Принцип работы катализатора выхлопных газов: Катализатор. Устройство каталитического нейтрализатора

Содержание

Каталитические нейтрализаторы — Что такое Каталитические нейтрализаторы?

Каталитический нейтрализатор (обиходное название – катализатор) предназначен для снижения токсичности отработавших газов

Нейтрализатор — устройство в выхлопной системе, предназначенное для снижения токсичности отработавших газов посредством восстановления оксидов азота и использования полученного кислорода для дожига угарного газа и недогоревших углеводородов. 

Основным требованием к успешной работе катализатора является стехиометрическое соотношение топлива и кислорода.

Задачей автомобильного каталитического нейтрализатора является снижение количества вредных веществ в выхлопных газах.

Среди них:

  • окись углерода (СО) — ядовитый газ без цвета и запаха;

  • углеводороды (CH), также известные как летучие органические соединения — один из главных компонентов смога, образуется за счет неполного сгорания топлива;

  • оксиды азота (NO и NO2, которые часто объединяют под обозначением NOx) ­­­­­­- также являются компонентом смога, а также кислотных дождей, оказывают влияние на слизистую человека.

Принцип работы

Каталитический нейтрализатор расположен либо на приемной трубе, либо сразу после нее.

Внутри корпуса каталитического нейтрализатора находится керамическая сотовая конструкция.

Соты нужны, чтобы увеличить площадь контакта выхлопных газов с поверхностью, на которую нанесен тонкий слой платиноиридиевого сплава.

Недогоревшие остатки (CO, CH, NO) касаясь поверхности каталитического слоя, окисляются до конца кислородом, присутствующим также в выхлопных газах.

В результате реакции выделяется тепло, разогревающее катализатор и, тем самым, активизируется реакция окисления.

В конечном итоге на выходе из катализатора (исправного) выхлопные газы содержат в основном N2 и СО2.

Катализаторы в дизельных двигателях

Каталитические преобразователи дизельных двигателей плохо справляются с сокращением выбросов NOx.

Одна из причин в том, что дизельные двигатели сами по себе функционируют в более низком температурном режиме, чем бензиновые, а преобразователи работают лучше при нагреве.

Некоторые ведущие эксперты в области «зеленого» автомобилестроения придумали новую выхлопную систему, которая помогает исправить этот недостаток.

Они впрыскивают водный раствор мочевины в выхлопную трубу до того, как газы достигнут преобразователя.

При этом возникает химическая реакция, которая уменьшает количество NOx.

Карбамид, также известный как мочевина — органическое соединение углерода, азота, кислорода и водорода.

Его можно обнаружить в моче млекопитающих и земноводных, что и объясняет такое название.

Мочевина реагирует с NOx с получением азота и водяного пара, снижая количество оксидов азота в выхлопных газах более чем на 90%.

что это такое, признаки поломки, состав и принцип работы

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:


Катализатор. Принцип работы, назначение. Удаление или чистка

На протяжении многих лет авто производители создают много усовершенствований в автомобильных двигателях и топливных системах, чтобы идти в ногу со временем и, безусловно, с законами, направленными на улучшение экологической ситуации на фоне выбросов автомобилей. Одно из кардинальных таких усовершенствований произошло в 1975 году с интересным устройством под названием катализатор. По сути работа катализатора заключается в преобразовании вредных веществ в менее вредные выбросы, прежде чем они покинут выхлопную систему автомобиля.

Устройство и принцип работы каталитического нейтрализатора

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

Конструкция и функции катализатора

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

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

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

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

Принцип действия катализатора

На практике трехкомпонентный каталитический нейтрализатор имеет следующий принцип действия:

Выхлопные газы из двигателя попадают внутрь керамических блоков, где проникают в ячейки, полностью заполняя их.

Металлы-катализаторы палладий и платина провоцируют реакцию окисления, в результате которой несгоревшие углеводороды СН преобразуются в водяной пар, а угарный газ СО в углекислый.

Восстановительный металл-катализатор родий преобразует NOx (оксид азота) в обычный безвредный азот. В атмосферу выпускаются очищенные отработавшие газы. 

Если в автомобиле установлен дизельный двигатель, то возле катализатора всегда находится сажевый фильтр. Иногда эти два элемента могут быть совмещены в единую конструкцию. Рабочая температура катализатора играет решающую роль в эффективности процесса нейтрализации токсичных компонентов. Реальное преобразование начинается только после достижения 300°С. Идеальной, с точки зрения эффективности и срока службы, считается температура от 400 до 800°С. В диапазоне температур от 800 до 1000°С наблюдается ускоренное старение нейтрализатора. Длительная работа при температуре свыше 1000°С оказывает губительное воздействие на катализатор. Альтернативой керамике, выдерживающей высокие температуры, является металлическая матрица из гофрированной фольги. Катализаторами в такой конструкции выступают платина и палладий. 

Что ценного в катализаторах

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

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

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

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

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

В дизеле

Катализаторы в дизельном двигателе работают гораздо хуже в сокращении выбросов NOx. Одной из причин этого является то, что дизельные двигатели имеют более низкую рабочую температуру, чем бензиновые двигатели, и катализатор в целом в дизельном двигателе работает хуже, поскольку он меньше нагревается. Некоторые из ведущих экспертов экологических авто придумали новую систему, которая помогает бороться с этим. Они используют мочевину в решении этой проблемы: прежде чем оксиды азота уходят в катализатор, их принудительно испаряют и смешивают с выхлопом и затем создают химическую реакцию, которая приведёт к сокращению выбросов NOx. Мочевина, также известная как карбамид, представляет собой органическое соединение, изготовленное ​​из углерода, азота, кислорода и водорода. Мочевина содержится в моче млекопитающих и земноводных. Мочевина реагирует с NOx, производя в результате реакции азот и водяной пар и утилизируя более 90 процентов оксидов азота в выхлопных газах.

Виды катализаторов

По своему назначению нейтрализатор может быть двух- или трехкомпонентным.

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

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

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

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

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

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

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

 

Срок службы катализатора

Средний ресурс катализатора составляет 100 тыс. километров пробега, но при правильной эксплуатации он может исправно функционировать и до 200 тыс. километров. Основные причины раннего износа — неисправность двигателя и качество топлива (топливовоздушной смеси). При наличии обедненной смеси происходит перегрев, а при слишком богатой возникает засорение пористого блока остатками несгоревшего топлива, что препятствует протеканию необходимых химических процессов. Это приводит к тому, что срок службы каталитического нейтрализатора существенно снижается. Еще одной распространенной причиной неисправности керамического катализатора являются механические повреждения (трещины), возникающие при механических воздействиях. Они провоцируют быстрое разрушение блоков. При возникновении неисправностей работа каталитического нейтрализатора ухудшается, что фиксируется при помощи второго лямбда-зонда. В этом случае электронный блок управления сообщит о неисправности, выдав на приборной панели ошибку «CHECK ENGINE». Также признаками выхода из строя являются дребезжание, увеличение расхода топлива и ухудшение динамики. В этом случае его меняют на новый (оригинального производства или универсальный). Почистить или восстановить катализаторы невозможно, а поскольку это устройство имеет высокую цену, многие автомобилисты предпочитают просто удалить его.

Можно ли удалить катализатор? 

При удалении катализатора его очень часто заменяют на пламегаситель. Последний выравнивает поток выхлопных газов. Его установка рекомендуется для устранения неприятных шумов, которые возникают при удалении катализатора. При этом, если вы выбрали именно удаление, лучше полностью снять устройство и не прибегать к рекомендациям некоторых автомобилистов пробить в нем отверстие. Подобная процедура улучшит ситуацию только на время. В автомобилях, соответствующих экологическим стандартам Евро-3, помимо удаления катализатора необходима перепрошивка электронного блока управления. Ее обновляют до версии, в которой отсутствует каталитический нейтрализатор. Также можно установить эмулятор сигнала кислородного датчика, который избавит от необходимости перепрошивать ЭБУ.

Как почистить

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

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

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

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

Источники: techautoport.ru, autovogdenie.ru, drive2.ru.

Принцип работы катализатора в автомобиле

На чтение 3 мин. Просмотров 1000

Большинство автолюбителей даже не имеют представление о том, что такое автомобильный катализатор и в чем заключается принцип его работы. Именно поэтому сегодня мы попытаемся рассказать что это такое катализатор автомобильный.

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.

Устройство катализатора выхлопных газов


Каталитический нейтрализатор: устройство и принцип работы

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

Конструкция и функции каталитического нейтрализатора

Устройство каталитического нейтрализатора

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

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

Главная функция каталитического нейтрализатора – это нейтрализация трех основных токсических компонентов отработавших газов, поэтому он получил свое название – трехкомпонентн

Как работают автомобильные катализаторы — Katalizator1

Чтобы понять, как работают автомобильные катализаторы, достаточно вспомнить школьные уроки химии. Каталитические вещества способствуют «запуску» определенных химических реакций, при этом, не вступая в контакт с получившимся в результате компонентом. В случае с автокатализаторами за процесс катализа отвечают платина, родий и палладий, которые покрывают внутренний блок изделия.

Функции автомобильных катализаторов

Катализатор – основной элемент выхлопной системы автомобиля, который отвечает за фильтрацию выхлопов. Отработанные газы содержат множество токсичных соединений, загрязняющих атмосферу и негативно влияющих на здоровье человека:

  • Оксиды азота.
  • Углеводород.
  • Угарный газ.
  • Мелкие частицы сажи.

Вступая в контакт с веществами-катализаторами (драгоценными металлами, покрывающими внутренний блок изделия), выхлопы окисляются. В результате, вместо отравляющих компонентов, в атмосферу выбрасываются безопасные для окружающей среды углекислый газ, азот и водяной пар. Учитывая регулярно ухудшающуюся экологическую обстановку в стране, ездить на автомобиле без нейтрализатора не рекомендуется.

Устройство автомобильного катализатора

В выхлопной системе катализатор может располагаться перед глушителем или за выпускным коллектором. Внешне изделие представляет собой продолговатую конструкцию, заключенную в корпус из нержавеющей стали, который защищает основные элементы запчасти от повреждений. Внутри детали располагается блок из металла или керамики, напоминающий пчелиные соты – такое исполнение увеличивает площадь соприкосновения выхлопов с рабочей поверхностью, в результате чего фильтрация газов происходит быстрее.

Ячейки автонейтрализатора покрыты тонким слоем драгметаллов. При длительной эксплуатации ценное напыление теряется, поэтому задача каждого автовладельца – своевременно заменять детали.

Признаки неисправности катализаторов

Понять, что нейтрализатор вышел из строя, достаточно просто. Об этом свидетельствуют следующие симптомы:

  • Снижение мощности двигателя и динамики автомобиля. Машину заносит на поворотах, она регулярно глохнет при попытках завестись или разогнаться, а для того, чтобы набрать оптимальную скорость, приходится вдавливать педаль газа до упора.
  • Повышение расхода топлива. Это объясняется необходимостью постоянно давить на газ.
  • Увеличение количества выхлопных газов. Еще один верный признак – выхлопы приобрели неприятный, едкий запах, который ощущается даже в салоне.
  • При наборе скорости слышны характерные постукивания, вибрации.

Возможно, достаточно просто прочистить засорившиеся соты устройства – сделать это можно в домашних условиях, используя специальные средства. Если же чистка не помогла, следует позаботиться о правильной утилизации запчасти. Сдайте отработанный катализатор нам, чтобы получить хороший доход без лишних усилий. Наши цены – выше рыночных, поскольку при оценке мы учитываем не только состав, но особенности нейтрализатора (год выпуска, страна и материал изготовления, степень износа). Для оптовых клиентов действуют приятные бонусы.

Понравилась информация? Поделись с друзьями

Общая информация о катализаторах

Катализатор — это элемент выхлопной системы. Он выполняет две задачи:

  1. Окисление выхлопных газов с целью снижения содержания вредных для экологии примесей
  2. Создание противодавления в выхлопной системе

Устройство катализатора и его разновидности

Существуют три вида катализаторов, разделяющихся по принципу работы:

  • Фильтрующий (катализатор дожигания)
  • Химический
  • Магнитно-стрикционный (МСК)

В данной статье мы рассмотрим самый известный и популярный вид катализатора — катализатор дожигания.

Катализатор дожигания, в свою очередь, делится на два типа:

— Керамический катализатор

— Металлический катализатор

Внутренняя структура катализатора представляет собой соты, выполненные из керамики или металла. По функциональности они идентичны, но катализатор из металла более надежен, тогда как керамические соты довольно хрупки. Стоит металлический катализатор дороже керамического.

На соты наносится тонкий слой платино-иридиевого сплава, который и обеспечивает окисление выхлопных газов. Платина и иридий – дорогие металлы, отсюда такая высокая стоимость катализатора.

Сам катализатор помещается в корпус из нержавеющей стали.

Принцип работы катализатора

Выхлопные газы представляют собой смесь NO (оксид азота), CH (углеводород), CO (оксид углерода – угарный газ). Эти газы опасны как для окружающей среды, так и для самого человека. Смог, который еще недавно был визитной карточкой больших городов, образуется из-за взаимодействия этих и некоторых других соединений, в результате получается вредная для человека дымовая завеса.

Принцип работы катализатора основан на том, чтобы эти элементы до-окислять путем каталитической реакции между элементами газов и сплава катализатора, в результате на выходе получаются либо более низкие концентрации вредных веществ, либо чистые кислород и углекислый газ.

Реакция происходит из-за высокой температуры выхлопных газов (выше 300 градусов). Чем выше температура, тем быстрее протекает реакция. Температура выхлопных газов во многом зависит от заправляемого топлива. Топливо низкого качества может выдавать очень большую температуру отработанных газов, что уменьшает срок службы катализатора.

Стандарты

Экологическая политика привела к появлению норм содержания вредных веществ в выхлопных газах. В зависимости от конкретного стандарта, топливо и катализаторы разделяются по своему качеству (соответствию стандартам).

На данный момент существует 6 стандартов, принятых в Евросоюзе – Евро-1, Евро-2, Евро-3, Евро-4, Евро-5, Евро-6. Евро-6 ввели в 2013 году, тогда как в России максимальным стандартом на данный момент является Евро-5.

Сейчас в России введен закон на запрет эксплуатации транспортных средств со стандартом ниже Евро-3.

Стандарт Евро-3:

оксид углерода (CO) — не более 2,3г/км (грамм на километр пути)
углеводороды (СН) — не более 0,2 г/км
оксиды азота (NO) — не более 0,15 г/км

Выхлопная система

На современных машинах обычно ставится минимум два катализатора, один из которых ставится прямо на выпускной коллектор (катколлектор).

Для нормальной работы катализатора нужно обеспечить постоянное оптимальное соотношение воздуха и топлива в рабочей смеси, поступающей в камеру сгорания.

Этот параметр (количество кислорода) измеряется датчиком лямбда-зонд, который подает сигнал в блок управления, а тот, в свою очередь, соответствующим образом регулирует подачу топлива в двигатель.

После первого катализатора стоит второй лямбда-зонд, который регистрирует изменение содержания кислорода в выхлопе. Если разницы нет или она ниже допустимого значения, подается сигнал о неисправности катализатора.

После второго лямбда-зонда ставится второй катализатор, который располагается примерно под ногами человека на переднем сидении.

Если установлено 4 катализатора, то два других (нижних) располагаются на некотором отдалении от верхних катализаторов. Если из строя выходит один катализатор, то меняют как минимум два верхних, в противном случае возникает неправильное противодавление.

Из-за чего катализатор выходит из строя

Катализатор это фильтр, а фильтры со временем приходится менять.

Существует несколько причин неисправности катализатора.

1. Истек срок службы. В процесс работы катализатор забивается и превращается в пробку. В таком случае машина начинает «тупить», уменьшается мощность работы. Обычно катализатора хватает на 100-120 тысяч километров пробега. После этого катализатор необходимо менять.

2. Стерся платино-иридиевый слой катализатора. В принципе, забившийся катализатор возможно почистить, однако со временем каталитический сплав стирается и чистка становится абсолютно бесполезным занятием.

3. Керамический слой катализатора разрушился. Это либо вторая стадия после «забивки» катализатора, либо наличие чисто механических повреждений типа ударов. Такое чаще всего происходит у автомобилей, предназначенных для загородной езды. В этом случае частички керамики попадают в двигатель и нарушают его работу. Если это запустить, то можно дойти до капитального ремонта или замены двигателя. Если вы слышите странный треск и дребезжание под ногами, это может говорить в пользу разрушения катализатора.

4. Фильтрующая структура катализатора оплавилась. Это происходит, если температура выхлопных газов превышает допустимый порог. В норме катализаторы выдерживают температуру от 300 до 900 градусов. Причина заключается в некачественном топливе. Оплавленный катализатор так же превращается в пробку.

Как правило, при неисправном катализаторе вы увидите сигнал «Check Engine» или при сканировании – код ошибки P0420. Однако, для точного определения причин проблемы необходимо провести диагностику катализатора.

Что делать и кто виноват

Кто или что несет вину за сломанный катализатор – мы уже узнали выше. Возникает вопрос – что делать дальше?

В первую очередь, необходимо провести диагностику выхлопной системы. Если катализатор вышел из строя, вам предложат его заменить на новый. Вышедший из строя катализатор ремонту не подлежит.

Есть и другой вариант, более дешевый – вы убираете катализатор и ставите на его место пламегаситель. Пламегаситель не фильтрует выхлоп, но зато выполняет вторую функцию катализатора – разбивает поток газов, снижая, тем самым, нагрузку на резонатор. Ставить прямую трубу не рекомендуется — либо катализатор, либо пламегаситель.

Если вы решили поставить пламегаситель, то второй лямбда-зонд будет постоянно подавать сигнал ошибки, что довольно сильно раздражает. Но есть способ его обмануть. Здесь либо вам ставят механический контроллер лямбда-зонда, либо программный.

Механический контроллер представляет собой втулку. Втулка вставляется в выхлопную трубу, а лямбда-зонд уже в нее. В таком случае зонд находится на расстоянии от основного потока выхлопных газов и регистрирует норму.

Программный контролер надежнее. Он подает сигнал на бортовой компьютер, соответствующий нормальной работе катализатора.

Штатный или универсальный?

Это второй выбор, с которым вы сталкиваетесь при замене катализатора. Со штатным или оригинальным катализатором все понятно – его продает ваш дилер. Обычно дилер продает катализатор вместе с коллектором, что еще больше увеличивает цену.

Универсальный катализатор намного дешевле, что является очевидным плюсом, т.к. на катализаторы не дают гарантии. Функциональность такая же, как и у штатного, только штатный предназначен специально для марки вашей машины, а универсальный катализатор необходимо подбирать. Здесь большое значение уделяется сервису, который производит замену катализатора.

Кроме того, некоторые автосервисы, например наш автосервис «Глушак», предоставляют гарантию.

Состав автомобильных катализаторов — Katalizator1

Каталитические нейтрализаторы – неотъемлемая часть выхлопной системы транспортного средства, необходимая для очистки выхлопов от токсичных компонентов. Фильтрация газов происходит за счет напыления из драгоценных металлов. Благодаря дорогостоящему составу автомобильные катализаторы представляют ценность даже после истечения срока эксплуатации. Поступая во вторичную переработку, они используются в различных отраслях промышленности – от нефтехимии до изготовления ювелирных украшений.

Состав автомобильного катализатора

Внутри стального корпуса устройства расположен металлический или керамический носитель из множества ячеек, покрытых напылением из редкоземельных металлов. Палладий, платина, родий характеризуются высокой стоимостью, поскольку получение этих элементов в природе – трудоемкий процесс, отнимающий у добывающих предприятий массу ресурсов. Драгоценное покрытие обеспечивает фильтрацию выхлопов, окисляя вредные компоненты и преображая:

  • Углеводород – в водяной пар.
  • Азотные оксиды – в азот.
  • Угарный газ – в углекислый.

В результате в воздух выбрасываются вещества, не представляющие угрозы для окружающей среды и здоровья человека.

Обратите внимание, что по мере использование ценное напыление стирается – в среднем, катализаторы подлежат замене после прохождения 100 – 120 тысяч километров. Срок службы изделий зависит от изначального количества драгоценных металлов в составе. Самыми «насыщенными» и качественными считаются запчасти импортного производства, которые изготавливаются в соответствии со строгими экологическими требованиями. В России стандарты экологичности продукции пока не так высоки, поэтому отечественные производители нередко заменяют драгметаллы на более дешевые элементы.

Можно ли извлечь металлы из катализатора в домашних условиях

Самостоятельная добыча драгметаллов из автокатализатора – сложная процедура, требующая практических навыков и знаний. Существует несколько технологий извлечения ценных элементов:

  1. Выщелачивание с помощью окислителей.
  2. Использование «царской водки».
  3. Разогрев металла с последующим фторированием.
  4. Гальванический метод.

Применение этих способов целесообразно лишь в том случае, если вы работаете с крупной партией катализаторов. В противном случае, стоимость продажи металлов не окупят расходы на их получение.  Гораздо проще и удобнее сдать отработанные детали в пункт приема металлоконструкций, где всю работу за вас сделают профессиональные сотрудники – вам останется только дождаться оценки драгметаллов и получить вознаграждение.

Понравилась информация? Поделись с друзьями

устройство, принцип работы, виды, неисправности

Автомобильный катализатор – прямой ответ инженеров на всё более и более строгие требования к экологической чистоте транспорта. Можно сколько угодно рассуждать о полном сгорании топлива, высчитывать параметры стехиометрической смеси топлива и воздуха, улучшать качество моторных масел, но рано или поздно наступает предел для таких улучшений. А результат всё равно не идеален: то топливо не слишком чистое, то сбоит система подачи, то свечи зажигания начинают шалить… А требования к составу выхлопа только ужесточаются.

Так были созданы системы доочистки: каталитический нейтрализатор, сажевый фильтр, система дожига. Они помогли добиться того, чего так хотят защитники природы – минимального количества вредных веществ, выбрасываемых автомобилем в атмосферу. В этой статье мы приподнимем тайну и раскроем все секреты устройства и принципа работы автомобильного катализатора.

Что такое катализатор и для чего он нужен?

Катализатор – это устройство нейтрализации вредных веществ, входящих в состав выхлопных газов. В процессе сгорания топлива образуются углеводороды CH (именно их присутствие окрашивает выхлоп в черный цвет), оксид азота NO и NO2 (он вызывает так называемые кислотные дожди) и оксид углерода CO (угарный газ, отбирающий кислород из воздуха для полного окисления). Именно с этими соединениями борются экологи.

Каталитический нейтрализатор, встроенный в выхлопную систему, проводит окислительно-восстановительную химическую реакцию, в результате которой образуются безвредные вещества азот N2, углекислый газ CO2 и вода h4O. Автокатализаторы, выполняющие нейтрализацию всех трех вредных элементов выхлопа, называют трехкомпонентными или трехступенчатыми, и именно их устанавливают в современные автомобили.

Расположение катализатора в системе выхлопа автомобиля

Для своей работы нейтрализатор не требует никаких дополнительных источников энергии, все реакции происходят благодаря активному покрытию. Однако он имеет достаточно высокую рабочую температуру, поэтому он находится за выпускным коллектором, но на таком расстоянии от двигателя, чтобы не перегреться (примерно под передним пассажирским сиденьем). Так он разогревается от раскаленных выхлопных газов и выходит на рабочий режим.

Для контроля работы катализатора (и двигателя тоже) устанавливаются датчики кислорода: один перед входом в катализатор, другой – на выходе из него. По количеству остаточного кислорода в выхлопе система ЭБУ делает выводы о режиме работы двигателя, и в случае необходимости корректирует подачу воздуха и топлива в камеры сгорания.

Устройство и принцип работы катализатора

Устройство типового автомобильного катализатора

Автокатализатор имеет довольно простое устройство.

  1. Стальной корпус с термоизолирующим слоем находится позади выпускного коллектора.
  2. Внутренний наполнитель – сотовая (сотово-трубчатая) структура, покрытая внутри активным слоем (в качестве каталитического вещества может использоваться платина, платиново-иридиевый сплав, родий, палладий). Сотовая структура позволяет повысить площадь контакта выхлопных газов с активным веществом, а значит, более эффективно провести химические реакции.
  3. Материал наполнителя – керамика или металл, в зависимости от конструкции и стоимости катализатора.

Принцип работы по своей сути простой, и подробно описан на видео, ниже.

  • Драгоценные металлы, нанесенные на внутреннюю поверхность сот катализатора, активируют процессы окисления.
  • Оксид азота NO разлагается на составляющие атомы: азот N и кислород O. Атомы азота соединяются между собой, образуя устойчивый азот N2. Кислород присоединяется к угарному газу CO и образует углекислоту CO2.
  • Захватывая остаточный кислород из выхлопных газов, катализатор расщепляет углеводороды CH, после чего углерод C соединяется с двумя молекулами кислорода, образуя всё тот же CO2, а оставшийся водород присоединяется к кислороду и получается вода h4O.
  • Остаточный кислород фиксирует лямбда-зонд на выходе из катализатора, и это дает бортовому компьютеру информацию о работе устройства.

В идеальных условиях автокатализатор ничего не накапливает внутри: все поступающие в него вещества покидают сотовую структуру. Однако добиться идеальных условий практически невозможно, значит, каталитический нейтрализатор со временем «деградирует» и хуже справляется со своей задачей.

Классификация нейтрализаторов

По функционалу катализаторы-нейтрализаторы делятся на двух- и трехкомпонентные.

  1. Двухкомпонентный каталитический нейтрализатор работает только с обезвреживанием угарного газа и углеводородов. Это устаревшая модель, которая уже не используется в новых автомобилях.
  2. Трехкомпонентный автокатализатор получил еще и функцию нейтрализации оксида азота. Новый вид, который быстро «взяли на вооружение» инженеры автоконцернов.

По материалу изготовления катализаторы бывают керамические, металлические и спортивные.

  1. Керамические – намного дешевле, чем их металлические аналоги, но при этом более хрупкие (удар по корпусу гарантировано разбивает дорогую сердцевину), страдают от перепадов температур (достаточно заехать с раскаленным катализатором в достаточно глубокую лужу) и страдают от сбоев в системе зажигания (детонация или позднее зажигание разрушает соты). Кроме того, керамический автокатализатор может разрушаться не сразу, а постепенно, образуя мелкую пыль. Эта керамическая пыль (очень твердая) может попасть в двигатель через выпускной коллектор и вызвать поломки, требующие капитального ремонта.
  2. Металлические – более дорогие, но и более надежные устройства, выполненные из металлической сотовой структуры, упругой и устойчивой к механическим воздействиям. Кроме того, металл не образует мелких частиц, а значит, более безопасен для двигателя.
  3. И еще одна, отдельная категория катализаторов – спортивные. Так называют устройства с повышенной пропускной способностью, благодаря которой двигатель прибавляет несколько процентов мощности. Спортивные автокатализаторы устанавливаются в прямоточные выхлопные системы и считаются самыми надежными, хоть и самыми дорогими.

Неисправности катализатора, их признаки

В нормальном, «европейском» режиме эксплуатации катализатор служит примерно 150-200 тысяч километров (если верить производителям), после чего требует замены. У нас же условия для этого девайса далеко не курортные: низкое качество бензина, поддельные моторные масла, установка ГБО сокращают и так не слишком большой срок его жизни. А это означает, что нужно разбираться в том, как именно автокатализатор дает сигнал о неисправности.

1. Нагар внутри катализатора. Это проблема номер один для тех, кто ездит на некачественном (этилированном) топливе. Причиной нагара может стать и неисправная система зажигания: пропуски зажигания заставляют двигатель выбрасывать несгоревший бензин в выхлопную трубу, и он забивает катализатор.

Нагар на катализаторе

Также нагар может появляться, если большое количество моторного масла попадает в камеру сгорания. В этом случае дым становится густо-черным, и катализатор попросту не справляется с таким количеством углеводородов. На сотах образуется нагар и они перестают пропускать выхлопные газы.

Первый признак забитого нейтрализатора – снижение динамики автомобиля. Машина всё хуже набирает скорость, особенно после полноценного прогрева. Растет расход топлива, вплоть до прибавки нескольких литров на 100 километров, а также быстрей уходит на угар моторное масло. В конце-концов автомобиль однажды просто не заводится.

2. Оплавление автокатализатора. Это проблема керамических катализаторов, менее устойчивых к высоким температурам, чем металлические. Причиной оплавления сот может стать сбой в системе зажигания, когда огонь попадает в выпускной коллектор. А также система ГБО, у которой температура выхлопа выше, чем у бензина (но выясняется это, конечно, уже пост-факту).

Оплавление нейтрализатора

Внешне, катализатор может выглядеть нормально, однако если внутренняя часть пострадала от слишком высоких температур, использовать его больше нельзя.

3. И третья проблема – выгорание активного слоя внутри сот. Сделать с этим ничего нельзя: автокатализатор имеет свой срок службы, и расход каталитического вещества, к сожалению, у него тоже есть.

Во всех трех случаях катализатор меняют на новый. Некоторые водители предпочитают вообще удалить его из выхлопной системы автомобиля, оставив «обманку» для ЭБУ. Что ж, это вопрос личной ответственности и перед природой, и перед будущими поколениями.

Как проверить катализатор?

На видео, ниже, есть несколько лайфхаков по проверке каталитического нейтрализатора.

https://www.youtube.com/watch?v=RcvEdfisc_Y

Понять, почему машина стала хуже ездить, а на приборной панели горит «чек», могут в сервисе после детальной компьютерной проверки всех систем. Но и самостоятельно можно провести элементарную диагностику работы катализатора.

  1. Посмотреть на цвет выхлопа: черный цвет указывает на то, что катализатор не работает, поскольку пропускает вредные углеводороды наружу.
  2. Оценить давление выходящих выхлопных газов «наощупь» – приложить руку к отверстию выхлопной трубы. Низкий напор говорит о том, что катализатор пора менять.
  3. Заглянуть под машину после длительной поездки: если корпус катализатора раскален, это говорит о снижении его пропускной способности.
  4. Следующая диагностика уже делается в сервисе: проверка давления выхлопа и сравнение показателя с эталонными данными. Манометр для определения давления устанавливается на место лямбда-зонда.
  5. И, наконец, визуальный осмотр демонтированного нейтрализатора выхлопных газов на предмет засорения, выгорания или оплавления.

Замена катализатора делается после того, как будет установлено, что в проблемах виноваты забитые или оплавленные соты. Однако и причину оплавления или засорения катализатора нужно найти и устранить, иначе новый нейтрализатор постигнет та же участь. Именно поэтому в современных автомобилях настолько взаимосвязаны все системы и установлено множество контролирующих датчиков.

Полезные советы

На видео с популярного канала «Главная дорога» очень доходчиво показано зачем катализаторы в автомобилях, как их правильно эксплуатировать, можно ли без них и чем это грозит.

Подытожив видео, несколько полезных советов, ниже, для тех, у кого в автомобиле установлен катализатор.

  1. Высокая цена нейтрализатора объясняется использованием драгоценных металлов в конструкции катализатора. Сейчас инженеры и химики пытаются использовать золото, которое немного дешевле, чем металлы, что уже применяются для производства катализаторов.
  2. Бережное отношение ко всем системам автомобиля – залог долгой их службы. Катализатор связан с другими узлами автомобиля, и зависит от их адекватной работы.
  3. Выбор моторного масла для автомобиля с катализатором – отдельная история. Нужно только то масло, что помечено как «подходящее для современных систем доочистки выхлопных газов», то есть катализаторов на бензиновом двигателе и сажевых фильтров – на дизельном.
  4. Залегание поршневых колец означает не только перерасход масла, но и скорый выход катализатора из строя.
  5. А сам неисправный автокатализатор, наоборот, влияет на работу двигателя. Забитые соты способствуют перегреву ЦПГ, поскольку не дают нормально отводить выхлопные газы.
  6. Катализатор, который демонтирован с автомобиля (если его меняют из-за преждевременного выхода из строя) содержит в своем составе драгоценные металлы. Так что можно либо попросить за него скидку на работу мастера, либо забрать с собой (правда, непонятно, что делать дальше с этим «сокровищем»). И только полностью отработанное устройство не стоит ничего.

Заключение

Пока что у нас каталитический нейтрализатор считается в основном проблемой: бензин грязный, и из-за этого катализатор служит недолго. Есть уже налаженный бизнес по замене штатного устройства на пламегаситель-«обманку», который никак не влияет на чистоту выхлопа, но и не отнимает деньги.

Правильно ли это? Каждый решает для себя, что ему выгодней и легче: дышать вредными испарениями или периодически оплачивать ремонт или замену фильтра. Однако в странах Европы давно просчитали, что именно в конечном итоге выгодней каждому гражданину, и теперь наличие катализатора в системах доочистки выхлопа является обязательным на всех новых автомобилях.

Назначение и расположение катализатора 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

data-full-width-responsive=»true»>

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.

Выхлоп катализатора

, выхлоп катализатора Поставщики и производители на Alibaba.com

Активированный оксид алюминия Катализатор Активированный оксид алюминия Xintao с высокой прочностью, низким истиранием, без размягчения в воде, без расширения, без порошка и без трещин. Он может широко использоваться для глубокой сушки крекинг-газа, этилена и пропилена, генерации водорода, разделения воздуха, сушки приборного воздуха и обработки фтором для h4O2, а также в поглощающих загрязняющих материалах, таких как h4S, SO2, HF и парафин в отходящие газы, особенно в дефторированных питьевых водах.Модель Активированный оксид алюминия Форма сферы Тип KA401 KA402 KA403 KA404 KA405 Тип кристалла xp xp yy xp Химический состав Содержание Al2O3 (%) & ge; 93 & ge; 93 & ge; 93 & ge; 93 & ge; 93 Содержание Na2O (%) & le; 0,3 & le; 0,3 & le; 0,5 0,15-0,3 & le; 0,3 Физические свойства Объемная плотность (г / мл) 0,68-0,72 0,70-0,75 0,65-0,75 0,70-0,80 0,72-0,78 Объем пор (мл / г) 0,30-0,45 0,30-0,42 0,40-0,46 0,40 0,30-0,50 Площадь поверхности (м2 / г) & ge; 300 & ge; 300 260-300 & ge; 300 & ge; 300 Актив (%) / / 56-62 / / Потери при истирании (%) & le; 1.0 & le; 1,0 & le; 1,0 & le; 0,4 & le; 0,8 LOI (%) & le; 8 & le; 8 & le; 8 & le; 5 & le; 8 Статическое поглощение (%) (RH = 60%) Поглощение воды Поглощение фтора Поглощение воды Вода абсорбция Водопоглощение 17-19 0,2-0,3 50 50-70 17-19 Прочность на раздавливание (N / PC) & Phi; 1-2 (мм) & ge; 40 & ge; 40 / / / & Phi; 2-3 (мм) & ge; 70 & ge; 70 / / / & Phi; 3-5 (мм) & ge; 120 / & ge; 120 & ge; 120 & ge; 120 & Phi; 4-6 (мм) & ge; 150 / & ge; 150 & ge; 150 & ge; 150 & ge; 150 & ge; 150 & ge; ; 5-7 (мм) & ge; 200 / / / & ge; 200 & Phi; 6-8 (мм) & ge; 300 / / / & ge; 300 & Phi; 12-14 (мм) & ge; 350 / / / / Преимущества применения

.

8.4 Материалы катализатора выхлопных газов

следует из количества заявок, полученных Sekisui Chemical Co. Ltd. В целях изложения примера их можно разделить на: изучение процесса, получение функциональных возможностей путем изучения структуры и системы, использование материалов естественного происхождения. происхождение или материал, который существует в природе. Здесь я хотел бы представить материал Nature Tech с примерами с точки зрения экологически чистой обработки материалов или технологии материалов, которые полезны для достижения этой цели.

Изучение процесса природы: Хотя большинство биотических процессов протекают при нормальной температуре и давлении без использования или выделения веществ, вредных для биологических объектов, они слишком сложны для имитации людьми и часто не подходят для промышленных высокоскоростных масс. производство. Вместо того, чтобы имитировать весь процесс, важнее извлечь суть. Например, предполагается, что самосборка ткани — концепция, которая возникла в результате биоминерализации морских ракушек, — будет применяться в материалах для устройств, биоматериалах, материалах для очистки и т. Д.Технология хемосинтеза, использующая ферментативную каталитическую реакцию, происходящую в живом организме, также является предметом интенсивных исследований. Помимо живых организмов, также ведутся исследования в области синтеза неорганических материалов и технологий формования с отверждением, которые имитируют процесс образования минералов.

Создание из материала природного происхождения: Существуют вещества, называемые материалом биомассы и полимером на биологической основе. В технологиях, в которых используются природные материалы, такие как хитозан, натуральный каучук, дерево и шелк в их первозданном состоянии, ведутся исследования новых методов использования природных материалов и разработки производных.В более широком смысле, улучшенное разведение для увеличения урожайности и свойств натурального материала может быть включено в Nature Tech. В технологиях, которые синтезируют материал из биологического сырья, полимолочная кислота, синтезируемая из молочной кислоты, полученной путем ферментации зерна злаков, уже находится в полном промышленном производстве. Продолжается работа по снижению затрат и повышению устойчивости к ударам и нагреву. В других областях, кроме «Био», материалы для регулирования влажности и адсорбционные материалы разрабатываются из диатомовой земли и глинистого минерала.

Технология материалов, благоприятная для окружающей среды —

-я переработка: я расскажу о нескольких материальных технологиях, которые полезны для экологически чистой обработки и новых экосистем. Например, в прошлом технология склеивания не учитывала концепцию разделения для утилизации и являлась препятствием для переработки. Тем не менее, предлагается новая технология склеивания, которая при необходимости является самоотделяющейся, как раскол на листе. Также разрабатываются системы регулирования влажности и температуры воздуха с использованием естественных механизмов.К ним относятся использование минералов с высокой адсорбцией в адсорбционных системах кондиционирования воздуха и материалов, регулирующих влажность, включающих мезопористую структуру почвы и т. Д. (Кондиционирование воздуха без электропитания). Доступны необслуживаемые системы предотвращения загрязнения, в которых используются супер-гидрофильные или супер-

.

гидрофобные свойства поверхностных структур на скорлупе и листьях лотоса.

4. Будущее природы Технические материалы

Поскольку мы ожидаем появления еще более серьезных экологических проблем, деятельность в области материалов Nature Tech будет приобретать все большее значение.До сих пор концепция «обучения у природы и живых существ» ассоциировалась с утонченной простотой и красотой или, наоборот, ошеломляющей сложностью и деталями. Однако нам нужно узнать намного больше о том аспекте природы, в котором умеренность используется для получения важных структур и функций, используя только минимум неопасных природных элементов для создания объектов с минимальным количеством энергии. Нам нужно обладать здравым смыслом и наблюдательностью для изменения дизайна, а также техники для имитации, чтобы мы могли выйти за рамки простого восхищения природой.

Для получения дополнительной информации о материалах Nature Tech обращайтесь к следующему:

1) Т. Ясуда, Т. Кария, И. Исида: Атараси Кураши Но Ка • Та • Чи (Новый образ жизни), Издательство Гейрицу (2007).

2) Тезисы 18-го Японского академического симпозиума MRS, MRS Japan (2007).

3) «Обработка материалов с естественным управлением», ЦБ Нагойского университета 21-го века «Создание обработки материалов с учетом природных факторов», версия комитета по редактированию учебников, Sankyo Publishing (2007).

4) «Создание и перспективы применения наноматериалов методом самосборки», Н.Т.С. (2004).

5) «Справочник по экоматериалам», под редакцией Р. Ямамото, Марузен (2006).

6) «Новая разработка материалов на биологической основе», под редакцией Ю. Кимуры и Х. Охара, CMC Publishing (2007).

.

8.4 Материалы катализатора выхлопных газов

следует из количества заявок, полученных Sekisui Chemical Co. Ltd. В целях изложения примера их можно разделить на: изучение процесса, получение функциональных возможностей путем изучения структуры и системы, использование материалов естественного происхождения. происхождение или материал, который существует в природе. Здесь я хотел бы представить материал Nature Tech с примерами с точки зрения экологически чистой обработки материалов или технологии материалов, которые полезны для достижения этой цели.

Изучение процесса природы: Хотя большинство биотических процессов протекают при нормальной температуре и давлении без использования или выделения веществ, вредных для биологических объектов, они слишком сложны для имитации людьми и часто не подходят для промышленных высокоскоростных масс. производство. Вместо того, чтобы имитировать весь процесс, важнее извлечь суть. Например, предполагается, что самосборка ткани — концепция, которая возникла в результате биоминерализации морских ракушек, — будет применяться в материалах для устройств, биоматериалах, материалах для очистки и т. Д.Технология хемосинтеза, использующая ферментативную каталитическую реакцию, происходящую в живом организме, также является предметом интенсивных исследований. Помимо живых организмов, также ведутся исследования в области синтеза неорганических материалов и технологий формования с отверждением, которые имитируют процесс образования минералов.

Создание из материала природного происхождения: Существуют вещества, называемые материалом биомассы и полимером на биологической основе. В технологиях, в которых используются природные материалы, такие как хитозан, натуральный каучук, дерево и шелк в их первозданном состоянии, ведутся исследования новых методов использования природных материалов и разработки производных.В более широком смысле, улучшенное разведение для увеличения урожайности и свойств натурального материала может быть включено в Nature Tech. В технологиях, которые синтезируют материал из биологического сырья, полимолочная кислота, синтезируемая из молочной кислоты, полученной путем ферментации зерна злаков, уже находится в полном промышленном производстве. Продолжается работа по снижению затрат и повышению устойчивости к ударам и нагреву. В других областях, кроме «Био», материалы для регулирования влажности и адсорбционные материалы разрабатываются из диатомовой земли и глинистого минерала.

Технология материалов, благоприятная для окружающей среды —

-я переработка: я расскажу о нескольких материальных технологиях, которые полезны для экологически чистой обработки и новых экосистем. Например, в прошлом технология склеивания не учитывала концепцию разделения для утилизации и являлась препятствием для переработки. Тем не менее, предлагается новая технология склеивания, которая при необходимости является самоотделяющейся, как раскол на листе. Также разрабатываются системы регулирования влажности и температуры воздуха с использованием естественных механизмов.К ним относятся использование минералов с высокой адсорбцией в адсорбционных системах кондиционирования воздуха и материалов, регулирующих влажность, включающих мезопористую структуру почвы и т. Д. (Кондиционирование воздуха без электропитания). Доступны необслуживаемые системы предотвращения загрязнения, в которых используются супер-гидрофильные или супер-

.

гидрофобные свойства поверхностных структур на скорлупе и листьях лотоса.

4. Будущее природы Технические материалы

Поскольку мы ожидаем появления еще более серьезных экологических проблем, деятельность в области материалов Nature Tech будет приобретать все большее значение.До сих пор концепция «обучения у природы и живых существ» ассоциировалась с утонченной простотой и красотой или, наоборот, ошеломляющей сложностью и деталями. Однако нам нужно узнать намного больше о том аспекте природы, в котором умеренность используется для получения важных структур и функций, используя только минимум неопасных природных элементов для создания объектов с минимальным количеством энергии. Нам нужно обладать здравым смыслом и наблюдательностью для изменения дизайна, а также техники для имитации, чтобы мы могли выйти за рамки простого восхищения природой.

Для получения дополнительной информации о материалах Nature Tech обращайтесь к следующему:

1) Т. Ясуда, Т. Кария, И. Исида: Атараси Кураши Но Ка • Та • Чи (Новый образ жизни), Издательство Гейрицу (2007).

2) Тезисы 18-го Японского академического симпозиума MRS, MRS Japan (2007).

3) «Обработка материалов с естественным управлением», ЦБ Нагойского университета 21-го века «Создание обработки материалов с учетом природных факторов», версия комитета по редактированию учебников, Sankyo Publishing (2007).

4) «Создание и перспективы применения наноматериалов методом самосборки», Н.Т.С. (2004).

5) «Справочник по экоматериалам», под редакцией Р. Ямамото, Марузен (2006).

6) «Новая разработка материалов на биологической основе», под редакцией Ю. Кимуры и Х. Охара, CMC Publishing (2007).

.

ISO — 43.060.20 — Системы наддува и воздуховодов / выхлопных газов

ISO 3929: 1995

Дорожные транспортные средства — Методы измерения выбросов выхлопных газов во время осмотра или технического обслуживания

95,99 ISO / TC 22

ISO 3929: 2003

Дорожные транспортные средства — Методы измерения выбросов выхлопных газов во время осмотра или технического обслуживания

90.93 ISO / TC 22 / SC 34

ISO 5011: 1988

Оборудование для очистки приточного воздуха для двигателей внутреннего сгорания и компрессоров — Эксплуатационные испытания

95,99 ISO / TC 22

ISO 5011: 2000

Оборудование для очистки приточного воздуха для двигателей внутреннего сгорания и компрессоров — Эксплуатационные испытания

95.99 ISO / TC 22

ISO 5011: 2014

Оборудование для очистки приточного воздуха для двигателей внутреннего сгорания и компрессоров — Эксплуатационные испытания

95,99 ISO / TC 22 / SC 34

ISO 5011: 2014 / Amd 1: 2018

Оборудование для очистки входящего воздуха для двигателей внутреннего сгорания и компрессоров — Эксплуатационные испытания — Поправка 1

95.99 ISO / TC 22 / SC 34

ISO 5011: 2020

Оборудование для очистки приточного воздуха для двигателей внутреннего сгорания и компрессоров — Эксплуатационные испытания

60,60 ISO / TC 22 / SC 34

ISO 7312: 1984

Дорожная техника — Соединения воздушного фильтра — Типы A и B

95.99 ISO / TC 22

ISO 7644: 1988

Дорожный транспорт. Измерение дымности выхлопных газов дизельных двигателей с воспламенением от сжатия.

95,99 ISO / TC 22

ISO 7645: 1988

Дорожные транспортные средства. Измерение непрозрачности выхлопных газов дизельных двигателей с воспламенением от сжатия.

95.99 ISO / TC 22

ISO 7652: 1983

Дорожная техника — Воздушные компрессоры на основании, одноцилиндровый клиноременной привод — Установочные размеры

95,99 ISO / TC 22

ISO 7652: 1983 / Amd 1: 1992

Дорожные транспортные средства. Воздушные компрессоры на основании, одноцилиндровый клиноременной привод. Монтажные размеры.

95.99 ISO / TC 22

ISO 7750-1: 1983

Дорожные автомобили. Элементы воздушного фильтра для грузовых автомобилей. Размеры. Часть 1. Типы A и B.

95,99 ISO / TC 22

ISO 7750-1: 1992

Коммерческие автомобили. Размеры элементов воздушного фильтра. Часть 1. Типы A и B.

95.99 ISO / TC 22 / SC 34

ISO 7750-2: 1984

Дорожные транспортные средства. Элементы воздушного фильтра для грузовых автомобилей. Размеры. Часть 2. Типы C и D.

95,99 ISO / TC 22 / SC 34

ISO 8027: 1984

Дорожная техника. Элементы воздушного фильтра для легковых автомобилей. Типы P и R. Размеры.

95.99 ISO / TC 22

ISO 8719: 1986

Коммерческие автомобили и автобусы — Фланцы с четырьмя отверстиями для зубчатых воздушных компрессоров

95,99 ISO / TC 22

ISO / TR 9310: 1987

Дорожные транспортные средства. Измерение дыма двигателей с воспламенением от сжатия (дизельных). Обзор краткосрочных эксплуатационных испытаний.

95.99 ISO / TC 22 / SC 34

ISO 11841-1: 2000

Дорожные транспортные средства и двигатели внутреннего сгорания. Словарь фильтров. Часть 1. Определения фильтров и компонентов фильтров.

90.93 ISO / TC 22 / SC 34

ISO 11841-2: 2000

Дорожные транспортные средства и двигатели внутреннего сгорания. Словарь по фильтрам. Часть 2. Определения характеристик фильтров и их компонентов.

90.93 ISO / TC 22 / SC 34

ISO 12103-1: 1997

Дорожные транспортные средства. Испытательная пыль для оценки фильтра. Часть 1. Испытательная пыль в Аризоне.

95,99 ISO / TC 22 / SC 34

ISO 12103-1: 2016

Дорожные транспортные средства. Испытательные загрязняющие вещества для оценки фильтров. Часть 1. Испытательная пыль в Аризоне.

60.60 ISO / TC 22 / SC 34

ISO 12103-2: 1997

Дорожные транспортные средства. Испытательная пыль для оценки фильтра. Часть 2: Испытательная пыль оксида алюминия.

90,93 ISO / TC 22 / SC 34

ISO / TS 12103-3: 2020

Дорожные транспортные средства. Испытательные загрязнители для оценки фильтров. Часть 3. Загрязнение сажи.

60.60 ISO / TC 22 / SC 34

ISO 13556: 1998

Автотранспорт. Локализация утечек выхлопной системы и технические характеристики оборудования.

90,60 ISO / TC 22 / SC 34

ISO 16183: 2002

Двигатели для тяжелых условий эксплуатации — Измерение выбросов неочищенных выхлопных газов и твердых частиц с использованием систем частичного разрежения потока в переходных условиях испытаний

90.93 ISO / TC 22 / SC 34

ISO 16247: 2004

Дорожные транспортные средства. Обнаружение утечек в выхлопной системе. Метод испытания на гелий и технические характеристики устройства обнаружения.

90,60 ISO / TC 22 / SC 34

ISO 17536-1: 2015

Дорожные транспортные средства. Испытание характеристик сепаратора аэрозолей для двигателей внутреннего сгорания. Часть 1. Общие положения.

90.20 ISO / TC 22 / SC 34

ISO 17536-1: 2015 / DAmd 1

Дорожные транспортные средства. Испытание характеристик сепаратора аэрозолей для двигателей внутреннего сгорания. Часть 1. Общие положения. Поправка 1.

40.60 ISO / TC 22 / SC 34

ISO / TS 17536-2: 2017

Дорожные транспортные средства. Испытание характеристик сепаратора аэрозолей для двигателей внутреннего сгорания. Часть 2: Метод лабораторных испытаний.

90.20 ISO / TC 22 / SC 34

ISO / TS 17536-3: 2014

Дорожные транспортные средства. Испытание характеристик сепаратора аэрозолей для двигателей внутреннего сгорания. Часть 3. Метод проведения гравиметрических испытаний двигателя.

90.93 ISO / TC 22 / SC 34

ISO 17536-4: 2019

Дорожные транспортные средства. Испытание производительности сепаратора аэрозолей для двигателей внутреннего сгорания. Часть 4. Лабораторный метод испытания фракционной эффективности.

60.60 ISO / TC 22 / SC 34

ISO / TS 17536-5: 2018

Дорожные транспортные средства. Испытание характеристик сепаратора аэрозолей для двигателей внутреннего сгорания. Часть 5: Метод испытания фракционного КПД двигателя и метод отбора проб при распределении до уровня.

60.60 ISO / TC 22 / SC 34

ISO / TS 19713-1: 2010

Дорожные транспортные средства. Оборудование для очистки впускного воздуха для двигателей внутреннего сгорания и компрессоров. Часть 1. Испытание на фракционную эффективность с использованием мелких частиц (оптический диаметр от 0,3 до 5 мкм)

90.60 ISO / TC 22 / SC 34

ISO / TS 19713-2: 2010

Дорожный транспорт. Оборудование для очистки впускного воздуха для двигателей внутреннего сгорания и компрессоров. Часть 2: Фракционное испытание эффективности с использованием крупных частиц (оптический диаметр от 5 до 40 мкм)

90.60 ISO / TC 22 / SC 34

ISO / CD 20724

Дорожный транспорт. Воздушные фильтры на впуске двигателей внутреннего сгорания, впускные компрессоры и пассажирские отсеки. Испытание на субмикронную фильтрацию.

30.99 ISO / TC 22 / SC 34

ISO / TS 23362

Нанотехнологии. Наноструктурированный пористый оксид алюминия в качестве носителя катализатора для контроля выбросов выхлопных газов транспортных средств. Спецификация характеристик и методы измерения.

60.00 ISO / TC 229
.

выхлопных газов — перевод на немецкий — примеры английский

Эти примеры могут содержать грубые слова на основании вашего поиска.

Эти примеры могут содержать разговорные слова, основанные на вашем поиске.

Процессы очистки от вредных веществ от выхлопных газов

Verfahren zum Entfernen von Schadstoffen aus Abgasen

Рабочая переменная представляет содержание вредных веществ в выхлопных газах двигателя внутреннего сгорания.

Die Betriebsgröße ist repräsentativ für einen Schadstoffgehalt eines Abgases der Brennkraftmaschine.

Состав для очистки выхлопных газов , содержащий керамику по п.1 в качестве активного ингредиента.

Zusammensetzung zum Reinigen eines Abgases , umfassend eine Keramik nach Anspruch 1 как Wirkstoff.

Способ смешивания с выхлопным газом (7) в установке для очистки выхлопного газа (1).

Verfahren zur Mischung eines Abgases (7) in einer Abgasbehandlungseinheit (1).

Изобретение также относится к способу преобразования частиц сажи (2) из ​​ в выхлопной газ , в котором применяются различные электрические потенциалы.

Weiter wird auch ein Verfahren zur Umsetzung von Rußpartikeln (2) eines Abgases vorgeschlagen, bei dem verschiedene elektrische Potentiale eingesetzt werden.

Изобретение относится к лямбда-зонду для определения содержания кислорода в выхлопном газе .

Die Erfindung betrifft eine Lambdasonde zur Erfassung eines Sauerstoffgehalts in einem Abgas .

Двигатель внутреннего сгорания содержит тракт выхлопных газов (4).

Такая конструкция и способ позволяют системе очистки выхлопных газов работать непрерывно с одним накопительным катализатором.

Diese Anordnung bzw. dieses Verfahren ermöglichen den kontinuierlichen Betrieb einer Abgasreinigungsanlage mit einem einzigen Speicherkatalysator.

Раскрыт насос для подачи среды для последующей обработки выхлопных газов , в частности водно-мочевинного раствора, для дизельных двигателей.

Кроме того, описан способ изготовления такой системы выхлопных газов (10).

Изобретение относится к катализатору выхлопных газов для топливных двигателей.

Изобретение относится к устройству очистки выхлопных газов дизельных двигателей.

Процесс изготовления матрицы для катализатора выхлопных газов .

Удаление газообразного хлористого водорода из выхлопных газов .

Монтажный блок с трубой для выхлопных газов и трубой для свежего воздуха.

Процесс удаления оксидов азота из выхлопных газов .

Метод напыления выхлопного электрода на кислородный датчик выхлопных газов .

Verfahren zum Zerstäuben einer Abgaselektrode auf einen Sauerstoffmessfühler für Abgase .

Устройство и способ очистки выхлопного газа дизельного двигателя.

Способ и устройство для периодического получения точных показаний монитора непрозрачности потока выхлопных газов .

Аппарат для дозирования аммиака в выхлопных газах ток.

.Устройство очистки выхлопных газов

— перевод на немецкий — примеры английский

Эти примеры могут содержать грубые слова на основании вашего поиска.

Эти примеры могут содержать разговорные слова, основанные на вашем поиске.

Устройство для обработки выхлопных газов включает, в частности, источник восстановителя для мочевины и катализатор SCR.

Система двигателя и установка очистки выхлопных газов Метод регенерации

УСТРОЙСТВО ОЧИСТКИ ВЫХЛОПНЫХ ГАЗОВ , СПОСОБ ОБРАБОТКИ ВЫХЛОПНЫХ ГАЗОВ И МОТОТВ

СПОСОБ ПРИМЕНЕНИЯ ЗОНДА К УСТРОЙСТВУ ДЛЯ ОЧИСТКИ ВЫХЛОПНЫХ ГАЗОВ

В компьютерной модели устройство очистки выхлопных газов разделено на несколько ячеек.

СИСТЕМА ВПРЫСКА, НАСОС-Дозатор, УСТРОЙСТВО ОЧИСТКИ ВЫХЛОПНЫХ ГАЗОВ , МЕТОД

На этапе b) рабочее состояние (4) устройства (1) обработки выхлопного газа определяется с использованием по меньшей мере одной переменной состояния (5), в которой отложения могут попадать на электрический нагреватель (2).

In einem Schritt b) wird ein Betriebszustandes (4) der Abgasbehandlungsvorrichtung (1) anhand zumindest einer Zustandsgröße (5) festgestellt, in dem Ablagerungen auf der elektrisnn Heizung (2) auftreten.

В этом способе дозирующее устройство (1) сначала приводится в действие для дозирования восстановителя в устройство (2) для обработки выхлопных газов .

Bei dem Verfahren wird zunächst die Dosiereinheit (1) zur Dosierung von Reduktionsmittel in die Abgasbehandlungsvorrichtung (2) betrieben.

Изобретение относится к устройству (9) для обработки выхлопных газов для устройства CVD (1) для отделения богатого кремнием нитрида в процессе CVD, в частности в процессе LPCVD.

Die Erfindung betrifft eine Abgasbehandlungsvorrichtung (9) für einen CVD-Vorrichtung (1) zum Abscheiden von siliziumreichen Nitrid in einem CVD-Prozess, insbesondere in einem LPCVD-Prozess.

Изобретение относится к способу эксплуатации устройства (1) для обработки выхлопных газов , содержащего по меньшей мере один нагреватель (3) и по меньшей мере одно устройство (4) подачи восстановителя.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer Abgasbehandlungsvorrichtung (1) mit zumindest einer Heizung (3) und zumindest einer Zufuhreinrichtung (4) für ein Reduktionsmittel.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ ВЫХЛОПНЫХ ГАЗОВ ИМЕЕТ ДВА МЕДОМБЕРГЕНТА ДЛЯ ГЕНЕРАЦИИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОТЕНЦИАЛА

УСТРОЙСТВО ОЧИСТКИ ВЫХЛОПНЫХ ГАЗОВ ДЛЯ УСТРОЙСТВА CVD, УСТРОЙСТВА CVD И МЕТОДА ОЧИСТКИ ВЫХЛОПНЫХ ГАЗОВ

Система двигателя внутреннего сгорания и способ определения состояния устройства очистки выхлопных газов в такой системе

УСТРОЙСТВО ОЧИСТКИ ВЫХЛОПНЫХ ГАЗОВ ДЛЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ВБЛИЗИ ДВИГАТЕЛЯ

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ ВЫХЛОПНЫХ ГАЗОВ И СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИДЕИ

Изобретение относится к устройству для обработки выхлопного газа для двигателя внутреннего сгорания, имеющему первый фильтр для твердых частиц и второй фильтр (6) для твердых частиц, расположенные после первого фильтра для твердых частиц в направлении потока выхлопного газа через выхлопной газ . аппарат .

Die Erfindung Betrifft eine Abgasbehandlungseinrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine, mit einem ersten Partikelfilter und einem in Strömungsrichtung des Abgases durch die Abgasbehandlungtigeenromrichtungters.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ ВЫХЛОПНЫХ ГАЗОВ И СПОСОБ РАБОТЫ С УСТРОЙСТВОМ ДЛЯ ОЧИСТКИ ВЫХЛОПНЫХ ГАЗОВ

УСТРОЙСТВО ОЧИСТКИ ВЫХЛОПНЫХ ГАЗОВ ДЛЯ СИСТЕМЫ ВЫХЛОПНЫХ ГАЗОВ И СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА УСТРОЙСТВО ОЧИСТКИ ВЫХЛОПНЫХ ГАЗОВ

Способ регулирования состава выхлопных газов при эксплуатации устройства очистки выхлопных газов

Способ по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что устройство для обработки выхлопных газов (16) содержит катализатор типа трехкомпонентного катализатора.

Verfahren nach irgendeinem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zur Behandlung (16) von Abgasen einen Katalysator vom Typ Dreiwegekatalysator aufweist. .

Устройство катализатора — как он работает?

Выхлопная система в автомобиле предназначается для того, чтобы выпускать все отработанные газы из транспортного средства наружу. В своей конструктивной составной имеет выпускной коллектор, каталитический конвертер и глушитель.

Если вникнуть глубоко в суть и принцип работы выхлопной системы, то можно разобраться для себя, что данное устройство является достаточно простым, а необходимыми знаниями сможет оперировать даже новичок в автомобильном деле. Важнейшим аспектом рассмотрения выхлопной системы – это определение смысла и сущности данного устройство. Так, приоритетной и важнейшей целью эксплуатации данного узла является вывод всех отработанных газов и очищение от тех же газов камеры сгорания. В тот момент, когда начинает открываться выпускной клапан непосредственно во впускной коллектор постепенно начинает направляться массе этих отработанных газов.

Если двигатель внутреннего сгорания выбранного транспортного средства дизельный, то следует учитывать один непоколебимый аспект работы всей системы: все части газов, которые уже являются отработанными, начинают активизировать крыльчатку турбокомпрессора, вследствие чего становится возможным их вывод уже в саму трубу. В том случае, если рассматриваемый автомобиль имеет бензиновый двигатель внутреннего сгорания, то вследствие за прохождением коллектора все газы будут перемещаться непосредственно в трубу приема. Далее они будут попросту следовать по предварительно установленной схеме строения на все выходные позиции.

1. Назначение и общее описание выхлопной системы.

Одним из основных элементов выхлопной системы автомобиля является коллектор. Именно посредством этого узла и происходит вывод всех отработанных газов непосредственно из камеры сгорания. Все отходы, которые выходят, будут поступать в особые трубки, которые являются лишь посредниками и промежуточными звеньями во всей процедуре вывода отработанных газов наружу.

Важно заметить, что именно устройство коллектора в большинстве случаев подвергается тюнингу разными специалистами. Делается это для того, чтобы максимально обеспечивать подачу топлива в цилиндры, вследствие чего в разы увеличиться мощность двигателя внутреннего сгорания.

Вслед за устройством коллектора следует каталитический нейтрализатор. Данное устройство предназначается для того, чтобы обеспечивать наименьший уровень токсичности отработанных газов. Если внедриться непосредственно в структурные особенности устройства катализатора в разрезе, то можно обнаружить, что состоять оно будет из внешней оболочки, выполненной из керамики, и тонких каналов, которые располагаются на ней. Все эти каналы внутри покрываются специальным небольшим платиновым слоем. В более простых случаях платина заменяется на более редкие металлы, такие как родий или палладий.

Важно заметить, что из-за того, что изготовление устройства катализатора предусматривает использование очень дорогих материалов, его себестоимость также является достаточно высокой. Вслед за устройством катализатора располагается устройство резонатора. Основная функциональная составная данного узла будет заключаться в том, чтобы резко расширить все отработанные газы. Именно из-за этого процесса будет значительно снижаться противодавление канала выхлопа, вследствие чего будет на порядок снижаться возникающая ударная волна.

Заключительным узлом и устройством, который является квинтэссенцией конструкции выхлопной системы автомобиля, является глушитель. Именно данная часть несет ответственность за то, какой именно звук издает автомобиль при езде. В современном мире автомобильные производители используют три вида глушителя, которые имеют свои особенности и свои негативы: ограничитель, отражатель и поглотитель.

После того, как было детально рассмотрено устройство выхлопной системы транспортного средства, следует приступить к разбору схемы, которая обеспечивает успешную работу данной системы. Принцип работы выхлопной системы является достаточно простым, вследствие чего даже новичок сможет разобраться с этим устройством. Выше мы уже определили, каким именно образом все отработанные газы направляются и попадают наружу, так что повторяться в этой отросли не следует.

Но важно заметить, что если речь идет о двигателе дизельном, а не бензиновом, то все отработанные газы сначала будут активизировать крыльчатку турбокомпрессора, лишь после чего направляться прямиком в трубу.

Тем не менее, очень важной является схема выхлопной системы, так как она напрямую связана с принципом ее работы. Так, данная схема предусматривает, что за приемной трубой газы будут направляться непосредственно в катализатор, где будет происходить очистка на увеличенных температурах, около 250 градусов. Важно заметить, что температура будет полностью контролироваться установленным лямбда-зондом.

Уже в зависимости от того, какие именно показатели будет выдавать температурный специальный датчик, непосредственно в цилиндры двигателя внутреннего сгорания будет направляться и поступать определенное количество топлива и воздуха. После этого отработка газов будет проходить процесс гашения, который проходит в резонаторе, вследствие чего будет произведен прямой вывод газов наружу посредством глушителя.

2. Конструкция катализатора.

Устройство катализатора предназначается для того, чтобы очищать все отработанные выхлопные газы. Являет собою устройство форму емкости, которая изготовлена из металла и имеет внутренний огнеупорный слой. Непосредственно во внутренней части емкости располагается тепло катализатора, которое разделяется условно на две подкатегории – металлическое и керамическое.

Устройство керамического катализатора представляет собою трехкомпонентный нейтрализатор выхлопа. Первым элементом является проволочная сетка, выполненная из нержавеющей стали, которая будет покрывать подушку, которая выполнена из керамического материала. Зачастую это обычный силикат, который сделан из алюминия и имеет частицы слюды. Третьим элементом является теплоизоляция, которую представляет термоустойчивый корпус с двойными стенками. Устройство металлического катализатора располагает гофрированной фольгой, которая покрыта активным слоем (палладий или же платина). В целом, если разобраться, то его конструкция полностью совпадает с катализатором керамического типа.

3. Принцип работы катализатора.

Катализатор, как правило, должен устанавливаться непосредственно после приемной трубы. Довольно часто также встречаются конструкции, где катализатор прикрепляется уже к фланцу устройства выпускного коллектора. Устройство каталитического нейтрализатора имеет корпус, блок носитель и теплоизоляцию. Важно знать, что при ударе корпуса катализатора об бордюр или камень будет происходить разрушение всех керамических сот картриджа, который располагается внутри устройства.

Устройства блока носителя, который состоит из большого количества сот-ячеек, играет основную функциональную роль в устройстве катализатора. Все соты покрываются особым рабочим составом. Важно заметить, что состав начинает свою эффективную работу непосредственно после прогревания, когда температура уже будет достигать 300 градусов.

Посредством устройства катализатора будет осуществляться сдерживание окиси углерода, углеводородов, сажи и иных веществ в выхлопных газах, посредством которых происходит разрушение слизистых оболочек. Важно заметить, что соты оболочки покрываются очень тонкой пленочкой, которая выполняется из платиноиридиевого сплава.

Все несгоревшие остатки нежелательных вредных веществ будут соприкасаться с раскаленной поверхностью каталитического слоя, вследствие чего будет происходить их тотальное истребление – они будут догорать. При непосредственном процессе горения будет использоваться остаток кислорода, который содержится в отработанных газах. Уже на выходе из катализатора будет обретен безвредный продукт из веществ, которые не несут никакой опасности жизни человека и окружающей среде.

Таким образом следует отметить, что именно катализатор является основным и центральным устройством всей выхлопной системы автомобиля, так как именно посредством данного устройства происходит тотальной искоренение всех нежелательных веществ из отработанных выхлопных газов. Принцип работы данного устройства является достаточно простым, так что каждый сможет ознакомиться, а вследствие и разобраться с ним.

Если автомобилист сталкивается с определенными трудностями, или же чувствует фактами, что выхлопная система пришла в негодность или неисправность, то следует незамедлительно обратиться в ближайший профессиональный сервисный центр, так как неисправность данного узла может послужить тотальному краху всей автомобильной системной цепи, ремонт которой обойдется автолюбителю в очень круглую сумму.

Подписывайтесь на наши ленты в таких социальных сетях как, Facebook, Вконтакте, Instagram, Pinterest, Yandex Zen, Twitter и Telegram: все самые интересные автомобильные события собранные в одном месте.

Признаки засорения катализатора и методы предотвращение выхода из строя

Существует несколько признаков, указывающих на засорение каталитического нейтрализатора отработавших газов автомобиля. Давайте выясним, по каким же причинам возникает эта неприятная проблема.

А знаете ли вы?

Температура засоренного каталитического нейтрализатора может превышать отметку в 650 °С, что приводит к таким проблемам, как закипание трансмиссионной жидкости, выход системы трансмиссии из строя, пробуксовка сцепления и разгон двигателя до слишком высокого числа оборотов.

Каталитический нейтрализатор является неотъемлемой частью выпускной системы любого современного автомобиля. Он способствует поддержанию низкого уровня выбросов в соответствии с нормами токсичности, установленными для отработавших газов транспортных средств. Этот важный компонент расположен между двигателем и выхлопной трубой. Его внутренняя часть, выполненная по подобию медовых сот, изготовлена из керамики и покрыта веществами-катализаторами, такими как платина и палладий, с целью очистки отработавших газов от токсичных веществ. Катализаторы вступают в реакцию с газами и преобразуют несгоревшие углеводороды, окись азота и монооксид углерода в безвредные вещества – двуокись углевода, азот, кислород и воду. Как правило, каталитический нейтрализатор рассчитан на бесперебойную работу в течение не менее 10 лет. Но по тем или иным причинам возможно появление проблем еще до истечения этого срока. Радует то, что неисправный каталитический нейтрализатор подает определенные предупреждающие сигналы.

Признаки неисправности каталитического нейтрализатора


Любой механизм или устройство, какими бы прочными они ни были, рано или поздно выходят из строя, особенно если им приходится работать в критических условиях. Каталитический нейтрализатор, отвечающий за очистку выпускных газов от загрязняющих веществ, работает при достаточно высоких температурах. Однако поврежденный или засоренный нейтрализатор оказывает негативное влияние на эксплуатационные характеристики автомобиля, которые бдительный водитель не может не заметить.

Потеря мощности

Для человека, который не особо хорошо знаком с устройством автомобиля, самым главным признаком является потеря мощности двигателя во время движения вверх по склону. При этом появляется четкое ощущение, что двигатель работает под высокой нагрузкой. Даже начинающий водитель способен распознать такой признак засоренного каталитического нейтрализатора, как увеличение расхода топлива.

Повреждение вследствие термоудара

Осмотрите внешнюю поверхность каталитического нейтрализатора на предмет видимых повреждений. Обесцвечивание и/или деформация корпуса нейтрализатора – это явные признаки теплового разрушения субстрата в результате перегрева. Такие повреждения чаще всего объясняются слишком богатой топливной смесью, подаваемой в двигатель, в результате чего в каталитический нейтрализатор поступает несгоревшее топливо. Это топливо догорает в самом нейтрализаторе, попутно расплавляя его субстрат, что приводит к блокированию работы компонента.

Засорения препятствуют прохождению газов через каталитический нейтрализатор, провоцируя нагнетание противодавления в выпускной системе, что отрицательно сказывается на эффективности работы двигателя. Термоудар также возможен при прямом контакте горячего каталитического нейтрализатора со льдом или холодной водой, поскольку при этом может потрескаться внутренний субстрат, что, опять же, приводит к засорению и повышению температуры в нейтрализаторе и в конечном итоге к снижению мощности двигателя.

Кислородный датчик – это устройство, которое помогает блоку управления оценивать работу двигателя. Он установлен в выпускном коллекторе и предназначен для определения состава топливной смеси, то есть не слишком ли она богатая или бедная. Датчик подает на блок управления соответствующий сигнал, после чего блок управления регулирует состав подаваемой в двигатель воздушно-топливной смеси (идеальное соотношение воздуха и бензина – 14,7:1). Неисправный кислородный датчик может передавать на блок управления некорректные данные, в результате чего пострадает каталитический нейтрализатор.

Дребезжащий звук вследствие механического повреждения

Иногда камни и разный мусор, отлетающие от дороги, могут ударить по каталитическому нейтрализатору и повредить его внутренние элементы. Такие повреждения идентифицируются по вмятинам снаружи нейтрализатора. Если керамическая часть каталитического нейтрализатора треснула или полностью разломалась, появляется дребезжащий звук. Со временем это приведет к блокированию работы каталитического нейтрализатора и нагнетанию противодавления в выпускной системе.

Запах газов

Если выходящие из выхлопной трубы отработавшие газы имеют сернистый запах, напоминающий запах тухлых яиц, это однозначно говорит о засорении каталитического нейтрализатора. Когда кто-то сомневается, что снижение мощности двигателя связано с засорением нейтрализатора, ему достаточно принюхаться к выхлопным газам. Причина этой проблемы заключается в несоответствующем составе воздушно-топливной смеси. К сожалению, этот признак проявляется в последнюю очередь. Обнаружение проблемы на таком позднем этапе, как правило, означает невозможность восстановления каталитического нейтрализатора. Владельцу автомобиля, вероятнее всего, придется раскошелиться на новый нейтрализатор.

Методы предотвращения выхода каталитического нейтрализатора из строя

Пирометр

Рекомендуется время от времени проверять состояние каталитического нейтрализатора отработавших газов. Это можно сделать при помощи пирометра, представляющего собой инфракрасный термометр, который помогает определить температуру на входе и на выходе каталитического нейтрализатора. Если пирометр показывает температуру в более чем 95 °С, это свидетельствует о наличии проблемы. Скорее всего, это связано со слишком богатой топливной смесью. Пирометр, выявивший перегрев, позволяет своевременно выявить и устранить проблему.

Тестер противодавления

Этот прибор, устанавливаемый чуть выше кислородного датчика, позволяет измерить противодавление. Этот показатель, согласно данным из инструкций по эксплуатации автомобилей, должен быть ниже 0,068 атм при холостых оборотах двигателя и при закрытом дросселе не выше 0,272 или 0,340 атм, что зависит от модели автомобиля. Более точные данные содержатся в инструкции по эксплуатации вашего автомобиля.

Обнаружив признаки нарушения работы каталитического нейтрализатора отработавших газов, немедленно отправляйтесь в автомастерскую, чтобы квалифицированный механик выявил причину и устранил неисправность. Он имеет возможность проверить рабочие характеристики автомобиля, сняв каталитический нейтрализатор, чтобы понять, в нем ли заключается проблема. Находясь за пределами своей страны, обязательно ознакомьтесь с правилами и нормами, касающимися использования каталитического нейтрализатора. Дело в том, что законодательство некоторых стран категорически запрещает владельцам автомобилей снимать этот компонент самостоятельно. Также имейте в виду, что причиной перегрева может оказаться нагар на свечах зажигания, пропуски зажигания в цилиндрах, несоответствующая установка угла опережения зажигания, неисправные выпускные клапаны и т. д. В любом случае за помощью лучше обращаться к квалифицированным специалистам авторизированных сервисных центров.

Трехкомпонентный катализатор (TWC) | Umicore

Работа трехкомпонентного катализатора

Трехкомпонентный катализатор окисляет загрязнители выхлопных газов — как углеводороды (HC), так и оксид углерода (CO) — и восстанавливает оксиды азота (NO x ) до безвредных компонентов: воду (H 2 O), азот (N ). 2 ) и диоксид углерода (CO 2 ).

В зависимости от условий эксплуатации двигателя и состава выхлопных газов степень конверсии выше 98% может быть достигнута при условиях, близких к стехиометрическим (лямбда-1).Необходимые условия реакции могут быть достигнуты менее чем через минуту за счет принятия специальных мер по холодному запуску, особенно быстрого нагрева выхлопных газов после запуска двигателя. Это особенно важно для езды по городу, для которой характерны частые старт-стопы.

Лямбда-регулируемые трехкомпонентные катализаторы

В трехкомпонентных катализаторах с лямбда-регулированием параллельно катализируются следующие три основные реакции.

  • 2 НО + 2 перемычки → N 2 + 2 перемычки 2
  • 2 CO + O 2 → 2 CO 2
  • 2 C 2 H 6 + 7 O 2 → 4 CO 2 + 6 H 2 O

Высокие степени конверсии для всех трех реакций могут быть достигнуты в стехиометрическом выхлопном газе с так называемым составом лямбда-1.Лямбда описывает массовое отношение воздуха к топливу во время сгорания и немного зависит от состава топлива / октанового числа (ON). Для ON 95 лямбда 1 равна 14,7; для ON 91 это число переместится в 14,8.

Особенно бедные отклонения (т. Е. Лямбда> 1, избыток кислорода) быстро приводят к значительному снижению конверсии NO x . Таким образом, баланс между катализатором и лямбда-контролем абсолютно необходим, чтобы гарантировать высокий уровень конверсии в течение всего срока службы автомобиля.

Характеристики преобразования TWC:
(например, TWC Pd / Rh)


Узкий диапазон соотношения воздух-топливо с высокой степенью конверсии всех регулируемых газовых компонентов.

NO

x Адсорбер для автомобилей с бензиновым двигателем

Принцип работы адсорберов NO x для автомобилей с бензиновым двигателем сравним с механизмом, уже описанным в разделе «Адсорбер дизельные NO x ». Различия могут быть реализованы в условиях эксплуатации, особенно при более высокой температуре выхлопных газов и другом составе выхлопных газов — более низком содержании кислорода — для бензиновых двигателей.

Это может привести как к корректировке составов покрытия, так и к корректировке стратегий управления двигателем.

Каталитические преобразователи | Давайте поговорим о науке

Есть ли у вас друзья, которые готовятся к экзамену по вождению? Или, может быть, вы тот, кто усвоил правила дорожного движения. Но как много вы на самом деле знаете о своей машине? Например, вы говорили, что благородные металлы помогают очищать выхлоп двигателя?

Предупреждение о неправильном представлении

Благородные металлы и драгоценные металлы — это не одно и то же.Драгоценные металлы имеют высокую денежную ценность. Благородные металлы обладают высокой устойчивостью к коррозии и окислению. Однако некоторые драгоценные металлы также относятся к благородным металлам.

Что выходит из выхлопной трубы автомобиля?

Выхлоп автомобилей также называют выхлопными газами автомобилей. В нем много веществ. Некоторые из них более вредны, чем другие.

Двигатель вашего автомобиля, вероятно, использует в качестве топлива бензин . Бензин — это углеводород . Ваш автомобиль смешивает это топливо с воздухом перед тем, как сжечь его.Этот процесс называется сжиганием , и он дает множество побочных химических продуктов.

Некоторые из этих побочных продуктов совершенно безопасны. Например, воздух на 78% состоит из газообразного азота (N 2 ). Часть этого азота реагирует с кислородом во время горения. Однако большая его часть попадает в выхлоп двигателя как N 2 . Выхлоп двигателя также включает воду (H 2 O). Зимой вы часто будете видеть, как из выхлопных труб капает вода.

Автомобильные двигатели также выделяют много вредных веществ.Некоторые из них могут вызвать кислотное осаждение. Это относится к диоксида углерода (CO 2 ), оксидов азота (NO x ) и оксидов серы .

Другие выбросы от транспортных средств могут вызвать проблемы со здоровьем, такие как сердечно-сосудистые заболевания и рак. Так обстоит дело с несгоревшими углеводородами, твердыми частицами (частицами углерода) и летучими органическими соединениями (ЛОС) .

Автомобильные двигатели также выделяют окиси углерода (CO) .Этот ядовитый газ может заменить кислород в вашем кровотоке. Если вы вдыхаете его достаточно, он может даже задохнуться!

Звучит очень опасно, не так ли? К счастью, каталитические нейтрализаторы помогают снизить вредные выбросы двигателя. Вот как.

Что такое каталитический нейтрализатор?

Каталитический нейтрализатор был изобретен около 1950 года Эженом Удри. Он был французским инженером-механиком. Он разработал каталитический нейтрализатор для очистки выхлопных газов автомобилей.

Каталитические нейтрализаторы начали широко использовать примерно в 1975 году. В то время правительства начали попытки уменьшить загрязнение воздуха от автомобилей. Но тогда многие автомобили использовали этилированный бензин. Свинец (Pb) может препятствовать нормальной работе каталитического нейтрализатора. Это потому, что свинец может покрывать поверхность, которая обычно вступает в реакцию с выхлопными газами.

Знаете ли вы?

Представьте, что вы использовали одинаковое количество топлива в внедорожнике с каталитическим нейтрализатором и в газонокосилке без него.Газонокосилка будет выделять примерно в 100 раз больше загрязняющих веществ!

Как работают каталитические нейтрализаторы?

На автомобиле каталитический нейтрализатор прикреплен к выхлопной трубе. Металлический корпус содержит керамические соты. Соты покрыты смесью платины (Pt), палладия (Pd) и родия (Rh). Эти благородные металлы хорошо сопротивляются окислению, коррозии и кислоте. Это означает, что они могут противостоять плохой погоде и всем химическим веществам, выделяемым автомобильным двигателем.

Благородные металлы в каталитических нейтрализаторах действуют как катализаторы .Катализаторы — это соединения , которые могут запускать химическую реакцию, не будучи затронутыми ими. Сотовая структура внутри каталитического нейтрализатора увеличивает площадь поверхности, на которой могут происходить реакции.

Каталитические преобразователи используют в качестве катализаторов такие элементы, как платина (Pt), палладий (Pd) и родий (Rh) (давайте поговорим о науке с использованием фотографий Periodictableru [CC BY], Изображения химических элементов в высоком разрешении [CC BY и Alchemist-hp ( talk) www.pse-mendelejew Производная работа: Purpy Pupple [CC BY-SA 3.0] Wikimedia Commons (Pt, Pd, Rh)).

Знаете ли вы?

Сегодня около 98% всех продаваемых в мире новых автомобилей содержат каталитический нейтрализатор.

Какие химические реакции происходят в каталитическом нейтрализаторе?

Каталитические нейтрализаторы

используют реакции восстановления , и окислительно-восстановительный потенциал , (окислительно-восстановительный потенциал) для снижения вредных выбросов.

Они используют катализатор восстановления , состоящий из платины и родия. Он помогает уменьшить количество оксидов азота (NO x ), удаляя атомы азота из молекул оксида азота (NO и NO 2 ).Это позволяет свободному кислороду образовывать газообразный кислород (O 2 ). Затем атомы азота, прикрепленные к катализатору, вступают в реакцию друг с другом. В результате этой реакции образуется газообразный азот (N 2 ).

Реакции восстановления азотной кислоты и диоксида азота (© Let’s Talk Science, 2019).

Изображение — текстовая версия

Азотная кислота и диоксид азота восстанавливаются с образованием газообразного азота и газообразного кислорода.

Каталитические нейтрализаторы

также используют катализатор окисления , состоящий из платины или палладия.Это помогает снизить содержание углеводородов (HC) и оксида углерода (CO). Начнем с того, что окись углерода и кислород соединяются с образованием двуокиси углерода (CO2). Затем несгоревшие углеводороды и кислород объединяются с образованием диоксида углерода и воды.

Реакции окисления монооксида углерода и несгоревших углеводородов (© Let’s Talk Science, 2019).

Изображение — текстовая версия

Окись углерода и кислород соединяются с образованием двуокиси углерода. Несгоревшие углеводороды и кислород объединяются с образованием диоксида углерода и воды.

В современных каталитических нейтрализаторах также используются датчики кислорода . Иногда их называют лямбда-датчиками. Они контролируют, сколько дополнительного кислорода закачивается в поток выхлопных газов. Поддержание правильного количества кислорода делает реакции восстановления и окисления более эффективными.

Знаете ли вы?

Двигатель автомобиля производит наибольшее количество загрязняющих веществ сразу после его включения. Это потому, что каталитическим нейтрализаторам может потребоваться несколько минут, чтобы сработать.Это отличный повод прогуляться, если вам нужно проехать лишь небольшое расстояние!

Исследователи изучают, можно ли использовать золото в каталитических нейтрализаторах. Это может показаться дорогим. Но на самом деле золото дешевле многих других благородных металлов. И это еще не все! Фактически, в ближайшие пару десятилетий у нас могут закончиться такие металлы, как платина. В некоторых местах люди даже воруют каталитические нейтрализаторы, чтобы добраться до драгоценных благородных металлов внутри!

Катализатор окисления дизельного топлива

Катализатор окисления дизельного топлива

Вт.Адди Маевски

Это предварительный просмотр статьи, ограниченный некоторым исходным содержанием. Для полного доступа требуется подписка DieselNet.
Пожалуйста, войдите в систему , чтобы просмотреть полную версию этого документа.

Abstract : Катализаторы окисления дизельного топлива способствуют химическому окислению CO и HC, а также органической фракции (OF) твердых частиц дизельного топлива. Они также окисляют диоксид серы, который присутствует в выхлопных газах дизельных двигателей при сжигании серосодержащего топлива. Окисление SO 2 приводит к образованию твердых частиц сульфата и может значительно увеличить общие выбросы твердых частиц, несмотря на уменьшение органической фракции.В современных системах нейтрализации дизельных двигателей важной функцией DOC является повышение содержания NO 2 в выхлопных газах для поддержки работы катализаторов SCR и сажевых фильтров.

Каталитические реакции

Катализатор окисления дизельного топлива (DOC) обязан своим названием своей способности способствовать окислению компонентов выхлопных газов кислородом, который в больших количествах присутствует в выхлопных газах дизельных двигателей. При прохождении над катализатором окисления оксид углерода (CO), газовая фаза углеводородов (HC), органическая фракция твердых частиц дизельного топлива (OF), а также нерегулируемые выбросы, такие как альдегиды или ПАУ, могут окисляться до безвредные продукты, и, следовательно, их можно контролировать с помощью DOC.В современных системах дополнительной обработки дизельного топлива важной функцией DOC является окисление оксида азота (NO) до диоксида азота (NO 2 ) — газа, необходимого для поддержки работы сажевых фильтров и катализаторов SCR, используемых для снижения NOx. . Подробное обсуждение реакций DOC, кинетики реакций и других аспектов технологии можно найти в литературе [3829] .

Механизм реакции над дизельным катализатором окисления объясняется наличием активных каталитических центров на поверхности носителя катализатора, которые обладают способностью адсорбировать кислород.В общем, реакция каталитического окисления включает следующие три стадии:

  1. кислород связан с каталитическим центром,
  2. реагенты, такие как CO и углеводороды, диффундируют к поверхности и реагируют со связанным кислородом, а
  3. Продукты реакции
  4. , такие как CO 2 и водяной пар, десорбируются с каталитического центра и диффундируют в основную часть выхлопных газов.

Окисление углеводородов и CO в выбросах дизельного топлива можно описать следующими химическими реакциями:

[Углеводороды] + O 2 = CO 2 + H 2 O (1)

C n H 2m + (n + m / 2) O 2 = nCO 2 + mH 2 O (1a)

2CO + O 2 = 2CO 2 (2)

Углеводороды окисляются с образованием диоксида углерода и водяного пара, как описано реакцией (1) или — более стехиометрически строго — реакцией (1а).Фактически реакции (1) и (1а) представляют собой два процесса: окисление газовой фазы HC, а также окисление соединений OF. Реакция (2) описывает окисление моноксида углерода до диоксида углерода. Поскольку углекислый газ и водяной пар считаются безвредными, вышеуказанные реакции приносят очевидную выгоду от выбросов. Окисление углеводородов также приводит к уменьшению запаха дизельного топлива.

Однако катализатор окисления будет способствовать окислению всех соединений восстановительного характера; некоторые из реакций окисления могут приводить к образованию нежелательных продуктов и, по сути, быть контрпродуктивными по отношению к назначению катализатора.Окисление диоксида серы до триоксида серы с последующим образованием серной кислоты (H 2 SO 4 ), описываемое реакциями (3) и (4), возможно, является наиболее важным из этих процессов.

2SO 2 + O 2 = 2SO 3 (3)

SO 3 + H 2 O = H 2 SO 4 (4)

Когда выхлопные газы выпускаются из выхлопной трубы и смешиваются с воздухом либо в окружающей среде, либо в туннеле для разбавления, который используется для отбора проб твердых частиц, их температура снижается.В таких условиях газообразный H 2 SO 4 соединяется с молекулами воды и зародышеобразователями, образуя (жидкие) частицы, состоящие из гидратированной серной кислоты. Этот материал, называемый сульфатными частицами, способствует общему выбросу твердых частиц из двигателя. Каталитическое образование сульфатов, особенно в сочетании с дизельным топливом с высоким содержанием серы, может значительно увеличить общие выбросы ТЧ и, таким образом, стать препятствием для применения катализатора.

Окисление NO до NO 2 необходимо для работы современных систем контроля выбросов дизельного топлива, где DOC является вспомогательным катализатором, поддерживающим работу других типов катализаторов, расположенных после катализатора окисления, для которых требуется повышенное содержание NO . 2 Соотношение / NO.

2НО + О 2 = 2НО 2 (5)

Двуокись азота требуется для повышения эффективности некоторых типов катализаторов SCR, а также для содействия пассивной регенерации сажевых фильтров (DPF). DOC, используемые в приложениях DPF / SCR, обычно оптимизированы для производства с высоким содержанием NO 2 .

Повышенные отношения NO 2 / NO с катализаторами окисления — хотя и необходимы для работы систем нейтрализации дизельных двигателей — также были источником разногласий.Среди двух компонентов выбросов NOx NO 2 показывает более высокую токсичность, чем NO. В некоторых случаях повышенные выбросы NO 2 могут способствовать ухудшению качества воздуха. Этот потенциальный вредный эффект DOC был впервые обнаружен в подземных выработках [159] . Эта проблема также может играть роль в «уличных каньонах» с высокой интенсивностью движения, даже если термодинамическое равновесие реакции (5) может быть достигнуто быстрее в присутствии солнечного света, а NO может быстро окисляться озоном.

###

Каталитический нейтрализатор

— обзор

2.5.2 Современные низкосортные схемы

Наличие в больших количествах автомобильных каталитических нейтрализаторов (автокотов) привело к развитию технологий плавки, основанных на улавливании железа и меди (Mishra and Reddy, 1987; Hoffmann, 1988). Энгельхард разработал пирометаллургические и гидрометаллургические технологии для концентрирования и очистки различных материалов, содержащих низкие содержания драгоценных металлов, включая золото (Benson et al., 2000). Это отход от типичных плавильных печей с автокатастрофой, где золото не рассматривается как сырье для печи.

Плавильный завод представляет собой установку с угольной дугой под флюсом мощностью 2,5 МВА с трехэлектродным кольцом (AC) и работает как печь сопротивления шлака. Плотность мощности этой специализированной печи относительно высока и составляет 320 кВт / м. 2 для подачи высокоглиноземистого сырья. Печь футерована огнеупором и охлаждается тремя водоохлаждаемыми медными пластинами для разработки футеровки замораживания.Операция полунепрерывная; выпуск шлака производится каждые 3 часа через водоохлаждаемую шлакобезьянку, а выпуск сплава производится один раз в день через выпускное отверстие в глиноземном блоке. Брызговик используется для открытия и закрытия летки из сплава, а летка для шлака открывается и закрывается вручную.

Поток отходящего газа проходит через термоокислитель для окисления CO до CO 2 , смешивается с охлаждающим воздухом и фильтруется с использованием статического мешка для первичной очистки. Затем отходящий газ очищается щелочью и проходит через электрофильтр перед окончательным выбросом в атмосферу.

Для плавки доступно довольно большое количество разнообразных материалов, в том числе остатки нефтепереработки, образующиеся во внутренних контурах гидрометаллургической переработки; автокатализаторы (также обозначаемые как autocats ) от внутреннего производства и сторонних поставщиков, а также отработанные катализаторы от химической промышленности. Остатки нефтепереработки представляют собой нерастворимые материалы, обычно остатки выщелачивания, содержащие значительное содержание МПГ, включая золото и серебро вместе со значительными количествами натрия и хлорида.

При производстве Autocat образуется значительный объем отходов с небольшим, но значительным содержанием МПГ. Эти керамические подложки представляют собой алюмосиликаты с высокой температурой плавления, а именно кордиерит [Mg 2 Al 4 Si 5 O 18 ] и муллит [Al 6 Si 2 O 13 ], с различными количества глинозема. Автокошки после продажи значительно различаются по содержанию МПГ, с загрязнителями, которые включают железо, никель, хром, свинец, фосфор, цинк и редкоземельные металлы, такие как CeO 2 .

Отработанные катализаторы представляют собой тугоплавкие материалы с широким спектром составов, от оксида алюминия, алюмосиликатов, цеолитов и силикатов до карбидов кремния. Содержание металлов колеблется от 0,1% до 5% МПГ, а составы варьируются от отдельных МПГ (Pt на Al 2 O 3 ) до отдельных МПГ плюс основного металла (Pt / Fe на Al 2 O 3 ) к смешанным МПГ (Au / Pd на Al 2 O 3 ). Эти материалы обычно имеют относительно небольшое содержание МПГ и большую площадь поверхности и плохо реагируют на выщелачивание из-за значительной потери МПГ, происходящей при повторной абсорбции.

Более традиционные очистители также добавляются в цикл плавки и включают в себя очистители для ювелиров, которые обычно содержат менее 0,1% золота, а также полировальные помады, которые представляют собой смеси тугоплавких абразивных материалов, таких как оксиды железа, корунд [Al 6 Si 2 O 13 ] и оксид алюминия [Al 2 O 3 ]. Плавка таких сложных смесей требует хорошего химического анализа для расчета добавок извести и других флюсов для образования жидких шлаков в диапазоне 1500–1600 ° C.Для этого при компаундировании плавильных смесей делается ссылка на тройные фазовые диаграммы для CaO – Al 2 O 3 –SiO 2 и CaO – FeO – SiO 2 .

Механизм сбора, по сути, использует карботермическую реакцию между гематитом и углеродом с образованием мелкодисперсных частиц железа, которые действуют как коллектор. Считается, что условия плавки являются окислительными, когда большая часть железа выводится в шлак в виде FeO, но некоторая часть оксида железа восстанавливается до металла, образуя плотную мелкодисперсную металлическую фазу.Мелкодисперсный коллектор железа проходит через расплавленный шлак, сталкиваясь с золотом и МПГ, и при достижении критического размера частиц гравитационные силы заставляют частицы оседать на поду.

Основные карботермические реакции резюмируются следующим образом:

(47,1) Fe2O3 + C → 2FeO + CO (г)

(47,2) FeO + C → Fe + CO (г)

Оксид железа — не единственный источник коллекционного металла. При температуре 1600 ° C большинство оксидов металлов восстанавливается до металла, что приводит к дополнительному выпадению металла, что снижает содержание МПГ в сплаве.Это особенно верно в присутствии SiO 2 , где восстановление до кремния термодинамически благоприятно при температурах выше 1600 ° C. Восстановление приводит к образованию в сплаве ферросилиция, что нежелательно с гидрометаллургической точки зрения. Образованный сплав имеет плотность 7–8 г / см 3 и значительно плотнее шлака, который обычно составляет 2–4 г / см 3 . Содержание МПГ в получаемом сплаве обычно находится в диапазоне 10–15%.

Коэффициенты распределения D x интересующих металлов между фазами сплава и шлака приведены в Таблице 47.3.

Таблица 47.3. Коэффициенты распределения для МПГ в типичных условиях плавки

9045
Элемент D x
Au 130
9045 Pt50
Rh 230

D x (% (м / м) металла X) сплав / (% (м / м) металла X) шлак .

На рис. 47.3 показана типовая схема концентрирования МПГ из глинозема и алюмосиликатного сырья в плавильных и гидрометаллургических установках.

Рисунок 47.3. Типовая технологическая схема каталитических нейтрализаторов плавки и выщелачивания.

Объяснение каталитических нейтрализаторов: как они работают и предотвращение краж

Если вы не знаете, что такое каталитический нейтрализатор, не теряйте из-за него сон. Технология не нова, и сегодня она присутствует практически в каждом автомобиле, но нет реальной причины, по которой каталитические нейтрализаторы должны быть в центре внимания любого автомобилиста большую часть времени.Они работают в фоновом режиме, используя химические реакции для очистки выхлопных газов вашего автомобиля от вредных газов. Если ваша не сломается или, как это становится все более распространенным в последние годы, кто-то не попытается ее украсть, беспокоиться не о чем.

В этом руководстве мы объясняем все, что вам нужно знать о каталитических нейтрализаторах — от того, как они работают, до материалов и драгоценных металлов, используемых в них — и как защитить ваш автомобиль от кражи каталитического нейтрализатора…

Как работают каталитические нейтрализаторы?

Каталитические нейтрализаторы превращают вредные вещества в выхлопных газах автомобиля, такие как оксид углерода, оксид азота, диоксид азота и углеводороды, в менее вредные вещества, такие как диоксид углерода и водяной пар, посредством химических реакций.

Внутренняя часть «кошки» обычно заполнена сотовой структурой, на которую нанесено покрытие, содержащее катализатор — вещество, которое вступает в реакцию с выхлопными газами, изменяя их химическую структуру.

Драгоценные металлы, такие как палладий, родий и платина, обычно используются в качестве катализаторов, и они имеют внутреннюю ценность, а это означает, что их стоит утилизировать и утилизировать, когда автомобиль утилизируется. К сожалению, эти драгоценные металлы также делают каталитические нейтрализаторы мишенью для воров.

Каталитические нейтрализаторы должны работать при высоких температурах до 400 градусов, чтобы максимально повысить их эффективность. Чтобы достичь этой оптимальной рабочей температуры, первые блоки были расположены близко к двигателю автомобиля, но это вызвало свои собственные проблемы, и кошка постепенно перемещалась дальше по выхлопной системе, подальше от источника тепла двигателя.

В современных автомобилях каталитический нейтрализатор находится под автомобилем по направлению к выпускному отверстию выхлопа, в таком месте, где он доступен для воров, которые могут вырезать весь блок из-под автомобиля.

Типы каталитических нейтрализаторов

Существуют различные типы каталитических нейтрализаторов. Простая «двусторонняя» катализатор окисления превращает оксид углерода (CO) в диоксид углерода (CO2) и углеводороды, которые в основном представляют собой частицы несгоревшего топлива, в диоксид углерода и воду. Более совершенные трехкомпонентные каталитические нейтрализаторы устанавливаются на современные автомобили, и они делают то же самое, а также снижают выбросы оксида азота (NO) и диоксида азота (NO2), которые вместе более известны как NOx, основная причина локализации воздуха загрязнение.

• Что такое AdBlue?

Дизельные автомобили обычно оснащены специальными каталитическими нейтрализаторами для снижения выбросов в атмосферу от дизельных двигателей с воспламенением от сжатия. Эти установки с катализатором окисления дизельного топлива обычно сочетаются с дополнительными технологиями очистки выхлопных газов, такими как рециркуляция выхлопных газов, дизельные фильтры твердых частиц для улавливания сажи и селективное каталитическое восстановление, в котором для удаления NOx используются инъекции раствора мочевины AdBlue.

Кража каталитического нейтрализатора

Количество случаев кражи каталитического нейтрализатора из автомобилей в 2019 году резко увеличилось, при этом общее количество случаев кражи за год примерно в 10 раз выше, чем в 2018 году.

Отчеты предполагают, что рост может быть отнесен на счет проблем с цепочкой поставок, из-за которых дилерам стало труднее обеспечить замену каталитических преобразователей через официальные каналы, что привело к возникновению черного рынка. Однако исторически самой большой движущей силой краж были зарубежные рынки драгоценных металлов внутри единиц. Каталитические нейтрализаторы, украденные в Великобритании, часто незаконно вывозятся за границу, а металлы перерабатываются.

Стоимость, связанная с заменой украденного каталитического нейтрализатора, может достигать 2000–3000 фунтов стерлингов, и эта цифра завышена из-за того, что воры обычно наносят машине при демонтаже устройства.Хотя кражи каталитических нейтрализаторов по-прежнему редки, есть несколько простых шагов, которые вы можете предпринять, чтобы защитить свой автомобиль …

  • Припаркуйте свой автомобиль в закрытом гараже или на хорошо освещенном месте на виду у публики, задняя часть автомобиля стена или забор.
  • Нанесите номер VIN вашего автомобиля на корпус каталитического нейтрализатора.
  • Попросите местный гараж приварить болты к каталитическому нейтрализатору или используйте другие коммерческие противоугонные устройства, которые затруднят его удаление.

История каталитического нейтрализатора

Каталитические нейтрализаторы существуют с 19 века, когда металлические цилиндры, содержащие фильтры, покрытые платиной, иридием и палладием, устанавливались на ранних французских легковых автомобилях в попытке удалить дым, выходящий из выхлопы. Технология была впервые запатентована французом Юджином Гудри, который переехал в Лос-Анджелес в 1930-х годах и основал компанию под названием Oxy-Catalyst, которая установила каталитические нейтрализаторы в промышленных дымоходах для борьбы со смогом.

• Стандарты выбросов Euro 6 и их значение для вас

Уже установив свои фильтры на складские вилочные погрузчики, к 1950-м годам Хоудри начал исследовать технологию каталитического нейтрализатора для использования на автомобилях и получил патент на свою конструкцию в 1956 году. Использование этой технологии на серийных автомобилях не получило широкого распространения до тех пор, пока свинец, который блокирует химические реакции, происходящие в каталитических нейтрализаторах, не был удален из бензина, и производители не были вынуждены ужесточить правила выбросов автомобилей.

Сегодня подавляющее большинство автомобилей с двигателем внутреннего сгорания на дорогах имеют каталитический нейтрализатор, и для разных моделей используются различные типы. Многие автомобили также имеют дополнительные системы, такие как рециркуляция выхлопных газов, дизельные сажевые фильтры и технология селективного каталитического восстановления на основе AdBlue, которые работают с «кошкой» для дальнейшей очистки выхлопных газов автомобилей.

Вы стали жертвой кражи каталитического нейтрализатора? Дайте нам знать в комментариях ниже…

Катализаторы в качестве датчиков — новый многообещающий подход к нейтрализации выхлопных газов автомобилей

Датчики (Базель). 2010; 10 (7): 6773–6787.

Поступило 4 июня 2001 г .; Пересмотрено 7 июля 2010 г .; Принято 9 июля 2010 г.

Авторские права © 2010 принадлежат лицензиату авторов MDPI, Базель, Швейцария. Эта статья цитировалась в других статьях в PMC.

Реферат

Датчики, которые определяют непосредственно и in situ состояние катализаторов выхлопных газов автомобилей, отслеживая электрические свойства самого покрытия катализатора.Примеры, включенные в этот обзор, включают определение на месте электрического импеданса трехкомпонентных катализаторов на основе растворов оксида церия-циркония и обедненных ловушек NO x для покрытий на основе щелочноземельных металлов, а также подходы к определению загрузка аммиака в цеолиты Fe-SCR с помощью электрических измерений переменного тока. Также рассматриваются более сложные подходы, основанные на взаимодействии с электромагнитными волнами. Для этого в выхлопную трубу вставляются металлические стержневые антенны.Свойства катализатора измеряются бесконтактным способом, что напрямую указывает на состояние катализатора. Радиочастотные датчики измеряют степень загрузки кислородом трехкомпонентных катализаторов, загрузку NO x обедненных ловушек NO x и содержание сажи в дизельных сажевых фильтрах.

Ключевые слова: бортовая диагностика (OBD), лямбда-зонд, трехкомпонентный катализатор (TWC), микроволновая печь, нейтрализация аммиака, ловушка обедненного NO x (LNT)

1. Введение

В прошлые годы было приложено много усилий для разработки новых автомобильных датчиков выхлопных газов, которые были бы чувствительны, селективны, имели долгосрочную стабильность и были экономически эффективными (см., например, Refs.[1–6] и цитируемую там литературу). Однако на сегодняшний день сериализованы только датчики на основе диоксида циркония, такие как бинарный лямбда-зонд, универсальный датчик кислорода в выхлопных газах (также известный как датчик UEGO или линейный лямбда-зонд) и амперометрический датчик NO x . Помимо прямого управления двигателем, все эти селективные датчики газа применяются в выхлопе для определения состояния катализатора косвенно, с помощью моделей. В зависимости от типа катализатора статус в этом отношении может означать:

  • ○ Текущая загрузка кислородом трехкомпонентных катализаторов (TWC)

  • ○ Текущий NO x -загрузка обедненных NO x ловушек (LNT)

  • ○ Текущий NH 3 -загрузка аммиачных катализаторов SCR (SCR)

  • ○ Загрязнение сажей сажевых фильтров (DPF)

  • ○ Эффективность преобразования

  • ○ Отравление серой

  • ○ И другие.

Недавно появился новый подход. Состояние катализатора определяется непосредственно, путем мониторинга электрических свойств самого покрытия катализатора. В этой статье рассматривается несколько попыток в этой области. Рассмотренные примеры включают:

  • Мониторинг на месте импеданса TWC на ​​основе оксида церия-циркония для определения степени их кислородной нагрузки,

  • На месте измерение импеданса LNT на основе щелочноземельных оксидов материалы покрытия для определения статуса LNT по отношению к его загрузке NO x , его статусу регенерации, его степени сульфуризации и его термическому старению,

  • ○ Подходы для определения загрузки аммиака в Fe-SCR -цеолиты с электрическими измерениями переменного тока.

Еще более изощренными и чрезвычайно многообещающими являются новейшие подходы на основе микроволнового излучения. Здесь радиочастотные антенны в виде простых металлических стержней вставляются в выхлопную трубу и определяются параметры отражения или параметры передачи. Такая система измеряет свойства катализатора бесконтактным способом , напрямую указывая состояние катализатора.

Будет показано, что эти измерения позволяют обнаруживать:

  • ○ Степень кислородной нагрузки TWC

  • ○ NO x -загрузка LNT и

  • ○ Загрязнение сажей DPF.

2. Общие сведения

Увеличение затрат на топливо в сочетании с давлением на автомобильную промышленность по сокращению выбросов CO 2 привело к резкому росту доли рынка легковых автомобилей с дизельным двигателем. Поскольку дизельные двигатели работают на обедненной смеси, удаление NO x с помощью обычных трехкомпонентных катализаторов невозможно, например, [6,7]. Следовательно, требуются новые концепции доочистки выхлопных газов.

Процесс СКВ аммиаком адаптирован к требованиям автомобильной промышленности.Для автомобилей большой грузоподъемности системы уже используются серийно, а недавно они были также серийно применены для легковых автомобилей [8]. В системах NH 3 -SCR в выхлопные трубы впрыскивается вещество, образующее аммиак, например водный раствор мочевины. В катализаторе SCR образуется NH 3 , служащий агентом селективного восстановления для NO x . В соответствии с механизмом реакции NH 3 первоначально адсорбируется (хранится) в катализаторе СКВ. Особенно при низких температурах восстановление NO x (степень превращения) сильно зависит от количества сохраненного NH 3 [9,10].

В ловушках для обедненных NO x (LNT) NO x адсорбируется и хранится в форме нитратов во время обедненной фазы. Снижение содержания нитратов происходит в последующей короткой фазе обогащения, непосредственно перед тем, как емкость LNT по накоплению NO x исчерпывается, и он начинает пропускать NO x [11]. Тот факт, что из-за оксида серы в выхлопных газах образуются сульфаты и препятствуют дальнейшему накоплению NO x , является критической проблемой. Затем требуется энергоемкая фаза обессеривания, которую следует начинать как можно реже [12].Для обеих новых технологий удаления NO x , NH 3 -SCR и LNT, новые датчики выхлопных газов, которые предоставляют информацию о состоянии катализатора (количество накопленных NO x , степень отравления сульфатами, количество накопленных NH 3 ) в дополнение к хорошо известному и отработанному лямбда-зонду может быть полезным для контроля катализатора.

Из-за сильно сниженного предела твердых частиц, сажевые фильтры для дизельных двигателей были серийно выпущены. DPF необходимо регулярно регенерировать, чтобы сжечь сажу, адсорбированную с течением времени [13].Поскольку в процессе регенерации расходуется топливо, количество регенераций должно быть сведено к минимуму. Следовательно, требуется детальное знание фактического содержания сажи в фильтре.

Выхлопы большинства бензиновых двигателей внутреннего сгорания очищаются трехкомпонентными каталитическими нейтрализаторами [6,7]. Для наилучшего преобразования ограниченных компонентов выхлопных газов, таких как NO x , углеводороды или CO, требуется стехиометрическое соотношение воздуха и топлива (λ = 1). Для этого перед каждым катализатором устанавливаются лямбда-зонды для определения текущее соотношение воздух-топливо в газовой фазе [1,2].Чтобы смягчить колебания от бедного к богатому, Washcoat TWC (каталитически активное покрытие сотовой подложки) содержит большое количество допированных растворов оксида церия-диоксида циркония в качестве компонента, аккумулирующего кислород, с использованием двух различных степеней окисления церия. при температурах выхлопных газов. Общая емкость хранения кислорода (OSC) напрямую связана с количеством присутствующего церия [14]. При измерениях λ до и после TWC его степень окисления рассчитывается с помощью подходов, основанных на модели.Эта косвенная характеристика степени загрузки катализатора кислородом является современной.

Подводя итог этому разделу, становится очевидным, что почти все устройства доочистки выхлопных газов накапливают газы или частицы. Было бы полезно напрямую определять состояние загрузки с помощью датчиков состояния катализатора. В последние несколько лет появился новый подход. Было исследовано, можно ли и в каких случаях определять состояние катализатора напрямую, отслеживая электрические свойства самого покрытия катализатора.

3. Диагностика прямого катализатора на основе импеданса

3.1. Трехкомпонентный катализатор (TWC)

Согласно хорошо известной химии дефектов [15], покрытие изменяет свою электрическую проводимость в зависимости от степени окисления оксида церия. Этот эффект был исследован для кондуктометрических датчиков кислорода в выхлопных газах [16], но его также можно использовать для непосредственного определения состояния кислородной нагрузки TWC [17]. Для этого на встречно-штыревые электроды (IDE) наносится покрытие TWC, которое вставляется в катализатор.Типичная установка чувствительного элемента изображена на (слева). Некоторые из этих сенсорных элементов расположены в корпусе катализатора вдоль оси потока (справа, цифры 1–4) для пространственного определения степени локальной нагрузки в катализаторе. Датчики нагреваются выхлопом, , т.е. , их рабочая температура — это температура выхлопных газов.

Схема установки чувствительного элемента (слева). Позиции датчика в катализаторе (справа). Цифры 1, 2, 3 и 4 обозначают расположение сенсорных элементов.Результаты, полученные с помощью этих датчиков, показаны на. Изменено по [17].

Другими словами, поскольку парциальное давление кислорода изменяется на 10-20 декад между обедненной и богатой [1], можно ожидать сильно изменяющегося сопротивления, если сенсорная пленка (= покрытие) изменяет степень своей кислородной нагрузки от полной до полной. полностью истощены.

Reiß et al. [17] провел переключение на обедненную смесь как в синтетических выхлопах, так и на динамометрических испытательных стендах. Было ясно показано, как через катализатор движется фронт загрузки кислорода.Кроме того, путем нормализации и суммирования сигналов по длине катализатора можно определить общую нагрузку кислородом, что очень хорошо согласуется со значениями, полученными из кислородного баланса, определенного путем анализа выхлопных газов до и после TWC [18] .

Очень интересный эксперимент показан в. Состав газа изменен с бедного на богатый. После обедненного периода, продолжающегося до т ≈ 200 с, было проведено чередование богатого и бедного газа (каждый в течение 1 мин, чистый слегка обогащенный).Лямбда-зонд, расположенный выше по потоку, четко отражает эти изменения. Второй λ-сигнал остается постоянным примерно на λ ≈ 1 во время переключений, пока при t ≈ 900 с λ-колебания не возникают после TWC.

Эксперимент по загрузке кислорода на установке. Соотношение воздух-топливо, измеренное лямбда-зондами (вверху). Электропроводность датчика, выраженная в процентном содержании кислорода (внизу). Изменено и пересчитано с использованием данных из [17].

Электропроводность покрытия, выраженная здесь как степень содержания кислорода (подробности в [18]), измеренная с помощью первого датчика, соответствует различным составам газа, хотя и с небольшой задержкой по времени.Остальные сенсорные устройства не показывают значительных колебаний, а скорее четко переключаются с загруженного на ненагруженный. Такое поведение можно хорошо объяснить, если предположить, что фронт окисления (или восстановления) движется через катализатор в направлении потока газа. Поскольку диффузию в покрытие и реакцию газа с благородными металлами и оксидом церия можно считать намного более быстрым, чем перенос кислорода вдоль оси потока [14], первые несколько сантиметров TWC буферизируют большинство быстрых переключений обедненной смеси. .Следовательно, не λ-изменения, а только общая зона истощения кислорода перемещается через катализатор, как ясно показывает датчик прямой загрузки кислорода.

3.2. Ловушка для обедненных NO

x (LNT)

Аналогичный подход интенсивно исследовался для ловушек для обедненных NO x . Здесь ситуация более сложная, потому что мочалка не только предназначена для хранения кислорода, но и в основном хранит NO x в форме нитратов. Подробности этого принципа можно найти в [6,11,19].Подобно тому, как IDE наносится на электрически изолирующую керамическую пластину. На него нанесено такое же покрытие, как и у керамического монолита ЛНТ. Датчик работает при той же температуре, что и LNT, например, при 300 ° C. Импеданс датчика определяется на уровне нескольких кГц.

Циммерманн и др. . изначально изучал основное поведение (после [20,21]). На датчик один за другим подаются разные составы газов («α», «β», «γ»). При богатой композиции «γ» с λ ≈ 0.8, происходит восстановление нитратов. За ним следует обедненный состав «α» с λ ≈ 2,1. В отличие от реального процесса двигателя, «α» не содержит NO x . Это делается для того, чтобы различать в основном эксперименте эффект накопления NO x и накопления кислорода.

Эскиз электрического импеданса материалов LNT при 350 ° C. Упрощено после Refs. [20] и [21].

Фаза хранения NO x не начинается до тех пор, пока не будет нанесен «β» (композиция, подобная «α», но с NO).Электрический импеданс Z принимает три окончательных значения. Они обозначают три различных состояния LNT: Z γ (обогащенный, регенерированный), Z α (обедненный и недавно регенерированный) и Z β (обедненный и загруженный NO x ). Начнем рассмотрение с точки восстановления обедненной смеси: Z α . Как только NO добавляется в выхлоп, покрытие катализатора накапливает NO x , и сопротивление уменьшается по мере увеличения нагрузки NO x до тех пор, пока Z β не достигнет конечного значения для «полностью загруженного NO x . в худой ».Поскольку LNT и материал датчика идентичны, ясно, что степень загрузки катализатора может быть определена непосредственно с помощью электрического измерения. Конечно, температурная зависимость электрического импеданса требует корректировки [21]. Кроме того, следует отметить, что если использовать материал LNT, который хранит все предлагаемые NO x , но который не выделяет NO x при отсутствии NO x , можно даже разработать интегрирующий датчик. устройство, использующее этот принцип [22].

Также были проведены динамометрические испытания двигателя [20,21,23]. Четыре датчика, каждый с одинаковым покрытием LNT, были вставлены в LNT. Положения датчика указаны в. Консервированный катализатор состоял из двух кирпичей LNT. В каждый из них было вставлено по два датчика (S1… S4). Аналогичным образом обрабатывались датчики и LNT. Следовательно, датчик можно рассматривать как образец покрытия катализатора в месте расположения датчика. Первый датчик представляет собой первую часть катализатора; другие датчики показывают поведение вдоль оси потока.Электронная схема была построена для расчета «степени загрузки NO» из значений импеданса каждого датчика на основе предыдущей корреляции между количеством сохраненного NO в LNT и импедансом датчика. В этом эксперименте LNT работал при температуре выхлопа 300 ° C. SO 2 был добавлен в выхлоп, чтобы отравить LNT серой в течение нескольких часов.

Динамометрическое испытание четырех датчиков, отображающих состояние покрытия LNT вдоль оси потока, как показано.SO 2 добавляют для ускорения сульфуризации. Обратите внимание: увеличивающаяся частота всплесков является результатом увеличения частоты регенерации, инициированной системой управления двигателем, чтобы компенсировать снижение способности накапливать NO x из-за отравления серой. Из [20] и [21]. Перепечатано с разрешения из бумаги SAE 2008-01-0447 © 2008 SAE International.

Полученные сигналы нагрузки четко показывают фронт отравления серой, проходящий через LNT. Во время циклов обогащенного обеднения нагрузка на S1 изменяется от 0 до 100%.Изначально загрузка NO x на S3 и S4 никогда не достигала 100%. Из-за того, что фронт отравления серой движется к концу LNT, один датчик за другим теряет способность к хранению. При повышенном поглощении серы процесс накопления NO x происходит в задних частях LNT. Можно даже продемонстрировать, как происходит обессеривание [20].

3.3. Аммиак-SCR-Catalyst

NO x -конверсия зависит от степени загрузки аммиака в SCR-катализаторе [24].Особенно при низких температурах высокая степень конверсии обеспечивается хорошо загруженным катализатором СКВ с NH 3 . Фактическая степень аммиачной нагрузки (иногда также называемая коэффициентом покрытия поверхности [25]) может быть определена с помощью сложных моделей, которые основаны на общей емкости накопления NH 3 SCR-покрытия в зависимости от данных о работе двигателя в сочетании с с весами NO x с использованием датчиков NO x . Прямое измерение с использованием датчика загрузки аммиака, вероятно, будет более точным.Опять же, основная идея состоит в том, чтобы использовать часть самого материала катализатора в качестве датчика для этого [26].

Импеданс пленки материала катализатора зависит от количества хранящегося аммиака. Во время кратковременного локального повышения температуры, при котором происходит десорбция аммиака, измеряется проводимость. Изменение проводимости можно рассматривать как меру содержания аммиака в катализаторе. Используется установка, аналогичная датчику загрузки кислорода TWC, как показано на рисунке (слева), однако датчик температуры на нижней стороне заменен нагревательной пленкой.

Фундаментальные испытания были проведены с цеолитным материалом SCR в синтетических выхлопных газах с 5% O 2 , 1% H 2 O и N 2 Кубински и Виссер [26]. Вначале покрытие катализатора не содержит хранящегося аммиака. В режиме загрузки при постоянной температуре к подаваемому газу добавляется аммиак, который сохраняется в пленке. Во время следующего режима измерения температура повышается с помощью нагревателя на нижней стороне датчика, и накопленный NH 3 десорбируется и / или окисляется.В этом случае измеряемой величиной является амплитуда переменного тока при приложенной постоянной амплитуде напряжения. Он пропорционален комплексной электрической проводимости. показывает типичный результат.

Ток, I , в результате приложенного переменного напряжения (слева). При t = 0 к подаваемому газу добавляли NH 3 , и пленка катализатора загружалась. Через 40 минут температура активно повышалась (режим измерения начинается при t ’= 0). Ход тока в режиме измерения при разном времени нагрузки (справа).Температура загрузки всегда 267 ° C. Изменено после [26], перепечатано с разрешения Elsevier.

Во время нагрузки ток увеличивается, поскольку электрическая проводимость цеолита увеличивается с загрузкой аммиака, как это известно из цеолитных датчиков аммиака [27–29] или диагностики аммиака на основе цеолита in situ в TPD [30]. Окончательное значение зависит от концентрации газа NH 3 , поскольку равновесное количество сохраненного NH 3 является функцией концентрации NH 3 в выхлопных газах.Во время режима измерения (нагрев, t ’> 0) измеряемый ток еще больше увеличивается из-за термически активируемой электропроводности. С увеличением выброса хранящегося аммиака сила тока сильно уменьшается. Максимум сигнала увеличивается с увеличением времени загрузки NH 3 и достигает уровня насыщения после определенного времени загрузки. Время загрузки до достижения уровня насыщения зависит от температуры и концентрации NH 3 в газе.Площадь под этими кривыми коррелирует с сохраненным количеством аммиака ([26] с данными из [10]). Преимущество этой процедуры состоит в том, что сам материал катализатора служит датчиком и напрямую показывает степень загрузки — и, возможно, по крайней мере, по соображениям правдоподобия — старение и функциональность системы SCR.

4. Радиочастотная бесконтактная прямая диагностика катализатора

4.1. Загрузка кислорода в TWC

Как показано выше, электрическая проводимость материалов покрытия зависит от состояния загрузки катализатора.В случае TWC проводимость оксидно-циркониевого компонента покрытия является функцией содержания кислорода [31]. Следовательно, используя взаимодействие материала катализатора с микроволнами, может оказаться подходящим непосредственное и бесконтактное измерение состояния катализатора. Типичная испытательная установка показана на.

Схема испытательной установки для проверки принципа радиочастотного метода определения состояния катализатора.

Радиочастотный (РЧ) сигнал выше частоты среза подается на каталитическое устройство с помощью коаксиальной антенны.Консервирование керамического монолита является проводником электричества. С электрической точки зрения установку можно рассматривать как частично заполненный круглый волновод. Более подробная информация о настройке радиочастоты объяснена в Ref. [32], а первые результаты по динамометрам двигателя обсуждаются в [33]. На некоторых различных частотах, которые зависят от геометрии катализатора и диэлектрической проницаемости материала, возникают резонансы, и так называемый коэффициент отражения на входе, S 11 , который обозначает соотношение отраженной и падающей волн, показывает заметные минимумы. .Изменение проводимости покрытия катализатора должно влиять на спектр S 11 .

Это продемонстрировано в. Опять же, были проведены переключения на обедненную смесь. Можно наблюдать очень четкие различия между окисленным (обедненным) и обедненным кислородом (богатым) состоянием, что указывает на два уровня кислородного буфера. Возможными характеристиками сигнала, которые могут служить измеряемыми величинами, являются значение S 11 на резонансной частоте, f res или сама резонансная частота f res .Далее рассматривается только резонансная частота f res .

Спектр входного коэффициента отражения TWC в полностью окисленном или обедненном кислородом состоянии (испытание двигателя; T ≈ 450 ° C, объемная скорость 60 000 ч −1 , размер катализатора ок. ∅118 мм × 127 мм) .

Интересно посмотреть, что произойдет, если подробно проследить переход от бережливого к богатому. Для этого во время переключения на обедненную смесь отслеживалась резонансная частота ().Выходные сигналы лямбда-зонда (вверху, зеленый и красный) указывают на условия работы двигателя. Когда TWC полностью загружен кислородом, двигатель переключается на обогащенное сгорание (при т 1 ≈ 9 с). Примерно через 4 с при t 2 буферная фаза завершается, поскольку емкость TWC по хранению кислорода исчерпана. Затем λ ниже TWC становится богатым. Лямбда-зонд после TWC (красный) измеряет слишком низкое значение λ из-за его перекрестной чувствительности к водороду [34].При t 3 ≈ 28 с начинается последующая фаза загрузки кислородом. TWC хранит кислород до тех пор, пока он не будет полностью загружен кислородом при т 4 ≈ 36 с. Поскольку отклонения от стехиометрического значения в два раза меньше, загрузка кислорода ( т 4 т 3 = 8 с) занимает вдвое больше, чем выделение кислорода ( т 2 т 1 = 4 с). Как только TWC начинает выделять кислород, резонансная частота (черная кривая) непрерывно уменьшается, пока не будет достигнуто постоянное значение.Во время последующей фазы загрузки кислородом f res снова увеличивается с постоянным наклоном до значения, которое указывает на окисленное состояние. Степень кислородной нагрузки определяется путем грубой балансировки кислорода до и после TWC (синяя пунктирная кривая). Кроме того, он измеряется девятью датчиками контроля состояния TWC, как показано на и (синяя кривая). Датчики расположены вдоль оси потока, и средняя степень кислородной нагрузки катализатора рассчитывается в результате взвешенного суммирования каждого из девяти сигналов датчиков (подробности см. В [18]).Хорошее соответствие между резонансной частотой и аналитически определенной кислородной нагрузкой доказывает, что резонансная частота является подходящей мерой для определения степени кислородной нагрузки TWC. Влияние CO, H 2 и H 2 O также исследовано и оказалось очень низким, что позволяет предположить, что зависимость состава газа RF-системы ниже, чем для лямбда-зонда [35 ]. Будет интересно оценить, способна ли RF-система также обнаруживать старение катализатора.На данный момент представляется возможным разработать альтернативную концепцию управления, не требующую двух лямбда-зондов.

Сигналы лямбда-зонда до и после TWC (зеленый rsp. Красный), резонансная частота ( f res ) во время загрузки и разгрузки кислородом (черный), измеренные (синий) и приблизительно рассчитанные (синий пунктир) степень кислородной нагрузки. Пересчитано, частично с использованием данных из [18].

4.2. NO

x -загрузка LNT

Электропроводность LNT-покрытий изменяется в зависимости от степени загрузки NO x , а также в зависимости от количества хранимого кислорода.Следовательно, можно ожидать определения статуса загрузки NO x с помощью аналогичной настройки RF, как показано в разделе 4.1. В первоначальной попытке, которая, однако, далеко не так развита, как для TWC, было продемонстрировано, что можно различать кислородную нагрузку и NO x -нагрузку [23]. Как и ожидалось из раздела 3.2., Эффекты загрузки NO x намного меньше, но предполагается, что также может быть обнаружена степень отравления серой. На данный момент данных об испытаниях двигателя нет.

4.3. Загрязнение сажевого фильтра сажевым фильтром

Новая идея состоит в том, чтобы контролировать количество сажи на сажевом фильтре (DPF) с помощью радиочастотного метода. Поскольку сажа обладает заметной проводимостью, имеет смысл исследовать, как сажа влияет на резонансные спектры.

DPF — это керамические настенные фильтры с чередующимися засоренными каналами. Выхлоп проходит через пористые стенки канала, в которых задерживаются твердые частицы. Подробный обзор технологии DPF можно найти в исх.[13,36,37]. С увеличением количества сажи сопротивление потоку увеличивается. Когда нагнетается сажа в размере нескольких г / л объема фильтра, сажевый фильтр необходимо регенерировать, чтобы избежать засорения и увеличения расхода топлива, то есть , сажа должна окисляться при более высоких температурах выхлопных газов. В последовательных приложениях датчик давления определяет разницу давлений до и после DPF. Применяя сложную модель давления при определенных объемных расходах, можно определить, когда фильтр требует регенерации сажи [6].На данный момент серийно разрабатываются только датчики сажи [38–41]. Они определяют количество частиц сажи в выхлопном потоке, но не загрузку фильтра. Хотя недавно было показано, что отложения кокса в промышленных катализаторах с неподвижным слоем можно непосредственно и на месте контролировать с помощью спектроскопии импеданса типичной гранулы катализатора [42], с помощью датчика загрузки сажи, измеряющего непосредственно импеданс DPF, нельзя. сообщалось в научной литературе.

Однако недавно был предложен очень многообещающий подход.На установке, аналогичной установке, были исследованы фильтры для сажи. Показано, что существует уникальная связь между загрузкой сажи и характеристиками параметров рассеяния [43]. Подходящими характеристиками сигнала являются резонансные частоты, ширина полосы резонансных пиков, затухание при резонансе и частичные потери мощности. На вставке изображен сдвиг резонансной частоты из-за содержания сажи как в DPF с покрытием, так и без него (объем фильтра 2,3 литра). Авторы [43] констатируют, что принцип измерения достаточно обоснован.Дальнейшие испытания должны быть направлены на изучение влияния мешающих величин, таких как температура и агломерация несгоревших углеводородов или воды.

Спектры отражения, полученные для сажевых фильтров с различным содержанием сажи, как указано. Объем DPF: 2,3 л. Обратите внимание: в отличие от, | S 11 | дается в дБ. С небольшими изменениями после [43], перепечатано с разрешения Института физики и IOP Publishing 2010.

5. Выводы и перспективы

Вместе с рассмотренными результатами по радиочастотным методам загрузки кислородом трехкомпонентных катализаторов и NO x — загрузка обедненных ловушек NO x , все основные каталитические устройства можно контролировать бесконтактным способом.В то время как для реальных приложений высокочастотный метод может быть особенно интересен из-за его простой и недорогой установки, подход, основанный на импедансе, может привести к более глубокому пониманию материалов катализатора и их взаимодействия с газовой фазой. В любом случае оба прямых метода позволяют по-новому взглянуть на состояние катализатора. Они могут не заменять, а скорее поддерживать обычно используемые датчики выхлопных газов.

Несмотря на то, что приведенные выше данные очень многообещающие, очевидно, что оба метода измерения — метод на основе импеданса и метод на основе ВЧ — далеки от серийного применения в ближайшем будущем.Влияние мешающих величин должно быть исследовано более подробно, а также должна быть продемонстрирована пригодность для длительного применения в выхлопных газах. На первый взгляд, методика измерения на основе радиочастот может показаться очаровательной, но необходимо учитывать проблемы электромагнитной совместимости и разработать соответствующие электронные прототипы датчиков, прежде чем можно будет даже подумать о последовательном применении. И в конце концов, нужно продемонстрировать не только технические достоинства, но и доказать, что радиочастотная система обеспечивает также экономические выгоды — необходимость в автомобильной промышленности.

Благодарности

Автор с благодарностью отмечает финансовую поддержку Немецкого исследовательского фонда (DFG) в рамках грантов Mo 1060 / 6-1 и Fi 956 / 3-1, а также выражает признательность производителям автомобилей и поставщикам, таким как Umicore AG & Co. KG, BMW, и Continental за вспомогательные части работы. Мы высоко ценим вклад коллег, сотрудников и студентов Исследовательского центра двигателей Байройта (BERC), а именно Герхарда Фишерауэра, и в алфавитном порядке Мартина Ферстера, Гюнтера Хагена, Себастьяна Райса, Маттиаса Шпёрля и Марион Ведеманн.

Ссылки

1. Riegel J, Neumann H, Wiedenmann H-M. Датчики выхлопных газов для контроля выбросов в автомобилях. Ионика твердого тела. 2002; 152–153: 783–800. [Google Scholar] 2. Моос Р. Краткий обзор автомобильных датчиков выхлопных газов на основе электрокерамики. Int. J. Appl. Ceram. Technol. 2005; 2: 401–413. [Google Scholar] 3. Жуйков С., Миура Н. Разработка потенциометрических датчиков NO x на основе диоксида циркония для автомобильной и энергетической промышленности в начале 21 века: каковы перспективы датчиков? Sens.Привод. B Chem. 2007; 121: 639–651. [Google Scholar] 4. Fergus JW. Датчики на основе твердого электролита для измерения CO и углеводородных газов. Sens. Actuator. B Chem. 2007. 122: 683–693. [Google Scholar] 5. Моос Р., Шенауэр Д. Обзор: Последние разработки в области определения содержания аммиака в выхлопных газах автомобилей. Sens. Lett. 2008; 6: 821–825. [Google Scholar] 6. Алкемад У. Г., Шуман Б. Двигатели и системы доочистки выхлопных газов для будущего автомобильного применения. Ионика твердого тела. 2006; 177: 2291–2296.[Google Scholar] 7. Шелеф М., МакКейб Р.В. Двадцать пять лет после внедрения автомобильных катализаторов: что дальше? Катал. Сегодня. 2000; 62: 35–50. [Google Scholar] 8. Koebel M, Elsener M, Kröcher O, Schär C, Röthlisberger R, Jaussi F, Mangold M. NO x Снижение выхлопа мобильных тяжелых дизельных двигателей с помощью карбамида-SCR. Темы Catal. 2004. 43: 30–31. [Google Scholar] 9. Буска Г., Литти Л., Рамис Г., Берти Ф. Химические и механические аспекты селективного каталитического восстановления NO x аммиаком над оксидными катализаторами: обзор.Прил. Катал. B Environ. 1998. 18: 1–36. [Google Scholar] 10. Kröcher O, Devadas M, Elsener M, Wokaun A, Söger N, Pfeifer M, Demel Y, Mussmann L. Исследование селективного каталитического восстановления NO NH 3 на монолитных катализаторах Fe-ZSM5. Прил. Катал. B Environ. 2006; 66: 208–216. [Google Scholar] 11. Такеучи М., Мацумото С. NO x катализаторы восстановления-накопления для бензиновых двигателей. Темы Catal. 2004. 28: 151–156. [Google Scholar] 12. Рор Ф., Гёбель Ю., Каттвинкель П., Кройцер Т., Мюллер В., Филипп С., Гелин П.Новое понимание взаимодействия серы с катализаторами хранения NOx в дизельном топливе. Прил. Катал. B Environ. 2007. 70: 189–197. [Google Scholar] 13. Твигг М.В., Филипс ПР. Очистка воздуха, которым мы дышим — сокращение выбросов твердых частиц дизельного топлива из легковых автомобилей. Platinum Met. Ред. 2009; 53: 27–34. [Google Scholar] 14. Möller R, Votsmeier M, Onder C, Guzzella L, Gieshoff J. Является ли хранение кислорода в трехкомпонентных катализаторах процессом с контролируемым равновесием? Прил. Катал. B Environ. 2009. 91: 30–38. [Google Scholar] 15. Tuller HL, Nowick AS.Дефектная структура и электрические свойства нестехиометрических монокристаллов CeO 2 . J. Electrochem. Soc. 1979; 126: 209–217. [Google Scholar] 16. Идзу Н., О-хори Н., Шин В., Мацубара Í, Мураяма Н., Итоу М. Характеристики отклика резистивных кислородных датчиков с использованием Ce 1 − x Zr x O 2 (x = 0,05, 0,10) толстых пленок в газообразном пропане. Sens. Actuator. B Chem. 2008. 130: 105–109. [Google Scholar] 17. Рейс С., Ведеманн М., Моос Р., Рёш М. Электрические in situ определение характеристик покрытий трехкомпонентных катализаторов.Темы Catal. 2009; 52: 1898–1902. [Google Scholar] 18. Reiß S, Spörl M, Hagen G, Fischerauer G, Moos R. Комбинация проводных и микроволновых измерений для in-situ определения характеристик автомобильных трехкомпонентных катализаторов. IEEE Sens J. 2010 DOI: 10.1109 / JSEN.2010.2058798. [CrossRef] [Google Scholar] 19. Туттлис У., Шмайсер В., Эйгенбергер Г. Новая имитационная модель динамики накопительного катализатора NO x . Темы Catal. 2004. 30–31: 187–192. [Google Scholar] 20. Моос Р., Циммерманн К., Биркхофер Т., Кнежевич А., Плог С., Буш М.Р., Рид Т.Датчик для прямого определения состояния катализатора-накопителя NO x . Бумага SAE. 2008 г. 2008-01-0447. [Google Scholar] 21. Циммерманн К. Байройтский университет; Байройт, Германия: 2007. Neuartiger Sensor zur Bestimmung des Zustandes eines NO x -Speicher-katalysators (новый датчик для определения состояния накопительного катализатора NO x ) Ph.D. Тезис. [Google Scholar] 22. Geupel A, Schönauer D, Röder-Roith U, Kubinski DJ, Mulla S, Ballinger TH, Chen H-Y, Visser JH, Moos R.Встроенный датчик оксида азота: новая концепция для измерения низких концентраций в выхлопных газах. Sens. Actuator. B Chem. 2010. 145: 756–761. [Google Scholar] 23. Моос Р., Ведеманн М., Шпёрл М., Рейсс С., Фишерауер Г. Прямой мониторинг катализатора электрическими средствами: обзор многообещающих новых принципов. Темы Catal. 2009; 52: 2035–2040. [Google Scholar] 24. Траберт А., Циммерманн Л., Фрей Р., Йоханссон Т. Схема системы и DeNOx-Performance комбинированной системы последующей обработки для коммерческих автомобилей — моделирование и исследования на испытательных стендах.Материалы 6-го Международного форума по выбросам выхлопных газов и твердых частиц; Людвигсбург, Германия. 9–10 марта 2010 г .; С. 161–168. [Google Scholar] 25. Се М.Ф., Ван Дж. Нелинейные модели наблюдателей для оценки степени охвата аммиака селективным каталитическим восстановлением (SCR) дизельного двигателя. Труды по принятию решений и контроля, 2009 г., проведенные совместно с 28-й Китайской конференцией по контролю в 2009 г. CDC / CCC; Шанхай, Китай. 16–18 декабря 2009 г .; [CrossRef] [Google Scholar] 26. Кубински Д. Д., Виссер Дж. Датчик и метод определения аммиачной нагрузки цеолитного катализатора СКВ.Sens. Actuator. B Chem. 2008. 130: 425–429. [Google Scholar] 27. Саймон У., Флеш У., Маунц В., Мюллер Р., Плог С. Влияние NH 3 на ионную проводимость дегидратированных цеолитов Na бета и H бета. Микропористый мезопористый материал. 1998. 21: 111–116. [Google Scholar] 28. Моос Р., Мюллер Р., Плог С., Кнежевич А., Лей Н., Ирион Е, Браун Т., Марквардт К., Биндер К. Селективный датчик выхлопных газов аммиака для автомобильной промышленности. Sens. Actuator. B Chem. 2002; 83: 181–189. [Google Scholar] 29. Franke M, Simon U, Moos R, Knezevic A, Müller R, Plog C.Разработка и принцип работы газового сенсора аммиака на основе усовершенствованной модели сольватного транспорта протонов в цеолитах. Phys. Chem. Chem. Phys. 2003; 5: 5195–5198. [Google Scholar] 30. Родригес-Гонсалес Л., Саймон У. NH 3 Измерения -TPD с использованием датчика на основе цеолита. Измер. Sci. Technol. 2010; 21: 027003. [Google Scholar] 31. Боаро М., Троварелли А., Хван Дж. Х., Мейсон К. Электрические и кислородные свойства хранения / выделения нанокристаллических твердых растворов диоксида церия-циркония. Ионика твердого тела.2002. 147: 85–95. [Google Scholar] 32. Фишерауэр Г., Шпёрл М., Голлвитцер А., Ведеманн М., Моос Р. Наблюдение за состоянием катализатора с помощью возмущения микроволнового резонатора. Frequenz. 2008. 62: 180–184. [Google Scholar] 33. Моос Р., Шпёрл М., Хаген Дж., Голлвитцер А., Ведеманн М., Фишерауер Г. TWC: Лямбда-контроль и OBD без лямбда-зонда — начальный подход. Документы SAE. 2008-01-09 16. [Google Scholar] 34. Саджи К., Кондо Х., Такеучи Т., Игараси И. Характеристики скачка напряжения датчиков концентрации кислорода в неравновесных газовых смесях.J. Electrochem. Soc. 1988; 137: 1686–1691. [Google Scholar] 35. Reiß S, Wedemann M, Spörl M, Fischerauer G, Moos R. Влияние H 2 O, CO 2 , CO и скорости потока на радиочастотный мониторинг трехкомпонентных катализаторов. Sens Lett. Отправлено, 2009 г. [Google Scholar] 36. Фино Д. Контроль за выбросами дизельного топлива: Каталитические фильтры для удаления твердых частиц. Sci. Technol. Adv. Матер. 2007; 8: 93–100. [Google Scholar] 37. Джонсон ТВ. Обзор контроля выбросов дизельного топлива. Документы SAE. 2007-01-02 33. [Google Scholar] 38.Ригель Дж., Клетт С. Датчики для современных систем доочистки выхлопных газов. Материалы 5-го Международного форума по выбросам выхлопных газов и твердых частиц; Людвигсбург, Германия. 19–20 февраля 2008 г .; С. 84–97. [Google Scholar] 39. Weigel M, Roduner C, Lauer T. Бортовая диагностика сажевого фильтра с помощью датчика сажи после сажевого фильтра. Материалы 6-го Международного форума по выбросам выхлопных газов и твердых частиц; Людвигсбург, Германия. 9–10 марта 2010 г .; С. 62–69. [Google Scholar] 40.Хаген Г., Фейсткорн С., Вигертнер С., Генрих А., Брюггеманн Д., Моос Р. Кондуктометрический датчик сажи для автомобильных выхлопных газов: начальные исследования. Датчики. 2010; 10: 1589–1598. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar] 41. Ochs T, Schittenhelm H, Genssle A, Kamp B. Датчик твердых частиц для бортовой диагностики (obd) сажевых фильтров (DPF) Документы SAE. 2010 2010-01-0307. [Google Scholar] 42. Мюллер Н., Моос Р., Джесс А. На месте мониторинг отложений кокса во время коксования и регенерации твердых катализаторов с помощью датчиков на основе электрического импеданса.Chem. Англ. Technol. 2010. 33: 103–112. [Google Scholar] 43. Fischerauer G, Förster M, Moos R. Определение содержания сажи в сажевых фильтрах автомобильных дизелей с помощью микроволновых методов. Измер. Sci. Technol. 2010; 21: 035108. [Google Scholar]

Реакторы селективного каталитического восстановления (SCR) для кораблей

Что такое NOx и откуда он?

Загрязнение NOx происходит, когда оксиды азота выбрасываются в атмосферу в виде газа во время высокотемпературного сжигания ископаемого топлива.

Эти оксиды азота состоят в основном из двух молекул, оксида азота (NO) и диоксида азота (NO2), а также некоторых других, которые встречаются в гораздо более низких концентрациях. Эти молекулы — оксиды азота являются значительным парниковым газом, который играет важную роль в глобальном изменении климата.

Оксиды азота образуются при взаимодействии кислорода и азота из воздуха во время высокотемпературного горения. Эти условия возникают в двигателях внутреннего сгорания и электростанциях, работающих на ископаемом топливе.

Проблемы окружающей среды и здоровья

Газы NOx играют важную роль в образовании смога. Под воздействием ультрафиолетовых лучей солнечного света молекулы NOx распадаются и образуют озон (O3). Проблема усугубляется наличием в атмосфере летучих органических соединений (ЛОС), которые также взаимодействуют с NOx с образованием опасных молекул. Озон на уровне земли — серьезный загрязнитель, в отличие от защитного озонового слоя, находящегося намного выше в стратосфере.

В присутствии дождя оксиды азота образуют азотную кислоту, усугубляя проблему кислотных дождей.

Оксиды азота, азотная кислота и озон могут легко попасть в легкие, где они серьезно повреждают нежную ткань легких. Даже кратковременное воздействие может вызвать раздражение легких у здоровых людей.

Для людей, страдающих такими заболеваниями, как астма, даже кратковременное вдыхание этих загрязнителей оказалось фатальным. Загрязнение воздуха может привести к респираторным заболеваниям, таким как эмфизема и бронхит. Загрязнение NOx также может усугубить астму и сердечные заболевания и связано с повышенным риском преждевременной смерти.

Международная судоходная отрасль сталкивается со все более жесткой нормативно-правовой базой, особенно с точки зрения ограничений, налагаемых на выбросы в атмосферу. А с вступлением в силу 1 января 2016 года ограничений на выбросы NOx Tier III Международной морской организации (ИМО), которые являются частью Приложения VI к Конвенции МАРПОЛ, правила, регулирующие выбросы в море, стали значительно более жесткими и строгими.

Согласно Приложению VI к Конвенции МАРПОЛ, Правило 13 — Окиси азота (NOx), оксиды азота в дизельных двигателях на борту должны контролироваться следующим образом.

Пределы выбросов NOx устанавливаются для дизельных двигателей в зависимости от максимальной рабочей скорости двигателя (об / мин), как показано в таблице выше, ограничения уровня I и уровня II являются глобальными, тогда как стандарты уровня III применяются только в зонах контроля выбросов NOx.

Есть два исключения — двигатели, используемые исключительно в аварийных ситуациях, и двигатели на судах, эксплуатируемых исключительно в водах государства, в котором они находятся под флагом. Последнее исключение применяется только в том случае, если на эти двигатели распространяются альтернативные меры по ограничению выбросов NOx.

Зоны контроля выбросов должны соответствовать ограничениям выбросов NOx «Tier III», что означает, что они должны выделять на 80% меньше оксидов азота, чем двигатель, имеющий жалобу «Tier I».Согласно этим правилам, суда, которые закладываются после 1 января 2016 года и эксплуатируются в зонах контроля выбросов (ECA) США / Канады, должны соответствовать новым ограничениям на выбросы.
Эти пределы выбросов применимы для двигателей с выходной мощностью более 130 кВт, установленных на судах с более чем 5000 GT

Ожидается, что стандарты

Tier III потребуют специальных технологий контроля выбросов NOx. В основном они состоят из двух вариантов.

1) Использование сжиженного природного газа (СПГ) в качестве топлива в двигателях с использованием технологии сжигания обедненной смеси.
например, Win GD Engines-Winterthur Gas & Diesel Ltd., которые сжигают СПГ в своих камерах сгорания, используя систему впрыска СПГ низкого давления для снижения выбросов NOx.

2) Использование технологий борьбы с выбросами, таких как различные формы подачи воды в процесс сгорания (с топливом, продувочным воздухом (увлажнение всасываемого воздуха) или в цилиндре), рециркуляция выхлопных газов или избирательное каталитическое восстановление.

В этой статье рассказывается о реакторах селективного каталитического восстановления на судах, типах, их основном принципе работы, компонентах, их преимуществах, преимуществах и недостатках.

Основной принцип работы

Селективное каталитическое восстановление — это средство превращения оксидов азота в выхлопных газах с помощью катализатора в двухатомный азот и воду.

Раствор восстановителя: безводный аммиак (Nh4), водный раствор аммиака (гидроксид аммония) или мочевина (карбамид) добавляется в поток выхлопных газов и адсорбируется на катализаторе. Двуокись углерода (CO2) является продуктом реакции, когда в качестве восстановителя используется мочевина.

Химическое уравнение реакции с использованием либо безводного водного аммиака для процесса:

4NO + 4Nh4 + O2 = 4N2 + 6h3O
2NO2 + 4Nh4 + O2 = 3N2 + 6h3O
NO + NO2 + 2Nh4 = 2N2 + 3h3O

Реакция на мочевину вместо безводного или водного аммиака:
4NO + 2 (Nh3) 2CO + O2 = 4N2 + 4h3O + 2CO2 (в присутствии катализатора)

Селективное каталитическое восстановление

Эта технология доочистки выхлопных газов позволяет снизить выбросы NOx более чем на 80%.Концепция SCR включает в себя впрыскивание раствора мочевины и воды в поток выхлопных газов в сочетании со специальной каталитической установкой.

SCR рассматривается как дополнительная и независимая система обработки выхлопных газов и как таковая не влияет на базовую конструкцию двигателя или процесс сгорания.

Схема процесса, приведенная ниже, дает лучшее понимание системы SCR, в которой мочевина взаимодействует с оксидами азота, присутствующими в поступающем выхлопном газе, в присутствии катализатора, превращая его в свободный азот и водяной пар.

Комитет по охране морской среды (MEPC) В ИМО опубликовал руководство по сертификации систем селективного каталитического восстановления (SCR), ссылающееся на «Руководство SCR», а именно резолюцию IMO MEPC.198 (62).

В зависимости от конфигурации, SCR можно разделить на 2 типа — они могут быть установлены либо между коллектором выхлопного газа и турбонагнетателем, либо между турбонагнетателем и котлом отработанного газа.

1) SCR высокого давления

В SCR высокого давления реактор расположен перед турбонагнетателем.Достаточный выхлоп

Температура газа

должна поддерживаться в пределах от 300 до 400 градусов Цельсия, что может быть затруднительно, когда двигатель работает с небольшими нагрузками и маневрирует.

Следовательно, для двухтактных двигателей наиболее вероятное расположение блока SCR перед турбокомпрессором, чтобы расширить активный диапазон работы SCR. Это практически не влияет на процесс сгорания двигателя.

Можно использовать СКВ высокого давления на мазуте.

2) SCR низкого давления

В СКВ низкого давления реактор размещается после турбины. Предварительный нагрев потока выхлопных газов может быть необходим для достижения достаточной температуры на входе в реактор для каталитической реакции. Для предварительного нагрева может потребоваться некоторая выработка электроэнергии.

Компоненты SCR

Дозатор

Дозатор представляет собой компактную внешнюю дозирующую систему с баком для раствора мочевины и воды.Размер резервуара зависит от того, как часто судно входит в зоны NOx Tier III и как часто используется SCR. Емкость бака для карбамида варьируется от 4 до 10 кубометров / МВт для более крупных двигателей.

Область морского использования обычно растворяется в воде с концентрацией 32-40%. Мочевина — это нетоксичный раствор без запаха, который считается безопасным для транспортировки и хранения при температуре и давлении окружающей среды. Однако при зимних температурах необходимо соблюдать особую осторожность, чтобы избежать кристаллизации.

Система обработки дозирования подает восстановитель (раствор мочевины) на основании сигнала потребности дозирования, поступающего от SCR и системы управления и мониторинга двигателя.

Испаритель / смеситель

Мочевина из дозирующей системы дозируется и вводится в испаритель или смеситель. Впрыскиваемый восстановитель (мочевина) испаряется и смешивается с поступающим выхлопным газом.

Смесительный блок расположен на одной линии с выпускным коллектором двигателя, а его трубы спроектированы и построены после сложных расчетов расхода и интенсивных испытаний, чтобы гарантировать хорошее смешение раствора мочевины и горячих выхлопных газов.Смесительный блок обычно имеет длину от 2 до 6 метров и диаметр 500 мм, однако размер может варьироваться в зависимости от объема двигателя.

Инжекционные трубки от дозатора проходят через испаритель снизу, верх испарителя оборудован электронным корпусом с датчиком измерения NOx для контроля оксидов азота в выхлопных газах и датчиком противодавления.

Камера реактора СКВ

Здесь происходит преобразование NOx в выхлопных газах в азот и воду в присутствии материала катализатора.Реактор SCR содержит кассеты с материалом подложки катализатора. Элементы подложки работают при ограниченных температурах, при слишком высокой температуре выхлопных газов элементы разрушаются.

Если температура слишком низкая, эффективность SCR снижается. Элемент катализатора содержит пятиокись ванадия (V2O5), которая помогает процессу реакции преобразования мочевины и выхлопных газов в азот и водяной пар. Объем реактора СКВ обычно составляет 1,5–3 м3 / МВт установленной мощности.

Качество мазута и технология SCR

Содержание серы в мазуте и, как следствие, концентрация SO2 в выхлопных газах является критическим параметром, который необходимо соблюдать при эксплуатации систем SCR.Температуру мочевины следует регулировать в соответствии с содержанием серы в топливе.

Высокое содержание серы в присутствии низкой температуры выхлопных газов (в случае маневрирования) потребует более высокой температуры впрыскиваемого раствора мочевины, поскольку конденсация выхлопных газов может привести к коррозии и повреждению подложки катализатора. Меньшее содержание серы в топливе позволит впрыскивать раствор мочевины с меньшей температурой.

Конденсация водяного пара в присутствии серы в выхлопных газах при работе с низкой нагрузкой может вызвать образование твердого бисульфата аммония.Таким образом, температура выхлопных газов на входе должна поддерживаться достаточно высокой, чтобы избежать конденсации бисульфата аммония на элементах подложки катализатора.

Конденсация может серьезно повлиять на эффективность снижения NOx и вызвать засорение, увеличивая противодавление из-за образования сажи в реакторе.

Установка для продувки сажи

Для предотвращения загрязнения элементов реактора установлена ​​система продувки сажей. Выдувание сажи производится сжатым воздухом под давлением 7 бар.

Блок датчика управления SCR

Датчики

NOx измеряют концентрацию NOx перед реактором SCR и турбонагнетателем.
Камера реактора также содержит датчики NOx на выходе и датчики температуры на выходе.

Вентиляционная система

Система вентиляции вентилирует реактор SCR, когда SCR обходится (т.е. когда двигатель работает в режиме Tier-II), чтобы избежать накопления выхлопных газов и образования сажи в реакторе.Во время работы уровня II реактор вентилируется свежим воздухом.

Запорный клапан реактора используется для герметизации реактора во время вентиляции, когда SCR не используется.

Дроссельный клапан реактора расположен на выходе из реактора.

Перепускной клапан реактора используется для обхода реактора при работе NOx Tier II или отказе SCR.

Перепускной клапан цилиндра можно использовать во время работы двигателя с частичной нагрузкой для перепуска продувочного воздуха в турбонагнетатель для повышения температуры выхлопных газов.

Настройки включения-выключения вспомогательных нагнетателей устанавливаются несколько иначе в случае двигателей, оснащенных SCR. При включении дополнительных нагнетателей во время снижения нагрузки вводится небольшая задержка, чтобы избежать резкого падения температуры выхлопных газов.

Аналогичным образом, при отключении вспомогательных нагнетателей, когда нагрузка на двигатель увеличивается, температура выхлопных газов имеет тенденцию внезапно увеличиваться, чтобы предотвратить это — сначала открывается перепускной клапан цилиндра (CBV) для постепенного повышения температуры, затем отключаются нагнетатели и CBV. позже закрывается в зависимости от нагрузки двигателя.

Плюсы и минусы SCR

Чтобы обеспечить непрерывное удаление NOx и избежать засорения, следует соблюдать особые требования в отношении температуры выхлопных газов.

Плюсы

● Обеспечение соответствия требованиям Tier III NOx.
● Очень эффективное удаление NOx для большинства нагрузок двигателя (60-90%).
● SCR имеют постоянно растущую базу данных, насчитывающую более 300 установок.

Минусы

● Достаточно затратный
● Ограниченное удаление NOx при низких нагрузках на двигатель
● По сравнению с другими решениями для выбросов NOx Tier III, использование мочевины требует установки резервуаров для мочевины, которые, возможно, придется часто пополнять (дорогостоящее дело). ● Может привести к перерасходу топлива (около 1%).
● Дополнительная стоимость мочевины в регионах ЕЦА.

Техническое обслуживание

● Замена датчиков NOx — срок службы датчика ок. 2000 часов
● Замена субстратных каталитических элементов в реакторе SCR (Срок службы — около 1000 часов)
Срок службы каталитических элементов сильно зависит от содержания серы в топливе. Для соответствия нормам NOx Tier III эффективность NOx должна проверяться один раз в год.
Если снижение эффективности NOx <70%, все элементы катализатора необходимо заменить в соответствии с инструкциями производителя.
● Воздуходувка сажи состоит из баллона со сжатым воздухом, мембранных клапанов сажи и реле давления. Необходимо проверить все напорные шланги и обслужить мембранные клапаны.
● Дозирующее устройство состоит из резервуара для раствора мочевины, жидкостных фильтров, дозирующих насосов, узлов сопел, расходомеров, клапанов и реле давления.
Еженедельное обслуживание включает чистку фильтров, ежемесячное включает проверку форсунок. Каждые 6 месяцев необходимо проверять надлежащий осмотр и работу всех отдельных компонентов.

Преимущества для судовладельца / оператора

Установка технологии, соответствующей стандарту NOx Tier III, оказалась полезной не только для соблюдения норм выбросов. Демонстрация приверженности компании обеспечению устойчивого развития становится все более важной.
Некоторые дополнительные преимущества включают прямые финансовые выгоды, поскольку в крупных портах предусмотрены существенные скидки на портовые сборы. Одним из часто используемых показателей воздействия судоходства на окружающую среду является Индекс экологического судоходства (ESI), который используется крупными портами для расчета портовых сборов.
Установка технологии, совместимой с Tier III, вместо технологии, совместимой с Tier II, добавляет примерно пять баллов по шкале ESI.

Например, эти порты предоставляют следующие скидки на портовые сборы за работу на уровне III:

Лос-Анджелес: 2500 долларов за звонок (ESI выше 50)
Гамбург: 1500 евро за звонок (ESI выше 50)
Роттердам: 20% скидка для Tier III
Антверпен: 10% ESI выше 31

Изображение предоставлено: Cat Marine

Заявление об ограничении ответственности: Мнения авторов, выраженные в этой статье, не обязательно отражают точку зрения Marine Insight. Данные и диаграммы, если они используются в статье, были получены из доступной информации и не были подтверждены каким-либо установленным законом органом. Автор и компания «Марин Инсайт» не утверждают, что они точны, и не принимают на себя никакой ответственности за них. Взгляды представляют собой только мнения и не представляют собой каких-либо руководящих принципов или рекомендаций относительно какого-либо курса действий, которым должен следовать читатель.

Данная статья или изображения не могут быть воспроизведены, скопированы, переданы или использованы в любой форме без разрешения автора и Marine Insight.

Ищете практичные, но доступные морские ресурсы? Ознакомьтесь с цифровыми руководствами Marine Insight: Электронные книги для палубного отдела — Ресурсы по различным темам, связанным с палубным оборудованием и операциями. Электронные книги для машинного отделения — Ресурсы по различным темам, связанным с механизмами и операциями машинного отделения.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *