упругостью, поэтому лучше держат внешние и внутренние удары. Внутренние могут возникать при аномальных процессах горения и разрушительно воздействовать на тонкую сотовую начинку, где, как уже упоминалось, обычно нанесены такие непростые вещества, как платина, палладий и родий.

Но даже металл не спасает от предательского попадания на тонкие соты посторонних веществ из двигателя в виде компонент контрафактных рабочих жидкостей, слишком богатой смеси или всевозможных соединений кремния.

Это интересно: Почему не загорается лампа давления масла при включении зажигания

Катализаторы отличаются и по способу их установки. Раньше они располагались в виде врезок выхлопной трубы, подобно глушителям и резонаторам. Но оказалось, что так их очень трудно и затратно прогревать до рабочей температуры, при которой начинаются каталитические реакции.

Поэтому сейчас нейтрализаторы ставят непосредственно за выпускным коллектором, максимально близко к точке выхода раскалённых выхлопных газов. Уже не надо долго ждать выхода прибора на режим, меньше загрязняются кислородные датчики и сокращаются расходы топлива на поддержание температуры.

Причины и признаки неисправности

Теоретически катализатор должен работать вечно. Благородные металлы не окисляются и не расходуются в химических реакциях каталитического типа. Но реальность выглядит значительно хуже. Тонкие приборы оказываются бессильны перед нарушениями температурного режима и механическими ударами.

Почти все проблемы бывают связаны с нарушением работы систем питания и зажигания двигателя, а также с применением некачественного топлива. Всё это приводит к повышению температуры нейтрализатора, оплавлению и выкрашиванию его сотовой структуры с последующим закупориванием пути свободного прохода выхлопных газов.

При этом катализатор способен нанести страшный ответный удар двигателю. Его близкое расположение к зоне выпускных клапанов привело к опаснейшему эффекту – раскрошенная керамика может попадать в цилиндры.

Это не является парадоксом, дело в том, что импульсный характер движения газов на выпуске приводит к хаотическому перемещению частиц по коллектору и всасыванию их в двигатель перепадами давления.

Результат известен многим мотористам – царапины и задиры на поверхностях, которым это полностью противопоказано. Двигатель отправляется в капитальный ремонт.

Общим признаком неисправности станет потеря мощности двигателя, его неспособность развить большие обороты. В конце концов он просто перестанет запускаться. Это легко себе представить интуитивно, вообразив, что некто коварно заткнул выхлопную трубу. Результат абсолютно идентичен.

Как проверить

Симптомы слишком характерны, чтобы вызывать сложности с диагностикой забитого катализатора.

Изменившийся звук выхлопа, сдавленное шипение в выпускной системе, иногда вообще крайне слабая реакция руки, подведённой к срезу выхлопной трубы. Обычно к тому же зажигается лампочка контроля состояния двигателя, ЭСУД заметит нештатные показания датчиков.

К сведению: Почему перестал работать парктроник (причины, диагностика, ремонт)

Окончательный диагноз будет поставлен после снятия катализатора с автомобиля. Запечённые, заполненные отложениями и раскрошенные соты невозможно не заметить.

Как почистить

В тех случаях, когда соты ещё не повреждены, но пропускная способность нейтрализатора уже снижена смолянистыми отложениями, его можно промыть.

Для этого лучше всего использовать жидкость, обычно применяемую для очистки карбюраторов или топливных форсунок. Только потребуется её значительно больше.

Катализатор заливается промывочной жидкостью, после чего ей предоставляется время на растворение загрязнений, затем её сливают, внутренности детали промываются горячей водой и просушиваются (продуваются).

Обычно процедура требует неоднократного повторения. Существуют также специально предназначенные для подобных промывок составы.

Зачем вырезают катализатор на автомобиле

Подобное удаление имеет негативные последствия в виде увеличения загрязнения окружающей среды.

Выполняется оно обычно по двум причинам – экономии на покупке новой детали, взамен пришедшей в негодность (изделие дорогое по описанным выше причинам) и мощностного тюнинга автомобиля.

Снижение сопротивления на выхлопе позволит мотору раскручиваться более уверенно. К тому не секрет, что экологичность и экономичность пока не могут существовать одновременно. На обслуживание хорошего катализатора требуется значительное количество дополнительного топлива, не несущего полезной нагрузки.

Тонкости удаления устройства из выхлопной системы

Выполнить это без значительных затрат времени иногда невозможно. Прошли времена, когда катализатор представлял собой удобный в обращении жестяной цилиндр с хрупкой керамической начинкой. Два крепких удара ломом — и дело сделано.

Сейчас приходится иметь дело с изделием замысловатой формы, без доступа к внутренностям, да ещё и с крепкими металлическими сотами. Приходится вскрывать корпус и потом его заваривать. В условиях СТО операция не самая дешёвая.

По теме: Почему течет масло из двигателя, как найти и устранить протечку

Завершиться процесс должен перенастройкой «мозгов» двигателя, иначе они сразу вычислят обман. Это делается различными способами, в зависимости от квалификации и привычек исполнителя. Могут применяться как программные, так и аппаратные «обманки» контролирующих датчиков.

Результат один – мотор адаптируется к новым условиям и перестаёт паниковать лампочкой «Check engine». Иногда ставят так называемый пламегаситель – специальную вварку, нормализующую звук, температуру и внутреннюю аэродинамику выхлопа.

Как работают каталитические нейтрализаторы?

Криса Вудфорда. Последнее изменение: 20 октября 2020 г.

Почерневшие здания и удушье улицы - если это ваш опыт когда вы открываете входную дверь утром, вы, вероятно, живете в большом такой город, как Лос-Анджелес, Лондон, Париж или Пекин. Автомобили, автобусы и грузовики стали большим подарком миру, потому что они помогают нам перемещаться себя (и то, что нам нужно) быстро и качественно. Но их загрязнение двигателя портит места, где мы живем и вредит нашему здоровью.К счастью, сейчас большинство автомобилей оснащены уменьшающие загрязнение единицы, называемые каталитическими преобразователи (иногда называемые "коты" или "кошки-минусы"), которые превращают вредные химические вещества в выхлопных газах автомобиля превращаются в безвредные газы, такие как пар. Давайте подробнее рассмотрим эти блестящие гаджеты и то, как они Работа!

Иллюстрация: Основная концепция каталитического нейтрализатора: расположенный между двигателем вашего автомобиля и выхлопной трубой, он поглощает грязный воздух и удаляет из него значительное количество загрязнений с помощью химических катализаторов.

Почему двигатели загрязняют окружающую среду

Фото: Колонны Парфенона в Афинах, Греция, почернели из-за загрязнения автомобиля. Афины - один из самых загрязненных автомобильным транспортом городов мира. Фото Майкла М. Редди любезно предоставлено Геологическая служба США.

Автомобильные двигатели работают на бензине или дизельном топливе, которые сделаны из нефти. Большая часть нашей нефти образуется, когда останки крошечных морских существ гниют, нагреваются и сдавливаются слои горных пород морского дна.Нефть состоит из углеводородов (молекулы, построенные из атомов углерода и водорода) потому что живые организмы тоже в основном состоят из этих атомов.

Теоретически, если вы сжигаете любое углеводородное топливо с кислородом из воздуха, вы выделяете много энергии и не производят ничего, кроме двуокиси углерода и воды, которые являются чистыми и относительно безвредными. Однако на практике бензин представляет собой смесь около 150 различных химикатов, не только углеводородов, но и добавок, и он горит не так чисто, как хотелось бы.Это означает, что вы обычно получаете загрязнение воздуха как побочный продукт. Загрязняющие газы, производимые автомобильными двигателями, включают ядовитый газ, называемый оксидом углерода, а также ЛОС (летучие органические соединений) и оксидов азота, вызывающих «смог» (вид удушья, облачное загрязнение транспортных средств, которое мы все знаем и ненавидим).

Что такое каталитический нейтрализатор?

Загрязняющие газы состоят из вредных молекул, но эти молекулы сделаны из относительно безвредных атомов. Итак, если бы мы могли найти способ расщепление молекул после того, как они покидают двигатель автомобиля и до они выбрасываются в воздух, мы могли бы решить проблему загрязнение - по крайней мере, некоторая его часть.Это работа, которую выполняет каталитический нейтрализатор.

Фото: экспериментальный новый каталитический нейтрализатор. проходит испытания под автомобилем. Фотография любезно предоставлена ​​Юго-Западным исследовательским институтом и Министерство энергетики США / Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии (DoE / NREL).

Эти гаджеты намного проще, чем кажется. Катализатор это просто химическое вещество, которое заставляет химическую реакцию идти быстрее без самого себя меняется в процессе. Это немного похоже на тренера по легкой атлетике, который стоит на обочине трассы и кричит бегунам, чтобы те ехали быстрее.В тренер никуда не бежит; он просто стоит, машет руками, и заставляет бегунов разгоняться. В каталитическом нейтрализаторе Задача катализатора - ускорить удаление загрязнений. Катализатор изготовлен из платины или аналогичного платиноподобного металла. такие как палладий или родий.

Каталитический нейтрализатор - это большой металлический ящик, прикрепленный болтами к днищу автомобиля, из которого выходят две трубы. Один из них («вход» преобразователя) подключен к двигателю и выводит горячие загрязненные пары из цилиндров двигателя (где топливо горит и вырабатывает энергию).Вторая труба («выход» преобразователя) подсоединяется к выхлопной трубе (выхлопу). Когда газы из выхлопных газов двигателя обдувают катализатор, на его поверхности происходят химические реакции, разлагающие загрязняющие газы и превращающие их в другие газы, которые достаточно безопасны, чтобы безвредно выбрасывать их в воздух.

Одна очень важная вещь о каталитических нейтрализаторах: они требуют от вас используйте неэтилированное топливо, потому что свинец в обычном топливе «отравляет» катализатор и не позволяет ему поглощать вредные вещества в выхлопных газах. газы.

Что происходит внутри преобразователя?

Фото: Инженеры постоянно стараются улучшить производительность каталитических нейтрализаторов, например, путем разработки катализаторов, которые более эффективно работают на более низкие температуры. Это пример низкотемпературного катализатора окисления из оксида олова и платины. Фото CPL Bryant V любезно предоставлено Исследовательским центром NASA в Лэнгли (NASA-LaRC).

Внутри конвертера газы проходят через плотные соты. конструкция из керамики с покрытием с катализаторами.Сотовая структура означает, что газы попадают в большая площадь катализатора сразу, поэтому они быстрее преобразуются и эффективно.

Обычно в одном катализатор:

  • Один из них решает проблему загрязнения оксида азота с помощью химический процесс, называемый восстановлением (удаление кислорода). Это расщепляет оксиды азота на азот и кислородные газы (которые безвредны, потому что они уже существуют в воздухе вокруг нас).
  • Другой катализатор работает за счет противоположного химического процесса, называемого окислением (добавление кислород) и превращает окись углерода в двуокись углерода.Другая реакция окисления превращает несгоревшие углеводороды в выхлопных газах в диоксид углерода и воду.

Фактически, одновременно происходят три разные химические реакции. Вот почему мы говорим о трехкомпонентных каталитических нейтрализаторах. (Некоторые, менее эффективные преобразователи проводят только вторые две (окислительные) реакции, поэтому они называются двухкомпонентными каталитическими преобразователями.) После того, как катализатор сделает свою работу, из выхлопа выходит в основном азот, кислород, углекислый газ и вода (в виде пар).

Насколько эффективны каталитические нейтрализаторы?

Диаграмма: Эффективность каталитических нейтрализаторов. Кошки имеют большое значение для выбросов, поскольку трехходовые преобразователи дают дополнительные преимущества по сравнению с двусторонними преобразователями. Цифры показывают загрязняющие вещества в граммах на километр на расстоянии 80 000 километров. Диаграмма, составленная Explain that Stuff.com с использованием данных Агентства по охране окружающей среды США (1990 г.) для легковых автомобилей с бензиновым двигателем, приведенных в таблице 3.2 (стр. 75) документа «Загрязнение воздуха автотранспортными средствами: стандарты и технологии для контроля выбросов», Faiz et al. Всемирный банк, 1996 г.

Каталитические нейтрализаторы

в основном предназначены для уменьшения непосредственного локального загрязнения воздуха - грязного воздуха, куда вы едете, - и эта диаграмма, безусловно, свидетельствует об их эффективности. Тем не менее, люди иногда задаются вопросом, действительно ли они такие зеленые, как кажутся. Важно помнить, что они сокращают выбросы , а не полностью их устраняют.

Одна проблема заключается в том, что они действительно работают только при высоких температурах (более 300 ° C / 600 ° F или около того), когда у двигателя была возможность прогреться.Первым типам каталитических нейтрализаторов обычно требовалось около 10–15 минут для прогрева, поэтому они были совершенно неэффективны в течение первых нескольких километров / миль пути (или любой части очень короткого пути). Современные конвертеры прогреваются всего за 2–3 минуты; даже в этом случае в течение этого времени могут происходить значительные выбросы.

Таблица: Каталитические нейтрализаторы становятся эффективными только при высоких рабочих температурах. Эта диаграмма показывает эффективность типичного устройства при преобразовании окиси углерода в диапазоне различных температур.Оксиды азота преобразуются с несколько большей эффективностью, а углеводороды - с несколько меньшей эффективностью. При высоких температурах окись углерода преобразуется с наименьшей эффективностью из трех.

Другой вопрос - увеличивают ли они выбросы парниковых газов. Мы думаем о двуокиси углерода как о безопасном газе, потому что он не токсичен в повседневных концентрациях. Тем не менее, это не совсем безобидно, потому что теперь мы знаем, что это основная причина глобального потепления и изменения климата. Некоторые люди считают, что каталитические преобразователи ухудшают изменение климата, потому что они превращают окись углерода в двуокись углерода.Фактически, угарный газ, производимый вашей машиной, в конечном итоге сам по себе превращается в углекислый газ в атмосфере, поэтому каталитический нейтрализатор не имеет никакого значения в этом отношении: он просто уменьшает угарный газ, который автомобиль выбрасывает на улицу, когда едет. улучшение качества местного воздуха.

Но когда дело доходит до изменения климата, автоинженеры и экологи давно отметили еще одну серьезную проблему. Хотя кошки превращают большую часть оксидов азота в азот и кислород, они также производят небольшие количества закиси азота (N2O), парникового газа, который более чем в 300 раз сильнее углекислого газа.Проблема в том, что с таким количеством транспортных средств на дороге даже небольшое количество закиси азота становится серьезной проблемой. Еще в 2000 году Межправительственная группа экспертов по изменению климата отметила: «Внедрение каталитических нейтрализаторов в качестве меры борьбы с загрязнением в большинстве промышленно развитых стран приводит к существенному увеличению Выбросы N2O от автомобилей с бензиновым двигателем ». К счастью, новые каталитические нейтрализаторы производят значительно меньше закиси азота, чем старые. Тем не менее, хотя каталитические нейтрализаторы, безусловно, помогли нам справиться с краткосрочным загрязнением воздуха, есть опасения, что когда дело доходит до долгосрочного изменения климата, они могут ухудшить положение.

Каталитические нейтрализаторы работают на дизельных двигателях?

График: Грязные дизели? Лишь небольшая часть выбросов дизельного двигателя (около одного процента) - это загрязнение. Этот один процент состоит в основном из оксидов азота (около 50 процентов) и твердых частиц с относительно небольшими количествами моноксида углерода, углеводородов и диоксида серы. Построено с использованием цифр из публикации Ибрагима Аслана Решитоглу и др., «Выбросы загрязняющих веществ от автомобилей с дизельным двигателем и систем нейтрализации выхлопных газов», «Чистые технологии и экологическая политика», январь 2015, том 17, выпуск 1, в котором приводятся данные из «Выбросы дизельных двигателей и их контроль» М.Хаир и В. Маевски. Society of Automotive Engineers, Inc., Warrendale, PA: 2006.

.

В дизельных двигателях могут использоваться и используются каталитические нейтрализаторы, но есть несколько важных отличий. от того, как они работают в бензиновых двигателях.

  • В дизелях вместо трехкомпонентных катализаторов используются двухкомпонентные катализаторы окисления. (которые решают только угарный газ и углеводороды) и специально разработанные работать с дизельными выхлопами, которые значительно холоднее бензиновых.
  • Поскольку у них нет катализаторов восстановления, дизельные двигатели производят гораздо более высокие выбросы оксидов азота из выхлопных труб, чем бензиновые двигатели.(Существуют различные другие механизмы, которые дизели могут использовать для борьбы с выбросами NOx, но мы не будем здесь вдаваться в подробности.)
  • Каталитические нейтрализаторы в дизельных двигателях действительно помогают снизить выбросы твердых частиц (в основном сажи), хотя и незначительно; в частности, они устраняют один тип твердых частиц, известный как растворимая органическая фракция, SOF, состоящий из углеводородов, связанных с сажей. Дизельные сажевые фильтры (DPF) должны использоваться, чтобы существенно снизить выбросы сажи из двигателя.
  • Помимо автомобилей, дизельные двигатели, как правило, приводят в движение автомобили гораздо большего размера, чем бензиновые (например, огромные строительные машины), со значительно большей мощностью выхлопа.Вместо одного каталитического нейтрализатора, установленного между двигателя и выхлопной трубы, они могут иметь несколько отдельных блоков, установленных параллельно, чтобы справиться с более крупными выхлопными объем газа (как на схеме ниже).

Иллюстрации: Большие дизельные двигатели могут производить гораздо больший объем выхлопных газов, поэтому им, возможно, придется использовать несколько каталитических нейтрализаторов «параллельно». В этой конструкции Caterpillar 1990-х годов огромный преобразователь (серый) имеет диаметр около 1 м (3,3 фута). Выхлопные газы входят слева (1), равномерно разделяются на потоки блоком распределения потока (2, синий), проходят через один из семи отдельных блоков каталитического нейтрализатора (3, красный), подавляются системой глушителя шума (4 , зеленый) и выходы, несколько очищенные, через выхлопную трубу (5).Иллюстрация из патента США 5 578 277: Модульный каталитический нейтрализатор и глушитель для двигателя внутреннего сгорания Скотта Т. Уайта и др., Caterpillar, любезно предоставлено Управлением по патентам и товарным знакам США.

Кто изобрел каталитический нейтрализатор?

« Мне нравится делать вещи реальностью, и именно этим занимаются инженеры - они берут основы науки и заставляют вещи происходить». »

Джон Дж. Муни, Pioneer каталитического нейтрализатора

Кого мы благодарим за то, что сделали улицы и города безопаснее и чище? Французский инженер-химик Юджин Гудри (1892–1962) запатентовал то, что, кажется, было самым первым катализатор в США, зарегистрировав изобретение 5 мая 1950 г. и получив его (Патент США 2674521: Каталитический нейтрализатор выхлопных газов) четыре года спустя, 6 апреля 1954 г.Гудри ранее изобрел каталитический крекинг , промышленный процесс , Многие крупные сложные органические химические вещества в нефти разделяются на десятки полезных продуктов, включая бензин. После этого он экспериментировал с различными видами автомобильного топлива и делал их чище. Хотя он осознавал растущую проблему загрязнения воздуха, его идеи намного опережали свое время: Каталитические нейтрализаторы были «отравлены» свинцовыми присадками, используемыми в бензине для улучшения характеристик.К счастью, в 1970-х годах люди начали осознавать опасность свинца, токсичного тяжелого металла. В 1973 году Агентство по охране окружающей среды США (EPA) выпустило отчет, демонстрирующий, как свинец наносит вред здоровью людей, и начал медленный процесс удаления свинца из бензина. Первые практические каталитические нейтрализаторы появились вскоре после этого, в середине 1970-х годов, и с тех пор используются в автомобилях.

Изображение: оригинальный каталитический нейтрализатор Юджина Гудри из его патента 1950 года.По сути, это набор концентрических металлических трубок (синего цвета), через которые проходят выхлопные газы. Чистый воздух всасывается через вентиляционные отверстия (желтые) с помощью трубки Вентури (оранжевый). Как и в случае с современным котом, Хаудри объясняет, что «нанесенный мелкодисперсный металлический катализатор предпочтительно представляет собой платину», хотя можно использовать другие подобные металлы; В отличие от современной кошки, катализатор (зеленый) не расположен в виде сот, а установлен в шестнадцати отдельных кольцах (красных) с интервалами вдоль трубки, причем каждое из них работает параллельно.Изображение из патента США 2 674 521: Каталитический нейтрализатор для выхлопных газов, любезно предоставлено Управлением по патентам и товарным знакам США.

Houdry изобрел основной катализатор окисления для борьбы с оксидом углерода. Усовершенствованные трехкомпонентные каталитические преобразователи, которые также могут нейтрализовать оксиды азота, были разработаны в начале 1970-х гг. Карл Кейт (1920–1988), Джон Муни (1929–2020) и инженеры-химики из Engelhard Corporation. Помимо удаления большего количества загрязняющих веществ, они начинают очищать выхлопные газы намного быстрее, чем предыдущие преобразователи, поэтому они более эффективны при более коротких поездках.

Иллюстрации: В улучшенной конструкции Карла Кейта и Джона Муни есть два отдельных каталитических нейтрализатора. Загрязненные газы выходят из двигателя (красный, 10) и выпускного коллектора (оранжевый, 11) через первый катализатор (зеленый, 13), а затем второй (25), расположенный на некотором расстоянии, прежде чем выйти через выхлопную трубу (серый , 26). Иллюстрация из патента США 3,896,616: процесс и устройство, любезно предоставлено Управлением по патентам и товарным знакам США.

.

Что такое каталитический нейтрализатор и как он работает?

Каталитический нейтрализатор - это устройство, использующее катализатор для преобразования трех вредных соединений в выхлопных газах автомобилей в безвредные.

Тремя вредными соединениями являются:

Объявление

  • Углеводороды (в виде несгоревшего бензина)
  • Окись углерода (образуется при сгорании бензина)
  • Оксиды азота (образуются, когда тепло в двигателе заставляет азот в воздухе соединяться с кислородом )

Окись углерода - яд для любого дышащего воздухом животного.Окислы азота приводят к образованию смога и кислотных дождей, а углеводороды образуют смог.

В каталитическом нейтрализаторе катализатор (в форме платины и палладия) нанесен на керамические соты или керамические шарики, которые помещены в глушитель, прикрепленный к выхлопной трубе. Катализатор помогает преобразовать оксид углерода в диоксид углерода. Он превращает углеводороды в диоксид углерода и воду. Он также преобразует оксиды азота обратно в азот и кислород.

Вот несколько интересных ссылок:

.

Что такое каталитический нейтрализатор? (с иллюстрациями)

Каталитический нейтрализатор - это устройство, устанавливаемое в автомобилях и предназначенное для снижения вредных выбросов, выделяемых выхлопными газами автомобиля. В Соединенных Штатах все автомобили, произведенные после 1975 года, должны иметь один в рамках попытки уменьшить загрязнение воздуха.

Каталитические конвертеры могут использовать родий в качестве катализатора.

Выбросы от автомобилей состоят из ядовитых газов, таких как окись углерода, углеводороды и окись азота. Когда эти газы не обрабатываются, они выбрасываются из автомобилей и становятся крупнейшим источником приземного озона. Озон на приземном уровне является причиной смога, респираторных заболеваний и повреждений растений. Каталитический нейтрализатор использует металлические катализаторы, обычно платину, родий или палладий, которые вызывают химическую реакцию с ядовитыми газами, превращая их в менее вредные.

Каталитические нейтрализаторы устанавливаются в автомобилях для снижения вредных выбросов выхлопных газов.

Каталитический нейтрализатор был разработан в 1960-х годах, и к 1970-м годам им было оснащено большинство автомобилей.В 1975 году Закон Соединенных Штатов о чистом воздухе требовал сокращения выбросов на 75% на всех новых моделях автомобилей, что должно было быть достигнуто с помощью этого устройства. Он постоянно совершенствуется и теперь стал более эффективным, чем когда-либо. В США эти улучшения соответствуют более строгим поправкам Агентства по охране окружающей среды (EPA) к Закону о чистом воздухе.

Каталитические нейтрализаторы уменьшают количество грунта, образующегося при сжигании бензина.

Хотя каталитический нейтрализатор оказался очень успешным в снижении выбросов опасных загрязнителей, выделяемых автомобилями, в частности озона на уровне земли, он подвергся критике. Это может помочь решить одну серьезную экологическую проблему, но его использование - это компромисс за счет увеличения глобального потепления. Конвертер создает и выбрасывает в атмосферу газы, которые вызывают глобальное потепление.Углекислый газ, который выделяется вместе с ядовитыми газами из выхлопной системы транспортного средства, увеличивается системой. Окись углерода, которая превращается в углекислый газ, отвечает за поглощение инфракрасных волн солнца и вызывает нагревание планеты.

Все легковые и грузовые автомобили в U.С. Сделано после 1975 г. обязательно иметь каталитический нейтрализатор. .

Что за каталитический нейтрализатор?

Каталитический нейтрализатор - это термин, который вы часто слышите, если когда-либо болтались с «автомобильными парнями» или имели какие-либо проблемы с выхлопом вашего автомобиля. Но что такое каталитический нейтрализатор? Продолжайте читать, чтобы узнать обо всех тонкостях этого неуловимого и важного компонента автомобиля.

В 1970-х годах, когда мир начал осознавать, что автомобили вносят огромный вклад в загрязнение выхлопных газов, каталитические нейтрализаторы стали обязательными в большинстве стран.

Необходим для снижения выбросов

Хотя снаружи он очень похож на остальную выхлопную систему, каталитический нейтрализатор играет важную роль в сокращении вредных выбросов, создаваемых внутренним сгоранием в вашем двигателе.

Каталитический нейтрализатор изменяет химический состав выхлопных газов, поскольку они проходят через сотовый материал внутри металлической камеры. Материал внутри - композит на керамической основе, облицованный драгоценными металлами.Каждый металл способствует сокращению выбросов.

[Источник изображения: Wikimedia Commons ]

Драгоценные металлы делают грохот

Три катализатора - платина, родий и палладий. Они ускоряют химический процесс, снижающий содержание ядовитых газов, оксида углерода и углеводородов. Ячеистая структура разработана таким образом, чтобы максимально увеличить площадь поверхности химикатов-катализаторов, которые являются чрезвычайно ценными и дорогими.Это делает каталитические нейтрализаторы призом во многих угонах автомобилей.

Удалять на свой страх и риск!

Некоторые водители-любители скорости могут захотеть снять каталитический нейтрализатор со своей машины, так как это может немного повысить производительность. Об этом даже упоминают в автомобильных фильмах и телешоу. (Глядя на вас, франшиза « Fast and Furious ».) Однако, если вы живете в районе с контролируемыми автомобильными проверками, ваша машина точно не пройдет их проверки.Каталитический нейтрализатор абсолютно необходим в большинстве мест по всему миру. Они не только сокращают выбросы, но и служат для снижения шума в перегруженных городах.

Ограниченный срок службы

Замена каталитического нейтрализатора входит в пятерку основных работ по техническому обслуживанию для владельцев автомобилей. Большинство преобразователей прослужат около 160 000 километров (100 000 миль), прежде чем их потребуется заменить. Плохой запах, низкая топливная экономичность или производительность могут указывать на то, что вам нужна замена, но всегда обращайтесь к квалифицированному механику, чтобы он предоставил вам полный отчет, прежде чем выполнять какое-либо обслуживание автомобиля своими руками.

Каталитический нейтрализатор был изобретен французским инженером Эженом Гудри для использования в дымовых трубах, но он стал широко применяться в легковых автомобилях только после 1975 года в попытке уменьшить загрязнение выхлопными газами.

Постоянное повышение эффективности

Эта относительно старая технология постоянно совершенствуется. Исследователи пытались улучшить характеристики каталитических нейтрализаторов более десяти лет. В 2010 году команда Вашингтонского университета в г.Луи использовал наночастицы платины, чтобы повысить пористость родия преобразователя. Последние исследования ученых из Университета Вуллонгонга, Австралия, и производителей автомобилей в Японии нашли способ сделать родий, используемый в каталитических нейтрализаторах, пористым. Сделать его пористым означает, что у него будет больше площади поверхности, что сделает его более эффективным.

[Источник изображения: Ansto / Nature ]

Снижение выбросов выхлопных газов автомобилей необходимо везде.Однако это имеет большее значение в странах, уже борющихся с загрязнением. В Индии почти миллион человек ежегодно умирает от респираторных заболеваний, связанных с загрязнением воздуха. Это часть стремления Индии принять закон, согласно которому с 2030 года на дорогах будут только электромобили.

Источник: DriveTribe

Источник изображения: Wikipedia Commons

СМОТРИ ТАКЖЕ: Индия хочет продавать только Электромобили к 2030 году

9000 3.

Что такое каталитический нейтрализатор и как он работает -

Из-за ужесточения требований к загрязнению воздуха каталитические преобразователи впервые начали широко применяться в 1975 году и с 1993 года стали законами Великобритании, согласно которым каждое новое транспортное средство должно быть оснащено системой CAT.

Что такое каталитический нейтрализатор?

«Катализатор» с точки зрения химии - это вещество, которое вызывает химическую реакцию. Каталитический нейтрализатор использует эти каталитические вещества для преобразования вредных газов, производимых двигателем, работающим на бензине или дизельном топливе, в менее вредные газы перед их выбросом в воздух.

Где расположены каталитические нейтрализаторы?

Каталитические нейтрализаторы расположены в выхлопной системе автомобиля. Часто возле выпускного коллектора двигателя (часть, которая соединяет выхлоп автомобилей с двигателем). Каталитические нейтрализаторы намного эффективнее в горячем состоянии, поэтому они расположены близко к двигателю, где он имеет более высокую температуру. Оптимальная рабочая температура каталитического нейтрализатора составляет от 350 до 400 градусов Цельсия.

Что внутри каталитического нейтрализатора?

Внутри большинства современных каталитических нейтрализаторов есть каналы сотового типа или небольшие керамические шарики более старого типа.Какой бы ни была структура внутри каталитического нейтрализатора, на нем есть покрытие из катализаторов, запускающих химическую реакцию. Эти катализаторы состоят из тонкого слоя платины, родия и / или палладия. В одном каталитическом нейтрализаторе используется от 4 до 9 граммов этих драгоценных металлов.


Как работает каталитический нейтрализатор?

На приведенной ниже базовой схеме в принципе показано, как работает каталитический нейтрализатор.

Как работает каталитический нейтрализатор

Красная область диаграммы показывает неочищенные "сырые" моторные газы, которые попадают в каталитический нейтрализатор.При сжигании ископаемого топлива образуются вредные для окружающей среды и планеты газы, которые, по мнению многих ученых, вносят значительный вклад в глобальное потепление, также известное как парниковый эффект.

Одними из наиболее вредных газов, выделяемых автомобильными двигателями, являются оксид углерода (CO), оксиды азота (NOx) и углеводороды (HC). Когда двигатель сжигает топливо, выхлопные газы выводятся через коллектор в выхлопную систему.

Выхлопная система когда-то использовалась только как средство отвода выхлопных газов и выхлопных газов двигателя из задней части автомобиля, чтобы избежать попадания газов в зону кабины, а также для снижения шума двигателя за счет использования глушителей или дефлекторов, являющихся частью выхлопной системы. .Однако в наши дни все современные автомобили также содержат каталитический нейтрализатор в выхлопной системе.

Когда эти вредные газы попадают в каталитический нейтрализатор, они проходят через сотовую структуру, покрытую платиной, родием и / или палладием. Из-за драгоценных металлов и высоких температур эти химические элементы образуют реакцию, которая превращает вредные газы в газообразный азот (N2), из которого 78% воздуха состоит из диоксида углерода (CO 2 ) и водяного пара (h3O). ).

Внутренняя сотовая структура каталитического нейтрализатора может быть изготовлена ​​из керамики или металлической фольги. Преимущества керамических сот в том, что они хорошо выдерживают длительные циклы нагрева, недостатком является то, что они плохо справляются с вибрациями, могут треснуть или даже взорваться при сильных вибрациях. По сути, каталитический нейтрализатор будет работать наилучшим образом, когда у него будет больше ячеек на квадратный дюйм для прохождения выхлопных газов, а также больше драгоценных металлов, содержащихся в смеси, которая нанесена на керамические или металлические ячейки внутри CAT.


Насколько эффективны каталитические нейтрализаторы

Автомобильный катализатор

Каталитические нейтрализаторы очень эффективны, особенно когда они новые. Большинство новых каталитических нейтрализаторов начинают с КПД около 99%, но через несколько тысяч миль снижаются до около 95%. Если эффективность каталитического нейтрализатора падает слишком низко (часто ниже 92%), загорается контрольная лампа неисправности ( MIL ) или сигнальная лампа двигателя.См. Пример сигнальной лампы на контрольной панели.

КПД измеряется лямбда-зондом, один расположен перед каталитическим нейтрализатором, а второй - после него. Эти датчики постоянно измеряют соотношение воздух / топливо в выхлопных газах и информируют систему управления двигателем о том, работает ли устройство эффективно или нет. В случае неисправности на приборной панели может загореться индикатор управления двигателем.

Когда в Великобритании появились каталитические нейтрализаторы

Все бензиновые автомобили, произведенные в Великобритании с 1993 года, в стандартной комплектации имели каталитический нейтрализатор, чтобы соответствовать более жестким нормам выбросов.


Сколько служат катализаторы, изнашиваются ли они?

В общем, каталитический нейтрализатор прослужит столько же, сколько и автомобиль, при этом средний возраст типичного автомобиля составляет от 100 000 до 150 000 миль. Это основано на том, что каталитический нейтрализатор является устройством оригинального производителя оборудования или OEM, которые изготовлены из высококачественных материалов и изготовлены по высоким стандартам. Однако послепродажные CATS могут быть более низкого качества и, следовательно, иметь меньший срок службы, от трех лет и выше, в зависимости от качества.

Каталитический нейтрализатор, однако, может досрочно закончить свой срок службы, если окажется на стороне плохо работающего двигателя. Каталитические нейтрализаторы или «коты» не имеют движущихся компонентов и практически не требуют обслуживания. Таким образом, то, что изнашивает или повреждает каталитический нейтрализатор, является внешним фактором, а не проблемой, вызванной самим устройством. Возможные повреждения каталитического нейтрализатора могут быть разными, но вот несколько примеров:

  • Расстроенный двигатель - Каталитические нейтрализаторы предназначены для работы при оптимальной работе двигателя.Это может быть связано с пропусками зажигания в свечах зажигания, неправильной топливной смесью, неправильным синхронизацией двигателя и т. Д. Такие проблемы, включая потенциальное повреждение каталитического нейтрализатора, могут вызвать повреждение самого двигателя.
  • Чрезмерное количество топлива - Если ваш автомобиль использует слишком много топлива, он не сгорит и не заставит ваш автомобиль двигаться быстрее. Он просто не используется и перенаправляется через выхлоп. В результате это неиспользованное топливо попадет в каталитический нейтрализатор. CATS работают при высоких температурах и могут воспламенить топливо при его входе, это приводит к перегреву каталитического нейтрализатора и даже вызывает его плавление.
  • Масло - Масло, попадая в выхлопную систему, в конечном итоге проходит через каталитический нейтрализатор, забивая внутренние части CAT и препятствуя его эффективной работе. Это может привести к накоплению чрезмерного тепла внутри преобразователя и других компонентов двигателя.
  • Физическое повреждение - Каталитический нейтрализатор, расположенный там, где он находится, может получить повреждения от дорожного мусора, например камней. Несмотря на то, что CAT защищен, удар тяжелым осколком может повредить его внутренние части.



Требуются ли каталитические нейтрализаторы по закону в Великобритании?

Современные бензиновые автомобили подпадают под гораздо более строгие нормы выбросов, например, автомобили должны оснащаться каталитическим нейтрализатором с 1992 года. По закону каталитический нейтрализатор должен быть установлен на всех бензиновых автомобилях, чтобы пройти тест MOT . , если автомобиль изначально был оборудован. Удаление каталитического нейтрализатора почти наверняка приведет к тому, что автомобиль не сможет получить требуемые для данного типа выбросы выхлопных газов, поэтому удаление каталитического нейтрализатора является незаконным.По сути, если ваш автомобиль не смог пройти тест MOT, он не считается пригодным для эксплуатации. См. Объяснение теста MOT для получения дополнительной информации.

Придорожные испытания транспортных средств на выбросы загрязняющих веществ могут проводиться, и если будет обнаружено, что транспортное средство нарушает установленные законом пределы выбросов, вам будет предоставлено 14 дней на устранение неисправностей, чтобы привести ваше транспортное средство в соответствие с установленными законом пределами выбросов. Если ваш автомобиль не соответствует требованиям уведомления об исправлении и в течение установленного срока, последует Уведомление о предполагаемом судебном преследовании (NIP) .Если обнаружены другие дефекты, которые делают ваш автомобиль небезопасным для использования на дорогах общего пользования, скорее всего, ваш автомобиль будет конфискован. С другой стороны, автомобили с дизельным двигателем, в отличие от автомобилей с бензиновым двигателем, не проходят полный тест на выбросы газов на станции ТО, а только тест на дым. Следовательно, проверка наличия каталитического нейтрализатора в автомобиле с дизельным двигателем не является необходимой частью теста MOT.

Каталитические нейтрализаторы дорогие?

Каталитические нейтрализаторы могут быть дорогими. Цены значительно различаются в зависимости от марки и модели вашего автомобиля, марки приобретенного CAT и страны или штата, в котором вы проживаете.Так почему же некоторые каталитические нейтрализаторы такие дорогие? Платина, родий и / или палладий, которые используются в каталитических нейтрализаторах, являются самыми редкими из драгоценных металлов и являются причиной того, что каталитические преобразователи могут быть дорогими. За средний семейный автомобиль вы можете рассчитывать заплатить от 100 фунтов стерлингов (обычно это не марочное устройство вторичного рынка) до более 1000 фунтов стерлингов за оригинальную CAT. Помимо стоимости самого устройства, на его установку придется потратить около двух часов.

Стоимость брака каталитического нейтрализатора

Стоимость использованных каталитических нейтрализаторов значительно варьируется.Является ли CAT оригинальным (OEM), некачественным устройством вторичного рынка, состоянием, в котором он находится (независимо от того, поврежден ли он), а также марка и модель транспортного средства, из которых он взят, определяют стоимость лома любого каталитического нейтрализатора.

Цена каталитического нейтрализатора зависит от количества содержащегося в нем драгоценного металла. Как правило, более качественный OEM CAT будет содержать больше драгоценных металлов, чем больше их содержится внутри, тем выше цена за металлолом. Автомобили с более мощными двигателями производят больше выбросов и, следовательно, могут иметь каталитические нейтрализаторы большего размера, содержащие больше драгоценных металлов.Цены варьируются от нескольких фунтов до нескольких сотен.

Автомобилисты и свалки могут приобрести у вас каталитический нейтрализатор, хотя они могут предложить фиксированную плату независимо от того, сколько стоит ваш CAT. Так, например, за действительно качественный CAT они могут предложить вам всего 50 фунтов стерлингов. Вы можете получить больше денег от того, кто занимается конкретно каталитическими преобразователями, если вы считаете, что ваше устройство OEM и хорошего качества.


Каталитический нейтрализатор угон

Почти все бензиновые автомобили, произведенные с 1992 года, будут оснащены катализаторами, каждый из которых содержит ценные драгоценные металлы.Некоторые из них более ценны, чем другие, но вор будет знать, что, например, современный бензин BMW, вероятно, будет иметь оригинальный каталитический нейтрализатор OEM, который будет иметь высокую стоимость лома,

Кража каталитического нейтрализатора, конечно же, требует от похитителя залезть под автомобиль, снять CAT и как можно скорее уйти, чтобы уменьшить вероятность быть пойманным. В результате автомобили с более высоким дорожным просветом, такие как полноприводные автомобили 4х4, представляют значительный риск, так как нижняя часть легко доступна для воров.В больших дизельных двигателях, которые с 2001 года устанавливались в стандартной комплектации, часто используются каталитические нейтрализаторы, содержащие большее количество драгоценных металлов. Если возможно, чтобы снизить риск кражи, припаркуйте свой автомобиль в гараже или, если гараж невозможен, припаркуйтесь в хорошо освещенном месте.

Защита каталитического нейтрализатора

Идеальный способ отпугнуть воров - это установить на каталитический нейтрализатор хомут или защитную клетку. Воры часто используют грубые и простые методы, чтобы по сути выломать CAT из выхлопной трубы.Несмотря на простоту, практика означает, что кражу можно сделать менее чем за минуту.

Диапазон цен и быстрый поиск в Google подскажут, чего ожидать. Кража каталитического нейтрализатора может привести к потере многих сотен или даже тысяч фунтов стерлингов. Дело, конечно, не только в самом устройстве, но зачастую и в полном выхлопе и неудобствах ремонта. Если вы считаете, что подвергаетесь риску, в конечном итоге решением может стать каталитический нейтрализатор. В частности, могут выиграть владельцы автопарков.

Очиститель каталитического нейтрализатора

Работают ли очистители каталитического нейтрализатора?
Если вы реалистично оцениваете свои ожидания от добавки, это, безусловно, может помочь. Конечно, никакие добавки или очистители не могут отремонтировать или восстановить вышедший из строя каталитический нейтрализатор, но они могут помочь в удалении отложений на работающем нейтрализаторе, чтобы помочь в восстановлении эффективности. Засоренный, забитый CAT может привести к тому, что лямбда-зонд или кислородный датчик, который точно измеряет соотношение воздух / топливо, присутствующее в выхлопных газах, как до, так и после преобразователя, сообщит системе управления двигателем, что каталитический нейтрализатор не работает. правильно за счет выхода газа.Обычно на приборной панели загорается индикатор управления двигателем. Очиститель каталитического нейтрализатора может помочь в решении таких проблем. Вам также может быть полезно попробовать, особенно из-за того, что присадка не является особенно дорогой, если выбросы топлива вашего автомобиля находятся на грани отказа ТО.



.

Каталитический нейтрализатор - Простая английская Википедия, бесплатная энциклопедия

Каталитический нейтрализатор - это устройство в выхлопной трубе автомобиля рядом с его двигателем. Он используется для очистки выхлопных газов, выбрасываемых автомобилем в атмосферу. Он работает с использованием каталитического материала, обычно сделанного из платины, палладия и родия. Каталитический нейтрализатор преобразует оксид углерода, углеводороды и оксиды азота, которые загрязняют воздух и вызывают болезни людей, в диоксид углерода, воду и азот, которые менее вредны.Однако эти химические вещества по-прежнему вносят большой вклад в глобальное потепление. Каталитический нейтрализатор уменьшает угарный газ, контактируя с кислородом, создавая менее вредный углекислый газ. Поскольку углеводороды представляют собой несгоревшие частицы топлива, которые попадают в каталитический нейтрализатор, они сгорают в каталитическом нейтрализаторе, делая его очень горячим.

.

Смотрите также