С-Петербург, улица Тосина 3
+7 (812) 917-84-85
+7 (921) 316-27-00

Принцип работы катализатора выхлопных газов


Устройство и принцип работы катализатора. Часть вторая

— 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.

— 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). вк.ком/cars.best 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. Данная статья опубликована в паблике Машины. Многие производители монтируют катализатор приблизительно под креслом переднего пассажира, что защищает конвертер от воздействия слишком горячих выхлопных газов.

— 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%.

vk.com/cars.best?z=video-…5616%2Ff9fd890c2b046ee057

www.drive2.ru

Устройство и как работает каталитический нейтрализатор в выхлопной системе автомобиля

С каждым годом требования к экологической безопасности автомобилей возрастают. В первую очередь это относится к самому опасному в экологическом отношении фактору автомобиля, то есть к токсичности выхлопных газов. К счастью, технический прогресс не стоит на месте, и сегодня это проблема вполне решаема.

Кроме того, что сама конструкция двигателей современных автомобилей позволяет уменьшить токсичность выхлопных газов, на автомобили также устанавливаются и специальные устройства, так называемые каталитические конвертеры – нейтрализаторы, или как называют их автомобилисты — катализаторы.

Каталитический конвертер

Это устройство, интегрированное в выхлопную систему автомобиля, дополнительно снижает токсичность выхлопа. Работает катализатор посредством дожигания несгоревших остатков углеводорода и угарного газа, за счет полученного при восстановлении оксидов азота кислорода, для такого дожигания.

Конструкция катализатора довольно проста (рис. выше) – он состоит из керамического мелкоячеистого наполнителя, поверхность которого покрыта специальным слоем платиноиридиевого сплава. Ячеистая конструкция наполнителя позволяет получить максимальную площадь контакта выхлопных газов, проходящих через наполнитель с его поверхностью, за счет чего увеличивается активная рабочая поверхность катализатора.

Как происходит процесс нейтрализации вредных веществ

Катализатор позволяет значительно снизить в выхлопных газах содержание таких вредных веществ как окись углерода, углеводороды и оксиды азота.

Сам процесс нейтрализации проходит так: остатки не сгоревших веществ в выхлопных газах (CO, HC, NOx, O2), проходя через катализатор и взаимодействуя с его поверхностью, покрытой каталитическим слоем, окисляются, то есть, как бы дополнительно дожигаются кислородом, который тоже присутствует в выхлопных газах. Во время этой реакции выделяется тепло, которое в свою очередь дополнительно активизирует реакцию окисления. Благодаря такому процессу на выходе катализатора выхлопные газы содержат в своем составе N2, h3O, CO2.

Вещества входящие в катализатор и элементы выходящие из катализатора

Следует заметить, что нормальная работа катализатора может быть обеспечена только при нормальном, так называемом стехиометрическом соотношении топлива и кислорода в горючей смеси. В автомобилях, оснащенных инжекторной системой впрыска топлива с электронным управлением, условия для такой оптимальной работы каталитического нейтрализатора обеспечивает электронная система, регулирующая состав горючей смеси.

Специальный кислородный датчик, установленный в выхлопной системе, определяет содержание кислорода, оставшегося в выхлопных газах, и по этому показателю электронный блок управления корректирует состав рабочей смеси, увеличивая или уменьшая подачу топлива в камеры сгорания. При неполадках в системе подачи топлива, в результате чего нарушается оптимальное соотношение воздуха и топлива в горючей смеси, катализатор также не может работать в оптимальном режиме, и это даже может сократить его срок службы.

Видео:

Катализаторы на дизельных двигателях

Катализаторы, устанавливаемые на дизельные двигатели, схожи по принципу работы, но, несколько отличаются по своей конструкции. Такие катализаторы нерегулируемые, из-за особенностей работы дизельного мотора.

Катализатор для дизельного двигателя

Дело в том, что в камеру сгорания дизеля, воздуха поступает всегда больше, чем нужно для полного сгорания топлива, поэтому такая регулировка состава смеси по контролю за количеством оставшегося в выхлопных газах кислорода, просто не нужна. Катализатор для дизельного мотора преобразует токсичный угарный газ и углеводород в углекислый газ и воду, кроме того, устраняет неприятный запах выхлопных газов.

К сожалению, дизельные катализаторы плохо справляются с нейтрализацией оксидов азота (NO и NO2), содержащихся в выхлопе. Это связано с относительно низкой температурой выхлопных газов дизеля, из-за чего процесс нейтрализации проходит хуже. Для решения этой проблемы, катализаторы для дизельных двигателей, стараются размещать ближе к двигателю, то есть там, где температура газов выше, или снабжают катализаторы собственными встроенными электрическими нагревателями.

(Никто ещё не поставил оценку. Будьте первым!) Загрузка...

avto-i-avto.ru

Каталитический нейтрализатор — устройство и проблемы

В последнее время одна из самых обсуждаемых проблем — охрана окружающей среды. Страх глобального потепления усиливает законодательные инициативы по сокращению выбросов в атмосферу токсичных веществ, таких как окись азота (NO), которая имеют чрезвычайно вредное воздействие на озоновый слой. Одним из основных загрязнителей атмосферы, в глобальном масштабе, является автомобильный транспорт. Именно по этой причине, ежегодно применяется более строгий надзор и вводятся ограничения на автопроизводителей.

Сегодня их продукция должна соответствовать ряду экологических требований, которые становятся более жёсткими из года в год. Конструкторские отделы автомобильных компаний находятся в непрерывной гонке, создавая новые системы для уменьшения вредных выбросов. Это привело к появлению одного из ключевых компонентов расположенного во всех современных автомобилях — «Автомобильного каталитического нейтрализатора», более известного в качестве катализатора. Катализатор является составной частью выхлопной системы автомобиля и имеет важное значение для сокращения выбросов отработанных газов в атмосферу.

Устройство и принцип действия катализатора

Катализатор состоит из одного или нескольких керамическими или металлическими элементов сделанных в виде множества трубок с толщиной стенки 0,2 мм. Они заключены в корпус из нержавеющей стали и термостойкой ваты. Современные катализаторы изготавливаются из керамических компонентов на основе кордиерита и покрыты очень тонким слоем (20–60 микрон) драгоценных металлов, которые имеют важное значение для протекания химического процесса окисления. Это металлы, относящиеся к группе платины — Pt, Pd, Rh. Платина предпочтительна, поскольку обеспечивает лучшее окисление монооксида углерода и углеводородов. Кроме того, она устойчива к воздействию соединений серы, которые присутствуют в выхлопных газах. Использование палладия или родия (особенно родия) полезно для растворения оксидов азота. Действие катализатора основано на химической реакции окисления, вызванной высокой температурой. При достижении температуры катализатора в 250-300 °C, начинаются реакции окисления вредных газов: СО — угарный газ, HC — углеводород и NO — оксид азота. Они нейтрализуют путём добавления молекулы кислорода. Таким образом вредные элементы становятся соответственно: СО2 — углекислый газ, N2 — азот и h3O — вода.

Каталитический нейтрализатор в разрезе

В бензиновом автомобиле вместо керамической вставки, близко к двигателю находится «сетка» из металлической фольги. Она изготовлена из нержавеющей стали и также покрыта тонким слоем драгоценных металлов. Катализаторы отличаются разнообразием и сложностью, но в целом можно разделить на два основных типа — «окислительные» и «тройные катализаторы».

Окислительные катализаторы использовались в США с 70-х годов. Они убирают больше углеводородов и угарный газ, но не справляются с оксидом азота.

В современных бензиновых автомобилях чаще всего используются «тройные катализаторы». В них протекают три типа реакций окисления СО, НС и NO до получения CO2, h3O и N2.

В дизельных двигателях используют «NO абсорбирующие катализаторы» и «сажевые фильтры» (DPF). В последние годы все большее число дизельных двигателей, используют «селективное каталитическое восстановление» как метод снижения выбросов оксидов азота. Это делается с помощью аммиака или прекурсоров аммиака в среде, богатой кислородом. Благодаря этому выхлопные газы очищаются от сажи и т. п.

Проблемы и засорение катализатора

Перегрев внутреннего пирога катализатора является одной из наиболее распространённых причин блокирования и повреждения. Это обычно связано с обогащением топливной смеси и следовательно, попаданию не сгоревшего топлива в выхлопную систему. Там оно воспламеняется, что приводит к резкому повышению температуры и каталитическому горению. Очень часто это происходит из-за неверно выставленного зажигания или избыточного давления топлива, которое догорает в катализаторе глушителя, разрушая его структуру.

Проблема с катализатором может возникнуть при использовании топлива богатого свинцом. Свинец наслаивается на каталитический слой, отверстия сот становятся меньше и уменьшает проницаемость системы в целом. По этой причине не стоит злоупотреблять всевозможными присадками к бензину. Элементы, входящие в состав присадок, также оседают на катализаторе.

Если двигатель автомобиля дымит — горит масло, оно также может привести к закупорке решётки катализатора.

Часто встречаются и механические повреждения катализатора из-за сильных ударов, продолжительного и сильного резонанса и прочих причин, которые вредят хрупкой сетке.

Удаление катализатора

Широко распространено мнение, что после пробега в 150 — 180 тыс.км., катализатор перестаёт функционировать и становится неработоспособным. Часто, основываясь только на пробеге, гаражные «мастера» решают, что каталитический нейтрализатор не годен и должны быть удалён. Истина в том, что есть много факторов, которые влияют на производительность катализатора и, если автомобиль эксплуатируется правильно, с хорошим топливом и исправной топливной системой, ресурс у него гораздо больше. Стоит иметь в виду, что в Западной Европе, где покупается большинство подержанных автомобилей, соблюдают очень строгие экологические стандарты при прохождении техосмотра. Кроме того, топливо значительно лучше, чем в России. Так что если вы недавно купили свежий автомобиль, а на сервисе настаивают на удалении катализатора, усомнитесь в их мотивах. У охотников за драгоценными металлами, содержащимися в катализаторе, этот приём является обычной практикой для его удаления у наивных клиентов без уважительных причин. Затем, они продаются за довольно хорошие деньги в точках сбора цветных металлов. Это явление превратилось в целую индустрию, такие случаи не редкость, а ваш катализатор просто украден!

Прежде чем приступить к удалению катализатора рекомендуется проверить газоанализатором выхлопные газы. Такие приборы имеются в большинстве пунктов техобслуживания и мастерских. Если уровень угарного газа повышен, то это почти верный признак неисправности катализатора.

Другие признаки — необычных запах тухлых яиц и аммиака из выхлопной трубы, нестабильный холостой ход, низкое давление выхлопных газов на выходе.

Совет. Если Вы водите автомобиль, особенно в городе, преодолевая короткие участки с резким набором скорости, двигатель работает с не постоянными оборотами, то теоретически можно «разблокировать» катализатор изменив стиль вождения, старайтесь двигаться плавно с постоянной скоростью.

Если катализатор забит, можно почувствовать значительно возросший расход топлива и отсутствие предполагаемой тяги. В этом случае необходимо его удаление. Имейте в виду, что цена на новый катализатор очень высокая, поэтому если вы удалили его и не можете позволить себе новый, на его место целесообразно поставить резонатор.

На самом деле, отсутствие катализатора не повлияет негативно на автомобиль. Напротив — вы можете почувствовать большую мощность и низкий расход топлива. Правда в том, что большинство производителей автомобилей ставят катализаторы, потому что их обязали по строгим законам экологии, введённых по всему миру.

Несмотря на преимущества в движении без катализатора рекомендуем сохранять его как можно дольше. Вскоре в России обратят внимание на экологические требования и ужесточат либеральный режим экологических стандартов и проверок. Тогда владельцы автомобилей, с удалённым катализатором, будет вынуждены платить обременительный налог или восстанавливать его, чтобы пройти технический осмотр.

avtofakti.ru

Общая информация о катализаторах

Что такое катализаторы, как они устроены, почему выходят из строя.

Устройство катализатора и его разновидности Принцип работы катализатора Стандарты Выхлопная система Из-за чего катализатор выходит из строя Что делать и кто виноват Штатный или универсальный?

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.

glushak.ru


Смотрите также

 

"Питер - АТ"
ИНН 780703320484
ОГРНИП 313784720500453

Новости