Катализатор в автомобиле

Для чего нужен катализатор в автомобиле — DRIVE2

Большинство автовладельцев вспоминают или узнают о существовании в выхлопной системе машины каталитического нейтрализатора выхлопных газов лишь когда слышат от сервисмена фразу типа «у вас катализатор сдох». С такой неисправностью бороться просто, но несколько разными путями.Максим СтрокерШтуковина, называемая в просторечии «катализатор», носит официальный титул «автомобильный каталитический нейтрализатор выхлопных газов». Это деталь выпускной системы машины, ответственная за ликвидацию в выхлопных газах таких вредных для человека и экологии вообще веществ как недогоревшие в цилиндрах углеводороды, сажа, окись углерода СО и окись азота NO. В катализаторе все эти вещества принудительно дожигаются, превращаясь с гораздо менее агрессивные с химической точки зрения вещества: воду, СО2 и азот. Происходит это благодаря химическим реакциям, протекающим в присутствии катализаторов — радия, палладия и платины.

Процесс идет пока выхлопные газы двигаются сквозь мелкоячеистые керамические или металлические соты внутри «бочки» каталитического нейтрализатора, покрытые сплавом этих редкоземельных металлов. Автомобильный катализатор — деталь дорогая и относительно недолговечная. Даже в самом лучшем случае мало какой нейтрализатор «проживет» более 120 000 км. пробега. Обычно они выходят из строя по нескольким причинам. Керамические катализаторы могут разрушаться ускоренными темпами в случае, когда машина часто ездит по серьезным ухабам. От тряски и ударов тонкие стенки сот банально трескаются и откалываются.

В случае, когда у двигателя имеются проблемы в системе смазки, цилиндро-поршневой группе или с зажиганием, недогоревшее топливо и масло их цилиндров попадает в в катализатор и запечатывает шлаками его соты. Примерно такой же эффект дает любовь владельца машины по поводу и без повода жать до упора на педаль газа в любой ситуации. Развалившийся или забитый отложениями катализатор не только перестает выполнять свою функцию, но и сильно затрудняет выход выхлопных газов из двигателя. Это, в свою очередь, приводит к заметной потере мощности двигателя. Что делать с вышедшим из строя «каталиком»?

Первое, что приходит в голову, — заменить его на такой же, но только новый. Это самый дорогостоящий вариант. Цены на новые фирменные каталитические нейтрализаторы доходят до полусотни тысяч рублей. Поэтому большинство водителей выбирают замену старого забитого катализатора на неоригинальную или вообще, универсальную модель. Установить катализатор, удовлетворяющий действующим в России нормам Евро 4, стоит сейчас порядка 10 000 рублей. Если и эта сумма кажется неподъемной, то вместо катализатора в выхлопной тракт вваривают «бочку» пламегасителя и одновременно перепрограммируют блок управления двигателем. Последняя операция нужна, чтобы кислородный датчик в выхлопном тракте, сигнализирующий, что катализатор не работает, не выводил электронные «мозги» из равновесия.

www.avtovzglyad.ru/sovety…ps%3A%2F%2Fzen.yandex.com

Устройство и принцип работы катализатора

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

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

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

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

Ликбез по вредным выбросам

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

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

Автомобильный двигатель вырабатывает такие вредные продукты:

• N2 (газообразный азот). Воздух на нашей планете на 78% состоит именно из этого вещества, причем большая его часть попадает в силовой агрегат авто.
• h3O (водяной пар). Продукт сгорания, формирующийся при соединении кислорода и водорода.
• СО2 (диоксид углерода). Это также продукт сгорания, который появляется в результате соединения углерода с кислородом.

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

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

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

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

Принцип работы катализатора

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Оптимизация работы выхлопной системы автомобиля

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Что такое катализатор на автомобиле?

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.

Для решения этих проблем каждая страна издает свои законы, которые ограничивают допустимый уровень загрязнения, который может создавать каждая машина. За прошедшее время автопроизводители внесли много улучшений в конструкцию автомобильного двигателя и топливных систем, чтобы соответствовать этим требованиям. Одно из значительных изменений произошло в 1975 году – именно в этом году появилось новое устройство, называемое каталитическим преобразователем (конвертером) или просто катализатором. Работа каталитического преобразователя заключается в преобразовании вредных выхлопных газов в менее вредные прежде, чем они покинут выхлопную систему автомобиля.

Выбросы загрязняющих веществ

В целях сокращения выбросов, современные автомобильные двигатели тщательно контролируют количество сжигаемого ими топлива. Их задача – сохранить соотношение “воздух-топливо” как можно ближе к идеальной точке, называемой стехиометрической. Теоретически, при этом соотношении все топливо сгорит с использованием всего имеющегося в воздухе кислорода. Для бензина стоихиометрический коэффициент – около 14,7:1, что значит, что при сожжении одной единицы бензина будет сожжено 17,4 единицы воздуха. фактически во время езды сгорание топливной смеси немного отличается от идеального соотношения. Иногда смесь может быть бедной (при коэффициенте “воздух-топливо” выше, чем 14,7), или, наоборот, насыщенной (при более низком коэффициенте).

Основные загрязняющие вещества, вырабатываемые двигателем, это:

• газообразный азот (N2) – воздух состоит на 78 процентов из газообразного азота, и большая часть его проходит сквозь автомобильный двигатель
• диоксид углерода (СО2) – один из продуктов сгорания. Углерод из топлива соединяется с кислородом воздуха.
• водяной пар (h3O) – еще один продукт сгорания. Водород из топлива соединяется с кислородом воздуха.

Читайте также:  Правила водителей на дороге

Это выбросы в основе своей не опасны, хотя, как считается, выброс углекислого газа (СО2) способствует глобальному потеплению. Но так как процесс горения никогда не совершенен, небольшое количество гораздо более вредных выхлопных газов выделяется при работе двигателя автомобиля. Именно на снижение их уровня ориентированы каталитические преобразователи:

• окись углерода (СО) – ядовитый газ без цвета и запаха
• углеводороды, 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.

В следующем разделе мы рассмотрим, какие именно процессы происходят внутри каталитического преобразователя.

Как катализаторы сокращают вредные выбросы в выхлопных газах

Если вспомнить химию, то катализатор – это вещество, которое ускоряет или вызывает химическую реакцию, само не входя в продукты реакции. Катализаторы участвуют в реакции, но не являются не реактивом, ни продуктом реакции. Так, для человеческого организма естественным катализатором многих важных биохимических реакций являются ферменты.

В каталитических преобразователях существуют два различных типа катализаторов: восстанавливающий катализатор и окислительный катализатор. Оба типа состоят из керамической структуры, покрытой металлическим катализатором (обычно это платина, родий и/или палладий). Идея заключается в том, чтобы создать структуру, которая подставляет под поток выхлопных газов максимальную площадь катализатора и свести к минимуму задействованное при этом количество самого катализатора, так как используемые материалы весьма дороги. В некоторых преобразователях даже стали использовать золото с примесью более традиционных катализаторов. Золото дешевле по сравнению с остальными катализаторами, и может повысить степень окисления на 40 процентов, что необходимо для снижения количества вредных газов.

Большинство современных выхлопных систем в автомобилях оснащены тремя каталитическими преобразователями, по одному для каждого из веществ, выброс которых необходимо уменьшить.

Читайте также:  Как часто нужно менять масло в машине

Восстанавливающий катализатор – первый этап каталитического преобразователя. Он использует платину и родий чтобы уменьшить выбросы NOx. Когда молекула NO или NO2 встречается с молекулами катализатора, от нее отделяется атом азота, высвобождая кислород – O2. Атом азота же связывается с другим атомом азота, образуя N2.

Окислительный катализатор – второй этап каталитического преобразователя. Он снижает количество несгоревшего топлива и окиси углерода в результате их сжигания (окисления) с помощью таких катализаторов, как платина и палладий. Этот катализатор также помогает СО вступить в реакцию с несгоревшим кислородом, образуя углекислый газ СО2.

Существуют два основных вида конструкций, используемых в каталитическом преобразователе – это конструкция по типу “соты” и “керамические бусины”. Большинство автомобилей используют сотовые структуры.

Следующий раздел посвещен третьей стадии процесса преобразования, и тому, как добиться от своего каталитического преобразователя лучшего результата.

Контроль загрязнения и повышение эффективности выхлопной системы

Третьим этапом преобразования является система управления, которая контролирует поток выхлопных газов и использует эту информацию для управления системой впрыска топлива. Один датчик кислорода установлен выше автомобильного катализатора, то есть ближе к двигателю, чем сам преобразователь. Этот датчик говорит компьютеру двигателя, сколько кислорода содержится в выхлопе. Компьютер двигателя уменьшает или увеличивает количество кислорода в выхлопных газах за счет регулировки количества воздуха, поступающего к топливу. Эта схема позволяет контролировать двигатель компьютера, чтобы убедиться, что двигатель работает на соотношении, близком к стехиометрической точке, а также чтобы убедиться, что в выхлопных газах достаточно кислорода для работы окислительного катализатора для окисления несгоревших углеводородов и СО.

Каталитический преобразователь проделывает большую работу по уменьшению загрязнения окружающей среды, но его производительность может быть существенно улучшена. Одним из недостатков является то, что каталитический преобразователь работает только при достаточно большой температуре. Когда вы только заводите машину, каталитический преобразователь почти не работает.

Читайте также:  Способы экономии топлива

Простое решение этой проблемы состоит в том, чтобы передвинуть каталитический преобразователь ближе к двигателю. Тогда выхлопные газы, поступающие в каталитический преобразователь, будут более горячими,и он нагреется быстрее, но это одновременно сокращает срок службы конвертера из-за воздействия чрезмерно высоких температур. Большинство автопроизводителей размещает каталитический преобразователь под передним пассажирским сиденьем, достаточно далеко от двигателя, именно для того, чтобы высокие температуры не вредили ему.

Подогрев каталитического преобразователя – хороший способ снижения выбросов. Самый простой способ подогреть катализатор – использование электрических нагревателей. К сожалению, 12-вольтовая электрическая система, установленная на большинстве машин, не может нагреть каталитический преобразователь достаточно быстро. Большинство людей не будет ждать несколько минут, пока нагреется каталитический преобразователь. Гибридные машины имеют большие, высоковольтные батареи, которые могут достаточно быстро нагреть автомобильный катализатор.

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.

По материалам: avtoimport.biz

---

Смотрите также

• 
  На горячую троит
• 
  Ebs что это такое в автомобиле
• 
  Ваз 2106 не крутит стартер причины
• 
  Как сбросить ошибки на приоре самому
• 
  Вентилятор на радиатор охлаждения двигателя
• 
  Тнвд что это такое в машине дизель
• 
  Обгонная муфта что такое
• 
  Полная покраска авто
• 
  Что делать если залило свечи
• 
  Почему плохо разгоняется машина
• 
  Свечи зажигания подбор по автомобилю чемпион

 

"Питер - АТ"
ИНН 780703320484
ОГРНИП 313784720500453