Каталитический нейтрализатор. Мифы и заблуждения.
Из чего состоит каталитический нейтрализатор
Принцип работы автомобильного катализатора как раз и основан на способности веществ-катализаторов ускорять химические реакции. Чаще всего расположен катализатор сразу после приемной трубы, но иногда его устанавливают и прямо на приемной трубе для более быстрого прогрева, так как эффективно работает он только при температурах свыше 300-400С. Но при таком расположении есть и свои минусы – это слишком высокие температуры в рабочем режиме, из-за которых снижается срок службы катализатора.
Основные вещества, присутствующие в выхлопе, являются безвредными. Это азот (N2), вода (H2O) и углекислый газ (CO2).
Но из-за того, что процесс горения не совершенен, помимо безвредных веществ, при работе двигателя выделяются токсичные, канцерогенные и вредные вещества для людей. Это углеводороды (CHx), оксиды азота (NOx) и окись углерода (CO).
Способ работы каталитического нейтрализатора
Современные катализаторы – трехкомпонентные, то есть оснащены тремя каталитическими преобразователями (по одному на каждое вещество, которое необходимо снизить). Такой катализатор представляет собой металлический корпус из нержавеющей стали, в котором находится "сотовая" керамическая конструкция или конструкция типа "керамические бусины". Конструкция из сот бывает металлической или керамической и покрыта веществами-катализаторами. Обычно это платина, родий или палладий, но в последнее время начинают использовать и золото, которое дешевле других драгоценных металлов. Керамическая конструкция является более распространенной, так как ее производство гораздо дешевле. Однако, она имеет и свой большой минус – хрупкость. Даже при небольшом ударе керамические соты могут треснуть и осыпаться.
Осыпавшийся катализатор
В каталитических преобразователях используются: восстанавливающий и окислительный.
Для уменьшения выбросов оксидов азота, восстанавливающий катализатор использует платину и родий. Когда молекула оксида или двуокиси азота встречает на своем пути молекулы катализатора, от нее отделяется атом азота, тем самым, высвобождая кислород, а атом азота связывается с другим атомом азота и образует газообразный азот N2.
два вида катализаторов
Окислительный катализатор с помощью платины и палладия уменьшает количество несгоревшего топлива CH и окиси углерода CO путем их окисления (сжигания). Также, он помогает оксиду углерода вступить в реакцию с несгоревшим кислородом, образуя углекислый газ. Эти химические реакции выглядят следующим образом:
CH+O2 → CO2+H2O;
NO+CO → N2+CO2;
CO+O2 → CO2;
NO+H2 → N2+H2O.
Вследствие этих реакций вредные вещества CO, CHx и NOx восстанавливаются или окисляются в воду H2O, азот N2 и углекислый газ CO2.
Каталитические преобразователи дизельных двигателей плохо справляются с уменьшением выбросов NOx. Происходит это из-за того, что сами по себе дизельные двигатели работают в более низком температурном режиме, чем бензиновые, а для лучшей работы катализатора необходима более высокая температура. 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 катализатора. Возникает химическая реакция, которая уменьшает количество NOx. Карбамид, также известный как мочевина — это органическое соединение углерода, азота, кислорода и водорода. Такое название объясняется тем, что его можно обнаружить в моче млекопитающих и земноводных. Карбамид реагирует с NOx с получением азота и водяного пара, тем самым снижая количество оксидов азота в выхлопных газах дизельных двигателей более чем на 90 процентов.
Каталитические преобразователи дизельных двигателей
Причины выхода катализатора из строя.</b>
Для любых катализаторов причинами выхода из строя являются:
— некачественный (низкое октановое число, содержание смол, дизтоплива) и этилированный бензин;
— пары и частицы несгоревшего масла быстро забивают соты;
— попадание в катализатор жидкостей для промывки топливной системы или антифриза;
— слишком обогащенная топливно-воздушная смесь покрывает катализатор сажей и забивает его;
— долгая работа двигателя на холостом ходу;
— постоянные автозапуски и прогревы.
Вышедший из строя катализатор
Причины появления неисправностей для керамических катализаторов:
— механическое воздействие на катализатор (любой удар о неровную поверхность или о камень может вызвать повреждения керамических сот);
— керамические соты могут рассыпаться при попадании воды на раскаленный катализатор;
— неисправность в системе зажигания. Если при пуске двигателя не происходит воспламенение, то топливо может попасть в приемную трубу, в катализатор, и бензин может взорваться в катализаторе (что также может привести к тому, что соты рассыпятся). Многократные пропуски зажигания могут привести к оплавлению катализатора и к быстрому его разрушению.
Разрушенный керамический катализатор
Признаки неисправного катализатора:
— ухудшаются динамические характеристики автомобиля, плавают обороты на холостом ходу, двигатель может не разгоняться выше определенных оборотов, катализатор может раскалиться докрасна и даже оплавиться;
— двигатель начинает громко и жестко работать в результате подпора выхлопных газов;
— характерный звон и дребезжание в районе катализатора что означает, что соты рассыпались;
— при сильном нажатии на педаль газа из выхлопной трубы высыпается бело-серая пыль – частицы катализатора.
Катализаторы подлежат только замене на родной или универсальный аналог, а ремонт катализаторов не проводят. Также, возможно заменить катализатор на пламегаситель. Но при этом ухудшатся нормы экологичности до Евро-0 и выезжать во многие города цивилизованных стран станет невозможно.
Целый и разрушенный керамический катализатор
Предпочтительней ставить универсальный катализатор при следующих условиях:
— если возраст автомобиля составляет менее 5-10 лет;
— если вы не хотите загрязнять атмосферу.
— если планируется выезжать за границу;
— если вы самостоятельно проходите техосмотр;
— если работа двигателя и автомобиля в целом имеет сложности при эксплуатации его без катализатора;
В иных случаях более предпочтительней будет недорогой вариант с установкой пламегасителя и обманки, либо прошивки.
Средний срок службы катализаторов, находящихся в близости к двигателю – около 100-150 тыс.км. Катализаторов, которые устанавливаются снизу автомобиля, после "паука" – не менее 250т.км. На старых автомобилях, разработках 90-х, устанавливались катализаторы, срок службы которых достигал и 500 тысяч километров, потому что на керамике тогда не экономили, из-за чего толщина и прочность керамики были больше.
Вырезание катализатора
Заблуждения и мифы по поводу катализаторов.</b>
Вопреки мыслям и высказываниям многих автомастеров, можно с уверенность сказать, что осыпающийся катализатор не может навредить двигателю, потому что выпускные клапана на этапе впуска всегда закрыты, когда давление в выхлопной системе превышает давление в камере сгорания. Поэтому, керамическая пыль не может попасть в камеру сгорания и наделать задиры и царапины на поршнях и цилиндрах. Тем более, при разборке таких двигателей, которые имеют задиры и разрушенный катализатор, не были обнаружены никакие частицы катализатора в масле или фильтрах. Максимум что могут сделать разрушенные частицы катализатора – это улететь в атмосферу, что совершенно не полезно для людей, так как частицы катализаторной пыли могут попасть в легкие и навсегда остаться там, и, накапливаясь, вызвать силикоз с рубцеванием и разрушением тканей легких, провоцируя развитие рака. Поэтому при малейших признаках разрушения катализатора необходимо его удалить или поменять на пламегаситель.
Разрушенный керамический катализатор
При прогреве двигателя (особенно в мороз) катализатор не работает вообще, а для более быстрого прогрева компьютер начинает сильно обогащать топливную смесь. В самом начале прогрева смесь богатит до такой степени, что выхлоп становится черным и появляется резкий токсичный запах. Поэтому, вред для людей может появляться не только от неисправного катализатора, но и от прогрева автомобиля до работоспособного его состояния. Получается так, что компьютер, который рассчитан на быстрый прогрев катализатора при запуске загрязняет атмосферу сильнее, чем компьютеры тех автомобилей, у которых катализатора и вовсе нету, вопреки всем “зеленеющим” технологиям, которые направлены на то, чтобы очистить атмосферу от вредных выхлопных газов путем установки на автомобиль катализатора.
Разрушенный керамический катализатор
Правильно рассчитанный инжекторный двигатель с широкополосной лямбдой и двигатель с непосредственным впрыском в катализаторе не нуждаются. В нормальных режимах работы и при прогреве, их выхлоп не содержит ничего вредного, потому что высоких температур нет, что означает, что и нету окисей азота, а CO и CH в выхлопе не будет, так как смесь будет бедная или нормальная. Особенно бесполезным катализатор будет для двигателей с непосредственным впрыском топлива, потому что их режимы работы предполагают почти постоянное обеднение смеси с разным соотношением воздух/топливо, что означает, что их вредные выбросы минимальны.
Разрушенный каталитический нейтрализатор
Наличие катализатора в устройстве автомобиля приводит к росту расхода топлива, потому что катализатор греется несгоревшим топливом и необходимо большего расхода топлива для его прогрева. Также, снижается мощность двигателя из-за дополнительного сопротивления в выхлопе; усложняется вся система автомобиля и выхлопная система, требуются постоянные замены датчиков лямбда-зонд, катализаторов. Также утяжеляется вся выхлопная система. То есть, чем “экологичней” автомобиль, тем он дороже.
Катализатор и лямбда — зонд
Водителям приходится жертвовать расходом топлива, мощностью и ресурсом системы лишь ради того, чтобы катализатор был нагрет хотя бы на 300-400C, чтобы он смог дожигать несгоревшее топливо, которое подается с избытком для прогрева самого этого катализатора. Этим приходится жертвовать вместо того, чтобы правильно настроить двигатели и исключить появление в выхлопе вредных веществ, хотя таких способ настройки сейчас существует огромное количество.
Катализаторы керамические и металлические
Подводя итоги, можно предположить, что все современные системы экологичности созданы только для того, чтобы извлекать с потребителей больше прибыли. Катализатор выхлопных газов был полезен во времена популярного использования карбюраторных двигателей с богатой топливной системой и плавающей стехеометрией из-за отсутствия нормальной обратной связи. А в современных двигателях катализатор только ухудшает работу автомобилей, ведь двигатели сейчас точно регулируют смесь до десятых долей, имеют широкополосные лямбда-зонды и высокоточные форсунки, а катализатор в таких автомобилях – это просто получение сертификата Евро, цифра которого постоянно возрастает.
Каталитические нейтрализаторы
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.
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%.
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 каталитического нейтрализатора
Нейтрализатор является частью системы выхлопа. Он располагается сразу за выпускным коллектором двигателя. Катализатор состоит из:
- Металлический корпус (монтажный мат), имеющий входной и выходной патрубки.
- Керамический блок (монолит). Представляет собой пористую структуру с множеством ячеек, которые увеличивают площадь соприкосновения выхлопных газов с рабочей поверхностью.
- Каталитический слой – специальное напыление на поверхностях ячеек керамического блока, состоящее из платины, палладия и родия. В последних моделях для напыления иногда используется золото – драгоценный металл, который имеет более низкую стоимость.
- Металлический кожух. Выполняет функции теплоизоляции и защиты катализатора от механических повреждений.
Главная функция каталитического нейтрализатора – это нейтрализация трех основных токсических компонентов отработавших газов, поэтому он получил свое название – трехкомпонентный. Вот эти нейтрализуемые компоненты:
- Окислы азота NOx – компонент смога, причина кислотных дождей, ядовиты для человека.
- Угарный газ СО – смертельно опасен для человека при концентрации в воздухе от 0,1%.
- Углеводороды CH – компонент смога, отдельные соединения канцерогены.
Принцип действия катализатора
На практике трехкомпонентный каталитический нейтрализатор имеет следующий принцип действия:
- Выхлопные газы из двигателя попадают внутрь керамических блоков, где проникают в ячейки, полностью заполняя их.
- Металлы-катализаторы палладий и платина провоцируют реакцию окисления, в результате которой несгоревшие углеводороды СН преобразуются в водяной пар, а угарный газ СО в углекислый.
- Восстановительный металл-катализатор родий преобразует NOx (оксид азота) в обычный безвредный азот.
- В атмосферу выпускаются очищенные отработавшие газы.
Если в автомобиле установлен дизельный двигатель, то возле катализатора всегда находится сажевый фильтр. Иногда эти два элемента могут быть совмещены в единую конструкцию.
Рабочая температура катализатора играет решающую роль в эффективности процесса нейтрализации токсичных компонентов. Реальное преобразование начинается только после достижения 300°С. Идеальной, с точки зрения эффективности и срока службы, считается температура от 400 до 800°С. В диапазоне температур от 800 до 1000°С наблюдается ускоренное старение нейтрализатора. Длительная работа при температуре свыше 1000°С оказывает губительное воздействие на катализатор. Альтернативой керамике, выдерживающей высокие температуры, является металлическая матрица из гофрированной фольги. Катализаторами в такой конструкции выступают платина и палладий.
Срок службы катализатора
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.
Наилучшим решением при поломке каталитического нейтрализатора будет его замена на оригинальную деталь в специализированном сервисе. Таким образом будет исключено вмешательство в конструкцию автомобиля, а его экологический класс будет соответствовать заявленному производителем.
Каталитический нейтрализатор
Каталитический конвертер — нейтрализатор (англ. catalytic converter ) — устройство в выхлопной системе, предназначенное для снижения токсичности отработанных 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.
Содержание
Вредные выбросы
На дороги ежедневно выезжают миллионы автомобилей, и каждый из них — источник загрязнения воздуха. Особенно это чувствуется в крупных городах, где выхлопные газы автомобилей могут создавать большие проблемы.
Задачей автомобильного катализатора является снижение количества вредных веществ в выхлопных газах. Среди них:
-
(СО) — ядовитый газ без цвета и запаха (CH), также известные как летучие органические соединения — один из главных компонентов смога, образуется за счет неполного сгорания топлива (NO и NO2, которые часто объединяют под обозначением NOx) — также являются компонентом смога, а также кислотных дождей, оказывают влияние на слизистую человека. [1]
Принцип работы
Катализатор расположен либо на приемной трубе, либо сразу после нее. Внутри корпуса каталитического нейтрализатора находятся керамическая сотовая конструкция. Соты нужны для того, 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 обычные, 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 процентов. [1]
Источники
- ↑ 12Автомобильный катализатор и его роль в выхлопной системе. AutoRelease.ru.
Ссылки
См. также
Wikimedia Foundation . 2010 .
Полезное
Смотреть что такое «Каталитический нейтрализатор» в других словарях:
каталитический нейтрализатор отработавших газов двигателя автомобиля — каталитический нейтрализатор Ндп. каталитический дожигатель каталитический конвертер каталитический очиститель Устройство для нейтрализации отработавших газов двигателя автомобиля методом каталитического воздействия. [ГОСТ 17.2.1.02 76]… … Справочник технического переводчика
Каталитический нейтрализатор отработавших газов двигателя автомобиля — 18. Каталитический нейтрализатор отработавших газов двигателя автомобиля* Каталитический нейтрализатор Ндп. Каталитический дожигатель Каталитический конвертер Каталитический очиститель D Katalytischer Abgasreiniger Е. Catalytic converter F… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
Каталитический конвертер — Каталитический конвертер нейтрализатор (англ. catalytic converter) устройство в выхлопной системе, предназначенное для снижения токсичности отработавших газов посредством восстановления оксидов азота и использования полученного… … Википедия
ГОСТ 17.2.1.02-76: Охрана природы. Атмосфера. Термины и определения выбросов двигателей, автомобилей, тракторов, самоходных сельскохозяйственных и строительно-дорожных машин — Терминология ГОСТ 17.2.1.02 76: Охрана природы. Атмосфера. Термины и определения выбросов двигателей, автомобилей, тракторов, самоходных сельскохозяйственных и строительно дорожных машин оригинал документа: 9. Белый дым отработавших газов… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
АВТОМОБИЛЬ ЛЕГКОВОЙ — самодвижущееся четырехколесное транспортное средство с двигателем, предназначенное для перевозок небольших групп людей по автодорогам. Легковой автомобиль, обычно вмещающий от одного до шести пассажиров, именно этим, в первую очередь, отличается… … Энциклопедия Кольера
система — 4.48 система (system): Комбинация взаимодействующих элементов, организованных для достижения одной или нескольких поставленных целей. Примечание 1 Система может рассматриваться как продукт или предоставляемые им услуги. Примечание 2 На практике… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
Глушитель (акустический фильтр) — У этого термина существуют и другие значения, см. Глушитель (значения). Глушитель устройство для снижения шума от выходящих в атмосферу газов или воздуха из различных устройств. В системах вентиляции используются шумоглушители для снижения… … Википедия
ХИМИЯ ПОВЕРХНОСТНЫХ ЯВЛЕНИЙ — изучает химические силы, действующие на поверхности. В общем случае химия поверхности рассматривает свойства трех состояний вещества твердого (Т), жидкого (Ж) и газообразного (Г) и дает описание вещества как фазовой системы. Однако если два… … Энциклопедия Кольера
Opel — Adam Opel AG Тип … Википедия
Mercedes-Benz G-класс — Mercedes Benz G класс … Википедия