Autobutik-kr.ru

АвтоЖурнал
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Каталитический нейтрализатор выхлопных газов

Что такое катализатор автомобиля

Каталитический нейтрализатор, или катализатор — деталь выхлопной системы, снижающая в отработанных выхлопных газах содержание следующих опасных для экологии веществ: окиси углерода — CО, углеводородов — CH, оксидов азота — NO, NO2. Эти ядовитые вещества стали бы компонентами смога, но благородные металлы, содержащиеся в нейтрализаторе, вступают в реакцию с этими веществами, доводя их нормы, до предусмотренной экологическими требованиями.

В корпусе нейтрализатора находится сотовая конструкция (керамическая или металлическая) с нанесенным на нее тонким слоем платиноиридиевого сплава. Конструкция сот используется для увеличения площади контактирования выхлопных газов с поверхностью, на которую нанесен каталитический платиноиридиевый слой. В результате реакции окисления CO и CH в атмосферу попадают безвредные двуокись углерода — CO2 и азот — N2.

Так что такое катализатор?

Вспомним химию. Катализатор — вещество, которое вызывает или ускоряет химическую реакцию. Катализаторы участвуют в реакциях, но ни реагенты, ни продукты реакции, они катализируют. В человеческом организме, ферменты естественных катализаторов ответственность за многие важные биохимические реакции.

При каталитической очистке газов протекают одновременно две химические реакции:

1. Реакция восстановления, в результате которой у некоторых компонентов газов отбирается кислород:

2. Реакция окисления, в результате которой другие компоненты газов окисляются -дожигаются.

На сегодняшний день существует два различных типа работы катализатора: катализатором восстановления и окисления. Оба типа состоят из керамической структуры покрыта металлическим катализатором, обычно платина, родий и(или) палладий. Идея состоит в том, чтобы создать структуру, которая предоставляет максимальную площадь поверхности катализатора в поток выхлопных газов, а также сведение к минимуму количество катализатора требуется, так как материалы стоят очень дорого. Некоторые новейшие преобразователи даже начали использовать золото смешивается с более традиционными катализаторами. Золото стоит дешевле, чем другие материалы и может привести к увеличению окисления, химические реакции, что снижает загрязняющих веществ, до 40 %.

Снижение катализатора первой стадии каталитического нейтрализатора. Он использует платину и родий для снижения выбросов NOx. Когда NO или NO2 молекула связывается с катализатором, катализатор срывает азота атом из молекулы и имеет на нее, освобождая кислород в форме O2.Связи атомов азота с другими атомами азота, которые также застряли в катализаторе, образуя N2.

2NO => N2 + O2 2NO2 или => N2 + 2O2

Катализатора окисления является вторым этапом каталитического нейтрализатора. Это снижает не сгоревших углеводородов и окиси углерода при сжигании (окислительный) их в присутствии катализатора платины и палладия. Этот катализатор помогает реакция СО и углеводородов, а остальные кислорода в выхлопных газах. Например:

Есть два основных типа конструкций, используемых в каталитических нейтрализаторов — сотовая и керамические бусы. Большинство автомобилей сегодня используют сотовую структуру.

Третий этап преобразования системы управления, которая контролирует поток выхлопных газов, и использует эту информацию для управления системой впрыска топлива. Там на датчик кислорода установлен на входе в каталитический нейтрализатор, то есть это ближе к двигателю, чем преобразователь. Этот датчик сообщает движка, сколько кислорода в выхлопных газах. Двигатель компьютера можно увеличить или уменьшить количество кислорода в выхлопе, регулируя воздух-топливо. Эта схема управления позволяет двигателю компьютер, чтобы убедиться, что двигатель работает на близком к стехиометрической точке, а также чтобы убедиться, что есть достаточное количество кислорода в выхлопе, чтобы окисление катализатора для сжигания не сгоревших углеводородов и СО

Каталитический нейтрализатор делает большую работу по снижению загрязнения, но он все еще может быть существенно улучшилась. Одной из самых больших недостатков является то, что он работает только при достаточно высокой температуре. При запуске холодного автомобиля, каталитический нейтрализатор практически ничего не делает, чтобы уменьшить загрязнение в выхлопных газах.

Одним из простых решений этой проблемы состоит в перемещении каталитический нейтрализатор ближе к двигателю. Это означает, что горячие выхлопные газы достигают конвертер и он нагревается быстрее, но это может также сократить срок службы преобразователя, выставляя его на очень высоких температурах. Большинство автопроизводителей положение преобразователя под передним пассажирским сиденьем, достаточно далеко от двигателя для поддержания температуры до уровня, который не повредит ее.

Подогрев каталитического нейтрализатора является хорошим способом для сокращения выбросов. Самый простой способ для подогрева преобразователя является использование электрических нагревателей сопротивления. К сожалению, 12-вольтовых электрических систем на большинстве автомобилей не обеспечивают достаточной энергии или мощности для нагрева каталитического конвертера достаточно быстро. Большинство людей не будет ждать несколько минут, каталитический нейтрализатор, чтобы нагреться, прежде чем начать свою машину. Гибридные автомобили, которые имеют большой, высокого напряжения батареи может обеспечить достаточно энергии, чтобы разогреть каталитический конвертер очень быстро.

Катализаторы в дизельных двигателях не работают, а также в сокращении выбросов NOx. Одной из причин является то, что дизельные двигатели запустить прохладнее, чем стандартные двигатели и преобразователи работают лучше, так как они нагреваются. Некоторые из ведущих экспертов-экологов автоматического придумали новую систему, которая помогает бороться с этим. Они вводят раствор мочевины в выхлопную трубу, прежде чем он попадает на преобразователь, испаряться и смешиваться с выхлопными и создают химическую реакцию, которая приведет к снижению выбросов NOx. Мочевина, также известная как карбамид, является органическое соединение углерода, азота, кислорода и водорода. Это обнаруживается в моче млекопитающих и земноводных. Мочевина реагирует с NOx, чтобы производить азот и водяной пар, располагая более чем на 90 процентов окислов азота в выхлопных газах.

Каталитические нейтрализаторы по типу носителя делят на керамические и металлические. Носителем выступает керамика в виде сот или метал. На сегодня более распространены керамические катализаторы. Основной недостаток керамического катализатора — хрупкость. Каталитический нейтрализатор находится за приёмной трубой глушителя (встречается объединенный) или непосредственно в выпускном коллекторе, очень редко за ним. При втором варианте ремонт очень трудоемкий и затратный. Катализатор в выпускном коллекторе установлен в большинстве новых автомобилях. Позволяет добиться экологических норм ЕВРО-4.

Катализатор — устройство предназначенное для снижения выброса вредных веществ в атмосферу с отработавшими газами образовавшимися в двигателе внутреннего сгорания автомобиля.

Система нейтрализации отработавших газов — совокупность компонентов, обеспечивающих снижение выбросов загрязняющих веществ с отработавшими газами при работе двигателя.

Какой срок службы катализатора?
Срок службы автомобильного катализатора главным образом зависит от качества автомобильного бензина. При определенных условиях катализатор можно убить выездив полный бак некачественного топлива. Средний срок службы катализатора от 180 до 200 тысяч километров.

Как удалить катализатор авто

Вопросы экологии и покупки нового не рассматриваем – 99% автолюбителей просто удаляют его, т.к. новый катализатор стоит дорого из-за содержания в нём платины. Хочется предостеречь от распространенной ошибки: всегда удаляйте его полностью, а не пробивайте только отверстие. Кто даст гарантию, что время это отверстие не забьется?

После удаления внимательно осмотрите внутренность той емкости, в которой находился катализатор и увидите «прикипевшую» к поверхности металлическую сеточку, одну или несколько. Ее удаляйте тоже.

Можно вырезать катализатор и вварить гофровую трубу. Это даст не жесткое соединение мотора и выпускной системы, а также дополнительное охлаждение газов.

Засоряется от некачественных (или несгоревших) топлив и масел. Разрушается при уларах. Обычно двигатель не запускается при правильности всех параметров, т.к. отработанным газам некуда выходить — выпускная система забита.

Если возникли подозрения на неисправность нейтрализатора, необходимо проверить давление газов перед нейтрализатором. Холостой ход — не более 0,9 bar и режим нагрузок (примерно 3000 оборотов) не более 2,5 bar. Если нет измерительного манометра — просто выкрутить кислородный датчик для выпуска отработанных газов. Если двигатель запустился, значит нейтрализатор «забит». Признаком неисправности нейтрализатора служат раскалённые газы, идущие из выпускной системы; перегрев двигателя и «хлопки» во впускной коллектор.

Каталитическое обезвреживание выхлопных газов тяжёлой техники

Тарарыкин А.Г., Успенская А.Ю.

Что служит основным источником загрязнения воздуха?

В общем деле загрязнения атмосферы вследствие человеческой деятельности, двигатели внутреннего сгорания (ДВС), безусловно, находятся на первом месте. И не просто лидируют, а значительно опережают все остальные вместе взятые техногенные источники. «Первенство» объясняется просто подавляющим численным преимуществом именно этих загрязнителей, по сравнению с суммой всех остальных техногенных источников.

Бензиновые ДВС

Относительно «малотоксичный» бензиновый ДВС, кроме полезной работы, «производит» вредные выбросы в атмосферу, лишь из того, что у него имеется в бензобаке. Поэтому в выхлопе бензинового двигателя содержится какое-то количество недогоревшего топлива (СxНy) и угарного газа (СО). Для успешного их окисления в нейтрализаторе бензинового ДВС существуют вполне благоприятные условия:

вредные продукты – легко окисляемы, а необходимый для реакции каталитического окисления (сжигания) кислород в достаточном количестве присутствует в выхлопе двигателя.

Поэтому, нормально отрегулированный бензиновый двигатель, оснащённый каталитическим нейтрализатором выхлопных газов, достаточно легко и надёжно окисляет вредные примеси до безопасных уровней: углекислого газа (CO2) и воды (H2O):

Дизельный двигатель существенно вреднее своего бензинового «собрата»

Как источник загрязнения атмосферы, дизельный ДВС существенно более опасен. И дело вовсе не в распространенном заблуждении, что дизельное топливо (в просторечии солярка), якобы – хуже или грязнее бензинов высоких экологических стандартов.

Дизельный ДВС также, как и работающий на бензине, разумеется, обеспечивает поступление в атмосферу стандартного набора из угарного газа и остатков недогоревшего топлива. К сожалению этим дело не ограничивается. Повышенная опасность дизельных ДВС «обеспечивается» ещё двумя дополнительными и абсолютно объективными причинами. Первая причина. Более высокие параметры работы дизеля, а именно – давление и температура в цилиндрах уже достаточны для запуска процесса химического синтеза высокотоксичного «букета» – оксидов азота, общей формулы (NОх).

Причём сырьём для этого химического процесса, служат кислород (О2) и азот (N2), то есть обычный чистый воздух, потребляемый дизельным двигателем для работы:

Ни качество топлива, ни регулировки двигателя, или какиелибо другие параметры не способны отменить законы химии и термодинамики при работе дизельного ДВС. Цилиндры двигателя становятся «химическими реакторами», синтезирующими одни из самых токсичных видов атмосферных загрязнений непосредственно из чистого воздуха.

Вторая причина повышенной опасности. В то время как нейтрализация выхлопа бензинового ДВС – это окисление примесей имеющимся в достатке кислородом, нейтрализация же оксидов азота NOx – это строго противоположный процесс химического восстановления. И присутствие кислорода в выхлопе двигателя препятствует процессу нейтрализации, вплоть до полного его прекращения. Таким образом, при каталитической нейтрализации токсичных продуктов дизельного ДВС, нужно организовать протекание в нейтрализаторе двух, строго говоря, несовместимых процессов – окисления и восстановления одновременно. Тем не менее, современные разработки катализаторов уже дают примеры достаточно результативного обезвреживания выхлопа дизельных ДВС.

Дизельные двигатели карьерной, дорожной и строительной техники

Дизельный ДВС грузового автомобиля, равномерно двигающегося по карьерной дороге или шоссе или его стационарный аналог, например, работающий в составе дизель-электрогенератора, основное время работы выдают полезную мощность в стационарном режиме.

Существенно снизить вред, наносимый окислами азота организму человека и окружающей среде, в таком случае возможно с помощью современных каталитических нейтрализаторов, например работающих по технологии Селективного Каталитического Восстановления (SCR), где используются специальные катализаторы или даже химические добавкиреагенты.

Совсем иное дело – работающий экскаватор, оснащённый дизельной силовой установкой. Назвать эксплуатацию его дизельного двигателя «нестационарной» было бы сильным преувеличением: мгновенный набор мощности, остановки, вибрации, рывки и удары, и снова остановки. Ни о каких оптимальных регулировках работы двигателя, здесь не может быть и речи. Процесс дозирования и смешения реагентов, как и сам химический процесс нейтрализации – инерционны, и для режимов работы тяжёлой горной техники – неприменимы по определению. Видимо поэтому на экскаваторах, грейдерах, гидромолотах даже ведущие мировые производители нейтрализаторы не устанавливают, предполагая, что свежий ветер стройки и карьера, способен разогнать облака токсичных выхлопов.

Наихудший вариант – дизельные двигатели тяжёлой техники, помещенные в шахту, тоннель, глубокий карьер

В ситуации закрытого объёма (тоннель, шахта, глубокий разрез) все ядовитые компоненты выброса остаются в призабойном пространстве работы машины, где свежего ветра – не предвидится. Даже качественная вентиляция – не способна полностью устранить проблему локальных избыточных концентраций токсичных веществ. А проблема из области экологии переходит в область здоровья и безопасности людей.

Существуют ли способы разрешения этой проблемы?

И всё-таки, устранение проблемы возможно с помощью каталитических технологий очистки выхлопных газов ДВС.

Для этого достаточно использовать грамотно спроектированный каталитический реактор-нейтрализатор, устанавливаемый вместо штатного глушителя.

В корпусе нейтрализатора располагается перфорированная корзина, куда засыпается гранулированный катализатор (ШПК-1), изготавливаемый на основе специального шарикового носителя с платиной в качестве активного каталитического элемента.

В комплексе это позволяет преодолеть большинство трудностей, возникающих при эксплуатации в замкнутых объёмах шахт и тоннелей таких сложных объектов, как тяжёлая горная техника. Механические воздействия – вибрации и удары – не сильно сказываются на работоспособности шарикового катализатора. Дымовые выбросы элементарной сажи компенсируются самоочищающимся действием вибрирующего слоя катализатора. Локальные термические перегревы в сочетании с выбросом водяных паров не способны привести к растрескиванию шарикового носителя, как это бывает с монолитными керамическими блоками сотовой структуры, где имеются узкие длинные микроканалы, которые помимо растрескивания, могут забиваться сажей и коксовыми отложениями.

Отработанная конструкция самого реактора, предусматривающая гранулированную засыпку, исключает необходимость в специальных уплотнениях блоков, термокомпенсациях и прочих ухищрениях. А если нет уплотнений, то, следовательно, нечему и разрушаться, создавая каналы, через которые отработанные газы выбрасываются в атмосферу неочищенными. Такая система проверена несколькими десятилетиями успешной эксплуатации нейтрализаторов.

Служит ли каталитический нейтрализатор панацеей, снимающей все проблемы?

Условия эксплуатации, которые рассмотрены в данной статье, не могут принести полного устранения проблемы очистки и токсичных выхлопов. Однако, такие компоненты как угарный газ (СО) и остатки топлива (СХНy) могут быть нейтрализованы практически полностью, а объёмы выбросов наиболее сложных – оксидов азота, за счёт высокого качества катализатора реально снижаются на 15–40%.

Несколько сотен единиц работающей в нашей стране техники, оснащённой такими нейтрализаторами, реально и ежедневно подтверждают это.

Проверка катализатора манометром

p, blockquote 36,0,0,0,0 —>

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.

p, blockquote 37,0,0,0,0 —>

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.

p, blockquote 38,0,0,0,0 —>

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/см 2 , то катализатор забит, и наступило время для его замены.

p, blockquote 39,0,0,0,0 —>

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.

p, blockquote 40,0,0,0,0 —>

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

В каких случаях может помочь сумка-холодильник для автомобиля.

Видео — проблемы катализаторов на автомобилях ВАЗ:

p, blockquote 42,0,0,0,0 —> p, blockquote 43,0,0,0,1 —>

  • Для чего нужна турбина в автомобиле и как она работает
  • Использование щёток стеклоочистителя с подогревом
  • Двигатели TSI от Volkswagen — что это такое, их плюсы и минусы
  • Конструктивные особенности зимних щёток стеклоочистителя

На Шевроле Нива вышел из строя модуль зажигания. После его замены на станции техобслуживания, заметил посторонний дребезг при работе двигателя. Оказалось вышел из строя катализатор — разрушилась керамика. Так что выход из строя катализатора возможен и от некорректной работы электроники.

Кто бы что не говорил, но с нашим «качественным» бензином, катализатор едва доживает до 100.000 км. Ну а потом, его банально вышибают, машину прошивают. На экологию это конечно сказывается, но у нас в принципе нету контроля за выхлопом. Так что получается дешево и сердито.

Сталкивался с проблемой. Основными признаками были плохая динамика и большой расход топлива. Лечится в зависимости от машины и пробега. Если новая — заменой лямбды. Благо сейчас можно найти аналоги дешевле. На старой — соглашусь с Виталием.

Соглашусь с Вами Виталий полностью. Из-за качества нынешнего горючего катализатор стал меньше служить, чем было это раньше.

Конечно можно вытряхнуть керамику из корпуса, заглушить лямбду, это позволит улучшить динамику. Но появляется более громкий рокот двигателя, а иногда и при резком разгоне дребезг корпуса катализатора.

Неисправности катализатора причиняют довольно много хлопот и даже могут привести к дорогостоящему ремонту. Если выхлопные газы встречают на своем пути сопротивление, то это отразится на работе двигателя и, как следствие, на движении машины. Во-первых, машина станет «тупой», т.е. будет плохо разгоняться, создается впечатление, что сзади вас кто-то сдерживает. Во-вторых, загорается Check Engine, что говорит о том, что необходимо проверить двигатель. У меня, когда вышел из строя катализатор, на бортовом компьютере появилась ошибка P0420 – которая говорит о проблемах с эффективностью двигателя. В-третьих, резко повышается расход топлива. Кроме того, если катализатор поврежден (даже осыпается керамика) или он забился отложениями, то вы вообще не сможете запустить движок, или он будет глохнуть сразу после запуска.
На первом месте среди причин ведущих к выходу из строя катализатора – некачественное топливо. Такое топливо не полностью сгорает в цилиндрах и попадая с выхлопом в катализатор горит там. Это приводит к оплавление керамической решетки и ее осыпанию, что можно заметить по звонкому дребезгу катализатора (может вы слышали как обычно разгоняются «Газели»). Одной из причин также является установка не родного (оригинального) катализатора. Чаще всего можно установить катализатор с мелкими ячейками (для американского рынка, где качество топлива гораздо выше чем у нас), ячейки быстро забьются.
И еще бойтесь плохих дорог, если ударились катализатором, можно разрушить соты, при неудачном проезде через бордюр или лежащего полицейского.
Существуют три распространенных способа проверки катализатора без съема его с машины.
1.Банальный визуальный осмотр, на предмет деформаций корпуса.
2. Проверка на противодавление, это самый применяемый метод. Для этого необходим манометр и самодельный переходник, через который подключают манометр в гнездо датчика кислорода (лямбда-зонда). После этого запускают движок и на оборотах более 2500 смотрят показания манометра. Катализатор в норме – это 0,3 кгс/см.кв. Но это данные средние, в интернете можно найти для конкретной машины.
3. Это диагностика мотор-тестером с помощью осциллограмм. Но для этого надо хорошо разбираться в этом, здесь лучше специалист, если в себе не уверены.

Замена катализатора на пламегаситель: плюсы и минусы

Очевидно, что устанавливая пламегаситель вместо катализатора, нельзя говорить о полноценной замене одного узла другим. В первую очередь, установка пламегасительного оборудования вместо катализаторов скажется на количестве выбросов.

Не рекомендуется установка пламегасителя вместо катализатора, в случае если автомобиль передвигается по территории Евросоюза. На территории Европы катализаторы подлежат обязательной замене после 100 тысяч километров вне зависимости от их состояния.

Установка пламегасителя поможет стабилизировать выхлопную систему, снизит температуру выхлопных газов, но не решит проблему. С другой стороны, пламегасители дешевле новых катализаторов, и с точки зрения экономии бюджета это почти идеальный способ отладить выхлопную систему.

Одним из компромиссных решений будет — найти и установить универсальный катализатор. Стоимость таких элементов в несколько раз дешевле оригинальных, но так же обеспечит штатную работу двигателя, с соблюдением экологических норм. Вероятно, все-таки придется адаптировать прошивку под новый выхлоп и подвергнуть проверке работу всего выхлопа.

Автовладельцы, установившие на свой мотор подобное устройство, могут смело проходить техосмотр и быть уверенными в экологичности своего транспортного средства.

Принцип работы

В химии катализатор — это вещество, ускоряющее или вызывающее химическую реакцию, но само при этом не расходующееся. Такими веществами являются золото, никель, палладий, медь, родий, хром и большинство драгоценных и редких металлов.

В процессе работы автомобильного двигателя образуются выхлопные газы. Эти газы попадают в выпускной коллектор и далее — в каталитический преобразователь.

Выхлопной газ, состоящий из токсичных веществ, проходит через структуру нейтрализатора. Вещества-катализаторы в составе конвертера вызывают химические реакции, преобразующие вредные вещества в безвредные.

Современный нейтрализатор использует два катализатора, а именно — катализатор восстановления и катализатор окисления.

Катализатор окисления изготовлен из палладия и платины, а катализатор восстановления — из родия и платины. В результате реакций в каталитическом преобразователе образуются: углекислый газ, азот, вода .

Может ли работать двигатель без катализатора?

Многие автолюбители задают вопрос, а может ли машина ехать без катализатора. Чтобы ответить на него нужно рассмотреть особенность другого устройства — лямбда-зонда.

Данный прибор играет роль кислородного датчика и определяет уровень кислорода в выхлопе автомобиля.

Работа мотора напрямую зависит от данного датчика, управляющего соотношением воздуха и топлива в горючей смеси.

Процесс регулирования называется лямбда-управлением. В некоторых авто устанавливается пара датчиков — до и после нейтрализатора.

Устройство, которое монтируется до катализатора, задает оптимальное для работы мотора отношение воздуха и горючего.

Если же убрать катализатор полностью, что второй лямбда-зонд выявит неисправность и даст команду на снижение рабочей температуры в камере сгорания.

Эта задача реализуется за счет подачи большего объема топлива, а, следовательно, обеднения смеси.

Итог — падение мощности мотора, рост «прожорливости» авто.

Что же касается блока управления, то он переходит в режим аварийной работы и начинает готовить «усредненный» вариант смеси.

Чтобы вернуть работу всех систем в прежнее состояние, поломанный катализатор нужно поменять, а ЭБУ перепрограммировать в ЕВРО 2. Как вариант — установка «обманки», о которой упоминалось выше.

Катализатор — устройство, которое сложно назвать жизненно необходимым для автомобиля.

Его задачи сводятся в первую очередь к очистке выхлопных газов, отчего (хоть и незначительно) страдает мощность автомобиля.

Вот почему автолюбители все чаще избавляются от нейтрализаторов, рассчитывая сэкономить на замене в будущем и придать мотору дополнительных «лошадей».

Но такая работа требует высокой квалификации мастера и дополнительных настроек системы.

0 0 голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector