Катализатор выхлопных газов: что это, штраф за езду без него, прохождение техосмотра :: Autonews

Содержание

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.

Ученые ТГУ создали катализатор для очистки воздуха от выхлопных газов

ТОМСК, 12 мая – РИА Томск. Ученые Томского госуниверситета (ТГУ) разработали катализатор, который улавливает и нейтрализует опасные выхлопные газы автомобиля, а также может быть использован в промышленности для очистки сбросовых газов от летучих органических соединений, сообщается в среду на сайте вуза. 

Уточняется, что над проектом по разработке катализаторов на основе наночастиц серебра, платины и оксида церия работают ученые лаборатории каталитических исследований химического факультета (ЛКИ ХФ) ТГУ. Он поддержан Российским научным фондом (РНФ). Фундаментальные основы создания катализаторов опубликованы в престижном мировом журнале в области катализа Applied Catalysis B: Environmental (Q1).

«Ученые создали новый полифункциональный материал, сочетающий свойства сорбента и катализатора. Разработка химиков поможет решать экологические проблемы: новый катализатор способен улавливать и нейтрализовывать толуол, бензол, метанол и другие опасные вещества промышленных сбросов и выхлопных газов автотранспорта», – говорится в сообщении.

© с сайта ТГУ

Молодые ученые лаборатории каталитических исследований химического факультета ТГУ

Уточняется, что ученым удалось подобрать комбинацию Ag-CeO2/SBA-15 (оксид кремния с упорядоченной структурой), которая не содержит дорогостоящих металлов (платины, палладия и золота), но при этом позволяет эффективно решать проблему выброса вредных веществ в воздух.

© с сайта ТГУ «Особенно актуальна эта проблема при «холодном старте» двигателя автомобиля, когда в окружающую среду выделяется наибольшее количество опасных веществ. Материал позволяет улавливать их при температуре окружающей среды, а затем нейтрализовать до безопасных веществ при последующем прогреве каталитического блока автомобиля до 150-250°C», – цитируется в сообщении сотрудник ЛКИ ХФ Григорий Мамонтов.

Сообщается, что этот подход может быть использован и для очистки промышленных сбросовых газов от летучих органических соединений. Катализаторы, разрабатываемые в ходе фундаментальных исследований, можно будет адаптировать под конкретную практическую задачу по очистке воздуха.

Удаление или замена Катализатора

Катализатор (полное название Каталитический Нейтрализатор) – это по сути фильтр выхлопных газов, преобразующий выхлоп двигателя в углекислый газ и азот, практически безвредный для окружающей среды.

Катализатор как правило имеет цилиндрическую форму и состоит из отверстий в керамическом материале или металле напоминающих по виду глубокие пчелиные соты, на поверхности которых нанесены частицы драгметаллов. Проходя через отверстия катализатора, выхлопные газы вступают в химическую реакцию с благородными металлами и очищаются от вредных примесей, при этом высокая температура выступает ускорителем данной химической реакции. Форма и размер ячеек катализатора зависит от объема двигателей.

Новый катализатор еще именуют фильтром нулевого сопротивления, поскольку его чистота не создает никакого эффекта «подпора» выходящим выхлопным газам и не создает повышенного давления внутри выхлопной системы. Существуют некоторые легенды по части так называемого «подпора» — одна из них повышенный расход масла из-за отсутствия «подпора». На самом деле чаще всего расход масла увеличивается при требующих замены маслосъемных колпачках(резина пересыхает со временем), либо возникают перегревы из-за неисправного(забитого) катализатора, как итог – пересыхание резиновых маслосъемных колпачков.

Забитость катализатора – это чаще всего результат использования топлива низкого качества, повлекшее за собой нарушение режима работы двигателя. Еще возможно нарушение работы первого Лямбда-Зонда, из-за чего возникает перерасход топлива и его попадание в выхлоп и сбор на катализаторе, после сгорания избытков накопленных на сотах катализатора, они оплавляются или начинают осыпаться. Зимой нередки случаи разрыва выхлопной трубы в месте соединения с катализатором, возникающих после длительных попыток завести замерзший двигатель. Избытки топлива скапливаются в выхлопной трубе и после воспламенения разрывают выхлопную трубу от детонации или так называемого «хлопка».

Обычно встречается 3 варианта катализаторов:

Сажевый фильтр на дизельных двигателях в совокупности с керамическим или металлическим каталитическим нейтрализатором.

Керамический катализатор, по стоимости дешевле металлического, разрушаясь может просто вылетать на мощных двигателях из трубы. Иногда при выходе из строя керамического катализатора, пылинки в составе которых содержится драгметаллы при глушении двигателя могут попадать в камеру сгорания(цилиндры), таким образом внутри цилиндров появляется образив, стачивающий рабочие поверхности. Поэтому важно устранять неисправности катализатора не дожидаясь последствий.

Металлический катализатор, не разваливается в отличие от своего керамического аналога, собран из волокон или листового металла, не боится ударов, дольше оплавляется. При этом напыление драгметалла меньше и менее эффективно по времени.

На большинстве турбированных и объемных бензиновых двигателях установлен сначала металлический, затем керамический каталитический нейтрализатор.

Пламегаситель – он же резонатор(глушитель) прямоточного типа, выполненный из перфорированной трубы вокруг которой расположен негорючий наполнитель и внешний цельнометаллический корпус изделия.

Некоторые пламегасители производят с заужениями конусообразного типа или выгнутостями металла(жабрами), чаще для тех кому нужен «подпор». В действительности тот же конус сдерживает поток воздуха, таким образом распределяется направление газов по всему объему корпуса и звук выхлопа становится тише, что не является минусом некоторых конструкциях выхлопных систем. Их не желательно ставить на моторы рабочим объемом ,более 1,5л., турбированные или «высокооборотистные» двигатели. Причиной нежелательной установки служит тот факт, что при 4-5 тысячах оборотов будет происходить потеря мощности на от «задушивания» выхлопной системы.

Встречаются и простые конусовидные кольца 1-1,5 мм приваренные сваркой на перфорированную трубу 2-я точками сварки, они значительно ослабляют конструкцию при нагреваниях. Могут оплавляться и выгорать.

Назначение пламегасителя – заменить место бывшего катализатора, приняв на себя весь огонь и сажу выхлопных газов. Если не ставить пламегаситель, то ресурс всей выхлопной системы значительно снижается от существенного увеличения нагрева и отличимого от штатного перераспределения нагрузки.

Выхлопные газы автомобиля, почему они вредны для окружающей среды, как катализатор снижает отрицательное воздействие выхлопных газов. Какие бывают катализаторы. Влияние выхлопных газов на человека и окружающую среду. Типы катализаторов и их принцип действия.

В каждом автомобиле присутствуют устройства и детали, которые не попадаются автовладельцам на глаза, однако при этом они отыгрывают важную роль в полноценном функционировании «жизненно необходимых» узлов автомобиля. Нейтрализатор выхлопных газов, который также известен как каталитический нейтрализатор или катализатор, не редко является причиной споров между автолюбителями. Одни из них уверены, что данный элемент очень важен для системы очистки выхлопных газов, а другие считают, что применять данную деталь необязательно и даже вредно. Об этом далее в статье. 

Выхлопные газы автомобиля, что находится в выхлопных газах

Химические составляющие выхлопных газов настолько опасны, что наносят вред не только здоровью животных и человека, но и разрушают деревья и дома. Коллективное присутствие кислорода, углеводородов и диоксида азота приводит к возникновению вредных и очень агрессивных органических соединений — пероксиацетилнитратов, которые образуют фотохимический смог, под влиянием которого у людей воспаляются слизистые оболочки, глаза, обостряются нервные и легочные заболевания, бронхиальная астма, отмечаются симптомы удушья.

Какую угрозу окружающей среде и человеку представляют выхлопные газы

ДВС ежедневно оказывают негативное воздействие на здоровье миллионов человек. Люди вынуждены страдать от участившихся заболеваний системы кровообращения и сердца, хронических и острых бронхитов, приступов астмы, кашля и так далее. Наиболее высокому риску подвержены дорожные работники, работники автосервиса, профессиональные водители и прочие. По мнению ученых, новый тип веществ, который обнаружили в выхлопных газах, работающих на дизеле, способен вызывать мутации в человеческом организме и является главным фактором, вызывающим рак легких. Фотохимический смог способен вызывать коррозию металлов, разрушать краски, синтетические и резиновые изделия, портить одежду, а люди, которые долгое время подвергаются воздействию вредных веществ, находящихся в городском воздухе, чаще умирают из-за инфарктов.

Схема выхлопной системы автомобиля

Когда воздушно-топливная смесь в цилиндре силового агрегата сгорает, возникают отработанные газы, которые следует вывести, чтобы цилиндр опять наполнился требуемым количеством смеси. Для этого и была изобретена выхлопная система, которая состоит из трех ключевых компонентов, таких как выпускной коллектор, каталитический конвертер (нейтрализатор) и глушитель.

Схема выхлопной системы. Резонатор в данном случае — это дополнительный глушитель

Катализатор выхлопных газов, принцип работы

Катализатор является составной частью выхлопной системы ТС, с его помощью уменьшается концентрация вредных веществ, которые содержатся в выхлопных газах (отработанных). Современные катализаторы содержат в себе благородные металлы, нагревающиеся от выхлопных газов и провоцирующие дожигание вредных веществ до нормального уровня, предусмотренного экологическими требованиями.

В конструкцию катализатора входит корпус, в котором расположены металлические либо керамические соты. Сверху они покрыты тонким слоем платиноиридиевого сплава. Такая конструкция дает возможность существенно повысить площадь соприкосновения покрытой каталитическим слоем поверхности и выхлопов газа. Как результат, происходит окислительная реакция углеводорода и окиси углерода, и в атмосферу попадают лишь фактически «безобидные» вещества — углекислый газ и азот.

Нужен ли катализатор автомобилю

Не обязательно устанавливать катализатор на машину, однако желательно, особенно если:

  1. Вы не хотите загрязнять окружающую среду.
  2. Вы собираетесь на машине за границу (обязательно).
  3. Вы сами проходите техосмотр.
  4. Вашему автомобилю меньше пяти лет.

Двухсторонние катализаторы, где применяются плюсы и минусы

Устройство двухстороннего нейтрализатора выхлопных газов дает возможность выполнять несколько задач одновременно:

  • Запустить процедуру окисления угарного газа до углекислого.
  • Окислить несгоревшие углеводороды (несгоревшее либо частично сгоревшее топливо) в углекислый газ и воду благодаря реакции горения.

Подобные катализаторы зачастую используются для дизельных моторов.

Трехсторонние катализаторы, где применяются, плюсы и минусы

Первые трехсторонние нейтрализаторы появились в 1981 году. Они были созданы для снижения объема вредных веществ, которые попадают в атмосферу. Данный тип катализатора дает возможность выполнять более широкий спектр задач, в частности:

  • Превращение окиси азота в азот и кислород.
  • Окисление угарного газа в углекислый.
  • Окисление несгоревших углеводородов в углекислый газ и воду.

Керамические нейтрализаторы, применение, плюсы и минусы

Стандартные модели, оборудованные конструкцией в виде так называемых сот. Керамический элемент покрыт платиноиридиевым сплавом. Что касается недостатков данных моделей, то фактически все автовладельцы отмечают хрупкость керамического изделия, которое достаточно ударить о камень для рассыпания сот. Также устройство может повредиться, если заехать в лужу на прогретом автомобиле — попавшие на раскаленный катализатор капли воды приведут к его выходу из строя.

Кроме того, соты способны распадаться при неполадках в системе зажигания. К примеру, если горючее воспламеняется не сразу после пуска силового агрегата, а с короткой задержкой. В таком случае несгоревшее горючее будет собираться в нейтрализаторе, и как только скопившееся топливо взорвется, все соты будут разрушены. Также в данных нейтрализаторах накапливается керамическая пыль, попадающая в камеру сгорания и даже в цилиндры мотора. Единственным преимуществом керамического катализатора является его небольшая стоимость.

Металлические нейтрализаторы, плюсы и минусы

Конструкция данного типа отличается повышенной прочностью и надежностью, благодаря чему этот нейтрализатор способен выдерживать механические нагрузки в течение достаточно длительного времени. Соты, которые установлены в устройстве, отличаются своей упругостью, чего удалось добиться при помощи их спиралевидной формы и металлу.

Но, несмотря на надежность подобного катализатора, он так же, как и керамические изделия, боится:

  • Долгого функционирования на холостом ходу.
  • Переобогащенных топливных смесей.
  • Этилированного либо некачественного топлива.
  • Некачественных техжидкостей для промывки систем, которые куплены с рук либо от непроверенного изготовителя.
  • Антифриза либо масел, попадающих в камеру сгорания.

Спортивные модели катализаторов, плюсы и минусы

Подобные нейтрализаторы тоже изготовлены из металла, но их пропускные способности гораздо выше обычных керамических и металлических изделий. Благодаря этому катализаторы данного типа придают ТС дополнительную мощность (на 7-20 процентов). Правда, такой результат достигается лишь при условии, что в автомобиле установлена прямоточная выхлопная система. Нейтрализаторы при этом отвечают экологическим требованиям Евро 5 и Евро 4. Спортивные модели являются наиболее надежными, однако их стоимость наиболее высокая.

Как долго служит катализатор

Рекомендовано проводить замену катализаторов каждые 100-120 тыс. километров пробега. Но может понадобится и более ранняя замена.

Признаки выхода из строя катализатора

Обычно нейтрализатор считается сломанным, если в ходе эксплуатации сгорел его каталитический слой. В современных автомобилях при поломке катализатора загорается ошибка. Но если ТС не новое, определить приближающуюся поломку можно по таким симптомам:

  • Машина хуже заводится на горячую. При этом, по утрам двигатель длительное время не заводится.
  • Тяга на высоких оборотах постоянно либо временно пропадает.
  • Пропадают обороты. К примеру, при давлении на газ тахометр едва доходит до 2-4 тыс. оборотов, однако стрелка выше не идет. Транспортное средство при этом стало потреблять больше горючего.

Данные симптомы говорят о том, что нейтрализатор находится в полурабочем виде, т. е. еще работает, однако уже пора менять. А если катализатор и вовсе вышел из строя, вы заметите, что автомобиль стал заводиться слишком долго, однако даже если силовой агрегат и начинает функционировать, то почти сразу глохнет. Или машина вовсе не заводиться. Чтобы точно убедиться, что причина кроется именно в катализаторе, заведите мотор и подойдите к выхлопной трубе. Если вы не чувствует рукой, как идут выхлопные газы, значит пришло время заменить катализатор.

Возможные варианты замены катализаторов

  1. На универсальный. В таком случае вы заплатите гораздо меньше и получите устройство, позволяющее существенно уменьшить объем токсичных выхлопов.
  2. На оригинальный. Самый дорогостоящий вариант. Такая замена будет логичной, если вы пользуетесь автомобилем, гарантийный срок у которого еще не вышел.
  3. На пламегаситель. Наиболее дешевый вариант замены, но такой прибор нельзя монтировать в автомобили с нормами Евро 4, так как пламегаситель не уменьшает уровень токсичности газов.

Советы профи

Устанавливать нейтрализатор или нет — это дело каждого автолюбителя. Пока в нашей стране не предусмотрены строгие требования к количеству вредных веществ в выхлопе. Но если вы надумаете отправиться на своем авто в путешествие Европой, вам в обязательном порядке придется установить катализатор.

Катализатор выхлопной системы: функции, виды и можно ли удалять? | Обзор и обслуживание автомобилей

Добрый день, сегодня мы узнаем, что называется автомобильным катализатором (нейтрализатором) отработанных выхлопных газов, для чего он нужен и как проверить его на работоспособность. Кроме того, расскажем про основные особенности катализатора отработанных газов, в паре, с какими устройствами он функционирует и где располагается этот фильтрующий элемент выхлопной системы транспортного средства. В заключении мы поговорим, о том почему подавляющее большинство автовладельцев машин оборудованных нейтрализатором, производят его удаление из системы отработанных газов, а также установим, какую пользу или вред приносит процедура по устранению этого фильтрующего элемента на основные узлы силовой установки транспортного средства.

Для того, чтобы понять для чего нужен автомобильный катализатор (нейтрализатор) отработанных выхлопных газов, а также как он функционирует, необходимо знать его основные особенности и функции, которые он выполняет, а также, как взаимодействует с другими узлами транспортного средства. Данные вопросы мы и обсудим в нашем рассказе, чтобы получить исчерпывающее представление об автомобильном катализаторе, а также об основных правилах проверки этого устройства на работоспособность. Кроме того, рассмотрим часто задаваемый вопрос многими автовладельцами: “Можно ли удалять катализатор из системы отработанных газов транспортного средства и есть ли от этого какая то польза?”.

1. Понятие и особенности автомобильного катализатора

Автомобильный катализатор или нейтрализатор каталитического типа – это один из видов систем очистки отработанных выхлопных газов транспортного средства, который обеспечивает благодаря своему внутреннему фильтрующему элементу значительно сокращать выбросы углекислых паров в окружающую среду. Благодаря таким элементам системы отработанных газов, большинство современных автомобилей можно отнести к экологическому классу Евро 5 или Евро 6. Эти экологические классы определяют объем выброшенных в атмосферу вредных веществ автомобилем, как соотношение веса вредных газов (измеряется в граммах) на километр пробега транспортного средства.

Таким образом, катализатор, он же нейтрализатор является специальным устройством, которое располагается в выхлопной системе с целью очистки отработанных газов автомобиля. При помощи определенных химических реакций вредные вещества, которые загрязняют атмосферу, преобразуются в менее пагубные, а затем просто выходят из глушителя машины и испаряются. К работе нейтрализатор приступает только после нагревания, то есть, когда мы запускаем холодный, не прогретый мотор, то катализатор какое то время бездействует, так как он ждет определенного температурного режима от двигателя.

Вместе с катализатором в паре также функционируют кислородные датчики, которые в свою очередь определяют состав топливно-воздушной смеси, а также соотношение воздуха и бензина/солярки в горючем. Дело в том, что от соотношения топлива и воздуха напрямую зависит, какой будет конечный состав смеси: обедненной или наоборот обогащенной. Благодаря датчикам кислорода, в зависимости от показаний, они помогают каталитическому нейтрализатору управлять процессом по очистке отработанных газов от вредных веществ, содержащихся в них.

Как мы ранее продемонстрировали на изображении, располагается каталитический нейтрализатор в автомобильной выхлопной трубе по середине, между силовой установкой и глушителем. Катализатор в обязательном порядке должен закрываться дополнительным экраном, который располагается снизу днища кузова транспортного средства. Это делается для того, чтобы обеспечить оптимальный температурный режим нейтрализатора при нагреве, а также защитить рядом находящиеся элементы и детали кузова автомобиля, так как в процессе работы он зачастую раскаляется практически до красна.

2. Как проверить автомобильный катализатор на работоспособность

У любого каталитического нейтрализатора бывает 3 вида состояния, такие как: не рабочее, частично рабочее и рабочее (полностью исправное). Данные состояния отражают то, как ведет себя автомобиль, а точнее его силовая установка при каждом из них. Например при полностью исправном нейтрализаторе, двигатель машины ведет себя стандартно, лампочка перегрева катализатора на приборной панели не загорается при работе мотора и вопросов к фильтрующему узлу нет.

Когда #катализатор находится в состоянии частично рабочем, то у силовой установки автомобиля могут начаться некоторые проблемы, то есть машина может вести себя следующим образом:

– иногда или постоянно может пропадать тяга и оборотистость двигателя на высоких оборотах или например, вчера автомобиль ехал без лишнего напряжения, а сегодня с утра, едет так, как будто ее перегрузили тяжелым грузом;

– как правило, на холодном или на сильно прогретом двигателе автомобиль начинает заводится не с первого раза, мотор приходиться долго “гонять” прокручивая стартер для того, чтобы наконец завести;

– в том случае, когда резко пропадают обороты силовой установки, то есть при нажатии на педаль газа, стрелка тахометра с большим усилием поднимается к 2 или 4 тысячам оборотов в минуту, а затем там и замирает. В этом случае дополнительным симптомом еще также служит резкое повышение расхода топлива двигателем.

Кроме ранее описанных причин, указывающих на полу рабочее состояние катализатора, имеется еще одна довольно эффективная диагностика фильтрующего элемента выхлопной системы автомобиля. Например, мы начали испытывать с нашей машиной вышеописанные проблемы, тогда нужно завести двигатель и выжать педаль газа до упора, как говорится “в пол“. Если в этом случае силовая установка начнет медленно повышать обороты, а потом просто остановится в районе 2-3 тысяч оборотов в минуту, а дальше поднимать их не сможет, то это еще одно свидетельство, что мы имеем #проблемы с катализатором.

В заключительном, третьем не исправном состоянии каталитического нейтрализатора, автомобиль будет вести себя следующим образом: заводится двигатель будет чрезмерно долго, а в итоге может и не завестись совсем, причем даже не будет “схватывать” свечную искру, как говорится мотор “мертвый” наглухо.

Не рабочее состояние катализатора или нейтрализатора в принципе проверить достаточно просто, необходимо просто в момент заведения транспортного средства подойти к его выхлопной трубе и посмотреть, а лучше почувствовать, приложив руку к выходному отверстию на фактор выхода из нее выхлопных газов. Если газы уверенно выходят, значит еще не все так плохо, а если нет, то нужно готовится к ремонту фильтрующего элемента выхлопной системы или его удалению.

3. Можно ли удалять автомобильный катализатор выхлопных газов

Дело в том, что отсутствие катализатора в автомобили не сыграет ровным счетом никакой роли на оптимальную работу двигателя автомобиля. Дело в том, что главная задача этого устройства очищать выхлопные газы от вредных веществ, в целях защиты природы и окружающей среды, что в принципе почти одно и тоже. Таким образом удалив каталитический #нейтрализатор из выхлопной системы транспортного средства мы не ухудшим параметры его силовой установки и прочих ключевых элементов, которые обеспечивают оптимальные ходовые показатели.

Как правило, у наших сограждан вопрос экологии на повестки никогда не стоял, а покупка нового катализатора при не исправном старом, в принципе тоже редко рассматривается, так как удовольствие это совсем не из дешевых. Поэтому примерно 90 процентов автовладельцев просто удаляют этот элемент выхлопной системы, а не покупают новый. Почему так дорого стоит новый катализатор, спросите вы, ведь в нем нет ничего необычного? Дело в том, что каталитический нейтрализатор содержит в своем составе определенный вес платины, а это металл не из дешевых, даже золото с ним не сравнится в цене.

Однако хочется предостеречь от довольно распространенной ошибки, которую часто совершают автовладельцы при удалении нейтрализатора из выхлопной системы. Дело в том, что удалять его необходимо только полностью, не пробивать, пытаясь сделать в нем отверстия, а полностью вырезать. Так как никто не даст гарантии, что со временем эти пробитые отверстия не забьются грязью, да и не за коксуются. 

Когда производим удаление катализатора, нужно внимательно осмотреть внутренность той емкости, в которой находилось фильтрующее устройство. Нужно это для того, чтобы рассмотреть и увидеть металлическую сетку, которая быстрее всего вросла в поверхность катализатора. Данных сеток может быть несколько, в зависимости от типа фильтрующего элемента. Удалять нужно все, чтобы ничего не напоминало о каталитическом нейтрализаторе.

В заключении отметим, что лучшим вариантом при удалении катализатора системы отработанных газов, будет вваривание гофровой трубы в место, где когда то находился фильтрующий элемент. Дело в том, что это позволит соединить силовую установку с выпускной системой, а также позволит создать дополнительное охлаждение отработанных газов.

ПРОДОЛЖЕНИЕ СТАТЬИ НАХОДИТСЯ НА НАШЕМ САЙТЕ ПО ССЫЛКЕ: https://autbar.ru/zadirg4na.html

БЛАГОДАРИМ ВАС ЗА ВНИМАНИЕ И ЖЕЛАЕМ УДАЧИ НА ДОРОГАХ!

Устройство катализатора выхлопных газов


Что такое катализатор и его назначение в автомобиле

Практически с самого начала создания автомобиля и до сегодня у конструкторов стоит несколько вопросов, над которыми они постоянно «бьются». Один из этих вопросов – максимальное снижение выбросов вредных веществ в атмосферу, ведь при сгорании топлива в цилиндрах двигателя появляется отработанные газы, которые в своем составе имеют ядовитые элементы. А поскольку эти газы отводятся во внешнюю среду – значит, отравляющие вещества выходят из силовой установки авто постоянно, пока она работает.

Одним из самых действенных способов снижения вредных выбросов авто, который является вполне распространенным – использование каталитического нейтрализатора, в народе называющийся сокращенно катализатором.

Для того чтобы понять, для чего нужен этот нейтрализатор, упомянем немного теории.

Теоретическая часть

Устройство автомобильного катализатора

Выхлопной газ, выходящий из цилиндров силового агрегата состоит из многих элементов, выделившихся в результате химической реакции, которой и является горение. Некоторые из этих элементов вполне безвредны, а вот такие как окись углерода (СО), углеводороды (СН) и оксиды азота (NO и NO2) являются достаточно опасными. Чтобы уменьшить их содержание в выхлопе двигателя, ученые решили эти химические соединения еще раз подвергнуть хим. реакции. Для этого им пришлось использовать дорогостоящие металлы — платиноиридиевый сплав, палладий, родий. Вступая с ними в реакцию, вредные химические элементы окисляются, из-за чего после реакции на выходе получаются углекислый газ (CO2) и азот (N2) – вещества вполне безвредные. Конечно, полностью ядовитые элементы катализатор удалить не способен, но значительно уменьшить их – вполне.

Даже стандарты ЕВРО, постоянно ожесточающиеся, подразумевают определенное наличие опасных веществ, которые автомобили не должны превышать. В некоторых странах за экологией следят очень серьезно, поэтому авто, не соответствующие определенным нормам ЕВРО, и не оснащенные катализаторами, продавать и использовать запрещено.

Несколько слов о металлах, которые выступают нейтрализаторами. Они отличаются по химической реакции с вредными веществами. Так, палладий и сплав на основе платины являются окислительными, то есть, при вступлении в реакцию с вредными веществами, они их окисляют, разделяя на безвредные вещества.

Родий же является нейтрализатором восстановительным. Он при реакции оксиды азота восстанавливает до обычного безвредного азота.

На деле все происходит так: выхлопные газы и выпускного коллектора подаются в емкость, где находится специальная бобина с нейтрализующим металлом, проходя через которую, часть вредных веществ химически нейтрализуется, а затем уже выхлопной газ идет дальше – в резонатор и глушитель.

Сейчас все чаще применяются все три металла в одном катализаторе на авто – для улучшенной очистки отработанных газов. То есть, внутри катализатора размещаются одна за другой три бобины, каждая со своим металлом.

Конструкция катализатора

А теперь более подробно об устройстве катализатора. Располагается он зачастую за выпускным коллектором. Состоит он из корпуса, утеплителя и блок-носителя – той самой бобины.

О корпусе особо говорить нечего – герметичная жестяная емкость с двумя выходами для установки ее в систему отвода выхлопных газов. Утеплитель предотвращает просачивание газов мимо блок-носителя. Помимо этого, он сохраняет температуру, необходимую для протекания реакций. Дело в том, что быстрее всего реакции, при которых нейтрализуются вредные вещества проходят при температуре не менее 300 град. Поэтому зачастую нейтрализатор и располагается сразу за коллектором.

Принцип работы катализатора

А вот сами блок-носители по конструкции довольно интересны. Указанные металлы являются очень дорогостоящими, поэтому сделать один блок-носитель полностью из этого металла – удовольствие невыгодное. Поэтому основой для блок-носителя выступает керамика, сделанная в виде сотов. На поверхность этих сотов и наносится слой нейтрализующих металлов. Такая конструкция позволяет не только снизить расход дорогих металлов, но еще и по максимуму увеличить площадь контакта металла с газами.

Некоторые блок-носители состоят из свернутой в рулон керамической ленты с сотами, поэтому в разрезе она похожа на бобину. Но это не всегда так, есть и блок-носители, похожий на сигаретный фильтр, но только значительно увеличенный в размерах.

Работа катализатора

Одной из особенностей использования катализатора на авто является то, что бортовой компьютер следит за его работой. Для этого в систему отвода включены лямбда-зонды. В авто, которое не оснащено катализатором, данный зонд только один и нужен он для определения количества остаточного кислорода в отработанных газах для коррекции работы системы питания.

Расположение катализатора в выхлопной системе. Кислородные датчики — это и есть лямбда-зонды

А вот в машине с каталитическим нейтрализатором таких лямбда-зондов два, первый установлен перед и катализатором и он определяет состав выхлопных газов для системы питания. Второй располагается за катализатором и определяет он состав выхлопных газов уже прошедших дополнительную очистку. После бортовой компьютер сравнивает показания двух зондов.

Если значения будут выравниваться, это укажет на выход из строя катализатора, о чем просигнализирует индикатор «Check engine».

Неисправности каталитического нейтрализатора

Все дело в том, что катализатор не вечен и со временем выходит из строя. Средний срок службы его составляет около 100 тыс. км. Если авто прошло такой километраж, и возникли проблемы с катализатором – это укажет на естественный износ. В таком случае слой нейтрализующих металлов с поверхности керамических сотов выгорел и выхлопные газы уже не очищаются.

Видео: Как пробить катализатор

Однако проблемы с катализатором могут возникнуть и значительно раньше. Виной тому может стать нарушенная работа системы зажигания или питания. По их вине может пройти засорение сотов сажей и другими продуктами горения, после чего работа катализатора нарушается.

Еще причиной поломки катализатора может стать некачественный бензин, особенно это проблема актуальна у нас. Часто для повышения октанового числа в бензин добавляется тетраметилсвинец. Октан он хоть и повышает, но в цилиндрах полностью не сгорает, а выходя из цилиндров – оседает на поверхности сотов блок-носителя, после чего катализатор перестает действовать.

Устранение проблем в работе

Решений проблем, возникших с каталитическим нейтрализатором – несколько. Первая и самая простая – замена катализатора на оригинальный. То есть, обращаетесь к официальным дилерам, они заказывают новый элемент, заменяют его и авто продолжает эксплуатироваться дальше. Но в этом есть одна значительная проблема – стоимость. Сейчас производители авто поступают по-хитрому – зачастую выпускной коллектор выполнен заодно с катализатором. А поскольку сам катализатор – не дешевый, а еще если и добавить коллектор, то и вовсе сумма за ремонт может выйти приличной.

Вторым способом решения проблемы является установка универсального катализатора. При этом восстановление работоспособности авто может обойтись значительно дешевле. Для авто подбирается определенная модель катализатора, подходящая по параметрам автомобиля. Далее неисправный катализатор вырезается из системы отвода выхлопных газов, на его место вваривается новый – универсальный.

Видео: Катализатор и пламегаситель, сравнение до и после, 0-100(120) км\ч Nissan Almera N16 QG15DE

И последний способ восстановления – замена катализатора на пламегаситель. Это самый «варварский» способ. Катализатор с выхлопной трубы вырезается, на его место вваривается пламегаситель, он же предварительный резонатор, который стабилизирует поток выхлопных газов при прохождении через него, но он никаких очистных работ не проводит. После производится перепрошивка бортового компьютера, и проблем с катализатором больше не возникает.

Признаки неисправности каталитического нейтрализатора выхлопных газов

Европейские нормы экологии заставляют принимать меры к тому, чтобы выхлопные газы автомобилей не наносили сильного ущерба окружающей среде.

И эта борьба за природу привела к тому, что автомобили стали оборудоваться специальными устройствами, которые назвали катализаторами.

Состав и принцип работы катализатора выхлопных газов

Из школьных уроков мы помним, что катализ – это что-то из области химической реакции, и поэтому термин «катализатор» подразумевает под собой какой-то прибор, необходимый для такого действия.

Мы не химики и оценить точность определения вряд ли сможем, но то, что автомобильный катализатор предназначен для очистки выхлопной смеси — факт, о котором сообщает сам производитель. А ему не принято не верить.

Несмотря на то, что европейские нормы выхлопов введены в России не так давно, первые катализаторы в автомобилях отпраздновали уже 40-летний юбилей. Упрощение до нынешнего названия произошло гораздо позже, а первое время именовалась эта штука конвертером, или каталитическим преобразователем. Сами понимаете, что не каждый работник автосервиса сможет сходу и без запинки выговорить такое.

Катализатор встраивается в выхлопную систему автомобиля, причём конкретное место установки выбирает сам производитель. Так, он может находиться и в коллекторе, и в основании выхлопной трубы, и в других её участках.

Есть два вида катализаторов: окислительный и восстанавливающий. Независимо от разделения, эти устройства, наверное, одни из самых дорогостоящих. Судите сами: основу их составляет структура из керамики, напоминающая пчелиные соты, покрытые металлами, которые простыми не назовёшь – платина, золото, палладий и иридий. Даже удивительно, куда смотрят жулики, оставляющие выхлопную систему автомашин, припаркованных во дворах, в покое?

Как бы то ни было, но подобное покрытие ячеек катализатора необходимо вовсе не для того, чтобы вытянуть деньги с автолюбителя. Дело в том, что драгоценные металлы эффективней очищают выхлопные газы, одновременно предоставляя большую площадь для очистки с минимальным ущербом для самого катализатора. Если исключить драгоценные металлы из сплава, то само устройство будет настолько недолговечным и подверженным негативному воздействию выхлопных газов, что менять его придётся несколько раз в течение одной небольшой поездки.

Опытным путем было установлено, что один катализатор вряд ли сможет работать эффективно, а потому на современных автомобилях их устанавливают в трех экземплярах. Они не дублируют друг друга, а делают узконаправленную работу, выполняя очистку от тех веществ, для которых предназначены.

Видео — что это такое автомобильный катализатор и как он работает:

Таким образом, выхлопные газы проходят вначале через восстановительный катализатор, внутри которого на молекулярном уровне идет расщепление поступающего вещества на кислород и азот. Этот процесс как раз и выполняют иридий и платина.

Когда работа проделана, в дело вступают окислительные катализаторы, производящие очистку поступивших веществ. Здесь уже совместно с платиной вступает в действие палладий, снижая количество окиси углерода и облегчая реакцию углекислого газа с кислородом.

Маленькие вспомогательные «хитрости»

Как бы ни эффективно очищался выхлоп двигателя, но в ручном режиме регулировать точность выброса в атмосферу было б не просто затруднительно, а в принципе невозможно. Тем более толку от такой системы было б совсем немного: только в рамках информации для общего развития. Дело в том, что вместе с катализаторами выхлопная система оснащена датчиками, входящими в систему управления автомобилем.

Имея связь с компьютером, эти устройства учитывают количество кислорода, поступающего вместе с выхлопом мотора. В том случае, если через катализатор будет проходить воздуха столько, что он не сможет его переработать, забор через воздушный фильтр двигателя уменьшается. Датчики устанавливаются ближе к мотору и замеряют газы непосредственно на выходе.

Недостатки тоже есть

Наличие драгоценных металлов в конструкции катализатора еще не означает того, что оно решает все проблемы. Необходимо еще соблюсти ряд условий для работы.

Опять же, благодаря курсу средней школы, мы все знаем, что любая химическая реакция (а именно на этом принципе основан катализатор) происходит тем быстрее, чем выше температура. Отсюда сами понимаете, что устройство не сможет эффективно функционировать, если температурный режим ниже необходимого. То есть налицо вывод о том, что в момент начала работы автомобильного двигателя катализатор фактически никак не реагирует на количество вредных веществ, выброшенных в атмосферу до тех пор, пока они же не нагреют трубопровод системы.

Видео — как извлечь каталитический нейтрализатор:

Самый простой способ такого нагрева – помещение устройства непосредственно к основанию газоотводной трубы возле стенки двигателя. Но при включении холодного двигателя при такой установке катализатор все равно первое время работать не будет, пока не согреется. Современный и эффективный способ, который заставит его действовать с самого начала – предпусковой подогреватель двигателя, расходующий часть энергии на утепление.

Несмотря на то, что в выхлопной системе дизельных двигателей тоже есть подобные каталитические преобразователи, действуют они не столь впечатляюще. Дело тут также в недостаточной температуре нагрева. Дизели не так зависимы от окружающей среды и имеют возможность работать в зоне таких низких температур, что катализаторы просто не успевают достичь нагрева до степени осуществления химической реакции.

Признаки забитого катализатора

Но эти недостатки – мелочь по сравнению с ситуацией, когда вы садитесь за руль, а машина либо не заводится, либо глохнет, едва только двигатель сделает один-другой поворот коленвала. Понятное дело: мысли в поисках причин такого поведения начинают роиться в голове, и только потом, когда проверено всё и вся, становится понятным, что неполадки как раз с катализатором.

Чтобы проверить правоту своих домыслов, выкрутите датчик, расположенный перед первым катализатором, и попробуйте запустить мотор. Если никаких проблем в работе двигателя нет, то причина как раз в устройстве, о котором мы здесь говорим. Теперь необходимо полным ходом отправляться в автосервис и менять катализатор. Самостоятельно сделать это вряд ли получится, так как необходимо вносить корректировки в бортовой компьютер, чтобы настроить датчик на правильную работу.

Видео — как проверить катализатор на машине:

Если вы знаете свой автомобиль как пять пальцев, то наверняка вас насторожат и такие признаки неисправности каталитического нейтрализатора, как плохой разгон, педаль акселератора, слабо реагирующая на нажатие, рост расхода топлива. Подобное поведение машины говорит о том, что катализатор скоро выработает свой срок.

Проверка катализатора манометром

Как только вы заметили явные изменения в поведении своего авто, примите меры к проверке каталитического нейтрализатора. Признаки, о которых говорилось выше, не всегда могут относиться к тем, что сигнализируют о неисправности именно этого устройства.

Осмотрите катализатор. Если на корпусе имеются сильные вмятины, либо разводы, похожие на круги от воздействия высокой температуры, наверняка причины неполадок кроются внутри. По возможности осмотрите внутренние соты. Если они разрушены, первый «звоночек» уже прозвенел.

Точнее можно проверить с помощью замера манометром. Правда, это не тот прибор, которым проверяют давление в шинах, поэтому лучше также доверить эту операцию специалистам. Сам алгоритм действия следующий: вместо первого кислородного датчика, используя переходник, устанавливается измерительный прибор. После заводится двигатель, обороты поднимаются до 3000 об/мин. Если стрелка на шкале преодолела отметку в 0,3 кгс/см2, то катализатор забит, и наступило время для его замены.

И самое главное – придирчиво относитесь к тому, чтобы топливо и масло всегда были надлежащего качества, иначе весь осадок от них будет накапливаться в катализаторе, что также будет способствовать его скорому выходу из строя.

Как выполняется полировка фар своими руками в домашних условиях узнаете из статьи.

В каких случаях может помочь сумка-холодильник для автомобиля.

Как выбрать автомобильный компрессор https://voditeliauto.ru/poleznaya-informaciya/aksessuary-i-gadzhety-dlya-avto/avtomobilnyj-kompressor.html для подкачки шин.

Видео — проблемы катализаторов на автомобилях ВАЗ:

Может заинтересовать:

Принцип работы катализатора в автомобиле

Машины являются одним из самых крупных источников загрязнений атмосферы, так как они выбрасывают в атмосферу около 15 000 химических соединений, к которым относится газ и пыль. Компании по производству автомобилей постоянно стараются уменьшить количество вредных выбросов, именно это и привело к созданию автомобильного каталитического нейтрализатора системы выхлопа или как его еще называют катализатор.

Катализатор входит в состав выхлопной системы автомобиля и предназначается для понижения уровня выбросов вредоносных веществ вместе с продуктами горения.

Катализатор автомобильный

В представленной статье мы более подробно поговорим о катализаторе, а именно обсудим такие вопросы:

  • Что такое автомобильный катализатор?
  • Конструкция автомобильного катализатора;
  • В чем заключается принцип работы?
  • Распространенные поломки каталитического нейтрализатора, при которых необходима его полная замена;
  • Признаки неисправности, указывающие на то, что необходима замена;
  • Как правильно проводится замена каталитического нейтрализатора выхлопной системы?

Основная информация о каталитическом нейтрализаторе

Большинство автолюбителей даже не имеют представления о том, что такое автомобильный катализатор и в чем заключается принцип его работы. Именно поэтому сегодня мы попытаемся рассказать основную информацию о каталитическом нейтрализаторе. Итак, автомобильный нейтрализатор это элемент выхлопной системы транспортного средства, снижающий температуру выхлопных газов, очищающий выхлопные газы и обеспечивающий догорание топливной смеси.

Каталитический нейтрализатор используется на бензиновых и дизельных двигателях автомобиля. Представленное устройство чаще всего располагается за коллектором выпускной системы или же перед глушителями.

Схема катализатора автомобильного

Основными элементами катализатора являются: теплоизоляция, корпус и блок-носитель. На сегодняшний момент существует несколько видов нейтрализаторов, которые соответствуют разному содержанию выхлопных газов в автомобильном двигателе.

К основным типам автомобильного катализатора выхлопной системы относятся: восстановительный, окислительный и окислительно-восстановительный.

Для правильной замены каталитического нейтрализатора должны соблюдаться некие условия, для соблюдения этих условий применяется лямбда-зонд. Благодаря данному устройству посылается обновленная информация и регулируется состав топливной смеси.

Признаки неисправности, указывающие на то, что необходима замена

При нормальном функционировании катализатор ломается только после полного сгорания каталитического слоя. Такое формулирование даже не совсем правильно, так как он не ломается, а просто из-за уменьшения каталитического слоя он не может полностью сжигать выхлопные газы. То есть эффективность работы уменьшается, а токсичность продуктов горения повышается. Автомобильный катализатор достаточно редко выходит из строя, но все же каждый автолюбитель должен знать, как поступать в таком случае. Поэтому давайте рассмотрим, как проводится самостоятельная замена каталитического нейтрализатора.

Для начала давайте рассмотрим основные признаки неисправности каталитического нейтрализатора выхлопной системы:

  • Снизилась мощность автомобиля, это свидетельствует о том, что нейтрализатор забит.
  • Во время передвижения транспортного средства на холостых оборотах двигателя заметно плаванье стрелочки тахометра.
  • И выхлопной трубки чувствуется запах аммиака.

Итак, как же правильно проводится замена катализатора?

  1. Открутите болтики, закрепляющие устройство на дополнительном глушителе;
  2. Снимите болтики вместе с шайбой;
  3. Открутите болтики, которые закрепляют устройство на приемной трубке;
  4. Достаньте болтики вместе с пружинными шайбами;
  5. Достаньте устройство под днищем автомобиля;
  6. ПРоведите замену и соберите все в обратном порядке.

Как видите, замена катализатора системы выхлопа довольно проста и с ней сможет справиться даже не очень опытный автолюбитель. Обратите внимание на то, что в момент функционирования он может нагреваться до температуры около 600 градусов. Поэтому прежде чем перейти к замене катализатора дождитесь полного его охлаждения.

Вам понравилась статья? Она была полезной?

Похожие статьи:

Устройство и принцип работы катализатора

Катализатор – это очень простой элемент выхлопной системы, но от него зависит многое. Сегодня мы поможем вам узнать, какие вредные вещества формируются при работе автомобильного двигателя. Вы также получите информацию о том, как каталитический преобразователь уменьшает количество вредных выбросов.

Каждый современный автомобиль (не учитывая электрокаров, конечно) является серьезным источником загрязнения. В особенности эта проблема актуальна для жителей мегаполисов, так как именно в таких населенных пунктах количество автомобильных выхлопных газов порой очень высоко.

Для того чтобы хоть как-то препятствовать этой проблеме правительства различных стран ограничивают уровень загрязнения, создаваемого автомобилями. В последние годы многие компании, которые выпускают транспортные средства, серьезно модернизировали двигатели и выхлопные системы своих моделей, чтобы соответствовать определенным нормам.

Одним из достаточно серьезных шагов на этом пути стало производство катализатора или каталитического преобразователя. Что такое катализатор в автомобиле и как он работает? Как мы уже упоминали выше, его работа заключается в том, чтобы вовремя преобразовать вредные вещества, содержащиеся в выхлопных газах, в менее вредные продукты. Причем катализатор должен сделать это ещё до того, как выхлопные газы окажутся за пределами машины.

Ликбез по вредным выбросам

Для того чтобы максимально уменьшить содержание вредных веществ в выхлопных газах, производители «научили» двигатели автомобилей следить за количеством расходуемого топлива. Электронный блок управления двигателем контролирует оптимальную пропорцию топливо-воздушной смеси. Для этого используется такая характеристика, как стоихиометрический коэффициент. В теории, при таком соотношении топливо должно сгореть с применением определенного количества кислорода.

К примеру, стоихиометрический коэффициент бензина составляет примерно 14,7 к 1. А это значит, что для сожжения 1 единицы бензина необходимо сжечь 14,7 единицы воздуха. В реальных условиях сгорание смеси топлива имеет некоторые отличия от оптимальной пропорции. Порой смесь становится обедненной (при повышении коэффициента), а иногда – слишком богатой (при падении данного показателя).

Автомобильный двигатель вырабатывает такие вредные продукты:

  • N2 (газообразный азот). Воздух на нашей планете на 78% состоит именно из этого вещества, причем большая его часть попадает в силовой агрегат авто.
  • h4O (водяной пар). Продукт сгорания, формирующийся при соединении кислорода и водорода.
  • СО2 (диоксид углерода). Это также продукт сгорания, который появляется в результате соединения углерода с кислородом.

По сути, перечисленные вещества не представляют опасность для нашего здоровья, однако ученые утверждают, что углекислый газ приводит к ухудшению ситуации с глобальным потеплением. Поскольку процесс горения далеко не всегда соответствует планам разработчиков двигателей, определенный объем вредных веществ, все же, попадает в выхлопную систему. Именно для этого и существует катализатор. Каталитический преобразователь предназначен для сокращения количества следующих веществ:

  • СО (окись углерода) – вредный бесцветный газ, не имеющий запаха;
  • летучие органические соединения или углеводороды – ключевая составляющая смога, который формируется в результате неполного сгорания бензина;
  • NO и NO2 (оксиды азота) – ещё одна составляющая смога и так называемых кислотных дождей.

Далее мы поможем вам понять, как работает катализатор в автомобиле.

Кстати, рекомендуем периодически выполнять проверку катализатора. Подробнее о признаках забитого катализатора читайте в нашей недавней статье.

Принцип работы катализатора

Ещё со школьного курса химии многие люди знают, что катализатор – это вещество, применяемое для вызова или повышения скорости химической реакции. При этом каталитический преобразователь не становится продуктом реакции. Катализаторы принимают участие в реакциях, но их нельзя назвать реактивами или продуктами химической реакции.  К примеру, в организме каждого человека есть ферменты, которые необходимы для осуществления большого количества биохимических реакций.

Что такое катализатор вы уже знаете. Рассмотрим подробнее их устройство. Сегодня существуют два основных типа катализаторов: окислительные и восстанавливающие. Они имеют керамическую структуру, которую покрывает катализатор из металла. Суть состоит в формировании структуры, которая сможет подставить под выхлопные газы максимально возможную площадь каталитического преобразователя. При этом задействуется минимальное количество катализатора, поскольку стоимость применяемых материалов является очень высокой.

Интересно, что в некоторых устройствах применяют даже золото. По сравнению со всеми иными вариантами золото оказалось самым дешевым. Оно может увеличить уровень окисления на 40%, без чего невозможно сократить объем вредных веществ.

Многие современные автомобили имеют системы выпуска с тремя катализаторами. Каждый из них отвечает за уменьшение количества выбросов определенного вещества.

Сначала выхлопные газы попадают в восстанавливающий катализатор. В нём применяются родий и платина, которые сокращают количество молекул NO и NO2. В момент их контакта с молекулами каталитического преобразователя происходит отделение атома азота, в результате чего высвобождается O2, то есть кислород. Затем происходит связывание атомов азота, в результате чего появляется N2.

Следующий этап – фильтрация в окислительном катализаторе. Это необходимо для уменьшения объема окиси углерода и оставшегося топлива. Они окисляются с использованием палладия и платины. Данный катализатор способствует вступлению окиси углерода в реакцию с оставшимся кислородом, что приводит к образованию СО2, то есть углекислого газа.

Современные автомобили оснащаются катализаторами с конструкциями типа “керамические бусины” и “соты”. Очень часто можно увидеть преобразователи со структурой в виде сот.

Не знаешь, как происходит замена катализатора на пламегаситель? Подробнее по ссылке – https://avtopub.com/kak-sdelat-plamegasitel-svoimi-rukami-vmesto-katalizatora/

Далее вы узнаете, как происходит последний этап преобразования. Также Автопаб расскажет о том, как улучшить эффективность работы катализатора.

Оптимизация работы выхлопной системы автомобиля

На последнем этапе преобразования осуществляется контроль выхлопных газов. Полученная информация позволяет регулировать работу системы подачи топлива. Между двигателем и катализатором расположен специальный датчик кислорода (его ещё называют лямбда-зондом). Он сообщает электронике автомобиля количество кислорода в составе выхлопных газов.

После получения этой информации компьютер регулирует объем воздуха, который подаётся для приготовления оптимальной топливо-воздушной смеси. Благодаря такому решению силовой агрегат автомобиля функционирует на пропорции, максимально приближенной к стехиометрической точке. Также это позволяет проверить количество кислорода, ведь он нужен для правильной работы окислительного катализатора.

Катализатор – это устройство, которое создано для борьбы с загрязнением окружающей среды, однако его эффективность можно серьезно повысить. Среди «минусов» стоит отметить, что он функционирует лишь при высоких температурах. Сразу после запуска двигателя этот элемент практически не работает.

Для получения оптимального результата можно изменить расположение катализатора. Он должен находиться ближе к мотору. В таком случае его нагрев будет происходить гораздо более оперативно. Правда, такое решение негативно влияет на эксплуатационный срок каталитического преобразователя по причине регулярного воздействия повышенных температур. Многие производители монтируют катализатор приблизительно под креслом переднего пассажира, что защищает конвертер от воздействия слишком горячих выхлопных газов.

http://www.youtube.com/watch?v=ZFt2IY3fnfs

Для уменьшения количества выбросов используют также подогрев катализатора. Простейшее решение – установка электронагревателей. Нагреть катализатор очень быстро не получится, так как почти на всех автомобилях используется электросеть на 12 Вольт. Подобные решения применяются в современных гибридах (например, в автомобиле Тойота Приус), оснащенных высоковольтными аккумуляторами.

Катализаторы на автомобилях с дизельными двигателями не очень эффективно борются с вредными выбросами NO и NO2. Специалисты отмечают, что дизельные моторы работают в более низком режиме температур, по сравнению с бензиновыми агрегатами, а катализаторы функционируют эффективнее при нормальном нагреве.

Отдельные мастера изобрели современную систему выпуска, у которой нет такой проблемы. Они обеспечивают подачу карбамида (органическое соединение кислорода, азота и водорода) в выхлопную трубу ещё до контакта газов с катализатором. Это приводит к химической реакции, сокращающей объем NO и NO2.

Карбамид (мочевина) присутствует в составе мочи земноводных, а также млекопитающих, поэтому это вещество и получило такое имя. Данное соединение вступает в реакцию с NOx, в результате чего формируется водяной пар и азот, а количество оксидов азота уменьшается примерно на 90%.

Статьи — Информация — AUTOSPACE.BY

Диагностика каталитического нейтрализатора отработавших газов.

Довольно часто технические специалисты ошибаются при диагностике системы управления двигателя или системы отвода отработавших газов, предполагая о снижении пропускной способности каталитического нейтрализатора (катализатор, преобразователь – ред.). Однако во многих случаях причиной является не состояние катализатора, а скорее всего неисправность одного из компонентов, который находится выше от катализатора по выпускному «тракту» двигателя.

Преобразователь, конечно, может выйти из строя, но чаще всего причины неполадок могут быть связаны с более приближенными к двигателю компонентами, такими как датчик кислорода, форсунки, свечи зажигания, клапан рециркуляции системы отработавших газов, выпускные магистрали ОГ, вакуумные шланги и датчики массового расхода воздуха.

Температурные отказы: Хотя современные трехканальные каталитические нейтрализаторы (TWC) могут выдержать короткие рабочие режимы с температурой до 1100°С, параметры выхлопных газов двигателя, созданные неисправными или некорректно работающими компонентами, могут повлечь повышение температуры выше предела работоспособности преобразователя.

Чрезмерно обогащенная топливом рабочая смесь и выхлопные газы перед катализатором являются яркими примерами нежелательных условий. Они приводят к более превышению нормальной рабочей температуры, что способствует эрозии цинкового покрытия и выгоранию или расплавлению элементов нейтрализатора. Если значение температуры достаточно высокое, то сама керамическая подложка расплавляется и забивает катализатор.

Результат воздействия повышенной температуры ВГ

Загрязнение: Если силиконовые изделия используются для герметизации любой части выхлопной системы, включая выпускной коллектор и прокладки, датчики кислорода и выхлопные трубы, то могут возникнуть проблемы. В лучшем случае самым высоким значением температуры, при котором могут нормально эксплуатироваться силиконовые уплотнители, может быть отметка всего лишь в 370°С. При воздействии же температуры ВГ в 650°С они быстро рушатся и сгорают, покрывая остатками силикона датчик кислорода и забивая систему очистки ВГ каталитического нейтрализатора. В результате система управления двигателем работает некорректно и снижается эффективность нейтрализатора.

Результат попадания моторного масла в выпускной коллектор ВГДробление каталитического нейтрализатора, расположенного под автомобилем

Перегрев и засорение: Все, что проходит через камеру сгорания и достигает преобразователя, может снизить его эффективность. Такие жидкости как антифриз и масло в результате утечки через прокладки головки двигателя возглавляют список проблем.

Двигатели, нуждающиеся в обслуживании, и старые двигатели, которые сжигают масло из-за износа стенок цилиндров, колец и изношенных направляющих втулок клапанов, производят побочные продукты, которые также могут засорять преобразователь.

Диагностика каталитического нейтрализатора отработавших газов (Общие причины выхода из строя).

Ниже представлено несколько иллюстраций технически неисправного каталитического нейтрализатора ОГ, которые должны заставить вас искать реальные проблемы и причины неисправности в другом месте.

Результат воздействия повышенной температуры выхлопных газовРезультат неполного сгорания побочных продуктов

Неисправности, вызванные этими проблемами, не попадают под гарантию производителя.

Код неисправности P0420

Одной из наиболее явных проблем системы выхлопа является код неисправности P0420. Хотя он обычно указывает на неисправность каталитического нейтрализатора, причиной его появления могут быть различные проблемы с двигателем, которые непосредственно не связанны с преобразователем.

Возможные причины появления кода неисправности P0420, не связанные с работой катализатора:

  • Утечки воздуха во впускном коллекторе;
  • Утечка топлива в инжекторе;
  • Несоответствующие свечи зажигания;
  • Неправильная установка угла опережения зажигания;
  • Проблема с рециркуляцией ОГ;
  • Попадание масла или антифриза в выхлопную систему;
  • Неисправности датчика кислорода;
  • Механическое повреждение катализатора;
  • Загрязнение остатками силиконовых уплотнителей (повторное использование силиконовых уплотнителей)

Избегайте загрязнений выхлопной системы продуктами силикона и тефлона. В дополнение к неправильному использованию силиконовых уплотнителей, продукты герметиков на основе силикона или тефлона также могут вызывать появление кода P0420. Эти побочные вещества не должны накапливаться на любой части выхлопной системы. При высоких температурах выхлопных газов они могут вызвать повреждение датчиков кислорода.

Датчик кислорода, загрязненный тефлоновыми остатками

Когда дело доходит к вопросам по обслуживанию современных транспортных средств, трудности в правильной диагностике и оценке проблем каталитического нейтрализатора должны быть рассмотрены в первую очередь.

Выпускной коллектор, покрытый побочными продуктами

Одной из самых неприятных проблем является частое появление диагностического кода P0420 (Catalyst System Efficiency Below Threshold – эффективность системы катализаторов ниже порога), который обнаруживается не только когда катализатор не в порядке, но также может быть получен при наличии различных проблем с двигателем, которые не напрямую связаны с преобразователем.

Большинство, если не все, неисправности каталитического нейтрализатора вызваны проблемами или неисправностями где-то в компонентах системы перед самым преобразователем. Таким образом, очень важно определить, что на самом деле вызвало неисправность преобразователя, чтобы устранить причину проблемы и предотвратить ее повторение.

Как работают каталитические нейтрализаторы?

Как работают каталитические нейтрализаторы? — Объясните этот материал Реклама

Почерневшие здания и удушье улицы — если это ваш опыт когда вы открываете входную дверь утром, вы, вероятно, живете в большом таких городов, как Лос-Анджелес, Лондон, Париж или Пекин. Автомобили, автобусы и грузовики стали отличным подарком миру, потому что они помогают нам передвигаться себя (и вещи, которые нам нужны) быстро и эффективно.Но их загрязнение двигателя портит места, где мы живем и вредит нашему здоровью. К счастью, сейчас большинство автомобилей оснащены устройства для снижения загрязнения, называемые каталитическими преобразователи (иногда называемые «кошками» или «кошками-минусами»), которые превращают вредные химические вещества в выхлопных газах автомобилей превращаются в безвредные газы, такие как пар. Давайте подробнее рассмотрим эти блестящие гаджеты и то, как они Работа!

Иллюстрация: основная концепция каталитического нейтрализатора: он находится между двигателем автомобиля и выхлопной трубой, всасывает грязный воздух и удаляет из него значительное количество загрязнений с помощью химических катализаторов.

Почему двигатели загрязняют окружающую среду

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

Теоретически, если вы сжигаете любое углеводородное топливо с кислородом воздуха, вы выделяете много энергии и не производят ничего, кроме углекислого газа и воды, которые чисты и относительно безвредны.Однако на практике бензин представляет собой смесь около 150 различных химикатов, не только углеводородов, но и добавок, и горит не так чисто, как хотелось бы. Это означает, что вы обычно получаете загрязнение воздуха как побочный продукт. Загрязняющие газы, выделяемые двигателями автомобилей, включают ядовитый газ, называемый окисью углерода, а также ЛОС (летучие органические соединения) и оксиды азота, вызывающие смог (вид удушающего, облачного загрязнения транспортных средств, которое мы все знаем и ненавидим).

Фото: Колонны Парфенона в Афинах, Греция, почернели из-за загрязнения автомобилями.Афины — один из самых загрязненных дорожным движением городов мира. Фото Майкла М. Редди предоставлено Геологическая служба США.

Рекламные ссылки

Что такое каталитический нейтрализатор?

Загрязняющие газы состоят из вредных молекул, но эти молекулы состоят из относительно безвредных атомов. Итак, если бы мы могли найти способ расщепление молекул после того, как они покидают двигатель автомобиля и до их выбрасывают в воздух, мы могли бы решить проблему загрязнение — или часть его, во всяком случае.Это работа, которую выполняет каталитический нейтрализатор.

Эти гаджеты намного проще, чем кажутся. Катализатор это просто химическое вещество, которое ускоряет химическую реакцию без самого себя меняется в процессе. Это немного похоже на тренера по легкой атлетике, который стоит рядом с дорожкой и кричит бегунам, чтобы они шли быстрее. тренер никуда не бежит; он просто стоит там, машет руками, и заставляет бегунов ускоряться. В каталитическом нейтрализаторе работа катализатора заключается в ускорении удаления загрязнения.Катализатор изготовлен из платины или аналогичного платиноподобного металла. таких как палладий или родий.

Катализатор представляет собой большую металлическую коробку, привинченную к днищу автомобиля, из которой выходят две трубы. Один из них («вход» преобразователя) подключен к двигателю и вводит горячие загрязненные пары из цилиндров двигателя (где горит топливо и вырабатывается мощность). Вторая труба («выход» преобразователя) соединена с выхлопной трубой (выхлопной). Когда газы от выхлопных газов двигателя обдувают катализатор, на его поверхности происходят химические реакции, в результате которых загрязняющие газы распадаются на части и превращаются в другие газы, достаточно безопасные для безвредного выброса в воздух.

Фото: Экспериментальный новый каталитический нейтрализатор предназначен для уменьшения загрязняющего воздействия несгоревшего топлива, оксидов азота и твердых частиц. Изображение предоставлено Окриджской национальной лабораторией. опубликовано на Flickr по лицензии Creative Commons (CC BY 2.0).

Очень важно отметить, что каталитические нейтрализаторы требуют от вас использовать неэтилированный бензин, так как свинец в обычном топливе «отравляет» катализатор и препятствует тому, чтобы он поглощал загрязняющие вещества с выхлопными газами. газы.

Что происходит внутри преобразователя?

Фото: Инженеры постоянно пытаются повысить производительность каталитических нейтрализаторов, например, путем разработки катализаторов, которые работают более эффективно при более низкие температуры. Это пример катализатора низкотемпературного окисления, изготовленного из оксида олова и платины. Фотография CPL Bryant V предоставлена ​​Исследовательским центром НАСА в Лэнгли (NASA-LaRC).

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

Как правило, в одном каталитический нейтрализатор:

  • Один из них борется с загрязнением оксидом 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 в противоположном химическом процессе, называемом окислением (добавление кислород) и превращает монооксид углерода в диоксид углерода.Другая реакция окисления превращает несгоревшие углеводороды в выхлопных газах в углекислый газ и воду.

По сути, одновременно происходят три разные химические реакции. Вот почему мы говорим о трехкомпонентных каталитических нейтрализаторах. (Некоторые, менее эффективные преобразователи выполняют только две вторые реакции (окисления), поэтому они называются двухкомпонентными каталитическими нейтрализаторами.) После того, как катализатор сделал свое дело, из выхлопной трубы выходит в основном азот, кислород, углекислый газ и вода (в виде пар).

Насколько эффективны каталитические нейтрализаторы?

Cats существенно сокращают выбросы, а трехходовые преобразователи дают значительные дополнительные преимущества по сравнению с двухходовыми преобразователями:

Диаграмма: Эффективность каталитических нейтрализаторов. Цифры показывают загрязняющие вещества в граммах на километр на 80 000 километров. Диаграмма, составленная «Объясните, что Stuff.com» с использованием данных для легковых автомобилей, работающих на бензине, из Агентства по охране окружающей среды США (1990 г.), приведенных в таблице 3.2 (стр. 75) «Загрязнение воздуха от автомобилей: стандарты и технологии для контроля выбросов», Faiz et al, Всемирный банк, 1996 г.

Каталитические нейтрализаторы

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

Одна проблема заключается в том, что они действительно работают только при высоких температурах (более 300°C/600°F или около того), когда двигатель успел прогреться.Ранним типам каталитических нейтрализаторов обычно требовалось около 10–15 минут для прогрева, поэтому они были совершенно неэффективны в течение первых нескольких километров / миль пути (или любой части очень короткого путешествия). Современные преобразователи 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. На этой диаграмме показана эффективность типичного устройства при преобразовании монооксида углерода в диапазоне различных температур.Оксиды азота конвертируются с несколько большей эффективностью, а углеводороды — с несколько меньшей эффективностью. При высоких температурах монооксид углерода преобразуется с наименьшей эффективностью из трех.

Другой вопрос, увеличивают ли они выбросы парниковых газов. Мы думаем об углекислом газе как о безопасном газе, потому что он не токсичен в повседневных концентрациях. Тем не менее, это не совсем безвредно, потому что теперь мы знаем, что это основная причина глобального потепления и изменения климата. Некоторые люди считают, что каталитические нейтрализаторы усугубляют изменение климата, потому что они превращают монооксид углерода в диоксид углерода.На самом деле, угарный газ, производимый вашим автомобилем, в конечном итоге сам по себе превращается в углекислый газ в атмосфере, поэтому каталитический нейтрализатор не имеет значения в этом отношении: он просто уменьшает количество угарного газа, выбрасываемого автомобилем на улицу во время движения. улучшение качества местного воздуха.

Но когда дело доходит до изменения климата, автоинженеры и экологи уже давно указывают на еще одну серьезную проблему. Хотя кошки превращают большинство оксидов азота в азот и кислород, в процессе они также производят небольшое количество закиси азота (N2O) — парникового газа, который более чем в 300 раз сильнее углекислого газа.Проблема в том, что при таком количестве автомобилей на дорогах даже небольшое количество закиси азота создает серьезную проблему. Еще в 2000 г. Межправительственная группа экспертов по изменению климата отметила: «Внедрение каталитических нейтрализаторов в качестве меры по борьбе с загрязнением в большинстве промышленно развитых стран приводит к значительному увеличению Выбросы N2O от автомобилей с бензиновым двигателем». К счастью, новые каталитические нейтрализаторы производят гораздо меньше закиси азота, чем старые. Тем не менее, несмотря на то, что каталитические нейтрализаторы, безусловно, помогли нам справиться с краткосрочным загрязнением воздуха, опасения, что, когда дело доходит до долгосрочного изменения климата, они могут усугубить ситуацию.

Как работает каталитический нейтрализатор

До того, как были разработаны каталитические нейтрализаторы, выхлопные газы автомобильного двигателя выбрасывались 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 изменяет химический состав выхлопных газов, перестраивая атомов, из которых они сделаны:

  1. Молекулы загрязняющих газов прокачиваются из двигателя мимо сотового катализатора, выполненного из платины, палладия или родия.
  2. Катализатор расщепляет молекулы на атомы.
  3. Затем атомы рекомбинируются в молекулы относительно безвредных веществ, таких как углекислый газ, азот и вода, которые безопасно выдуваются через выхлоп.

Работают ли каталитические нейтрализаторы для дизельных двигателей?

Лишь небольшая часть выбросов дизельного двигателя (около одного процента) представляет собой загрязнение. Этот один процент состоит в основном из оксидов азота (около 50 процентов) и твердых частиц с относительно небольшими количествами окиси углерода, углеводородов и двуокиси серы.

Диаграмма: Грязные дизеля? Нарисовано с использованием данных из книги «Выбросы загрязняющих веществ от автомобилей с дизельными двигателями и системы доочистки выхлопных газов» Ибрагима Аслана Решитоглу и др., «Чистые технологии и политика в отношении окружающей среды», январь 2015 г., том 17, выпуск 1, а сами данные цитируются из книги «Выбросы дизельных двигателей и их контроль» М. Хайр и В. Маевский. Общество автомобильных инженеров, Inc., Уоррендейл, Пенсильвания: 2006.

Дизельные двигатели могут и используют каталитические нейтрализаторы, но есть несколько важных отличий. от того, как они работают в бензиновых двигателях.

  • Вместо трехкомпонентных катализаторов в дизелях используются двухкомпонентные катализаторы окисления. (которые справляются только с угарным газом и углеводородами) и специально разработанные для работы с дизельными выхлопами, которые значительно холоднее бензиновых выхлопов.
  • Так как у них нет восстановительных катализаторов, дизельные двигатели производят гораздо более высокие выбросы оксидов азота из выхлопных газов, 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 на дизельных двигателях помогают снизить выбросы твердых частиц (в основном сажи), хотя и незначительно; в частности, они борются с одним типом твердых частиц, известным как растворимая органическая фракция SOF, состоящая из углеводородов, связанных с сажей. Дизельные сажевые фильтры (DPF) должны использоваться, чтобы существенно снизить выбросы сажи двигателем.
  • Автомобили в стороне, дизельные двигатели, как правило, приводят в движение более крупные транспортные средства, чем бензиновые двигатели (например, огромные строительные машины). со значительно большей мощностью выхлопа.Вместо одного каталитического нейтрализатора, установленного между двигатель и выхлопная труба, они могут иметь несколько отдельных блоков, установленных параллельно, чтобы справиться с более крупным выхлопом объем газа (как на диаграмме ниже).

Художественное произведение: большие дизельные двигатели могут производить гораздо больший объем выхлопных газов, поэтому им, возможно, придется использовать несколько каталитических нейтрализаторов «параллельно». В этой конструкции Caterpillar 1990-х годов огромный преобразователь (серого цвета) имеет диаметр около 1 м (3,3 фута). Выхлопной газ поступает слева (1), равномерно разделяется на потоки узлом распределения потока (2, синий), проходит через один из семи отдельных блоков каталитического нейтрализатора (3, красный), глушится системой глушителя шума (4 , зеленый), и выходит, несколько очищенный, через выхлопную трубу (5).Работа 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, когда что-то происходит, и это то, что делают инженеры — они берут фундаментальную науку и заставляют вещи происходить.. »

Джон Дж. Муни, пионер каталитического нейтрализатора

Кого мы благодарим за то, что улицы и города стали чище и безопаснее? Французский инженер-химик Юджин Гудри (1892–1962) запатентовал то, что, кажется, было самым первым каталитического нейтрализатора в США, подав заявку на изобретение 5 мая 1950 года и получив свою (Патент США 2 674 521: Каталитический нейтрализатор для выхлопных газов) четыре года спустя, 6 апреля 1954 г.Houdry ранее изобрел каталитический крекинг , промышленный процесс, в котором многие крупные сложные органические химические вещества в нефти разделяются на десятки полезных продуктов, включая бензин. После этого он экспериментировал с производством различных видов автомобильного топлива и сделал их чище.

Хотя он осознавал растущую проблему загрязнения воздуха, его идеи намного опередили свое время: каталитические нейтрализаторы были «отравлены» свинцовыми присадками, используемыми в бензине для улучшения характеристик.К счастью, в 1970-х люди начали осознавать опасность свинца, токсичного тяжелого металла. В 1973 году Агентство по охране окружающей среды США (EPA) опубликовало отчет, демонстрирующий, как свинец вредит 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.

Иллюстрация: оригинальный каталитический нейтрализатор Юджина Хоудри 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 (оранжевые). Как и в случае с современной кошкой, Ходри объясняет, что «осажденный мелкодисперсный металлический катализатор предпочтительно представляет собой платину», хотя можно использовать и другие подобные металлы; в отличие от современного кота, катализатор (зеленый) расположен не в виде сот, а смонтирован в виде шестнадцати отдельных колец (красных) с промежутками вдоль трубы, каждое из которых 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 угарным газом. Усовершенствованные трехкомпонентные каталитические нейтрализаторы, которые также могли бороться с оксидами азота, были разработаны в начале 1970-х гг. Карл Кейт (1920–1988), Джон Муни (1929–2020) и инженеры-химики в Engelhard Corporation. Помимо удаления большего количества загрязняющих веществ, они начинают очищать выхлопные газы намного быстрее, чем более ранние нейтрализаторы, поэтому они более эффективны при коротких поездках.

Иллюстрация: в улучшенном дизайне Карла Кейта и Джона Муни есть два отдельных каталитических нейтрализатора. Загрязненные газы вытекают из двигателя (красный, 10) и выпускного коллектора (оранжевый, 11) через первый каталитический нейтрализатор (зеленый, 13), а затем второй (25), на некотором расстоянии, перед выходом через выхлопную трубу (серый). , 26). Иллюстрация из патента США 3,896,616: процесс и устройство, любезно предоставлено Управлением по патентам и товарным знакам США.

Рекламные ссылки

Узнать 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, которая начинается с базовой 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 от автомобилей: 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 рисунков и таблиц, а также сравнение эффективности законодательства о выбросах в разных странах. Вы также можете загрузить его в формате PDF с исследовательского сайта Всемирного банка.
  • Автомобильные каталитические нейтрализаторы от Кэтлин С. Тейлор. Спрингер, 1984/2012. Несколько устарело, но все еще полезно для справочной информации.

Новостные статьи

  • Воры по всей стране пробираются под автомобили, выкрадывая каталитические нейтрализаторы, Хироко Табучи, The New York Times, 21 февраля 2021 г.Драгоценные металлы по-прежнему делают каталитические нейтрализаторы привлекательной целью для воров.
  • Джон Дж. Муни, изобретатель каталитического нейтрализатора, умер в возрасте 90 лет, Сэм Робертс, The New York Times, 25 июня 2020 г. Оглядываясь назад на жизнь инженер, который первым изобрел трехкомпонентные каталитические нейтрализаторы.
  • Изобретатель заявляет о более чистом двигателе: BBC News, 22 января 2010 г. Шотландский изобретатель утверждает, что разработал двигатель с охлаждением, который практически не производит твердых частиц (сажи).
  • По мере того, как платина растет, каталитический нейтрализатор становится горячим, Мэтью Феникс. Wired, 17 февраля 2008 г. Почему воры думают, что из-за стремительного роста цен на платину стоит воровать каталитические нейтрализаторы
  • Автомобильные конвертеры сокращают смог, но усугубляют глобальное потепление, Мэтью Уолд. The New York Times, 29 мая 1998 г. Агентство по охране окружающей среды выпускает отчет, в котором освещаются проблемы, связанные 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 В. Ирвина. The New York Times, 13 октября 1974 г. Эта статья из архива показывает, как автомобильная промышленность серьезно относилась к эффективности каталитических нейтрализаторов, когда они были впервые представлены в середине 1970-х годов.

Патенты

  • Патент США 2,674,521: Каталитический нейтрализатор для выхлопных газов, автор Юджин Хоудри, 6 апреля 1954 г. В этом легко читаемом патенте Хоудри объясняет, почему он разработал каталитические нейтрализаторы, и различные технические проблемы, которые ему приходилось решать в процессе (например, решение газы, образующиеся при самых различных условиях вождения).
  • Патент США 3 896 616: Процесс и устройство, авторы Карл Д. Кейт и Джон Дж. Муни, 29 июля 1975 г. Еще один очень удобный для чтения патент описывает улучшенный трехкомпонентный каталитический нейтрализатор, используемый в большинстве современных автомобилей.
  • Патент США 4 672 809: Каталитический нейтрализатор для дизельного двигателя Ричарда К. Корнелисона и Уильяма Б. Реталлика, WR Grace and Co, 16 июня 1987 г. Описываются 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. В этом патенте объясняется, как несколько каталитических блоков работают вместе над выбросами выхлопной трубы очень большого дизельного двигателя.

Практические предметы

  • 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 нейтрализаторов и исследуются причины их выхода из строя.

Пожалуйста, НЕ копируйте наши статьи в блоги и другие веб-сайты

Статьи с этого веб-сайта зарегистрированы в Бюро регистрации авторских прав США.Копирование или иное использование зарегистрированных произведений без разрешения, удаление этого или других уведомлений об авторских правах и/или нарушение смежных прав может повлечь за собой серьезные гражданские или уголовные санкции.

Авторские права на текст © Chris Woodford 2007, 2020. Все права защищены. Полное уведомление об авторских правах и условия использования.

Подписывайтесь на нас

Сохранить или поделиться этой страницей

Нажмите CTRL + D, чтобы добавить эту страницу в закладки на будущее или рассказать о ней своим друзьям:

Цитировать эту страницу

Вудфорд, Крис.(2007/2020) Катализаторы. Получено с https://www.explainthatstuff.com/catalyticconverters.html. [Доступ (вставьте дату здесь)]

Подробнее на нашем сайте…

Трехкомпонентные каталитические нейтрализаторы ❱❱ Трехкомпонентные каталитические нейтрализаторы

Catalytic Exhaust Products Ltd. является производителем высокопроизводительных трехкомпонентных каталитических нейтрализаторов для малых и больших двигателей. Трехкомпонентный каталитический нейтрализатор предназначен для работы с двигателями с искровым зажиганием, работающими на природном газе, пропане и бензине, и обеспечивает эффективное снижение всех основных выбросов выхлопных газов.Угарный газ (CO) может быть уменьшен до 95%+, оксиды азота (NOx) и углеводороды (HC) до 90%+. Наш трехкомпонентный каталитический нейтрализатор разработан для простоты установки и надежной работы. Трехкомпонентные каталитические нейтрализаторы доступны в трех основных конфигурациях: P-модель (простой, полностью сварной), F-модель (зажимной) или полная замена глушителя очистителя. Трехкомпонентный каталитический нейтрализатор отлично подходит для снижения вредных выбросов внутри и снаружи помещений. Общие области применения трехкомпонентной системы каталитического нейтрализатора: газонокосилки, коммерческие/садовые установки, мойки высокого давления, строительные/промышленные установки, генераторы, водяные насосы, сельскохозяйственные и лесохозяйственные двигатели.Наши команды по продажам, проектированию и производству обладают опытом и знаниями в различных отраслях промышленности, поэтому ваш трехкомпонентный каталитический нейтрализатор будет соответствовать вашим ожиданиям или превосходить их.

Основные каталитические реакции окисления:

для оксидов азота (NO x ):
x x
NO x + CO → N 2 + CO 2 + CO 2 x + H 2 → H 2 O + N 2

ДЛЯ УГАРНОГО ГАЗА (CO):
CO + O 2 → CO 2

ДЛЯ УГЛЕВОДОРОДОВ (HC):
H 2 + O 2 → H 2 O
HC + O 2 → CO 2 + H 2

4

Наш трехкомпонентный каталитический нейтрализатор оснащен

  1. ВЫСОКОЭФФЕКТИВНОЕ КАТАЛИТИЧЕСКОЕ ПОКРЫТИЕ
    Наши трехкомпонентные каталитические нейтрализаторы имеют высококачественное платино-родиевое покрытие, которое очень тщательно распределяется по однородному высокопористому покрытию.Платино-родиевое покрытие из драгоценного металла и тонкий слой равномерно распределены по основе из металлического сплава. Конечным результатом являются высокоэффективные неселективные каталитические реакции, которые приводят к очень низким выбросам выхлопных газов. При использовании в сочетании с рекомендуемыми регуляторами соотношения воздух/топливо можно ожидать эффективности преобразования загрязняющих веществ более 98%.

     

  2. ПРЕВОСХОДНАЯ ТЕПЛОВАЯ И ФИЗИЧЕСКАЯ ПРОЧНОСТЬ
    Наши трехкомпонентные каталитические нейтрализаторы изготовлены из устойчивых к высоким температурам и коррозионностойких сплавов нержавеющей стали.Толстые фиксаторы из сплава нержавеющей стали используются для обеспечения поддержки и устойчивости входной и выходной поверхностей металлического сердечника. Эффекты сильного теплового удара и сильной вибрации сведены к минимуму. Более крупные каталитические нейтрализаторы модели (модели 12 SXT и выше) оснащены переключателями впускного потока для равномерного распределения потока выхлопных газов и повышения эффективности работы.

     

  3. НИЗКОЕ ОГРАНИЧЕНИЕ ВЫХЛОПНЫХ ГАЗОВ
    Наши трехкомпонентные каталитические нейтрализаторы имеют высокопрочные ультратонкие металлические стенки сердечника, которые обеспечивают минимальное ограничение выхлопных газов во время работы.Даже в условиях высокой нагрузки/скорости средний КПД двигателя практически не изменяется. В нормальных условиях ограничение противодавления выхлопных газов составляет от 6,0 до 9,0 дюймов водяного столба (в зависимости от температуры выхлопных газов).

     

  4. НЕОБХОДИМОЕ ОБСЛУЖИВАНИЕ И ПРОСТАЯ УСТАНОВКА
    Наши трехкомпонентные каталитические нейтрализаторы разработаны для простоты установки и обслуживания с минимальным временем простоя оборудования. Большое разнообразие конфигураций входного/выходного конуса (труба с наружной/внутренней резьбой NPT, фланцы ANSI, трубка O.Д. и др.).

Часто задаваемые вопросы

Что такое трехкомпонентный каталитический нейтрализатор?

Каталитический нейтрализатор — это устройство, используемое в системах контроля выбросов. Он снижает вредные выбросы выхлопных газов за счет преобразования токсичных загрязняющих веществ (побочные продукты сгорания топлива) в менее токсичные газы.

Существует несколько основных типов каталитических нейтрализаторов, но трехкомпонентный каталитический нейтрализатор (иногда называемый трехкомпонентным глушителем) является наиболее эффективным и наиболее часто используемым сегодня.Трехкомпонентный каталитический нейтрализатор окисляет окись углерода и углеводороды и восстанавливает оксиды азота.

Каталитические нейтрализаторы

могут использоваться в двигателях внутреннего сгорания, работающих на газе или дизельном топливе. Чаще всего они связаны с двигателями автомобилей и других транспортных средств, но их можно использовать с широким спектром других типов двигателей. Например, генераторы, водяные насосы и газонокосилки могут использовать каталитические нейтрализаторы.

Как работает трехкомпонентный катализатор?

Катализатор — это химическое вещество, которое ускоряет реакцию, оставаясь при этом неизменным.В трехкомпонентном каталитическом нейтрализаторе катализаторами являются драгоценные металлы, такие как платина или палладий. Роль драгоценных металлов заключается в ускорении скорости следующих реакций:

  • Оксиды азота восстанавливаются до азота и кислорода.
  • Окись углерода окисляется до двуокиси углерода.
  • Несгоревшие углеводороды окисляются до углекислого газа и воды.

Сам преобразователь представляет собой металлическую коробку с двумя патрубками. Входная труба всасывает выхлопные газы двигателя, а выходная труба соединяется с выхлопной.Внутри преобразователя находится керамическая сотовая структура, покрытая катализаторами.

Какие бывают типы каталитических нейтрализаторов?

Существует 3 типа каталитических нейтрализаторов, с которыми вы можете столкнуться:

  1. Двухкомпонентный: двухкомпонентный каталитический нейтрализатор часто называют «окислительным» нейтрализатором. Он окисляет окись углерода и углеводороды.
  2. Трехходовой: Трехходовой преобразователь работает так же, как и двухходовой, но также восстанавливает оксиды азота до азота.
  3. Трехходовой плюс: Также называемый конвертером с двумя слоями, трехходовой плюс конвертер включает в себя подачу воздуха для повышения уровня кислорода. Однако эти преобразователи используются редко, поскольку они не так эффективны, как современные трехходовые преобразователи.
  4. Какие три катализатора наиболее часто используются в каталитических нейтрализаторах?

    Основная ценность каталитического нейтрализатора заключается в обеспечении катализаторов реакций, которые служат для снижения вредных выбросов выхлопных газов.Наиболее часто используемые драгоценные металлы, которые действуют в качестве катализаторов в каталитических нейтрализаторах, — это платина, палладий и родий.

    • Платина может выступать в качестве катализатора как в реакциях восстановления, так и в реакциях окисления.
    • Родий действует как катализатор восстановления.
    • Палладий действует как катализатор реакций окисления.

    Другие материалы, которые могут быть использованы, включают церий, марганец, железо и никель.

    Все ли автомобили оснащены трехкомпонентными каталитическими нейтрализаторами?

    Из-за норм выбросов во многих странах большинство автомобилей, выпущенных с середины 80-х годов, будут иметь версию с текущим трехкомпонентным каталитическим нейтрализатором.

    Двухкомпонентные каталитические нейтрализаторы были представлены в 1970-х годах, когда в соответствии с Законом США о чистом воздухе (CAA) производители автомобилей должны были существенно сократить выбросы. Таким образом, вы можете увидеть старые автомобили, в которых все еще есть двухсторонние преобразователи.

    Поскольку они не касались оксидов азота, были введены трехходовые преобразователи плюс. Они были довольно быстро заменены более эффективными современными трехходовыми преобразователями в начале 80-х годов, но вы все еще можете увидеть некоторые трехходовые преобразователи плюс в старых автомобилях.

Катализаторы выхлопных газов для ТЭЦ

 

Наряду с поставкой когенерационной установки Jenbacher, Clarke Energy может поставить катализаторы выхлопных газов для очистки выхлопных газов. Системы очистки выхлопных газов способны снизить количество вредных выхлопных газов до 95%. Система очистки выхлопных газов может состоять из трех последовательных ступеней, в зависимости от требований применения, для очистки выхлопных газов:

  • Сажевый фильтр (требуется не всегда).
  • Процесс селективного каталитического восстановления (SCR) для восстановления оксидов азота (NO x )
  • Процесс катализатора окисления для каталитического сжигания CO и несгоревших углеводородов.

Сажевый фильтр

Известно, что мелкие частицы сажи, образующиеся в двигателе внутреннего сгорания, могут оказывать канцерогенное действие, если они прикрепляются к ткани легких. Волокнистый сажевый фильтр может отфильтровывать мелкие частицы из выхлопных газов. Частицы выгорают при рабочей температуре внутри системы на пропитанной катализатором поверхности волокна без использования внешней энергии.

Процесс селективного каталитического восстановления

Этот процесс используется для восстановления оксидов азота, образующихся в процессе сжигания, при котором высвобождается энергия углеводородного топлива. NO (оксид азота) представляет собой бесцветный газ, который на воздухе окисляется с образованием NO 2 (диоксид азота). В высоких концентрациях вызывает симптомы паралича нервной системы. NO 2 — красно-коричневый газ с резким резким запахом. Вместе с солнечным светом и углеводородами NO 2 образует смог.Оксиды азота восстанавливаются в кислородсодержащих выхлопных газах с помощью процесса SCR. Выхлопной газ, обработанный дозированным раствором реагента мочевины, проходит через мелкоячеистые преобразователи с сотовой структурой, восстанавливающие оксиды азота до воды и азота. Процесс с мочевиной является выгодной альтернативой аммиаку в качестве реагента для снижения уровня оксидов азота в выбросах выхлопных газов двигателя. По сравнению с аммиаком мочевина имеет значительные преимущества в отношении транспортировки, хранения и обработки, но при этом значительно дешевле.

Каталитический процесс окисления

Этот процесс используется для снижения уровня окиси углерода и несгоревших углеводородов в выхлопных газах. Это достигается каталитическим окислением. Такой катализатор может быть установлен после стадии SCR. Загрязняющие газы диффундируют к поверхности керамических сот, покрытых благородными металлами, вызывая реакцию с образованием водорода и углекислого газа. Несгоревшие углеводороды (HC) могут быть обнаружены в выхлопных газах двигателей внутреннего сгорания.Такие выхлопные газы содержат различные несгоревшие углеводороды с различными свойствами:

  • Насыщенные углеводороды (парафины) практически не имеют запаха и могут оказывать легкое наркотическое действие.
  • Ненасыщенные углеводороды (олефины, ацетилены) в значительной степени способствуют образованию смога
  • Ароматические углеводороды являются нервно-паралитическими ядами с наркотическим действием, а некоторые из них канцерогенны. Альдегиды имеют резкий запах и даже в малых концентрациях сильно раздражают глаза и нос.

Системы очистки отработавших газов могут устанавливаться как на стационарное, так и на передвижное оборудование на первичных двигателях внутреннего сгорания, работающих на газе и жидком топливе.

Химия | Бесплатный полнотекстовый | Каталитические нейтрализаторы выхлопных газов транспортных средств: основные аспекты и обзор технологии для новичков в этой области

1. Введение

Использование ископаемого топлива в транспортном секторе увеличило выбросы парниковых газов (ПГ) за последние десятилетия [1,2]. Ископаемое транспортное топливо, такое как выхлопные газы бензина или дизельного топлива, состоящие из диоксида углерода (CO 2 ), метана (CH 4 ), закиси азота (N 2 O), моноксида углерода (CO) и гидрофторуглеродов (ГФУ). [3].Действительно, выбросы ПГ от транспортного сектора составляют 28% от общих выбросов США [1]. Этот процент ниже (19,4%) для Европейского Союза, но все еще важен [4]. Сокращение этих выбросов является большой проблемой для разрыва так называемого цикла изменения климата [5]. Были предложены некоторые стратегии для решения проблемы выбросов в транспортном секторе. Предпочтительными действиями являются увеличение доли возобновляемой энергии и переход к водороду в качестве вектора энергии [6]. Фактически, питание наших транспортных средств с помощью топливных элементов или водородных двигателей внутреннего сгорания уже технически осуществимо [7], но преодоление общей стоимости, связанной с этими двумя технологиями, по-прежнему является проблемой на пути к низкоуглеродному транспортному сектору [7].В этой строке необходимо изучить другие варианты. Как показано в недавнем обзоре [8], достижения в области технологий двигателей предъявляют дополнительные требования к катализаторам контроля выбросов. В этом смысле широко распространено использование каталитических нейтрализаторов для уменьшения выхлопных газов автомобилей и преобразования их в безвредные соединения [9]. Среди каталитических нейтрализаторов трехкомпонентные каталитические (TWC) нейтрализаторы являются самой современной технологией с 1970 года [10]. TWC-нейтрализаторы — это инструмент, используемый для снижения выбросов загрязняющих газов, которые присутствуют в выхлопных газах, выбрасываемых из внутреннего двигатель внутреннего сгорания автомобиля [11].TWC предпочтительнее двухкомпонентного каталитического нейтрализатора в автомобилях, потому что он может уменьшить выбросы газов N 2 O, а также выбросы CO и несгоревших углеводородов. Двухкомпонентные каталитические нейтрализаторы смогут уменьшить выбросы газообразного CO и несгоревших углеводородов только благодаря используемым катализаторам и протекающим реакциям [11]. Используя концепцию гетерогенного катализа и скорости реакции, используется сотовая керамическая структура (обычно покрытая Al 2 O 3 ), которая действует как носитель катализатора.Основная причина заключается в том, что он обеспечивает наилучший контакт между потоком выхлопных газов и поверхностью катализатора [12]. Сотовая керамическая структура представляет собой носитель катализатора, который обеспечивает большую площадь поверхности, чтобы окислительно-восстановительные реакции происходили с более высокой скоростью и эффективностью. Большая площадь поверхности, наряду с температурой и давлением, является одним из основных факторов, обеспечивающих более высокую скорость реакции [13]. Затем структуру покрывают раствором, содержащим различные нитраты благородных металлов, такие как нитрат палладия, нитрат родия и нитрат платины [14].Сотовая структура облегчает поток газа через конвертер и контролирует любые перепады давления. с воспитательной точки зрения по-прежнему отсутствует. Следовательно, эта работа является полезным начальным ресурсом для новичков в этой области, чтобы познакомить их прямым и ясным образом с основными концепциями и характеристиками технологии TWC. Таким образом, цель этой статьи состоит в том, чтобы предложить обзор основных фундаментальных принципов работы TWC с образовательной точки зрения.В связи с этим работа организована следующим образом. Во-первых, объясняются принципы работы преобразователей TWC. После этого рассматриваются наиболее распространенные конструкции, используемые для устройств, а также типичные условия работы TWC. Затем приводятся скорости реакции, и, наконец, основное внимание уделяется уменьшению загрязняющих газов.

2. Принципы работы трехкомпонентных каталитических нейтрализаторов

Двигатели внутреннего сгорания используют такт выпуска для удаления отработавших газов через выхлопную систему, где вредные выбросы затем проходят через устройство, похожее на глушитель, которое является каталитическим нейтрализатором [ 12,21].Компоненты отработавших газов состоят из несгоревших углеводородов, NO и CO [21]. Как упоминалось выше, основной целью каталитического нейтрализатора является снижение первоначальных вредных выбросов до наиболее приемлемого уровня посредством химических реакций, контролируемых катализатором. Поэтому необходимо уделить самое пристальное внимание конструкции двигателя, прежде чем выпускать газ в воздух [12]. Большинство автомобильных каталитических нейтрализаторов имеют конструкцию монолитной конструкции, на которую нанесено алюмооксидное покрытие.Монолитная структура называется ядром каталитического нейтрализатора, где ядро ​​обычно представляет собой керамический монолит с сотовой конфигурацией. Цель сотовой структуры состоит в том, чтобы позволить гетерогенному катализу происходить на поверхности сотовой структуры. Металлический монолит изготавливается из FeCrAl, обладающего высокой термостойкостью. Покрытие также может состоять из оксида алюминия, диоксида кремния, диоксида титана или смеси оксида кремния и оксида алюминия [22]. Каталитические нейтрализаторы используют металлические катализаторы для ускорения желаемых реакций при более низких температурах [14].Обычно используемыми металлическими катализаторами могут быть неблагородные металлы (например, хром) и благородные металлы, такие как платина, палладий и родий [14]. Эти катализаторы можно использовать для окислительно-восстановительных реакций; восстановление N 2 O и окисление несгоревших углеводородов и CO. Если используются металлы платины, палладия и родия, они могут быть частью решения для металлов платиновой группы (раствор PGM), которое также используется для покрыть сотовую структуру. Это позволит осуществлять гетерогенный катализ на поверхности активной зоны, что позволит производить менее токсичные газы (CO 2 , азот и водяной пар) [23].Еще одним компонентом каталитического нейтрализатора является его металлический корпус, который окружает ядро ​​каталитического нейтрализатора. Этот металлический кожух направляет поток выхлопных газов через слой катализатора. Металлический корпус обычно изготавливается из нержавеющей стали, но поскольку используются низкотемпературные катализаторы, для конструкции каталитического нейтрализатора нержавеющая сталь может не понадобиться [24]. Схема конвертера TWC показана на рис. 1. Начальным этапом гетерогенного катализа является адсорбция реагентов, где адсорбция относится к связыванию молекул с поверхностью [12].Адсорбция будет происходить из-за высокой реакционной способности атомов/ионов на поверхности твердого тела, облегчая сотовый поток газа через конвертер и контролируя перепад давления. Поскольку в состав выхлопных газов также входят газообразный кислород и загрязняющие газы (CO, N 2 O и несгоревшие углеводороды), атомы кислорода становятся доступными для реакции с другими адсорбированными загрязняющими газами. В случае СО атом кислорода реагирует с СО с образованием СО 2 , и, таким образом, на заключительном этапе гетерогенного катализа СО 2 десорбируется с поверхности металла и высвобождается в виде продукта из каталитического нейтрализатора.Эта концепция идентична как для N 2 O, так и для несгоревших углеводородов. Вкратце, в конвертере TWC одновременные окислительно-восстановительные реакции состоят из трехсторонней системы, которая регулирует выбросы за счет окисления несгоревших углеводородов и CO и восстановления. NO X [27] (в отличие от двухкомпонентных каталитических нейтрализаторов, где происходят только 2 реакции окисления, поэтому N 2 O не восстанавливаются), поэтому трехкомпонентный каталитический нейтрализатор будет выполнять следующие функции:
(1)

Окисление несгоревших углеводородов, при котором в отработавших газах присутствует газообразный кислород, происходит разрыв связей и атом кислорода реагирует с несгоревшими углеводородами с образованием CO 2 и водяного пара в качестве конечных продуктов.Примером может служить окисление бензола (уравнение (1)):

2C6H6(г)+15O2(г)→12CO2(г)+2h3O(ж)

(1)

В этой конкретной реакции следует использовать палладий или платину. Несмотря на то, что палладий и платина имеют схожие химические свойства [28], палладий предпочтительнее платины из-за снижения эффективности конвертера, а это означает, что платина дезактивируется быстрее, чем палладий, поэтому эффективность конвертера будет снижаться очень быстро [29]. .
(2)

Окисление СО с образованием СО 2 с использованием катализаторов нитрата платины или палладия. Газообразный кислород, присутствующий в выхлопных газах, адсорбируется на поверхности сотовой керамики, поэтому связь кислорода ослабевает, и поэтому атом кислорода реагирует с CO с образованием CO 2 (уравнение (2)):

В качестве катализатора этой реакции можно использовать либо платину, либо палладий, поскольку они оба имеют очень похожие физические и химические свойства.

(3)

Восстановление N 2 O с получением стабильного газообразного азота и кислорода (уравнение (3)). Поскольку это реакция восстановления, вместо нее используется родий. Поскольку это редкий тип благородного металла, родий обычно сплавляют с платиной или палладием.

2NOX(г)→XO2(г)+N2(г)

(3)

Металлический родий используется для этой реакции восстановления, потому что он является окислителем (веществом, которое теряет электроны) по сравнению с другими восстановителями, палладием и платиной.Для этих окислительно-восстановительных реакций количество газообразного кислорода, присутствующего в выхлопных газах, является критическим параметром. Если в выхлопных газах присутствовала более высокая концентрация газообразного кислорода, чем требуется, система определяется как обедненная, поэтому с большей вероятностью произойдет окисление несгоревших углеводородов и CO, поскольку в автомобиле меньше топлива. Однако, если в выхлопных газах присутствует более низкая концентрация газообразного кислорода, система определяется как богатая, поэтому снижение N 2 O более вероятно, поскольку концентрация топлива выше, чем необходимо.Таким образом, эффективность каталитических нейтрализаторов не всегда составляет 100 %. измеряется с помощью системы контура управления с обратной связью, где требуется точное измерение расхода топлива, а концентрация кислорода, выходящего из каталитического нейтрализатора, измеряется с помощью специального датчика [27].

3. Структура трехкомпонентных каталитических нейтрализаторов

Для изготовления каталитического нейтрализатора необходимо учитывать следующие компоненты:

(1)

Катализатор (подложка).

Обычно ядро ​​каталитического нейтрализатора представляет собой керамический монолит с открытым каналом или металлическую сотовую подложку, обеспечивающую место для катализатора [30]. Наиболее часто используемая структура, сотовая керамика, спроектирована так, чтобы максимально увеличить площадь поверхности (рис. 2) [31]. Большая площадь поверхности приведет к более высокой скорости реакции [32]. Кордиерит (2MgO-2Al 2 O 3 -5SiO 2 ) является наиболее часто используемым типом монолита, поскольку он имеет большую площадь поверхности, большую открытую фронтальную площадь, низкую теплоемкость и хорошую механическую прочность [30, 33].На рис. 2 показано, как катализатор размещается на канале монолита.
(2)

Washcoat

На поверхность сотовой керамической структуры наносится слой катализаторов на носителе. Тонкое покрытие суспензии на влажной основе наносится непосредственно на высокопористый материал, который содержит оксид алюминия, а также различные оксиды металлов или цеолиты [36]. Сотовую керамическую структуру обычно покрывают γ-Al 2 O 3 из-за его высокой устойчивости к более высоким температурам [14], который содержит около 0% каталитических материалов.1–0,15%, 20% оксида церия и стабилизаторы, такие как оксид бария. Редкоземельные и щелочные ионы могут улучшить стабилизацию [14]. Оксид церия смешивают с материалами катализатора, так как он используется для улучшения термической стабильности оксида алюминия и может накапливать и высвобождать O 2 соответственно в бедных и богатых условиях [37]. Это тонкое покрытие суспензии на влажной основе затем высушивают и прокаливают, то есть нагревают твердые вещества до высокой температуры для удаления летучих веществ. Были проведены исследования по непосредственному нанесению металлических катализаторов на поверхность сотовой керамики без участие сушки и прокаливания.Согласно [38], этот метод включает использование электролиза (техника гальванического покрытия), при котором на подложку FeCrAl гальваническим способом наносится слой γ-Al 2 O 3 на катализаторе из оксида никеля (NiO); сотовая керамика погружается в раствор, и ионы оксида алюминия переносятся непосредственно на поверхность сот. Схематическая диаграмма, показывающая установку эксперимента, показана на рисунке 3. В результате [38] пришел к выводу, что выбросы CO были ниже 7 частей на миллион при использовании каталитического нейтрализатора в этом эксперименте.Материалы Washcoat выбираются для формирования шероховатой, неровной поверхности, которая увеличивает площадь поверхности по сравнению с гладкой поверхностью подложки. Это покрытие защитит спекание каталитических металлических частиц даже при высоких температурах, которые могут достигать 1000 градусов Цельсия [39].
(3)

Раствор катализатора

Благородные металлы являются наиболее часто используемыми гетерогенными катализаторами, поскольку их можно сделать более термически устойчивыми к снижению низкотемпературной активности.Другая превосходная характеристика заключается в том, что они обеспечивают эквивалентную каталитическую активацию с меньшими объемами, чем неблагородные металлы. Поэтому для нанесения покрытия на поверхность сотовой керамики используют небольшое количество благородных металлов в виде раствора, например нитраты палладия, платины и родия [14]. Этот тип гетерогенного каталитического раствора, называемый раствором МПГ, представляет собой раствор металлов платиновой группы, обладающих высокой устойчивостью к химическим воздействиям, а также очень высокой термостойкостью и коррозионной стойкостью [40], поэтому считается наиболее подходящим каталитическим раствором в каталитический нейтрализатор [41].Раствор PGM содержит платину, палладий и родий, где его химические и физические свойства показаны в таблице 1, и нанесен на сотовую керамическую структуру, поддерживаемую слоем нанесенных катализаторов из термостойких металлов [41]. Количество платины , палладия и родия, используемых в автомобильных катализаторах, зависит от типа автомобиля, производителя, страны, года выпуска и дополнительных факторов [40]. В преобразователях TWC соотношение Pt/Rh составляет 5 к 1, а отношение Pd/Rh составляет 7 к 1 [40]. По мере роста спроса на преобразователи TWC растет и спрос на МПГ [40].Около 15–20% мирового спроса на платину приходится на переработку использованных каталитических нейтрализаторов, однако требуемого количества платины недостаточно для удовлетворения растущего мирового спроса, отсюда сокращение запасов платины и рост цен на платину. Поэтому высокое значение МПГ стимулировало извлечение МПГ из отработанных каталитических нейтрализаторов [40], и это широко практикуется. Один из распространенных методов извлечения МПГ показан на Рисунке 4. Извлечение МПГ очень важно, поскольку оно обеспечивает дополнительный источник добычи этих металлов, тем самым защищая окружающую среду, ограничивая количество отходов, экономя эксплуатацию природных ресурсов, ограничивая потребление электроэнергии. потребление и уменьшение выбросов загрязняющих веществ [40].
(4)

Металлический кожух

Из-за механических колебаний внутри вагона и термических напряжений металлический кожух просто необходим [43]. Кроме того, для направления потока выхлопных газов используется металлический кожух, поскольку поток газа является скалярной величиной (имеет только величину, но не направление). Высокая тепловая нагрузка может легко изменить форму подложки, поэтому для удержания керамики вместе требуется металлический корпус. При высоких термических напряжениях это может привести к остаточным пластическим деформациям [43].Металлический корпус может быть изготовлен в процессе консервирования. Желателен металлический корпус с тонкими стенками [44], так как это может обеспечить лучшую передачу тепла в окружающую среду, чтобы предотвратить нагревание каталитического нейтрализатора до 1000 ° C. Однако рассматривается вопрос долговечности и эффективности, так как высокие температуры могут привести к деформации каталитического нейтрализатора [45, 46]. В другой конструкции рассматривается вариант использования опорного мата, где он размещается между сотовыми керамический и стальной кожух, выступающий в качестве теплоизоляции.Схематическая диаграмма показана на рис. 5. Назначение опорного мата состоит в том, чтобы действовать как механическая опора монолита, обеспечивать теплоизоляцию и минимизировать возможность деформации оболочки [45]. Корпуса могут быть изготовлены из различных марок нержавеющей стали и являются неотъемлемой частью выхлопной системы. Поэтому разработчик должен учитывать различия в тепловом расширении и пределе текучести различных материалов [45]. Подложка и стальная оболочка каталитического нейтрализатора имеют разные коэффициенты теплового расширения, поэтому между обеими секциями имеется зазор.Зазор расширяется и сужается по мере изменения температуры преобразователя во время его использования [45]. Расширение зазора можно свести к минимуму, отрегулировав материал оболочки из нержавеющей стали, где предлагается использовать оболочки из ферритной стали (SS409), тепловое расширение которой примерно на 50% меньше, чем у аустенитной (SS310) [45,47].

5. Скорость реакции

Скорость реакции определяется как изменение концентрации реагентов и продуктов за определенный промежуток времени, или, проще говоря, скорость химической реакции [12].Реагенты, которые в случае каталитического нейтрализатора представляют собой выхлопные газы, выбрасываемые непосредственно из двигателя внутреннего сгорания, проходят внутрь каталитического нейтрализатора, где в результате этих реакций образуются продукты, из которых образуются нетоксичные газы. Чтобы определить, как каждая реакция происходит, и условия, необходимые для оптимизации реакции, необходимо знать факторы, влияющие на скорость реакции. Ключевыми факторами, влияющими на скорость реакции, будут температура реакции, давление, концентрация реагентов, площадь поверхности и катализаторы [12].

Если увеличить температуру реакции, кинетическая энергия молекул (энергия движения) увеличится. Увеличение кинетической энергии означает, что молекулы будут получать больше энергии для движения, поскольку кинетическая энергия — это энергия объекта, которую он имеет из-за своего движения. Это позволило бы молекулам двигаться чаще и сталкиваться друг с другом на более высоких скоростях, поэтому скорость реакции увеличилась бы. Таким образом, высокая температура более благоприятна для химической реакции, если ее необходимо ускорить.

Когда температура выхлопных газов находится в диапазоне от 450 К до 500 К, эффективность преобразования NO составляет менее 10%, а концентрация генерируемого N 2 O составляет менее 0,01% [61]. Это связано с тем, что при более низкой температуре в этих температурных условиях активность катализатора внутри пористой среды слишком низкая, поэтому реакция протекает медленно, что делает реакцию медленной. Однако при температуре 600 К эффективность преобразования NOx достигает 68%, что свидетельствует о том, что при повышении температуры активность катализатора, т.е.е., увеличивается кинетическая энергия катализатора. Высокая температура благоприятна. Для общей газовой реакции, если давление увеличивается, это сближает частицы газа, и поэтому в данном объеме больше молекул газа; допускает более частые столкновения. Поскольку скорость реакции зависит от количества столкновений, скорость реакции будет увеличиваться. Следовательно, продукты реакции образуются за гораздо более короткое время. Вероятность столкновения больше.Влияние давления на каталитическую активность исследуют путем изменения давления и наблюдения за превращением метана и СО 2 . Повышение давления с 1 до 2 и до 4 бар приводит к увеличению конверсии метана, CO и HCHO, а также к увеличению времени пребывания. Это имеет смысл, поскольку время пребывания — это время, необходимое для обработки одного (реакторного) объема сырья при определенных условиях питания. Следовательно, если давление увеличивается, концентрация газа в заданном объеме увеличивается, что увеличивает время пребывания [62].Что касается площади поверхности, то по мере ее увеличения «больше молекул подвергается воздействию» окружающей среды, поэтому столкновения между молекулами внутри каталитического нейтрализатора будут происходить чаще, поэтому больше продуктов будет производиться с более высокой скоростью, а это означает, что скорость реакции будет увеличиваться. [62].

Катализаторы очистки выхлопных газов (катализаторы окисления, дезодорирующие катализаторы, катализаторы летучих органических соединений, катализаторы горения)

Металлические сотовые катализаторы

■Особенности

  • Сотовая структура используется для увеличения площади поверхности, что обеспечивает высокие реакционные свойства катализатора
  • Тонкая сотовая структура стенок обеспечивает высокую светосилу при незначительном падении давления
  • Размер может быть установлен более свободно, чем для керамических сот, возможны прямоугольные, цилиндрические, большие и другие формы
  • Металлические соты прочнее и легче в обращении, чем керамические соты

■Форма

■Размер (пример)

Доступны различные размеры от маленьких до больших, в основном прямоугольной или цилиндрической формы
Форма Размер катализатора (пример)
(мм)
Объем катализатора
(мл)
Расход газа (эталон)
(Нл/мин)
Прямоугольная форма 100×100×50 500 250~500
150×150×50 1125 563~1125
150×150×75 1688 844~1688
200×200×75 3000 1500~3000
588×438×25 6439 3220~6439
Цилиндрическая форма Φ56×50 123 62~123
Φ109×50 467 234~467
Φ158.5×50 987 494~987
Φ158,5×75 1480 740~1480
Φ309,5×50 3762 1881~3762

■ Плотность клеток

■Основные функции

Щелкните каждый элемент, чтобы просмотреть данные, показывающие характеристики.

■Очистка компонентом выхлопных газов (пример)

Щелкните каждый компонент, чтобы просмотреть данные об эффективности удаления.

По поводу других компонентов выхлопных газов обращайтесь к нам.

Пеллетные Катализаторы

■Особенности

  • Стандартно мы используем гранулы со сферическим диаметром от Φ3 мм до Φ5 мм
  • Наша стандартная линейка включает высокоактивные катализаторы Pt и Pd
  • Низкая стоимость и высокая производительность

■Основные типы катализаторов

Мы предлагаем консультации по пробному производству и контракту катализаторов, которые были адаптированы в соответствии с потребностями клиента (изменения содержания Pt, содержания Pd и т. д.).).

■Особенности очистки выхлопных газов

Оксид углерода


Примечание: Результаты вторых первоначальных измерений для испытаний при повышенной температуре

Это приблизительные данные, так как на результаты влияют такие факторы, как условия оценки катализатора, условия производства и условия использования.

Водород


Примечание. Первые результаты первых измерений при испытаниях при повышенной температуре

Это приблизительные данные, так как на результаты влияют такие факторы, как условия оценки катализатора, условия производства и условия использования.

Метанол


Примечание. Результаты третьих первоначальных измерений для испытаний при повышенной температуре

Это приблизительные данные, так как на результаты влияют такие факторы, как условия оценки катализатора, условия производства и условия использования.

Толуол


Примечание. Результаты третьих первоначальных измерений для испытаний при повышенной температуре

Это приблизительные данные, так как на результаты влияют такие факторы, как условия оценки катализатора, условия производства и условия использования.

По поводу других компонентов выхлопных газов обращайтесь к нам.

Каталитические нейтрализаторы | Типы каталитических нейтрализаторов

Двухсторонний

Двухкомпонентный (или «окислительный») каталитический нейтрализатор одновременно выполняет две задачи:

  • Окисление монооксида углерода до диоксида углерода: 2CO + O2 → 2CO2
  • Окисление углеводородов (несгоревшего и частично сгоревшего топлива) до углекислого газа и воды: Cxh3x+2 + [(3x+1)/2] O2 → xCO2 + (x+1)h3O (реакция горения)

Этот тип каталитического нейтрализатора широко используется в дизельных двигателях для снижения выбросов углеводородов и угарного газа.Они также использовались в бензиновых двигателях автомобилей американского и канадского рынка до 1981 года. Из-за их неспособности контролировать оксиды азота они были заменены трехходовыми преобразователями.

Трехсторонний

С 1981 года «трехкомпонентные» (окислительно-восстановительные) каталитические нейтрализаторы используются в системах контроля выбросов транспортных средств в США и Канаде; многие другие страны также приняли строгие нормы выбросов транспортных средств, которые фактически требуют трехходовых преобразователей на автомобилях с бензиновым двигателем.Катализаторы восстановления и окисления обычно находятся в общем корпусе, однако в некоторых случаях они могут размещаться отдельно. Трехкомпонентный каталитический нейтрализатор одновременно выполняет три задачи:

  • Восстановление оксидов азота до азота и кислорода: 2NOx → xO2 + N2
  • Окисление монооксида углерода до диоксида углерода: 2CO + O2 → 2CO2
  • Окисление несгоревших углеводородов (HC) до углекислого газа и воды: Cxh3x+2 + [(3x+1)/2]O2 → xCO2 + (x+1)h3O.

Эти три реакции протекают наиболее эффективно, когда в каталитический нейтрализатор поступают выхлопные газы двигателя, работающего немного выше стехиометрического уровня.Эта точка составляет от 14,6 до 14,8 частей воздуха на 1 часть топлива по весу для бензина. Соотношение для автомобильного газа (или сжиженного нефтяного газа (СНГ)), природного газа и этанола немного отличается, что требует изменения настроек топливной системы при использовании этих видов топлива. Как правило, двигатели, оснащенные трехкомпонентными каталитическими нейтрализаторами, оснащены компьютеризированной системой впрыска топлива с обратной связью с использованием одного или нескольких кислородных датчиков, хотя на раннем этапе внедрения трехкомпонентных нейтрализаторов использовались карбюраторы, оборудованные для контроля смеси с обратной связью.

Трехкомпонентные каталитические нейтрализаторы эффективны, когда двигатель работает в узком диапазоне соотношений воздух-топливо, близких к стехиометрическому, так что выхлопные газы колеблются между богатыми (избыток топлива) и обедненными (избыток кислорода) состояниями. Однако эффективность преобразования падает очень быстро, когда двигатель работает за пределами этого диапазона соотношений воздух-топливо. При работе двигателя на обедненной смеси возникает избыток кислорода, и снижение выбросов NOx нежелательно. В богатых условиях избыточное топливо потребляет весь доступный кислород до катализатора, поэтому для функции окисления доступен только накопленный кислород.Замкнутые системы управления необходимы из-за противоречащих друг другу требований к эффективному сокращению выбросов NOx и окислению углеводородов. Система управления должна предотвращать полное окисление катализатора восстановления NOx, но при этом пополнять запас кислорода, чтобы поддерживать его функцию катализатора окисления.

Трехкомпонентные каталитические нейтрализаторы могут накапливать кислород из потока выхлопных газов, как правило, когда соотношение воздух-топливо становится обедненным. Когда из выхлопного потока поступает недостаточно кислорода, накопленный кислород высвобождается и расходуется.Недостаток кислорода возникает либо тогда, когда кислород, полученный в результате восстановления NOx, недоступен, либо когда определенные маневры, такие как резкое ускорение, обогащают смесь сверх способности преобразователя подавать кислород.

В трехкомпонентном катализаторе могут происходить нежелательные реакции, такие как образование пахучего сероводорода и аммиака. Формирование каждого из них может быть ограничено модификациями моющего покрытия и используемых драгоценных металлов. Полностью исключить эти побочные продукты сложно.Топливо без серы или с низким содержанием серы устраняет или снижает содержание сероводорода.

Например, когда требуется контролировать выбросы сероводорода, в моющее покрытие добавляют никель или марганец. Оба вещества блокируют поглощение серы мочалкой. Сероводород образуется, когда грунтовка поглощает серу во время низкотемпературной части рабочего цикла, которая затем высвобождается во время высокотемпературной части цикла, и сера соединяется с УВ.

Дизельные двигатели

Для воспламенения от сжатия (т.например, дизельные двигатели), наиболее часто используемым каталитическим нейтрализатором является дизельный окислительный катализатор (DOC). Этот катализатор использует O2 (кислород) в потоке выхлопных газов для преобразования CO (окиси углерода) в CO2 (двуокись углерода) и HC (углеводороды) в h3O (воду) и CO2. Эти преобразователи часто работают с КПД 90 процентов, практически устраняя запах дизельного топлива и помогая уменьшить количество видимых твердых частиц (сажи). Эти катализаторы не активны для восстановления NOx, потому что любой присутствующий восстановитель будет сначала реагировать с высокой концентрацией O2 в дизельных выхлопных газах.

Сокращение выбросов NOx от двигателей с воспламенением от сжатия ранее решалось путем добавления отработавших газов к поступающему воздушному заряду, известному как рециркуляция отработавших газов (EGR). В 2010 году большинство производителей дизельных двигателей малой грузоподъемности в США добавили в свои автомобили каталитические системы, чтобы соответствовать новым федеральным требованиям по выбросам. Для каталитического снижения выбросов NOx в условиях бедных выхлопных газов были разработаны два метода: селективное каталитическое восстановление (SCR) и уловитель обедненных NOx или адсорбер NOx.Вместо адсорберов NOx, содержащих драгоценные металлы, большинство производителей выбрали системы СКВ на основе неблагородных металлов, в которых для восстановления NOx до азота используется такой реагент, как аммиак. Аммиак подается в каталитическую систему путем впрыска мочевины в выхлоп, которая затем подвергается термическому разложению и гидролизу до аммиака. Одним из товарных знаков раствора мочевины, также называемым Diesel Emission Fluid (DEF), является AdBlue.

Дизельный выхлоп содержит относительно высокие уровни твердых частиц (сажи), состоящих в основном из элементарного углерода.Каталитические нейтрализаторы не могут очистить элементарный углерод, хотя они удаляют до 90 процентов растворимой органической фракции, поэтому твердые частицы очищаются сажеуловителем или дизельным сажевым фильтром (DPF). Исторически сложилось так, что DPF состоит из подложки из кордиерита или карбида кремния с геометрией, которая направляет поток выхлопных газов через стенки подложки, оставляя после себя захваченные частицы сажи. Современные сажевые фильтры могут быть изготовлены из различных редких металлов, которые обеспечивают превосходную производительность (при больших затратах).По мере увеличения количества сажи, попавшей на сажевый фильтр, увеличивается и противодавление в выхлопной системе. Периодические регенерации (высокие температуры) необходимы для инициирования сгорания захваченной сажи и, таким образом, снижения противодавления выхлопных газов. Количество сажи, загруженной в DPF перед регенерацией, также может быть ограничено, чтобы предотвратить повреждение ловушки экстремальными экзотермами во время регенерации. В США все дорожные автомобили легкой, средней и большой грузоподъемности, работающие на дизельном топливе и построенные после 1 января 2007 г., должны соответствовать ограничениям на выбросы твердых частиц, что означает, что они должны быть оснащены двухкомпонентным каталитическим нейтрализатором и дизельный сажевый фильтр.Обратите внимание, что это относится только к дизельному двигателю, используемому в автомобиле. Если двигатель был изготовлен до 1 января 2007 г., автомобиль не обязан иметь систему DPF. Это привело к тому, что в конце 2006 года производители двигателей увеличили запасы, чтобы они могли продолжать продавать автомобили без DPF и в 2007 году.

Двигатели с искровым зажиганием, работающие на обедненной смеси

Для двигателей с искровым зажиганием, работающих на бедной смеси, катализатор окисления используется так же, как и в дизельном двигателе.Выбросы двигателей с искровым зажиганием, работающих на обедненной смеси, очень похожи на выбросы дизельных двигателей с воспламенением от сжатия.

Удаление автомобильных загрязнителей с помощью нового металлического катализатора на металлическом носителе | База данных исследовательских проектов | Исследовательский проект грантополучателя | ОРД

Удаление автомобильных загрязнителей с помощью нового металлического катализатора

Номер контракта Агентства по охране окружающей среды США: 68D30120
Название: Удаление автомобильных загрязнителей с использованием нового металлического катализатора на металлическом носителе
Исследователи: Ло, Мань-Инь
Малый бизнес: ACCEL Catalysts Inc.
Контактное лицо Агентства по охране окружающей среды: Ричардс, апрель
Этап: I
Период проекта: с 1 сентября 1993 г. по 1 марта 1994 г.
Сумма проекта: 50 000 долларов
RFA: Исследования инноваций в малом бизнесе (SBIR) — Фаза I (1993 г.) Текст RFA | Списки получателей
Категория исследования: Качество воздуха и токсичность воздуха , SBIR — Загрязнение воздуха , Исследования инноваций в малом бизнесе (SBIR)

Описание:

Предложена новая методика приготовления металлических катализаторов на металлическом носителе (МСМ).Ключевой особенностью этого метода является подготовка тонкого слоя пористого металла поверх металлической подложки, так что пористая металлическая поверхность является неотъемлемой частью металлической подложки. Последующая интеграция Pt и Rh на пористой поверхности металла приведет к получению катализатора МСМ. Этот катализатор используется в качестве трехкомпонентного катализатора в каталитических нейтрализаторах для удаления NOx, углеводородов и CO из выхлопных газов автомобилей. Катализатор MSM имеет гораздо лучшую теплопроводность, чем современный трехкомпонентный катализатор, использующий керамические носители.Улучшение теплопередачи приведет к более термически стабильному катализатору, что продлит срок службы каталитического нейтрализатора. Улучшение теплопередачи также приведет к более эффективному использованию компонентов катализатора из драгоценных металлов из-за более однородного распределения тепла. Лучшее использование драгоценных металлов приведет к снижению затрат на установку каталитического конвертера. Предлагаемый катализатор MSM будет более долговечным и более экономичным, чем современный трехкомпонентный катализатор, используемый в настоящее время.

Дополнительные ключевые слова:

Научная дисциплина, программа исследований в области экономических, социальных и поведенческих наук, токсичные вещества, воздух, устойчивая промышленность / бизнес, токсичные вещества в воздухе, более чистое производство / предотвращение загрязнения, химия, HAPS, летучие органические соединения, мобильные источники, новые / инновационные технологии, инженерное дело, машиностроение, химия , & Физика, Рыночные механизмы, Экономика и принятие решений, автомобили, Nox, оксиды азота, металлические катализаторы, автомобили, выбросы транспортных средств, углеводороды, состав катализатора, токсичные выбросы, новые каталитические системы, выхлопы автомобилей, выбросы автомобилей, автомобили, автомобили выхлопные газы, катализаторы, автомобильные выбросы, составы катализаторов, выбросы углеводородов, автомобильное сгорание, автомобильные трехкомпонентные катализаторы, автомобили, окись углерода, углеводороды, автомобильные выхлопы, экономичность, оксиды азота (Nox), предотвращение загрязнения, летучие органические соединения (ЛОС), выхлоп, выбросы в атмосферу, каталитическое сгорание, выхлопные газы, контроль автомобильных выбросов, экономическая эффективность, удаление

Прогресс и окончательные отчеты:

  • Финал
  • .

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован.