Что такое катализатор и зачем он нужен в выхлопной системе
Как правило все начинается банально просто — на панели автомобиля загорается значёк «Check Engine», делается диагностика, и вылазиет ошибка Р0420 или Р0430, что означает — не эффективная работа катализатора. В 99% случаев, это означает, что катализатор отработал своё и его пора менять. Что делать? Есть разные пути в том числе и всякого рода обманки и прошивки. Но Мы придерживаемся мнения, что не зачем уродовать автомобиль и всетаки поменять катализатор на новый, пусть и не оригинальный, тем более, что в настоящее время замена на качественный универсальный катализатор, по деньгам практически соизмерима с установкой пламегасителя вместо катализатора и прошивкой или обманкой.
Что такое катализатор и зачем он нужен в выхлопной системе?
Катализатор – один из самых дорогих элементов входящий в выхлопную систему автомобиля(стоимость которой достигает 13% стоимости автомобиля), назначение которого дожигание отработанной топливной выхлопной смеси посредством каталитических химических процессов, а именно окислять вредные соединения смеси до менее вредных выхлопов. Катализатор располагается, как правило, в приемной трубе(на коллекторе), но в некоторых выхлопных системах его положение бывает после приемной трубы.
Как работает катализатор в выпускной системе автомобиля?
Составные части катализатора – это стальной корпус, в котором располагается керамический цилиндр с множеством отверстий похожий на пчелиные соты. Каталитический нейтрализатор, так еще называют эту часть системы выхлопа, имеет покрытие на сотах в виде тонкого слоя платиноиридиевого сплава. Этот сплав и способствует окислению выхлопных газов при соприкосновении с его поверхностью. Соты добавляют большую площадь соприкосновения. При данной химической реакции выделяется тепло, которое способствует повышению температуры катализатора, при этом его работа становится еще эффективней. Концентрация выхода окисленных газов соответствует нормам ЕС.
Почему автокатализатор необходим автомобилям?
Автокатализатор – обязательный элемент каждой выхлопной системы автомобиля во всем мире. Потому, что экология планеты земля, мирового уровня важности. Кстати говоря, еще одно название у этого полезного элемента – каталитический конвертер. Конструктивность этой запчасти для выхлопной системы элементарна. Хотя цена катализатора иногда неоправданна, высока! А все потому, что в нем содержится драгметалы: соли платины, родия или палладия. И многие автовладельцы подержанных иномарок испытали это на собственном опыте. Ремонт катализатора дорогостоящая затея. Но современный автомобиль без катализатора просто не поедет как надо, из за сбившихса параметров подачи топлива, получается, замена автокатализаторапросто необходима? Несомнено ДА! Можно конечно вырезать его и поставить пламегаситель, можно бесконечно ездить с горящей лампочкой «Check-Engine», и не правильными параметрами работы двигателя и уродовать свой автомобиль. Но как показал опыт, в итоге дешевле поменять катализатор на новый, без вмешательства в электронику и ездить как и раньше. В настоящее время нашей компанией используются качественные универсальные катализаторы, установка которых будет дешевле в несколько раз оригинала, а по сроку службы превосходят многие установленные на заводе изотовителе. Сколько будет стоить замена катализатора? На этот вопрос могут ответить специалисты нашего центра установки «Мир глушителей». Обращайтесь к нам, и мы поможем сэкономить вам время и денежные средства!
Зачем нужен старый катализатор в авто и можно ли его удалить? | Обслуживание | Авто
Автомобили возрастом свыше 15 лет, которые проездили в России более 150 тысяч пробега, всегда имеют проблемы с системой выхлопа. Владельцы, наслушавшись разговоров об опасности старого катализатора в выхлопной системе, спешат его демонтировать. Причем вместе с катализатором они меняют и систему контроллеров с датчиком кислорода или перепрошивают двигатель под более низкие экологические стандарты. Допустима ли такая самодеятельность и как отсутствие катализатора может повлиять на функционирование мотора?
Принцип действия очистителя выхлопа
Самым токсичным газом в выхлопе автомобиля считается угарный газ, а также оксиды азота, являющиеся продуктом неполного сгорания углеводородного топлива. В 1970 году к иностранным производителям было предъявлено требование оснастить все машины нейтрализатором отработанных газов, который дожигал их в специальной термической камере. С 1975 года установка катализаторов стала обязательным требованием к производителям автомобилей за рубежом.
Действует каталитический нейтрализатор таким образом: в керамических ячейках газ раскаляется до 750-900 градусов и разлагается на углекислый газ, а также на азот и кислород.Катализатор, несмотря на свою надежность, имеет сроки службы и выходит из строя через 10-15 лет эксплуатации. Его ресурс также снижается из-за физических повреждений или по причине оплавления и спекания ячеек, в результате использования некачественного топлива или банально из-за неисправностей системы зажигания. В результате нарушается проходимость газов, снижается отдача мотора, наблюдается потеря динамики. В общем, требуется замена нейтрализатора.
Удаление нейтрализатора и перепрошивка ЭБУ
Отечественные мастера для 10-летних или 15-летних машин рекомендуют другой порядок «ремонта». Они удаляют банку целиком и вваривают вместо нее трубы выхлопной системы.
Этот шаг влечет за собой массу побочных эффектов. При отсутствии каталитического нейтрализатора программы управления двигателем начинают сбоить. Они опрашивают датчики, в том числе лямбда-зонд, измеряющий количество кислорода в выхлопе. Ориентируясь на полученные данные, электронный блок управления «решает», сколько впрыскивать топлива в цилиндры через форсунки. Однако если прибор утрачен, то нужная информация отсутствует, и система переходит в аварийный режим, снижает тягу и готовит усредненную смесь. Характеристики мотора резко падают.
Мастера советуют в этом случае перепрошить электронный блок управления и перевести его на Евро 2. В этом случае работа впрыска тоже будет подведена к какому-то усредненному значению, искажающему изначальные характеристики мотора. График его работы видоизменяется, мощность падает, снижается планка крутящего момента.
В общем, после удаления каталитического нейтрализатора мотор уже не станет выдавать прежних характеристик. Кроме того, усредненная смесь будет сгорать в цилиндрах не полностью, начнется выпадение смол, закоксовывание мотора, и проявятся прочие вредные явления, постепенно разрушающие силовой агрегат.
Токсичный выхлоп
Есть и другой способ — установить в систему выхлопа обманку. Датчик кислорода устанавливается в специальную проставку так, чтобы в него попадало как можно большей кислорода из атмосферы. В результате менять ПО не требуется, поскольку система продолжает работать в штатном режиме. Но есть у метода и свои недостатки. ЭБУ, пользуясь неверными данными, не сможет правильно корректировать приготовление горючей смеси и перестанет регулировать угол опережения зажигания, в результате чего вредное воздействие на двигатель продолжится.
Кроме того, машина без катализатора выбрасывает в атмосферу больше вредных веществ, ее выхлоп неприятно пахнет, газы проникают в салон, раздражают при холодном запуске и отравляют воздух при длительном прогревании машины зимой.
В общем, лучше не экономить на выхлопной системе и произвести полноценный ремонт, установив вместо старого запекшегося каталитического нейтрализатора новый. Тогда автомобиль продолжит радовать отменной динамикой, и водителю не придется вдыхать его ядовитые газы.
плюсы и минусы удаления автомобильного катализатора
Каталитический нейтрализатор выхлопных газов водители и работники автомастерских обычно называют просто катализатором автомобиля. Это устройство устанавливается перед выхлопной трубой. Оно нужно, чтобы минимизировать вред окружающей среде, который наносят выхлопные газы.
В специальной камере, где содержится платина, палладий, радий и другие активные компоненты, происходит химическое «сжигание» вредных выхлопов. Благодаря химической реакции агрессивная окись углерода и азота превращаются в более безопасные компоненты: углекислый газ, воду, свободный азот.
Устройство катализатора автомобиля простое. Он представляет собой трубку, состоящую из мелких керамических или металлических «сот». Стенки ячеек покрыты активной смесью, которая и взаимодействует с выхлопами. Проходя через трубку, воздух очищается, и из выхлопной трубы в атмосферу поступает гораздо меньше токсичных веществ.
Почему каталитический нейтрализатор выходит из строя
Катализатор нужно менять довольно часто – каждые 100-150 тысяч км пробега. Именно за это время он успевает полностью исчерпать свой ресурс. Дело в том, что в нем идет химическая реакция, которая связывает определенные соединения из выхлопных газов. Как только активные реагенты заканчиваются, устройство становится бесполезным.
Но кроме этого, есть несколько причин, по которым каталитический нейтрализатор нужно будет заменить, не дожидаясь указанного пробега. Ускоренный износ устройства возможен при таких условиях:
- Неполадки в двигателе. Если в самом моторе или системе зажигания есть проблемы, недогоревшее топливо и масло могут попадать в катализатор, забивая мелкие ячейки.
- Привычка постоянно резко вдавливать педаль газа в пол. В такой ситуации топливная смесь не успевает полностью сгорать, ее остатки также постепенно закупоривают «соты» нейтрализатора.
- Некачественное топливо или различные зимние добавки. В них содержатся примеси свинца и других тяжелых металлов, что сокращает срок жизни очистителя выхлопных газов.
- Постоянные пробки. Пока авто стоит в заторе, его двигатель все равно работает, соответственно, идет и выхлоп отработанного газа. Ресурс катализатора расходуется быстрее рекомендованного пробега.
Как понять, что каталитический нейтрализатор неисправен
Чаще всего катализаторы стоят на авто, которые уже оснащены электронной системой распознавания неполадок. Поэтому при проблемах с устройством на панели загорится лампочка «Проверьте двигатель». К тому же производители встраивают специальные кислородные датчики. Если выхлопные газы перестают очищаться, некоторые машины автоматически перестают запускаться.
Кроме этого, есть еще несколько признаков, по которым можно понять, что нейтрализатор выхлопных газов пора менять. В первую очередь, снизится мощность мотора, машина начнет хуже разгоняться. Также может появиться грохот во время старта авто. Все это происходит из-за того, что выхлопные газы не могут нормально выйти через забитую сетку и возвращаются назад в камеру сгорания – двигатель «задыхается».
Когда удаляют катализатор и как ездить без него
Удалить и заменить неисправную деталь обязательно нужно после того, как нейтрализатор выхлопных газов исчерпал свой ресурс. Это делается либо после определенного пробега, либо если уже наблюдаются явные признаки его неисправности. Если этого не сделать, авто начнет сильнее расходовать топливо, хуже стартовать и разгоняться, а некоторые модели и вовсе перестанут заводиться.
Самый простой выход – просто купить новый катализатор и установить его вместо отработавшего. Но такая деталь стоит дорого из-за содержащихся в ней драгоценных металлов. Поэтому многие владельцы машин просто ставят обманки и используют пламегасители.
Перепрограммирование датчиков
Это наиболее простой способ обойтись без нейтрализатора выхлопных газов. Производители автомобилей устанавливают два кислородных датчика, называемых лямбда-зондами, которые контролируют уровень загрязнения выходящего воздуха. Чтобы можно было ездить без катализатора, эти датчики отключают, а бортовой компьютер перепрошивают с учетом внесенных в конструкцию изменений.
Использование пламегасителя
Это более доступное устройство, чем каталитический нейтрализатор. Пламегаситель работает как глушитель, а также разделяет потоки выхлопных газов. У него нет такой мелкой ячеистой решетки, как в катализаторе, поэтому пламегаситель не настолько чувствителен к качеству горючей смеси и различных добавок. Кроме этого, он куда свободнее пропускает воздух, благодаря чему мощность двигателя увеличивается на 5-10%, а также снижается расход топлива.
«Обманки» для зондов
После установки пламегасителя или полного удаления катализатора понадобятся дополнительные «обманки» для лямбда-зондов, чтобы избежать перепрошивки бортовой системы автомобиля. Что представляют собой эти «обманки»? Это дополнительные проставки, которые отодвигают второй лямбда-зонд дальше от выхлопов. В результате фиксируется меньший уровень загрязнений, и бортовой компьютер не выдает сообщений о неполадках. «Обманки» бывают пустыми или же с мини-фильтром внутри для получения нужных данных по загрязнениям.
Плюсы и минусы удаления катализатора
Для владельцев машин преимуществ в удалении каталитического нейтрализатора выхлопных газов несколько:
- не нужно покупать и регулярно менять недолговечную дорогую деталь;
- возрастает мощность двигателя;
- снижается расход горючего;
- уменьшается чувствительность к качеству топлива;
- мотор не «задыхается» из-за ухудшения отвода выхлопных газов.
Но несмотря на все достоинства удаления катализатора, у этой процедуры есть и ряд недостатков. В первую очередь, ухудшается состав выхлопа, и как результат – более разрушительное действие автомобиля на окружающую среду. А если по какой-то причине выхлопные газы попадают в салон, там может ощущаться неприятный запах. Если не открывать окна на проветривание, начинает болеть голова – водитель и пассажиры получают слабое отправление СО и окисью азота.
Если катализатор удален некорректно или же неправильно установлен пламегаситель, на приборной панели могут постоянно гореть сообщения о неисправности двигателя. Кроме того, возникают сложности с техосмотром, а также может появиться неприятный дребезжащий звук во время езды.
Где удалить катализатор
Можно убрать устройство для очистки воздуха самостоятельно – для этого нужно снять выхлопной коллектор, разобрать нужный узел или вырезать его болгаркой. Однако для этого нужно знать, где именно располагается катализатор. Если пришлось вырезать его болгаркой, дополнительно понадобится сварка. При самостоятельном вмешательстве велик риск того, что появится запах в салоне или неприятный звук при езде.
Лучше всего доверить эту работу профессионалам из автомастерской. Специалисты гарантированно сделают все быстро и правильно, а также помогут выбрать оптимальную альтернативу каталитическому нейтрализатору: перепрошивка, «обманки» или пламегаситель.
что это, зачем он нужен, устройство, принцип работы, виды
Выхлопная система современного авто, произведенного за рубежом или собранного по лицензии в России, намного сложнее того, что отечественный автопром устанавливал еще пару десятилетий назад на «Лады» собственного производства.
Выбросы автомобилей в атмосферу
Незаменимые в быту и хозяйственной деятельности человека автомобили представляют наибольшую опасность для среды обитания человека. Вредное воздействие продуктов сгорания автомобильных двигателей имеет глобальные и локальные последствия:
- Глобальные. Толщина и площадь озонового слоя, защищающего Землю от космических излучений, за последние десятилетия катастрофически уменьшилась, что в перспективе создает опасность для существования человечества.
- Локальные. В мире есть еще немало территорий с чистой экологией. Но это никак не касается городов, где уже сегодня дышать чистым воздухом практически невозможно.
Как в этих процессах участвуют наши автомобили? Самым непосредственным образом! Их доля в загрязнении окружающей среды составляет не менее 70%. Всего за один год эксплуатации среднестатистический автомобиль выбрасывает в атмосферу:
- 135 кг окиси углерода;
- 25 кг оксидов азота;
- 20 кг углеводородов;
- 4 кг двуокиси серы;
- 1,2 кг твердых частиц;
- до 10 кг бензопропилена.
Всего получается не менее 12 миллионов тонн веществ, которые уничтожают не только среду обитания человека, но и разрушают защитный озоновый слой планеты. С каждым годом количество автомобилей увеличивается, что в перспективе не сулит ничего хорошего.
В связи с этим на международном уровне приняты стандарты качества топлива и количества вредных веществ, попадающих в атмосферу в процессе его сгорания в автомобильном двигателе. С 2005 года в странах Евросоюза установлен экологический стандарт Евро-5 для всех производимых транспортных средств. В России переход на стандарт Евро-4 осуществлен в 2015 году.
Зачем нужен катализатор
Каталитический нейтрализатор выхлопных газов – элемент выхлопной системы автомобиля, ответственный за нейтрализацию вредных для экологии продуктов сгорания бензина – углеводородов, окисей азота и углерода, сажи. В любой каталитический реакции обязательно присутствую активные реагенты. В автомобильном катализаторе нейтрализация вредных веществ осуществляется в мелкоячеистых порах, покрытых тонким слоем редкоземельных и благородных металлов – палладий, иридий, платина. Благодаря им несгоревшие вещества принудительно и практически бесследно дожигаются.
Принцип работы
Трехкомпонентный каталитический нейтрализатор действует следующим образом:
- исходящие из цилиндров двигателя внутреннего сгорания выхлопные газы заполняют покрытые платиной и палладием ячейки, размещенные в керамических блоках;
- металлическое покрытие ячеек инициирует химическую реакцию, в результате которой происходит преобразование несгоревших углеводородов в водяной пар, а угарный газ превращается в углекислый;
- проходя через покрытые родием ячейки, оксид азота распадается на нейтральный азот и кислород;
- результат – из выхлопной трубы наружу поступают полностью очищенные от вредных компонентов газы.
Если в автомобиле установлен дизельный двигатель, то совместно с катализатором работает сажевый фильтр.
Устройство
Нейтрализатор всегда расположен после выпускного коллектора двигателя. В его состав входит:
- изготовленный из металла корпус с патрубками на входе и выходе;
- монолитный керамический блок, представляющий собой пористую структуру с многочисленными ячейками, обеспечивающими максимально большую площадь рабочей поверхности, с которой соприкасаются отработанные газы;
- каталитический слой, состоящий из редкоземельного палладия, иридия и благородной платины, а в некоторых моделях и менее дорогостоящего золота;
- теплоизоляционный металлический кожух, защищающий устройство от механических повреждений.
Катализатор предназначен для нейтрализации трех вредоносных компонентов выхлопных газов:
- ядовитых окислов азота, которые участвуют в образовании смога, провоцируют кислотные дожди;
- угарного газа, смертельно опасного для человеческого организма;
- канцерогенных углеводородов.
Виды
В современных автомобилях производители устанавливают катализаторы различных типов и модификаций. Вне зависимости от устройства и используемых для нейтрализации вредных продуктов сгорания топлива, все они более или менее в равной степени обеспечивают соответствующую европейским нормам степень очистки.
В современных автомобилях используются катализаторы:
- химические;
- металлические;
- керамические;
- магнитно-стрикционные.
Металлические
Это дорогостоящие катализаторы, в процессе производства требуют сложного технологического оборудования. В результате устройство не подвержено механическим воздействиям, колебаниям температуры. Металлическая передняя часть блока может служить нагревательным элементом. Тонкие стенки несущего материала обеспечивают невысокое аэродинамическое сопротивление, что позволяет использовать катализатор во всех разновидностях техники, в том числе повышенной мощности. Среди преимуществ – пониженный расход топлива и длительный срок эксплуатации.
Керамические катализаторы
Наиболее популярная сотовая конструкция, которая устанавливается на большинстве современных моделей автомобилей. Керамическая поверхность покрывается перечисленными выше благородными и редкоземельными металлами, которые активизируют свои каталитическое свойства под воздействием тепла. Срок службы керамического устройства в Европе не превышает 120 000 км. Это обстоятельство несколько смущает покупателей подержанных автомобилей. Но ввиду низкого качества бензина отечественного производства замену катализатора придется апроизвести после пробега максимум 80 000 км. Керамика – материал хрупкий и поэтому тряска наших дорог на ее целостности отражается самым негативным образом.
Сажевый фильтр
Если в бензиновом автомобиле используется каталитический нейтрализатор, то для очистки выхлопа дизеля устанавливается сажевый фильтр. Его задача – улавливание частиц сажи. Сажевый фильтр не имеет целью нейтрализацию вредных отходов в отработанных газах. В некоторых моделях авто производители устанавливают в сажевый фильтр дополнительные ячейки, предназначенный для улавливания содержащихся в газах вредных веществ.
Спортивный
Повышенная эффективность спортивного катализатора достигается за счет увеличенного слоя катализаторов. Напыления драгметаллов превосходит стандартные нейтрализаторы в 3-8 раз. В результате увеличивается его пропускная способность и срок эксплуатации. Спортивное устройство предназначено вовсе не для любителей экстремальной езды. Его можно установить и на дорогой спорткар, и на простой б/у автомобиль среднего класса.
Двухсторонние
Такие катализаторы предназначены для:
- преобразования вредного для здоровья угарного газа в нейтральный углекислый газ;
- окисления не полностью сгоревших углеводородов в воду и обычный углекислый газ.
Такие устройства нашли применение в дизельных двигателях.
Трехсторонние
Этот тип нейтрализатора решает следующие задачи:
- разложение окиси азота на составляющие – чистый азот и кислород;
- окисление угарного газа до углекислого газа;
- преобразование несгоревших продуктов в углекислый газ и воду.
Что делать, если катализатор вышел из строя
Катализатор ремонту не подлежит. Любая попытка обмануть бортовой компьютер приведет к тому, что ваш автомобиль превысит допустимые в цивилизованных странах пределы содержания вредных веществ в выхлопных газах. Цивилизованное решение – сдать вышедшую из строя деталь в утиль и установить новую, обеспечивающую безопасность для окружающих.
Для чего нужен катализатор в автомобиле
На сегодняшний день практически во всех автомобилях, сходящих с конвейера, есть один узел, который является причиной серьезных споров, как в среде экспертов, так и среди автолюбителей. Этим узлом является каталитический нейтрализатор или, как его сокращенно называют, катализатор. В этой статье мы постараемся разобраться необходим ли современному авто катализатор, и какую функцию он выполняет.Для работы двигателя внутреннего сгорания необходимо топливо. В цилиндрах мотора топливо сгорает, а его остатки затем образуют различные газообразные химические соединения (выхлопные газы). Далее эти токсичные газы выбрасываются в окружающую среду. С ростом количества автомобилей на дорогах проблема выбросов выхлопных газов достигла критической отметки. Поэтому автопроизводителей обязали найти меры для уменьшения вредных выбросов. Одним из решений этой проблемы стал именно каталитический преобразователь, с помощью которого удалось многократно уменьшить уровень токсичности выхлопных газов, что позволило заметно улучшить экологическую ситуацию в мире.
Устройство катализатора
Катализатор представляет из себя компактное устройство, которое устанавливается на выхлопную систему автомобиля для преобразования опасных газов, таких как углеводороды, окись углерода и оксиды азота, содержащиеся в выхлопе авто в почти безвредные соединения.
Катализатор обычно монтируется после выходной трубы двигателя, либо же он может быть закреплен непосредственно на фланце выпускного коллектора и выглядит как небольшая металлическая камера, которая собирает все газы, поступающие из выхлопной системы. Устройство катализатора состоит из специального несущего блока, металлического корпуса и теплоизоляционных материалов.
По определению «катализатор» — это вещество, ускоряющее химическую реакцию.
Именно внутри специального несущего блока находятся соты с покрытием из каталитического материала, благодаря которому и возникает каталитическая реакция. На сегодняшний день можно все катализаторы разделить на два типа:
Первый — это катализатор, который использует платину и иридий в сотах для сокращения выбросов NOx. Данный газ очень токсичен и вреден для человека, так как он разрушает слизистые оболочки человека.
Принцип работы катализатора: соты внутри несущего блока нагреваются (до 250 — 350 градусов Цельсия). При прохождении выхлопных газов через катализатор на основе платиново-иридиевого сплава все вредные примеси практически полностью выгорают. В следствии чего из выхлопной системы авто выпускается достаточно чистый по составу газ на основе кислорода и водорода.
Второй тип катализатора является катализатором окисления, в котором для осуществления каталитической реакции используется платина и палладий. Эти достаточно дорогие и редкие вещества необходимы для ускорения процесса окислительной реакции. Именно они помогают многократно ускорить горение углеводородов в корпусе катализатора.
Соты катализатора могут быть изготовлены, как из керамических материалов, так и из металлического сплава. У каждого материала есть и достоинства, и недостатки. Керамика отличный жаропрочный материал, который также не подвержен коррозии. При этом основным его недостатком можно считать – хрупкость. Поэтому не редки случаи, когда в процессе эксплуатации авто соты керамического катализатора просто рассыпаются даже от небольшого механического воздействия. Причиной разрушения катализатора может стать наезд на высокий бордюр, камень и т. д. даже на минимальной скорости.
Да, конечно катализаторы из металлического сплава гораздо крепче, но и их стоимость заметно выше, чем у керамических аналогов. Кроме того, соты катализатора из металлического сплава обладают худшими физико-техническими свойствами.
Рекомендации по эксплуатации катализатора
Если Вы желаете продлить срок службы своего авто и конкретно каталитического нейтрализатора, то Вы должны заправляться только качественным топливом. Топливо низкого качества зачастую содержит примеси, которые способны в короткие сроки уничтожить напыление сот.
Кроме того, Вы должны понимать, что в процессе работы катализатор сильно греется. Именно поэтому не рекомендуется оставлять работающее авто в местах, где находятся легковоспламеняющиеся вещества (сухая трава, промасленная ветошь, бумага и тому подобное).
Также не желательно интенсивно крутить стартер, особенно если не получается завести авто с первого раза. Стоит немного подождать и попробовать завести авто спустя некоторое время.
И последнее, не стоит пытаться запускать двигатель при помощи буксира. Так как это тоже негативно сказывается на сроки службы столь важного и дорогостоящего компонента автомобиля, как каталитический нейтрализатор.
Для чего нужен катализатор выхлопных газов
В настоящее время в мире насчитывается более полумиллиарда легковых автомобилей и где-то около 200 миллионов грузовиков. Такое огромное количество авто своими выбросами очень сильно влияют экологию во всем мире. Поэтому не удивительно, что крупнейшие автопроизводители еще в середине 20-го века задумались об этой проблеме и начали предпринимать активные действия по снижению вредных выбросов.Технологическим прорывом в этой области можно считать появление каталитических нейтрализаторов. И хотя кое-какие наработки появилась еще в середине 50-х годов XX века, однако массовое распространение данная технология получила только в конце 70-х. Первоначально каталитический нейтрализатор был малоэффективным, а его стоимость была сравнима со стоимостью нового автомобиля. Со временем исходная конструкция катализатора была доработана, а большинство его недостатков было устранено. Это и позволило внедрить столь важное изобретение в выхлопную систему каждого вновь выпускаемого автомобиля.
В идеальных условиях двигатель должен эффективно сжигать все топливо, подаваемое в камеры сгорания. В таких идеальных условиях выхлоп будет состоять лишь из углекислого газа и водяного пара. К сожалению, даже современные моторы не идеальны. Топливо в моторе сгорает не полностью, а это приводит к образованию летучих органических соединений и различных окислов углерода. Такие химические соединения являются вредными. Так, окись углерода является причиной возникновения, так называемого, «парникового эффекта», а летучие органические соединения ядовиты для человека, так как могут спровоцировать появление раковых опухолей. Именно катализатор позволяет многократно снизить концентрацию вредных веществ в составе выхлопных газов автомобиля.
На сегодняшний день большинство стран регламентируют содержание вредных веществ, которые могут содержаться в выхлопе, жесткими экологическими нормами EURO.
Принцип работы катализатора выхлопных газов
Теперь давайте подробнее разберемся с принципом работы катализатора выхлопных газов.
Некоторые люди считают, что катализатор является разновидностью фильтра. Это в корне неверно. Согласно теории катализатор — это вещество, которое способствует ускорению химреакции, оставаясь при этом полностью нейтральным.
На сегодняшний день можно выделить 2 основных типа каталитических нейтрализаторов: катализатор уменьшения и катализатор окисления.
Оба варианта этих катализаторов состоят из керамической основы, выполненной в виде сот. Эти соты покрыты слоем металла, который и обладает каталитическими свойствами (платина, родий, палладий и т. д.). При этом форма керамической основы в форме сот выбрана не случайна. Именно такая форма позволяет обеспечить максимальную площадь контакта при прохождении выхлопа через катализатор. Керамическая основа с катализатором образуют, так называемый, блок-носитель, который устанавливается в стальной корпус. Из-за того, что каталитические реакции проходят при высоких температурах, то между блоком-носителем и металлическим корпусом устанавливается специальная термостойкая прокладка, которая значительно повышает КПД каталитического нейтрализатора.
Основная масса современных автомобилей оснащаются трехходовыми каталитическими нейтрализаторами. Данные катализаторы помогают уменьшить выбросы в три этапа:
- Первый этап – восстановительный. Катализатор (платина или родий) помогает сократить выбросы NOx. На этом этапе катализатор, по сути, вырывает атом азота из сложной молекулы. В результате сложное азотное соединение распадается на безвредные для человека кислород и азот.
- Второй этап – окислительный. На этом этапе уменьшается количество углеводородов, которые не сгорели в цилиндрах путем их окисления (сжигания) при помощи очень высоких температур и платинового или палладиевого катализатора.
- Третий этап можно охарактеризовать, как контрольно-управляющий. На этой стадии поток выхлопных газов непрерывно находится под контролем датчика кислорода. Он используют полученную информацию для управления системой впрыска топлива. Датчик кислорода, установленный перед каталитическим нейтрализатором, сообщает «электронным мозгам» автомобиля, какое количество кислорода находится в выхлопе в данный момент. По этим показателям блок управления сам подбирает оптимальное количество кислорода, регулируя соотношение воздуха и топлива.
В итоге можно сказать, что катализатор является одним из важнейших элементов выхлопной системы автомобиля. Именно он помогает добиться существенного снижения концентрации опасных соединений в составе выхлопных газов.
Зачем нужен катализатор в машине
Многие начинающие автомобилисты не знают, зачем нужен катализатор в выхлопной системе машины.
Это устройство отвечает за очистку выхлопных газов, окисляя остаточные вредные вещества, содержащиеся в них. Конструктивно оно представляет собой контейнер, в котором размещено множество сот.
Существует 2 типа: керамические и металлические. Первые дешевле, вторые надежней и, соответственно, дороже.
Сотовая структура необходима, чтобы увеличить площадь соприкосновения выхлопных газов с поверхностью. Сверху соты покрыты платиноиридиевым составом – химическим катализатором. При контакте с ними СО, NO, NO2 и СН, то есть окись углерода, оксиды азота и углеводороды, окисляются и превращаются в безвредные для экологии углекислый газ (CO2), воду (H2O) и азот (N2) с примесями. При этом выделяется большое количество тепла, которое благотворно сказывается на прохождении реакции. Рабочая температура каталитического нейтрализатора может достигать 800° С. Кроме того, он является еще и пламегасителем, так как разбивает струю выхлопных газов.
При нормальных условиях эксплуатации в автомобиле катализатор прослужит от 60 до 150 тыс. км пробега. После этого его необходимо менять, так как по сути это фильтр, который постепенно изнашивается. Старый прибор вы можете сдать нашей компании.
Возможные негативные последствия использования катализатора
Многие задаются вопросом, зачем нужен катализатор в выхлопной системе автомобиля, если он уменьшает мощность двигателя? На практике это оказывается не более, чем предположением. Общая площадь внутренних поверхностей рабочего нейтрализатора может достигать 2 тыс. км2, но на работу мотора это никак не влияет. Однако неисправное приспособление, в котором соты осыпались или расплавились, действительно снижает мощность и может повлечь за собой другие пагубные для двигателя последствия. Поэтому рекомендуется вовремя его менять.
Основные признаки неисправности катализатора:
- ослабление разгонной динамики;
- проблемы с запуском мотора;
- уменьшение максимальной скорости;
- выхлопные газы имеют запах сероводорода.
Главной причиной выхода из строя является использование некачественного топлива. Высокое содержание в нем этила провоцирует выгорание каталитического слоя в конвекторе и циркониевого напылении в лямбда-зонде. При сгорании такого бензина выделяется тетраэтилсвинец, который практически сразу расплавляет соты. Проходимость выхлопных газов снижается, в результате чего и возникают неполадки.
Также керамические устройства часто ломаются из-за физических повреждений, полученных на дороге. Банальное попадание в выбоину или удар камнем, отброшенным колесом, может раздробить соты внутри. Кроме того, попадание влаги на разогретый керамический катализатор тоже повлечет разрушение сот.
Сбои в системе зажигания двигателя вызывают повреждения внутренней структуры. При неудачном зажигании бензин, который не сгорел, накапливается в выпускном канале. Когда двигатель запускается, то происходит топливный микровзрыв, силы которого достаточно для разрушения сот.
При попадании масла и охладительной жидкости в камеру сгорания, а значит в выхлопную систему, происходит забивание сот, что в итоге снижает проходимость к минимуму. Нельзя допускать, чтобы мотор длительное время работал на холостом ходу.
Как сохранить работоспособность катализатора надолго?
Чтобы снизить вероятность попадания топлива внутрь камеры катализатора нужно:
- при 2-3 неудачных попытках запуска двигателя сделать паузу в несколько минут, чтобы скопившееся топливо успело испариться;
- не использовать автомобиль, если одна из свеч зажигания не работает или высоковольтный кабель пробит;
- избегать запуска «с толкача»;
- отключать реле топливного насоса при необходимости проверить или починить электрическое оснащение машины.
Важно использовать только высококачественное топливо, а при выявлении неполадок обращаться за помощью к специалистам или решать проблему собственными силами. Стоит новый катализатор недешево из-за того, что в составе напыления редкие и дорогие материалы, а если его просто вырезать, то такая машина не пройдет ТО.
Езда без катализатора связана с повышенными выбросами вредных веществ, что противоречит действующим экологическим нормативам.
Если все же катализатор вашего автомобиля пришел в полную негодность, не выбрасывайте его, а свяжитесь с нашей компанией по указанным ниже контактам — мы сами его вывезем и утилизируем, а вам предложим за него хорошую цену.
Объяснение каталитических нейтрализаторов: как они работают и предотвращение краж
Если вы не знаете, что такое каталитический нейтрализатор, не стоит терять из-за него сон. Технология не нова, и сегодня она присутствует практически в каждом автомобиле, но нет реальной причины, по которой каталитические нейтрализаторы должны быть в центре внимания любого автомобилиста большую часть времени. Они работают в фоновом режиме, используя химические реакции для очистки выхлопных газов вашего автомобиля от вредных газов. Если ваша не сломается или, как это становится все более распространенным в последние годы, кто-то не попытается ее украсть, беспокоиться не о чем.
В этом руководстве мы объясняем все, что вам нужно знать о каталитических нейтрализаторах — от того, как они работают, до материалов и драгоценных металлов, используемых в них — и как защитить ваш автомобиль от кражи каталитического нейтрализатора…
Как работают каталитические нейтрализаторы?
Каталитические нейтрализаторы превращают вредные вещества в выхлопных газах автомобиля, такие как оксид углерода, оксид азота, диоксид азота и углеводороды, в менее вредные вещества, такие как диоксид углерода и водяной пар, посредством химических реакций.
Внутренняя часть «кошки» обычно заполнена сотовой структурой, на которую нанесено покрытие, содержащее катализатор — вещество, которое вступает в реакцию с выхлопными газами, изменяя их химическую структуру.
Драгоценные металлы, такие как палладий, родий и платина, обычно используются в качестве катализаторов, и они имеют внутреннюю ценность, а это означает, что их стоит утилизировать и утилизировать, когда автомобиль утилизируется. К сожалению, эти драгоценные металлы также делают каталитические нейтрализаторы мишенью для воров.
Каталитические нейтрализаторы должны работать при высоких температурах до 400 градусов, чтобы максимально повысить их эффективность. Чтобы достичь этой оптимальной рабочей температуры, первые блоки были расположены близко к двигателю автомобиля, но это вызвало свои собственные проблемы, и кошка постепенно перемещалась дальше по выхлопной системе, подальше от источника тепла двигателя.
В современных автомобилях каталитический нейтрализатор находится под автомобилем по направлению к выпускному отверстию выхлопной системы, в таком месте, где он доступен для воров, которые могут вырезать весь блок из-под автомобиля.
Типы каталитических нейтрализаторов
Существуют различные типы каталитических нейтрализаторов. Простая «двусторонняя» катализатор окисления превращает оксид углерода (CO) в диоксид углерода (CO2) и углеводороды, которые в основном представляют собой частицы несгоревшего топлива, в диоксид углерода и воду. Более совершенные трехкомпонентные каталитические нейтрализаторы устанавливаются на современные автомобили, и они делают то же самое, а также снижают выбросы оксида азота (NO) и диоксида азота (NO2), которые вместе более известны как NOx, основная причина локального образования воздуха. загрязнение.
• Что такое AdBlue?
Дизельные автомобили обычно оснащены специальными каталитическими нейтрализаторами для снижения выбросов в атмосферу от дизельных двигателей с воспламенением от сжатия. Эти установки с катализатором окисления дизельного топлива обычно сочетаются с дополнительными технологиями очистки выхлопных газов, такими как рециркуляция выхлопных газов, дизельные фильтры твердых частиц для улавливания сажи и селективное каталитическое восстановление, в котором для удаления NOx используется впрыск раствора мочевины AdBlue.
Кража каталитического нейтрализатора
Количество случаев кражи каталитического нейтрализатора из автомобилей в 2019 году резко увеличилось, при этом общее количество случаев кражи за год примерно в 10 раз выше, чем в 2018 году.
Отчеты предполагают, что рост может быть отнесен на счет проблем с цепочкой поставок, из-за которых дилерам стало труднее обеспечить замену каталитических преобразователей через официальные каналы, что привело к возникновению черного рынка. Однако исторически самой большой движущей силой краж были зарубежные рынки драгоценных металлов внутри единиц. Каталитические нейтрализаторы, украденные в Великобритании, часто незаконно вывозятся за границу, а металлы перерабатываются.
Стоимость, связанная с заменой украденного каталитического нейтрализатора, может достигать 2 000–3 000 фунтов стерлингов, и эта цифра завышена из-за того, что воры обычно наносят машине ущерб при снятии устройства.Хотя кражи каталитических нейтрализаторов по-прежнему редки, есть несколько простых шагов, которые вы можете предпринять, чтобы защитить свой автомобиль …
- Припаркуйте свой автомобиль в закрытом гараже или на хорошо освещенном месте на виду у публики, чтобы задняя часть автомобиля была близко к стена или забор.
- Нанесите номер VIN вашего автомобиля на корпус каталитического нейтрализатора.
- Попросите местный гараж приварить болты к каталитическому нейтрализатору или используйте другие коммерческие противоугонные устройства, которые затруднят его удаление.
История каталитического нейтрализатора
Каталитические нейтрализаторы существуют с 19 века, когда металлические цилиндры, содержащие фильтры, покрытые платиной, иридием и палладием, устанавливались на ранних французских легковых автомобилях в попытке удалить дым, выходящий из них. выхлопы. Технология была впервые запатентована французом Юджином Гудри, который переехал в Лос-Анджелес в 1930-х годах и основал компанию под названием Oxy-Catalyst, которая установила каталитические преобразователи в промышленных дымоходах для борьбы со смогом.
• Стандарты выбросов Euro 6 и их значение для вас
Уже установив свои фильтры на складские вилочные погрузчики, к 1950-м годам Гудри начал исследовать технологию каталитического нейтрализатора для использования на автомобилях, и в 1956 году он получил патент на свою конструкцию. Использование этой технологии на серийных автомобилях не получило широкого распространения до тех пор, пока свинец, блокирующий химические реакции, происходящие в каталитических нейтрализаторах, не был удален из бензина, и производители не были вынуждены ужесточить правила выбросов автомобилей.
Сегодня подавляющее большинство автомобилей с двигателем внутреннего сгорания на дорогах имеют каталитический нейтрализатор, и для разных моделей используются различные типы. Многие автомобили также имеют дополнительные системы, такие как рециркуляция выхлопных газов, дизельные сажевые фильтры и технология селективного каталитического восстановления на основе AdBlue, которые работают с «кошкой» для дальнейшей очистки выхлопных газов автомобилей.
Вы стали жертвой кражи каталитического нейтрализатора? Дайте нам знать в комментариях ниже…
Что такое каталитический нейтрализатор и зачем он вам нужен?
Некоторые заправщики считают их помехой, но кошки — жизненно важный компонент системы контроля выбросов вашего автомобиля.
Война за выбросы бушует большую часть 40 лет, когда правительства жестко обрушиваются на автомобильную промышленность.В 1970-х годах правительство США ввело в действие закон, гласящий, что каждый автомобиль, произведенный с этого года, должен быть оснащен устройством, называемым каталитическим нейтрализатором. Это устройство вскоре распространилось по всему миру автомобилей и теперь стало основным средством контроля выбросов и интегрировано практически в каждую современную выхлопную систему.
Что такое каталитический нейтрализатор и для чего он нужен?
Кот сидит примерно на трети пути вниз по выхлопной системе и напоминает небольшую металлическую камеру, которая принимает выхлопные газы и меняет их химическую природу, чтобы уменьшить объем вредных выбросов, только что выходящих из выхлопного коллектора.Внутри кошачьего корпуса находится сотовая структура на керамической основе, облицованная чрезвычайно драгоценными металлами, каждый из которых выполняет определенную работу по сокращению выбросов.
Есть три основных вида выбросов, производимых автомобильными двигателями: газообразный азот (N2), диоксид углерода (CO2) и водяной пар (h3O). Однако каталитический нейтрализатор в основном используется для борьбы с более мелкими и более вредными продуктами, которые образуются из-за естественного несовершенного процесса сгорания в двигателе внутреннего сгорания. Это оксид углерода, углеводороды и оксиды азота.Поэтому большинство кошек в наши дни называют трехкомпонентными каталитическими нейтрализаторами из-за трех основных типов выбросов, с которыми им удается справиться.
96 КБ
Выхлопная система от старого Chevy с изображением каталитического нейтрализатора.«Катализатор» — это вещество, которое ускоряет химическую реакцию, и внутри каталитического нейтрализатора есть два типа катализатора.Первый — это восстановительный катализатор, в котором внутри соты используются платина и родий для снижения выбросов NOx. NOx производится оксидом азота и диоксидом азота в выхлопных газах. Газы азота вступают в контакт с металлами-катализаторами, которые вырывают атомы азота из молекул, что, в свою очередь, выделяет более чистый кислород, чтобы продолжить движение вниз по выхлопной системе.
Катализатор второго типа представляет собой катализатор окисления, в котором для завершения работы используются платина и палладий.Эти катализаторы окисляют или сжигают окись углерода и углеводороды, остающиеся в поступающем газе, помогая уменьшить количество смога, производимого испарившимся несгоревшим топливом.
Сотовая сетка увеличивает площадь поверхности, с которой выхлопные газы взаимодействуют.Заключительный этап контроля выбросов представляет собой датчик O2, расположенный прямо перед котом.Датчик передает обратно в ЭБУ, сколько кислорода содержится в выхлопных газах, а бортовой компьютер затем может регулировать соотношение воздух / топливо, чтобы двигатель работал как можно ближе к стехиометрической точке.
Это точка, в которой — теоретически — все топливо, поступающее в камеру сгорания, будет использовать весь предоставленный кислород для завершения процесса сгорания. Эта последняя стадия не только способствует общей эффективности двигателя, но также позволяет ему обеспечивать кошку достаточным количеством кислорода для эффективного завершения процесса окисления с помощью второго катализатора.
Так что же такое спортивный кот?
Спортивная кошка умеет делать все, что может делать обычная кошка, но в гораздо более гладкой и эффективной упаковке.Сотовая конструкция стандартного котла спроектирована таким образом, чтобы максимально увеличить площадь поверхности катализаторов при сохранении их общего объема на низком уровне из-за огромной стоимости используемых драгоценных металлов.
К сожалению, соты можно рассматривать как препятствие для выхлопных газов, которые должны выходить в окружающую среду как можно быстрее и эффективнее. Таким образом, каталитический нейтрализатор замедляет выхлопные газы, заставляя двигатель работать тяжелее, поскольку он изо всех сил пытается выдохнуть выхлопные газы в конце каждого цикла двигателя.Сотовая структура внутри каталитического нейтрализатора также способна развалиться от перегрева, создавая тем самым дополнительную блокировку для выхлопных газов.
Сотовая структура внутри разрушилась из-за чрезвычайно высоких температур, создаваемых несгоревшим топливом.Основная цель выхлопной системы состоит в том, чтобы отводить выхлопные газы от двигателя плавно и быстро, с ограничениями и расширениями, такими как большой каталитический нейтрализатор, вызывая только турбулентность и, следовательно, нарушающий, более медленный воздушный поток.Спортивные кошки делают все возможное, чтобы решить эту проблему, уменьшая размер камеры и создавая более гладкую поверхность внутри камеры, чтобы газы проходили через нее быстрее и легче.
Чтобы снизить выбросы, керамическая матрица в сотовой конструкции намного тоньше, чем у обычного кота, что гарантирует, что катализаторы могут эффективно преобразовывать соответствующие гадости туда, где они должны быть, чтобы соответствовать правилам выбросов. Небольшого увеличения мощности можно добиться, переключившись на спортивную кошку, при этом цикл двигателя будет освобожден, чтобы максимизировать его эффективность.
Является ли декат приемлемым вариантом?
Здесь вы можете увидеть, что каталитический нейтрализатор был полностью заменен на прямую «трубу для удаления воды».В большинстве случаев прямой ответ — нет.Многие заправщики решают, что каталитический нейтрализатор создает серьезную закупорку в выхлопной системе, которую необходимо устранить, и поэтому полностью удаляют кошку из системы, заменяя ее прямой трубой. Хотя это увеличит объем вашей трансмиссии и потенциально лишит двигатель еще нескольких лошадиных сил, в большинстве стран вождение автомобиля без каталитического нейтрализатора считается незаконным.
Очистка кошки — это еще одна форма очистки кошки, которая представляет собой процесс удаления сотовых внутренностей кошки, чтобы просто уменьшить количество ограничений, налагаемых на выхлопные газы.
Очистка от ката неизбежно увеличит объем вашей выхлопной системы, но приведет к очень небольшому увеличению мощности. Видео на YouTube-канале robsri18
Большинство людей, которые идут по пути полного удаления кошки, решают рискнуть и просто имеют кошку, ожидающую, когда ее снова поставят на место, когда придет время ТО.Но если вас поймает проницательный полицейский с фонариком, игра может быть окончена. А учитывая, что прирост мощности потенциально можно пересчитать по одной руке в зависимости от размера двигателя, спортивный кот кажется гораздо более жизнеспособным вариантом, если вы действительно чувствуете, что серийный кот на вашем автомобиле сдерживает вашу трансмиссию.
Последствия раздевания кошек своими рукамиОднако в автомобиле с турбонаддувом влияние декаттинга будет усилено, поскольку удаление прекаталитического преобразователя позволит увеличить поток выхлопных газов в турбокомпрессор.Каталитические нейтрализаторы работают лучше всего при высоких температурах, поэтому предварительный катализатор — это уменьшенная версия, которая находится выше выхлопной системы, чтобы помочь снизить выбросы при запуске, когда двигатель работает на очень богатой смеси.
В системе выхлопа с турбонаддувом предварительный клапан обычно находится прямо перед турбокомпрессором, поэтому удаление ограничит эту область выхлопа. Но опять же, это будет рассматриваться как вмешательство в стандартную систему контроля выбросов выхлопных газов и будет считаться незаконным в большинстве стран.
48 КБ
Выхлопная система от Subaru WRX, показывающая предварительную установку перед местом размещения турбокомпрессора.Вы переоделись в спортивного кота или ходили по канату целой дудки? Прокомментируйте ниже свои мысли об этой распространенной, но рискованной модификации!
Каталитические преобразователи: их назначение и значение
Хотя нет никаких сомнений в том, что изобретение автомобиля сделало мир более удобным местом, оно также сделало его более загрязненным.
При движении автомобили выбрасывают загрязнения , которые могут окрашивать здания в черный цвет и ухудшать качество воздуха. Независимо от того, насколько удобны автомобили, это загрязнение наносит вред окружающей среде и снижает качество жизни людей, которые живут в крупных городских районах с большим количеством автомобилей на улице.
К счастью, технология нашла решение: каталитический нейтрализатор.
Вот все, что вам нужно знать об этих удобных инструментах и о том, как они выполняют свою работу:
Двигатели и загрязнение 101
Чтобы понять, почему каталитический нейтрализатор на двигателе так важен, важно сначала понять, почему и как двигатели создают загрязнение.
Вот разбивка:Автомобильные двигатели работают на дизельном или бензиновом топливе. Нефть, в свою очередь, состоит из углеводородов. Когда углеводородное топливо горит кислородом воздуха, оно выделяет большое количество энергии. Поскольку бензин содержит около 150 различных химикатов (включая присадки), он производит больше, чем просто энергию: он производит загрязнение.
Загрязнение, создаваемое сжиганием бензина, создает оксид углерода, летучие органические соединения и оксиды азота, которые вместе образуют смог и дымку.Это, в свою очередь, вредит окружающей среде и ухудшает качество жизни людей, живущих в густонаселенных районах.
Что такое каталитический нейтрализатор?
Хотя загрязняющие газы состоят из вредных молекул, эти молекулы состоят из атомов. Из-за этого лучший способ разложить газы — разделить частицы после того, как они покинут двигатель, но до того, как попадут в воздух.
Это то, что делает катализатор .Хотя это может показаться сложным процессом, это довольно просто.Катализаторы — это химические вещества, которые ускоряют химические реакции без изменения их общего процесса. Каталитический нейтрализатор — это металлический инструмент, прикрепленный болтами к днищу автомобиля. Он состоит из входного и выходного патрубков. Входная труба вытягивает горячие пары из двигателя, а выходная труба выталкивает пары наружу. Когда газы из двигателя обдувают катализатор, он вызывает серию химических реакций, предназначенных для изменения газов и превращения их в газы, которые не причинят вреда окружающей среде.
Каталитические нейтрализаторы не устраняют загрязнение воздуха, но они могут сыграть важную роль в сокращении непосредственного локального загрязнения воздуха, включая загрязнение с дорог. Каталитические нейтрализаторы также лучше всего работают, когда они теплые, что занимает около 10-15 минут езды или на холостом ходу . Это означает, что ваш автомобиль может по-прежнему выделять выхлопные газы в течение первых нескольких минут поездки.
Чемодан для каталитических нейтрализаторов
Хотя каталитические нейтрализаторы не на 100% эффективны в сокращении выбросов, они являются важным шагом на пути к снижению загрязнения от автомобилей.К сожалению, они работают хорошо только тогда, когда работают хорошо. Если вам нужно обслуживание глушителей или выхлопных систем, , свяжитесь с нашей командой . Мы предлагаем широкий спектр услуг по ремонту автомобилей, чтобы вы в целости и сохранности ездили по дороге.
Что такое каталитический нейтрализатор и зачем он нам?
В среднем автомобиль состоит из множества деталей — около 30 000 — каждая из которых выполняет определенную функцию. От простых гаек и болтов, скрепляющих все вместе, до самого двигателя, каждая машина представляет собой сложную комбинацию этих частей.Итак, когда дело доходит до каталитического нейтрализатора, вы, вероятно, знаете, что это деталь автомобиля, но, скорее всего, это так. Вы можете удивиться, узнав, что работа каталитического нейтрализатора заключается в преобразовании вредных загрязнителей в менее вредные выбросы еще до того, как они покинут выхлопную систему автомобиля. 1
Знаете ли вы, что делать, когда загорается индикатор проверки двигателя? Узнайте больше здесь.
Если ваша машина была произведена после 1975 года, то, скорее всего, да.Каждая машина на дороге является источником вредных выбросов угарного газа, углеводородов и оксидов азота. 1 Ежедневно ездят миллионы автомобилей, и это загрязнение может создать большие проблемы. Выбросы выхлопных газов способствуют заболеваниям дыхательных путей, плохому качеству воздуха и загрязнению окружающей среды. 2 Для борьбы с этим вредным воздействием Агентство по охране окружающей среды (EPA) усилило нормы выбросов в середине 1970-х, и каталитический нейтрализатор был обязательным компонентом на всех автомобилях с 1975 года (год его создания). 3
Каталитический нейтрализатор находится в нижней части автомобиля, в выхлопной системе между выпускным коллектором и глушителем. 2 Сама деталь имеет форму бусинок или сот и покрыта металлическим катализатором, обычно комбинацией платины, родия и палладия. 1 Когда выхлопные газы проходят через нагретый каталитический нейтрализатор, происходят два каталитических события:
- Катализатор восстановления — это первое из двух каталитических событий, которые происходят.Он использует металлические катализаторы для уменьшения вредных оксидов азота путем разделения молекул на азот и кислород. Азот задерживается внутри конвертера, а кислород проходит через него. 1
- Катализатор окисления — это второе каталитическое событие. Он уменьшает количество несгоревших углеводородов и оксида углерода за счет их сжигания (окисления) над металлическим катализатором. 1
По сути, ваш каталитический нейтрализатор отфильтровывает вредные побочные продукты в выхлопе и сжигает их. 2 И хотя основная функция каталитического нейтрализатора заключается в сокращении вредных выбросов, он также повышает эффективность вашего автомобиля, а автомобиль в хорошем состоянии продлит срок службы вашего каталитического нейтрализатора, сводя к минимуму возможность дорогостоящего ремонта каталитического нейтрализатора или замена.
Есть много возможных признаков того, что ваш каталитический нейтрализатор неисправен. Вялый двигатель или пониженное ускорение — это незаметные симптомы, которые нельзя игнорировать — попросите механика диагностировать проблему как можно скорее.Темный выхлопной дым и запах серы или тухлых яиц из выхлопных газов — более заметные признаки неисправности каталитического нейтрализатора. 4
Другие проблемы с автомобилем могут привести к повреждению каталитического нейтрализатора. Пропуски зажигания в свечах зажигания или отказавший кислородный датчик могут вызвать перегрев каталитического нейтрализатора. Он также может быть поврежден загрязняющими веществами в топливе; этилированное топливо разрушает металлы-катализаторы, хотя в США его редко можно найти. Охлаждающая жидкость двигателя может просочиться в систему сгорания из-за неисправной прокладки головки блока цилиндров, что в конечном итоге приведет к засорению каталитического нейтрализатора. 4 Утечки жидкости любого типа следует устранять быстро; это поможет предотвратить возможное повреждение каталитического нейтрализатора или других частей вашего автомобиля. Хотя очиститель каталитического нейтрализатора — это вариант для устранения мелких засоров, есть вероятность, что он не повлияет на более серьезные проблемы. 2
Лучший способ избежать ремонта или замены каталитического нейтрализатора — это следовать рекомендованному графику технического обслуживания вашего автомобиля и поддерживать системы выхлопа, выхлопа и сгорания в хорошем состоянии.Ухоженный автомобиль поможет продлить срок службы каталитического нейтрализатора на десять и более лет. 4 Но в редких случаях требуется ремонт или замена катализатора.
Прочтите здесь о других основных советах по обслуживанию автомобиля.
Иногда можно отремонтировать каталитический нейтрализатор, хотя он может быть почти таким же дорогим, как замена. Средняя стоимость ремонта каталитического нейтрализатора может составлять от 1000 до 2500 долларов. Это связано с тем, что для каталитического нейтрализатора требуются драгоценные металлы, такие как платина, родий и палладий.Эти материалы дороги для механиков, что приводит к более высокой стоимости ремонта. 3 Помимо замены этих металлов, глубокая очистка — один из немногих вариантов ремонта. 6 Если каталитический нейтрализатор имеет чрезмерный износ, замена может быть единственным вариантом.
Аналогичным образом, замена каталитического нейтрализатора стоит довольно дорого. Стоимость замены каталитического нейтрализатора составляет около 2000 долларов — и это только за саму деталь. 7 Кроме того, стоимость установки и рабочей силы еще больше повысит цену.
Какими бы дорогими ни были замена или ремонт каталитического нейтрализатора, это необходимо для вашего автомобиля. Удаление каталитического нейтрализатора не является безопасным или законным вариантом, поскольку в 1975 году Агентство по охране окружающей среды определило его как обязательный компонент. 3 Автомобиль не будет нормально работать без каталитического нейтрализатора, и небольшие проблемы могут в конечном итоге привести к отказу двигателя. 4 Не говоря уже о вредных выбросах в атмосферу.
Сохраните молодость вашего стареющего автомобиля с помощью нашего контрольного списка по уходу за автомобилем здесь.
Каталитический нейтрализатор, несомненно, является одной из самых важных из всех частей автомобиля — и по нескольким причинам. Каталитический нейтрализатор помогает уменьшить количество переносимых по воздуху загрязнителей, которые могут нанести вред людям, а также окружающей среде, превращая 90% вредных выбросов в менее вредные газы. 5 Хорошо обслуживаемый каталитический нейтрализатор повышает эффективность вашего автомобиля, напрямую влияя на его общее состояние и производительность.
Ваш механик может помочь вам решить, когда и когда вам может потребоваться замена каталитического нейтрализатора.Ремонт вашего автомобиля может быть дорогостоящим, но он не должен замедлять вас. Кредитная карта Synchrony Car Care ™ поможет вам оплатить все крупные автомобильные расходы — запланированные и внеплановые — для вашего автомобиля, грузовика или жилого дома. Узнайте больше здесь. *
* При условии утверждения кредита. Действует везде, где Synchrony Car Care ™ принимается в США, включая Пуэрто-Рико.
| Каталитический нейтрализатор Каталитический нейтрализатор содержит катализатор.(Катализатор — это вещество, которое способствует химической реакции, но само остается неизменным в результате реакции.) Каталитические нейтрализаторы — это в основном газовые реакторы, которые уменьшают количество вредных загрязнителей в выхлопных газах, когда они проходят через выхлопную систему. Катализаторы конвертера вступают в реакцию с углеводородами, оксидом углерода и оксидами азота в выхлопных газах и преобразуют их в менее вредные выбросы. Каталитический нейтрализатор состоит из корпуса из нержавеющей стали, в котором заключен керамический сотовый сердечник.Сердечник имеет покрытие из оксида алюминия, пропитанного благородными металлами — платиной, палладием или родием. Они обеспечивают катализатор, который вызывает реакцию с выхлопными газами. Ячеистый сердечник используется, потому что он обеспечивает свободный поток газа через преобразователь, а также обеспечивает большую площадь поверхности контакта между катализатором и выхлопным газом. Требуется большая площадь поверхности, потому что реакция происходит на поверхности катализатора. Каталитические нейтрализаторы называются двух- или трехходовыми преобразователями. Двухсторонние или окислительные конвертеры используют платину и палладий в качестве катализатора и преобразуют HC и CO в H 2 O и CO 2 . H 2 O — вода, а CO 2 — газ (углекислый газ), не опасный для здоровья. Двухсторонние каталитические нейтрализаторы не вступают в реакцию с NO x , поэтому двигателю по-прежнему требуется система рециркуляции отработавших газов, чтобы контролировать выбросы NO x . Трехходовые преобразователи имеют дополнительный керамический сердечник с покрытием из родия, которое вступает в реакцию с NO x в выхлопных газах и снижает его количество. В некоторых системах рециркуляции отработавших газов воздух впрыскивается в систему выпуска отработавших газов перед преобразователем для подачи так называемого вторичного воздуха. Этот воздух обеспечивает дополнительный кислород, который необходим для ускорения реакции с NO x в конвертере. Вернуться к началу |
| Выпускной коллектор Выпускной коллектор прикручивается болтами к головке цилиндров, чтобы закрыть отверстия выпускного порта. Коллектор обычно изготавливается из чугуна.Иногда его изготавливают из нержавеющей стали или легких стальных труб. Поверхность сопряжения головки блока цилиндров гладкая и плоская. Прокладка выпускного коллектора обычно используется между головкой блока цилиндров и коллектором, чтобы предотвратить утечку. Выпускной конец выпускного коллектора имеет одно круглое отверстие с приспособлениями для шпилек, болтов или винтов с головкой под ключ. Прокладка или уплотнительное кольцо (бублик) закрывает соединение между выпускным патрубком выпускного коллектора и трубой двигателя, чтобы предотвратить утечку. Рядные двигатели будут иметь только один выпускной коллектор, но двигатели V и плоские будут иметь два выпускных коллектора, поскольку у них две головки. Вернуться наверх |
| Тепловой экран выпускного коллектора Тепловой экран выпускного коллектора защищает другие компоненты двигателя от тепла выпускного коллектора, а также предотвращает попадание горючих жидкостей в выпускной коллектор и возгорание. Тепловой экран выпускного коллектора крепится болтами между теплом цилиндра и выпускным коллектором и обычно имеет прокладки с каждой стороны. Вернуться к началу |
| Выхлопные трубы Выхлопные трубы обычно изготавливаются из нержавеющих стальных труб. Более современные выхлопные трубы изготавливаются из нержавеющей стали. Форма и размер выхлопных труб определяется объемом двигателя и маршрутом, по которому выхлопная система должна идти к задней части автомобиля. Количество выхлопных труб на транспортном средстве может варьироваться от двух до восьми (некоторые автомобили имеют двойную выхлопную систему, например.г. автомобиль V8 может иметь полную выхлопную систему для каждого коллектора). Трубы крепятся к глушителям и коллектору с помощью фланца или выхлопных хомутов. Трубы обычно называют по их положению по отношению к глушителям. Наиболее распространенные названия:
К концу выхлопной трубы иногда можно добавить удлинитель выхлопной системы для украшения автомобиля. Эти расширения бывают разных форм и размеров, а также цветов. Вернуться к началу |
| Прокладки Прокладка — это гибкий кусок материала или, в некоторых случаях, мягкий герметик, помещенный между двумя или более частями. Когда детали стянуты вместе, любые неровности (деформированные пятна, царапины, вмятины) будут заполнены прокладочным материалом для создания герметичного соединения. В конструкции прокладок используется множество материалов. Сталь, алюминий, медь, пробка, резина (синтетика), бумага, войлок и жидкий силикон. Материалы можно использовать по отдельности или в комбинации. Прокладки, используемые в выхлопной системе:
Вернуться наверх |
| Теплозащитные экраны Тепловые экраны расположены там, где выхлопная система (особенно каталитическая преобразователи и глушители) близко к кузову автомобиля.Экран предотвращает передачу слишком большого количества тепла на кузов или землю. Старые тепловые экраны используются повторно при замене каталитического нейтрализатора или глушителя. Вернуться к началу |
| Глушитель Глушители также называют резонаторами и глушителями, хотя обычно используется термин «глушитель». Глушитель содержит перфорированные трубы, перегородки и резонансные камеры, которые предназначены для подавления пульсирующего эффекта выхлопных газов и, таким образом, снижения шума. В то же время это должно выполняться с минимальными ограничениями, поскольку ограничения могут вызвать противодавление и препятствовать потоку газа. Глушители на транспортном средстве обозначаются по их местонахождению, например:
|
Каталитические преобразователи | Давайте поговорим о науке
Есть ли у вас друзья, которые готовятся к экзамену по вождению? Или, может быть, вы тот, кто усвоил правила дорожного движения.Но как много вы на самом деле знаете о своей машине? Например, вы говорили, что благородные металлы помогают очищать выхлоп двигателя?
Предупреждение о заблуждении
Благородные металлы и драгоценные металлы — это не одно и то же. Драгоценные металлы имеют высокую денежную ценность. Благородные металлы обладают высокой устойчивостью к коррозии и окислению. Однако некоторые драгоценные металлы также относятся к благородным металлам.
Что выходит из выхлопной трубы автомобиля?
Выхлопные газы автомобилей также называют выхлопными газами автомобилей.В нем много веществ. Некоторые из них более вредны, чем другие.
В двигателе вашего автомобиля, вероятно, используется бензин в качестве топлива. Бензин — это углеводород . Ваша машина смешивает это топливо с воздухом перед тем, как сжечь его. Этот процесс называется сжиганием и дает множество побочных химических продуктов.
Некоторые из этих побочных продуктов совершенно безопасны. Например, воздух на 78% состоит из газообразного азота (N 2 ). Часть этого азота реагирует с кислородом во время горения.Однако большая его часть попадает в выхлоп двигателя под номером N 2 . Выхлоп двигателя также включает воду (H 2 O). Зимой вы часто будете видеть, как из выхлопных труб капает вода.
Автомобильные двигатели также выделяют много вредных веществ. Некоторые из них могут вызвать кислотное осаждение. Это относится к диоксида углерода (CO 2 ), оксидов азота (NO x ) и оксидов серы .
Другие выбросы от транспортных средств могут вызвать проблемы со здоровьем, такие как сердечно-сосудистые заболевания и рак.Так обстоит дело с несгоревшими углеводородами, твердыми частицами (частицами углерода) и летучими органическими соединениями (ЛОС) .
Автомобильные двигатели также выделяют окиси углерода (CO) . Этот ядовитый газ может заменить кислород в вашем кровотоке. Если вы вдыхаете его достаточно, он может даже задохнуться!
Звучит очень опасно, не так ли? К счастью, каталитические нейтрализаторы помогают снизить вредные выбросы двигателя. Вот как.
Что такое каталитический нейтрализатор?
Каталитический нейтрализатор был изобретен около 1950 года Эженом Удри.Он был французским инженером-механиком. Он разработал каталитический нейтрализатор для очистки выхлопных газов автомобилей.
Каталитические нейтрализаторы начали широко использовать примерно в 1975 году. В то время правительства начали попытки уменьшить загрязнение воздуха от автомобилей. Но тогда многие автомобили использовали этилированный бензин. Свинец (Pb) может препятствовать нормальной работе каталитического нейтрализатора. Это потому, что свинец может покрывать поверхность, которая обычно вступает в реакцию с выхлопными газами.
Знаете ли вы?
Представьте, что вы использовали одинаковое количество топлива в внедорожнике с каталитическим нейтрализатором и в газонокосилке без него.Газонокосилка будет выделять примерно в 100 раз больше загрязняющих веществ!
Как работают каталитические нейтрализаторы?
На автомобиле каталитический нейтрализатор прикреплен к выхлопной трубе. Металлический корпус содержит керамические соты. Соты покрыты смесью платины (Pt), палладия (Pd) и родия (Rh). Эти благородные металлы хорошо сопротивляются окислению, коррозии и кислоте. Это означает, что они могут противостоять плохой погоде и всем химическим веществам, выделяемым автомобильным двигателем.
Благородные металлы в каталитических нейтрализаторах действуют как катализаторы .Катализаторы представляют собой соединения , которые могут запускать химическую реакцию, не будучи затронутыми ими. Сотовая структура внутри каталитического нейтрализатора увеличивает площадь поверхности, на которой могут происходить реакции.
Каталитические преобразователи используют в качестве катализаторов такие элементы, как платина (Pt), палладий (Pd) и родий (Rh) (Давайте поговорим о науке с использованием фотографий Periodictableru [CC BY], Изображения химических элементов в высоком разрешении [CC BY и Alchemist-hp ( talk) www.pse-mendelejew Производная работа: Purpy Pupple [CC BY-SA 3.0] Wikimedia Commons (Pt, Pd, Rh)).Знаете ли вы?
Сегодня около 98% всех продаваемых в мире новых автомобилей содержат каталитический нейтрализатор.
Какие химические реакции происходят в катализаторе?
Каталитические нейтрализаторыиспользуют реакции восстановления , и окисления , (окислительно-восстановительные) для снижения вредных выбросов.
Они используют катализатор восстановления , состоящий из платины и родия. Он помогает уменьшить количество оксидов азота (NO x ), удаляя атомы азота из молекул оксида азота (NO и NO 2 ).Это позволяет свободному кислороду образовывать газообразный кислород (O 2 ). Затем атомы азота, прикрепленные к катализатору, вступают в реакцию друг с другом. В результате этой реакции образуется газообразный азот (N 2 ).
Реакции восстановления азотной кислоты и диоксида азота (© Let’s Talk Science, 2019). Изображение — текстовая версияАзотная кислота и диоксид азота восстанавливаются с образованием газообразного азота и газообразного кислорода.
Каталитические нейтрализаторытакже используют окислительный катализатор , состоящий из платины или палладия.Это помогает снизить содержание углеводородов (HC) и оксида углерода (CO). Начнем с того, что окись углерода и кислород соединяются с образованием двуокиси углерода (CO2). Затем несгоревшие углеводороды и кислород объединяются с образованием диоксида углерода и воды.
Реакции окисления монооксида углерода и несгоревших углеводородов (© Let’s Talk Science, 2019). Изображение — текстовая версияОкись углерода и кислород объединяются с образованием двуокиси углерода. Несгоревшие углеводороды и кислород соединяются с образованием диоксида углерода и воды.
В современных каталитических нейтрализаторах также используются датчики кислорода . Иногда их называют лямбда-датчиками. Они контролируют, сколько дополнительного кислорода закачивается в выхлопной поток. Поддержание правильного количества кислорода делает реакции восстановления и окисления более эффективными.
Знаете ли вы?
Двигатель автомобиля производит наибольшее количество загрязняющих веществ сразу после его включения. Это потому, что каталитическим нейтрализаторам может потребоваться несколько минут, чтобы сработать.Это отличный повод прогуляться, если вам нужно проехать лишь небольшое расстояние!
Исследователи изучают, можно ли использовать золото в каталитических нейтрализаторах. Это может показаться дорогим. Но на самом деле золото дешевле многих других благородных металлов. И это еще не все! Фактически, в ближайшие пару десятилетий у нас могут закончиться такие металлы, как платина. В некоторых местах люди даже воруют каталитические нейтрализаторы, чтобы добраться до драгоценных благородных металлов внутри!
Как работают каталитические нейтрализаторы?
Как работают каталитические нейтрализаторы? — Объясни это РекламаКриса 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 агрегаты, называемые каталитическими конвертеры (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 работай!
Artwork: Основная концепция каталитического нейтрализатора: сидя между двигателем вашего автомобиля и выхлопной трубой, он забирает 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 углекислого газа и воды, которые являются чистыми и относительно безвредными.Однако на практике бензин представляет собой смесь около 150 различных химикатов, не только углеводородов, но и присадок, 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 монооксидом углерода, а также ЛОС (летучие органические соединений) и оксидов азота, вызывающих «смог» (вид удушья, облачное загрязнение транспортных средств, которое мы все знаем и ненавидим).
Рекламные ссылкиЧто 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 каталитического нейтрализатора.
Фото: экспериментальный новый каталитический нейтрализатор. тестируется 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 сгорает 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, которую следует отметить в отношении каталитических нейтрализаторов, заключается в том, что они требуют, чтобы вы используйте неэтилированный бензин, 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 соприкасаются с 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 нейтрализаторами.) После того, как катализатор выполнил свою работу, из выхлопной трубы 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 контроля выбросов», Faiz et al. Всемирный банк, 1996.
Каталитические нейтрализаторыв основном предназначены для уменьшения непосредственного локального загрязнения воздуха — грязного воздуха, в котором 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 двигатель успевает прогреться. Первым типам каталитических нейтрализаторов обычно требовалось около 10–15 минут для разогрева, 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 это время все еще 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 нейтрализаторы ухудшают изменение климата, потому что они превращают окись углерода в двуокись углерода. Фактически, окись углерода, производимая вашим автомобилем, в конечном итоге сама 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 он 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 при таком большом количестве транспортных средств 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 значительному 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 усугубить ситуацию.
Как работает каталитический нейтрализатор
До того, как были разработаны каталитические нейтрализаторы, отработанные газы, производимые автомобильным двигателем, сбрасывались прямо в выхлопную трубу. выхлопную трубу и в атмосферу.Каталитический нейтрализатор находится между двигателем и выхлопной трубой, но он не работает как простой фильтр: он меняет химический состав выхлопных газов, переставляя атомов, из которых они сделаны:
- Молекулы загрязняющих газов откачиваются из двигателя мимо сотового катализатора, выполненного из платины, палладия или родия.
- Катализатор расщепляет молекулы на атомы.
- Затем атомы рекомбинируют в молекулы относительно безвредных веществ, таких как углекислый газ, азот и вода, которые безопасно выдуваются через выхлоп.
Работают ли каталитические нейтрализаторы для дизельных двигателей?
Диаграмма: Грязные дизели? Только малая 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. Составлено с использованием цифр из публикации Ибрагима Аслана Решитоглу и др., «Выбросы загрязняющих веществ от транспортных средств с дизельным двигателем и систем доочистки выхлопных газов», «Чистые технологии и экологическая политика», январь 2015 г., том 17, выпуск 1, в котором приводятся данные из «Выбросы дизельного топлива 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 в выхлопные трубы, 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 для значительного воздействия на 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 выхлопных газов.Вместо одного каталитического нейтрализатора, установленного между двигателя и выхлопной трубы, они могут иметь несколько отдельных блоков, установленных параллельно, чтобы справиться с более крупной выхлопной трубой. объем газа (как на схеме ниже).
Иллюстрация: Большие дизельные двигатели могут производить гораздо больший объем выхлопных газов, поэтому им, возможно, придется использовать несколько каталитических нейтрализаторов «параллельно». В этой конструкции компании Caterpillar 1990-х годов огромный преобразователь (серый) имеет диаметр около 1 м (3,3 фута). Выхлопной газ входит слева (1), равномерно разделяется на потоки блоком распределения потока (2, синий), проходит через один из семи отдельных блоков каталитического нейтрализатора (3, красный), подавляется 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 все происходить. »
Джон Дж. Муни, пионер катализаторов
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 каталитический нейтрализатор 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 разделены 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, что положило начало медленному процессу 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 (оранжевая). 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) расположен не 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 выхлопных газов, любезно предоставлено Управлением по патентам и товарным знакам США.
Houdry изобрел основной катализатор окисления для борьбы с оксидом углерода. Усовершенствованные трехкомпонентные каталитические нейтрализаторы, 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.
Изображение: 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 оборудование, любезно предоставлено Управлением по патентам и товарным знакам США.
Рекламные ссылкиУзнать больше
На этом сайте
Книги
- Каталитический контроль загрязнения воздуха: коммерческая технология Рональда М.Хек, Роберт Дж. Фаррауто, Суреш Т. Гулати. John Wiley & Sons, 2016. Тщательно исчерпывающее руководство по теме, которое начинается с основ химии катализа, а затем переходит к преобразователям бензиновых и дизельных двигателей, стационарным источникам и таким темам, как контроль озона в самолетах и очистка атмосферного воздуха.
- Загрязнение воздуха автотранспортными средствами: стандарты и технологии контроля выбросов Асифа Файза, Кристофера С. Уивера и Майкла П. Уолша. Публикации Всемирного банка, 1996 г.Интересный технический отчет с акцентом на то, как на практике контролируются выбросы в наиболее развитых и загрязненных городах мира. Включает множество полезных цифр и таблиц, а также сравнение эффективности законодательства о выбросах в разных странах. Вы также можете скачать его в формате PDF с исследовательского сайта Всемирного банка.
- Автомобильные каталитические преобразователи Кэтлин К. Тейлор. Springer, 1984/2012. Немного устарело, но все же полезно для справочной информации.
Новостные статьи
- Воры по всей стране скользят под машинами, проникая в каталитические нейтрализаторы Хироко Табучи, The New York Times, 21 февраля 2021 года.Драгоценные металлы по-прежнему делают каталитические нейтрализаторы привлекательной мишенью для воров.
- Джон Дж. Муни, изобретатель каталитического нейтрализатора, умер в возрасте 90 лет по сообщению Сэма Робертса, The New York Times, 25 июня 2020 года. Оглядываясь на жизнь инженер, который первым изобрел трехкомпонентные каталитические нейтрализаторы.
- Заявление об изобретении более чистого двигателя: BBC News, 22 января 2010 г. Шотландский изобретатель утверждает, что разработал двигатель с охлаждением, который практически не производит выбросов твердых частиц (сажи).
- «Когда платина взлетает, каталитический нейтрализатор нагревается» Мэтью Феникс. Wired, 17 февраля 2008 г. Почему воры считают, что из-за роста цен на платину каталитические нейтрализаторы стоит украсть Преобразователи автомобилей
- сокращают смог, но усугубляют глобальное потепление, Мэтью Уолд. The New York Times, 29 мая 1998 г. EPA выпускает отчет, в котором освещаются проблемы с оксидом азота.
- Каталитические нейтрализаторы действительно «зеленые» ?: The Guardian, Notes and Queries. Читатели высказывают свое мнение о том, действительно ли кошки помогают планете.
- Каталитический нейтрализатор: Большое «Если» 1975 года Роберта У. Ирвина. The New York Times, 13 октября 1974 г. Эта статья из архивов показывает, как автомобильная промышленность серьезно беспокоилась об эффективности каталитических нейтрализаторов, когда они были впервые представлены в середине 1970-х годов.
Патенты
- Патент США 2674521: Каталитический нейтрализатор для выхлопных газов, автор Юджин Худри, 6 апреля 1954 г. В этом очень удобном для чтения патенте Хаудри объясняет, почему он разработал каталитические конвекторы и различные технические проблемы, которые он должен был решить в процессе (например, решение газы, образующиеся при различных условиях вождения).
- Патент США 3,896,616: процесс и устройство, авторы Карл Д. Кейт и Джон Дж. Муни, 29 июля 1975 г. Другой очень удобный для чтения патент, в нем описан улучшенный трехкомпонентный каталитический нейтрализатор, используемый в большинстве современных транспортных средств.
- Патент США 4 672 809: Каталитический нейтрализатор для дизельного двигателя, автор Ричард К. Корнелисон и Уильям Б. Реталлик, W. R. Grace and Co, 16 июня 1987 г. Описывает некоторые проблемы, связанные с работой каталитического нейтрализатора с выбросами дизельного двигателя.
- Патент США 5,578,277: Модульный каталитический нейтрализатор и глушитель для двигателя внутреннего сгорания Скотта Т.Уайт и др., Caterpillar, 26 ноября 1996 г. Этот патент объясняет, как несколько каталитических блоков работают вместе над выхлопными газами очень большого дизельного двигателя.
Практические статьи
- «Тестирование и ремонт каталитических нейтрализаторов». Морт Шульц, Popular Mechanics, декабрь 1985 г. Датированная, но все же очень интересная статья, в которой объясняются различные типы каталитических преобразователей и исследуются причины их неисправности.
Пожалуйста, НЕ копируйте наши статьи в блоги и другие сайты
Статьи с этого сайта зарегистрированы в Бюро регистрации авторских прав США.Копирование или иное использование зарегистрированных работ без разрешения, удаление этого или других уведомлений об авторских правах и / или нарушение смежных прав может привести к серьезным гражданским или уголовным санкциям.
Авторские права на текст © Chris Woodford 2007, 2020. Все права защищены. Полное уведомление об авторских правах и условиях использования.
Подписывайтесь на нас
Сохранить или поделиться этой страницей
Нажмите CTRL + D, чтобы добавить эту страницу в закладки на будущее, или расскажите об этом своим друзьям с помощью:
Цитируйте эту страницу
Вудфорд, Крис.(2007/2020) Каталитические нейтрализаторы. Получено с https://www.explainthatstuff.com/catalyticconverters.html. [Доступ (укажите дату здесь)]