Каталитический нейтрализатор – назначение, устройство, условия работы
Каталитический нейтрализатор (обиходное название – катализатор) в составе выпускной системы предназначен для снижения выброса вредных веществ в атмосферу с отработавшими газами за счет их преобразования в безвредные компоненты. Каталитический нейтрализатор применяется как на бензиновых, так и на дизельных двигателях.
Трехкомпонентный каталитический нейтрализатор
Применяется в бензиновых двигателях, работающих на стехиометрическом составе смеси (смесь обеспечивает полное сгорание топлива). Конструкция трехкомпонентного каталитического нейтрализатора включает блок-носитель, теплоизоляцию и корпус.
Основным элементом каталитического нейтрализатора является блок-носитель, который служит основанием для катализаторов. Блок-носитель изготавливается из специальной огнеупорной керамики. Конструктивно блок-носитель состоит из множества продольных сот-ячеек, которые значительно увеличивают площадь соприкосновения с отработавшими газами.
На поверхность сот-ячеек тонким слоем наносятся вещества-катализаторы, которые включают три компонента: платину, палладий и родий. Катализаторы ускоряют протекание химических реакций в нейтрализаторе.
Платина и палладий относятся к окислительным катализаторам. Они способствуют окислению несгоревших углеводородов (СН) в водяной пар, оксида углерода (угарный газ, СО) в углекислый газ. Родий является восстановительным катализатором. Он восстанавливает оксиды азота (NOx) в безвредный азот. Таким образом, три катализатора снижают содержание в отработавших газах трех вредных веществ.
Блок-носитель помещается в металлический корпус. Между ними обычно располагается слой теплоизоляции. В корпусе нейтрализатора устанавливается кислородный датчик.
Условием начала работы каталитического нейтрализатора, является достижение температуры 300°С. Идеальный температурный промежуток от 400 до 800°С. При этой температуре задерживается 90% вредных веществ. Температура свыше 800°С вызывает спекание металлов-катализаторов и сот-ячеек блока-носителя.
Каталитический нейтрализатор обычно устанавливается непосредственно за выпускным коллектором или перед глушителем. Первая схема установки нейтрализатора способствует его быстрому прогреву, но затем устройство подвергается большим тепловым нагрузкам. Во втором случае требуются дополнительные мероприятия для быстрого прогрева нейтрализатора, повышающие температуру отработавших газов:
- регулирование момента зажигания в сторону запаздывания;
- увеличение оборотов холостого хода;
- регулирование фаз газораспределения;
- несколько впрысков топлива за один такт;
- подача воздуха в выпускную систему.
Для повышения эффективности применяется схема установки трехкомпонентного каталитического катализатора, разделенного на две части: первичный нейтрализатор (располагается за выпускным коллектором), главный нейтрализатор (располагается под днищем автомобиля).
Каталитический нейтрализатор дизельного двигателя
Катализатор дизельного двигателя (diesel oxidation catalyst, DOC) обеспечивает окисление отдельных компонентов отработавших газов кислородом, который в достаточном количестве присутствует в выхлопе дизеля.
При прохождении через каталитический нейтрализатор вредные вещества (оксид углерода, углеводороды) окисляются до безобидных продуктов (углекислого газа и водяного пара). Кроме этого, катализатор почти полностью устраняет неприятный запах отработавших газов дизеля.
Окислительные реакции в катализаторе также создают и нежелательные продукты. Так, диоксид серы окисляется до триоксида серы с последующим образованием серной кислоты. Газообразная серная кислота соединяется с молекулами воды, в результате которого образуются твердые частицы – сульфаты. Они накапливаются в нейтрализаторе и снижают его работоспособность.
Для удаления сульфатов из нейтрализатора система управления двигателем запускает процесс десульфатации, при котором каталитический нейтрализатор нагревается до температуры свыше 650°С и продувается богатыми отработавшими газами (с недостатком воздуха, вплоть до его полного отсутствия).
Каталитический нейтрализатор дизельного двигателя не используется для снижения выбросов оксидов азота в отработавших газах.
Эту функцию в дизельном двигателе выполняет система рециркуляции отработавших газов или более продвинутая система избирательной каталитической нейтрализации.
Каталитический нейтрализатор
26.02.2014 #Нейтрализатор каталитический # Система выпуска газов двигателя
Конструкторы современных двигателей внутреннего сгорания вынуждены большое внимание уделять не только их техническим характеристикам, но и далеким от этого вещам, в первую очередь — экологической безопасности. За «экологию» в машинах отвечает не только мотор, но и выпускная система, в частности — установленный в ней каталитический нейтрализатор. Именно об этом устройстве и пойдет речь в представленной статье.
Что такое каталитический нейтрализатор и для чего он нужен
Выхлопные газы автомобиля — это смесь множества веществ, образующихся при сгорании топливно-воздушной смеси, и среди этих веществ есть опасные для окружающей среды и человека.
Наибольшую опасность представляют угарный газ (окись углерода CO) и две большие группы веществ — оксиды азота (общая формула NOx) и разнообразные углеводороды (часть из них является продуктами сгорания топлива, а часть — несгоревшими компонентами топлива). Загрязнение окружающей среды этими веществами давно стало глобальной проблемой, и именно ее решением заняты каталитические нейтрализаторы в выпускной системе двигателя.
Каталитический нейтрализатор — это устройство в выпускной системе двигателя, которое снижает количество токсичных веществ в выхлопных газах. Достигается это с помощью каталитических реакций, в ходе которых оксиды азота распадаются на азот и воду, углеводороды — на воду и углекислый газ, а угарный газ окисляется до менее опасного углекислого газа. В результате прохождения через катализатор выхлопные газы теряют до 90% токсичных веществ и оказывают менее губительное влияние на окружающую среду.
Интересно, что концентрация угарного газа, углеводородов и оксидов азота в выхлопных газах едва превышает 1%, однако даже такое небольшое количество доставляет много неприятностей и заставляет принимать самые решительные меры.
Типы и виды каталитических нейтрализаторов
На сегодняшний день существует две большие группы каталитических нейтрализаторов, которые отличаются заложенными в основу их работы принципами:
— Трехкомпонентные нейтрализаторы, в которых в качестве катализаторов используются платина, палладий и родий. Находят применение в выпускных системах бензиновых двигателей;
— Нейтрализаторы с применением мочевины (водного раствора аммиака). Используются в выпускных системах дизельных двигателей.
В свою очередь трехкомпонентные каталитические нейтрализаторы делятся на два вида в зависимости от материала блок-носителя (матрицы):
— Керамика — блок-носитель изготовлен из огнеупорной керамики, выполнен в виде блока, пронизанного ячейками-сотами, через которые проходят выхлопные газы. Керамика дешевая, поэтому находит самое широкое применение, однако она хрупкая, что нередко становится причиной выхода нейтрализатора из строя;
— Металл — блок-носитель изготовлен из огнеупорного сплава.
Металл более надежен, чем керамика, однако это более сложное и дорогое решение, поэтому встречается реже.
Трехкомпонентный нейтрализатор и нейтрализатор с мочевиной имеют значительные отличия в конструкции и принципе работы.
Трехкомпонентный каталитический нейтрализатор
Основу трехкомпонентного нейтрализатора составляет конвертер — блок-носитель в виде керамического монолита, пронизанного множеством продольных каналов (сот). На внутренних поверхностях сот находится тонкий слой катализаторов — платины, палладия и родия. Такое пористое строение монолита многократно повышает площадь поверхности катализатора в небольшом объеме и обеспечивает лучшее протекание реакций катализатора с токсичными веществами.
Блок изготавливается из огнеупорной керамики. Он помещен внутрь корпуса из легированной стали с двойными стенками. Внутри корпуса блок фиксируется с помощью уплотнения из огнеупорного листового материала. Между стенками корпуса помещен термоизолирующий материал.
Работа трехкомпонентного конвертера сводится к следующему. Выхлопные газы проходят сквозь каналы в керамическом блоке, нагревая его, и при температуре 270°C начинаются восстановительные и окислительные реакции на катализаторе. Но на оптимальный режим работы нейтрализатор выходит при температуре порядка 450-500°C. Термоизоляция в корпусе нейтрализатора необходима, чтобы его температура не слишком изменялась из-за колебаний температуры атмосферного воздуха.
Нужно отметить, что платина, палладий и родий — это катализаторы, то есть, они значительно ускоряют течение химических реакций, но сами в них не участвуют, не расходуются. А значит, ресурс катализатора ограничен только сроком службы керамического блока, прочностью напыления слоя катализатора и общей прочностью нейтрализатора.
Каталитический нейтрализатор с мочевиной для дизельных двигателей
Основная проблема нейтрализаторов для дизельных двигателей заключается в том, что выхлопные газы моторов этого типа имеют относительно низкую температуру, а поэтому окислительно-восстановительные реакции протекают менее активно.
Особенно это отражается на удалении из выхлопных газов оксидов азота.
Частично проблема решается помещением нейтрализатора как можно ближе к выпускному коллектору, где температура газов еще высока, однако это возможно далеко не всегда. Поэтому для дизелей нейтрализатор выполняется иным образом: здесь используется впрыск в трубу (сразу за выпускным коллектором) водного раствора аммиака (мочевины). Мочевина при температуре порядка 250-300°C активно вступает в реакцию с оксидами азота, в результате чего образуется чистый азот и вода.
Однако и в дизельных двигателях используется каталитический нейтрализатор, подобный описанному выше, и именно здесь мочевина вступает в реакцию с оксидами азота. Но катализаторов используется только два — платина и палладий, а в родии, который используется для восстановления оксидов азота, здесь нет необходимости, так как его заменяет мочевина.
Серьезный недостаток нейтрализаторов этого типа — необходимость регулярного пополнения запасов мочевины.
Мочевина постоянно расходуется, и чем мощнее двигатель, тем расход мочевины выше. Однако даже во внедорожниках 20-литрового бака мочевины хватает на один межсервисный интервал (15-20 тысяч км), поэтому заправка мочевиной производится не так часто.
Нужно отметить, что в дизельных двигателях совместно с нейтрализатором используется и сажевый фильтр, который задерживает твердые частицы.
Проблемы и особенности каталитических нейтрализаторов
Несмотря на то, что сейчас каталитические нейтрализаторы есть на всех новых автомобилях, они все еще имеют ряд проблем.
Например, нейтрализаторы неспособны полностью очищать выхлопные газы, а в ряде случаев частично усугубляют ситуацию. Особенно остро проблема стоит в дизельных двигателях. Дело в том, что дизтопливо содержит серу, которая после сгорания топлива попадает в выхлопные газы, а в нейтрализаторе, при высокой температуре, она взаимодействует с водой — так образуется серная кислота и оксиды серы. Среди оксидов серы наиболее опасны сернистый и серный газы (SO2 и SO3), которые являются очень токсичными, и оказывают пагубное действие на человека.
Поэтому сейчас установлены жесткие стандарты на содержание в топливе серы.
Еще одна проблема нейтрализаторов лежит в другой плоскости: для их нормальной работы необходимо, чтобы топливно-воздушная смесь при поступлении в цилиндры имела строго определенный состав, а в выхлопных газах присутствовало некоторое количество воздуха, необходимое для нормально дожига углеводородов и окиси углерода. Поэтому перед входом в нейтрализатор установлен лямбда-зонд (кислородный датчик), определяющий количество кислорода в выхлопных газах. На основе этой информации электронный блок управления изменяет состав подаваемой в камеры сгорания топливно-воздушной смеси, постоянно поддерживая нормальную работу двигателя и нейтрализатора.
Однако решение этих и других проблем, которые мы не рассматривали, рано или поздно будет найдено, и в будущем двигатели внутреннего сгорания станут куда более экологичными и безопасными, чем современные.
Другие статьи
#Стойка стабилизатора Nissan
22.
06.2022 | Статьи о запасных частях
Ходовая часть многих японских автомобилей Nissan оснащается стабилизатором поперечной устойчивости раздельного типа, соединенным с деталями подвески двумя отдельными стойками (тягами). Все о стойках стабилизатора Nissan, их типах и конструкции, а также о подборе и ремонте — читайте в данной статье.
#Ремень приводной клиновой
Ремень приводной клиновой: надежный привод агрегатов и оборудования
15.06.2022 | Статьи о запасных частях
Для привода агрегатов двигателя и в трансмиссиях различного оборудования широко применяются передачи на основе резиновых клиновых ремней. Все о приводных клиновых ремнях, их существующих типах, особенностях конструкции и характеристиках, а также о правильном выборе и замене ремней — читайте в статье.
Барабан тормозной ГАЗ: управляемость и безопасность горьковских автомобилей
08.06.2022 | Статьи о запасных частях
Тормозные системы большинства ранних и актуальных моделей автомобилей ГАЗ оснащаются колесными механизмами барабанного типа.
Все о тормозных барабанах ГАЗ, их существующих типах, конструктивных особенностях и характеристиках, а также о выборе, замене и обслуживании данных деталей — читайте в статье.
#Палец поршневой
Палец поршневой: прочная связь поршня и шатуна
02.02.2022 | Статьи о запасных частях
В любом поршневом двигателе внутреннего сгорания присутствует деталь, соединяющая поршень с верхней головкой шатуна — поршневой палец. Все о поршневых пальцах, их конструктивных особенностях и способах установки, а также о верном подборе и замене пальцев различных типов подробно рассказано в статье.
Вернуться к списку статей
Кража каталитического нейтрализатора: цель угонщиков 10 автомобилей
Наши автомобильные эксперты выбирают каждый продукт, который мы представляем. Мы можем зарабатывать деньги на ссылках на этой странице.
Воровство каталитических нейтрализаторов продолжает процветать по всей территории Соединенных Штатов.
По Ник Курчевски
BanksPhotosGetty Images
Каталитические нейтрализаторы: вы никогда не думаете о них до тех пор, пока не заведете машину и не обнаружите, что тот, который когда-то был прикреплен к вашему автомобилю, исчез. Основные признаки того, что ваш каталитический нейтрализатор мог быть украден? Чрезмерный шум двигателя и ядовитые пары, исходящие из-под автомобиля.
Итак, что такое каталитические нейтрализаторы и почему они внезапно стали популярны среди воров, стремящихся быстро нажиться? Во-первых, каталитические нейтрализаторы расположены в выхлопной системе и помогают очищать выбросы бензинового или дизельного двигателя. С 1975 года они являются федеральным требованием к каждому новому автомобилю.
По данным Национального бюро по борьбе с преступностью (NICB), кража каталитических нейтрализаторов резко возросла из-за того, что внутри них обнаружены три драгоценных металла: палладий, родий и платина.
О какой драгоценности мы здесь говорим? На момент написания этой статьи унция родия стоила около 15 000 долларов. Для сравнения, унция золота стоит всего 1800 долларов.
Используя данные, собранные NICB, и сервисные отчеты авторемонтных мастерских по всей стране, Carfax определил 10 автомобилей, на которые чаще всего ставят каталитические нейтрализаторы.
Законы в разработке в 2022 г.
Toyota
1 из 12
10. Toyota Prius 2001–2021 гг. кража катализатора. Отчасти это связано с тем, что двигатель внутреннего сгорания его бензиново-электрической гибридной трансмиссии не работает так сильно, как без связанных с трансмиссией электродвигателей. По иронии судьбы, учитывая его дружественный к Земле имидж, это означает, что в каталитических нейтрализаторах, используемых для очистки более холодного выхлопа Prius, требовалось больше драгоценных металлов (в модели третьего поколения это было меньше). NICB отмечает, что, поскольку гибрид, такой как Prius, меньше изнашивает каталитический нейтрализатор, кошки этих автомобилей остаются особенно ценными даже после многих лет использования.
Майкл Симари
2 из 12
9. 2011–2017 Chrysler 200
Chrysler 200, пришедший на смену широко критикуемому Sebring, стал значительным шагом вперед с точки зрения стиля, комфорта салона и производительности. Мы не были ошеломлены каждой деталью 200-го, в том числе его сомнительным качеством салона и непостоянством рулевого управления, хотя мы отметили, что он «движется в правильном направлении». В 2015 году появился новый 200, и, хотя он отличался более современным стилем и функциями, он также ознаменовал конец линейки моделей с кузовом кабриолет. Седан 200 исчез после 2017 модельного года, хотя его популярность среди воров каталитических нейтрализаторов сохраняется.
3 из 12
8. Toyota Camry 1987–2019 гг.
Toyota Camry — седан среднего размера, известный своей надежностью. На протяжении многих лет Camry предлагалась в формате седан, купе, универсал и даже кабриолет (последний вариант получил название Camry Solara). Однако удовольствие от вождения не является чертой, обычно ассоциируемой с Camry.
Honda
4 из 12
7. Honda CR-V, 1997–2020 гг. Несмотря на 25-летнюю историю шильдика, публика, кажется, по-прежнему питает симпатию к CR-V, который сегодня остается одним из самых продаваемых внедорожников. Теперь, если бы только CR-V мог удержать свои каталитические нейтрализаторы так же, как он удержал свою клиентскую базу. Увы, воры любят CR-V за то, что его достаточно легко поймать. Хотя есть некоторые продукты, на которые стоит обратить внимание, которые либо помогают защитить каталитический нейтрализатор автомобиля, либо крепче прикручивают его к транспортному средству (каждое из которых предназначено для предотвращения воровства), часто лучший совет — самый простой: припаркуйте свой автомобиль в надежном и безопасном месте. расположение.
Chevrolet
5 из 12
6.
Chevrolet Equinox 2005–2021 гг. стандартное оборудование по привлекательной цене». На протяжении многих лет Equinox продолжал развиваться, а последняя версия пятиместного внедорожника Chevy улучшила самые удобные для потребителя функции своего предшественника. Судя по всему, Equinox впечатлил не только тех, кто покупает вместительный и недорогой компактный внедорожник. Его шестое место в этом списке дает Chevy сомнительную честь находиться на одно место впереди одного из своих самых яростных конкурентов в сегменте компактных внедорожников.
Chevrolet
6 из 12
5. Chevrolet Silverado 1999–2021 гг.
Пикапы, такие как Chevrolet Silverado, отлично подходят для буксировки и перевозки грузов по пересеченной местности. Как и у других пикапов в этом списке, способность Silverado преодолевать любые препятствия и увеличенный дорожный просвет означают, что мошенникам будет легче проскользнуть под этот полноразмерный пикап и снять каталитический нейтрализатор. В 1999 году давняя линейка грузовиков Chevrolet C / K передала эстафету недавно представленному Silverado.
На протяжении многих лет Silverado был доступен с широким спектром четырехцилиндровых, рядных шестицилиндровых двигателей, двигателей V-6 и V-8. Это разнообразие отлично подходит для покупателей грузовиков. Это также не менее заманчиво для воров каталитических нейтрализаторов.
7 из 12
4. Ford Econoline/E-Series 1990–2022 гг.
Назовите его рабочим фургоном, о котором забыли, или практичной рабочей лошадкой, которая продолжает справляться с трудными задачами, стоящими перед ним. Фургон Ford E-серии (также известный как Econoline) в той или иной форме существует с тех пор, как Кеннеди сидел в Овальном кабинете. Он все еще здесь, хотя и только в специальной форме шасси в разрезе и в конфигурациях E-350 или E-450. Говоря о вырезках, сколько стоит каталитический нейтрализатор после кражи? NICB говорит, что типичный каталитический нейтрализатор может стоить от 50 до 250 долларов за штуку. Это может показаться не таким уж большим, но учтите, что быстро работающему вору требуется несколько коротких минут, чтобы удалить один — тяжелый рабочий день по краже каталитических нейтрализаторов может принести тысячи долларов незаконной прибыли.
8 из 12
3. Jeep Patriot, 2007–2017 гг. Несмотря на то, что мы назвали его «без удовольствий», классическая прямая форма «джипа» Patriot и низкая цена оказались привлекательным сочетанием для многих потребителей. К сожалению, каталитические нейтрализаторы маленького джипа оказались привлекательными для воров, а Patriot занял третье место в общенациональном списке автомобилей, на которые нацелены каталитические нейтрализаторы.
Honda
9 из 12
2. Honda Accord 1989–2020 гг.
За чрезвычайно популярным пикапом следует не менее популярный седан. Honda Accord был одним из самых продаваемых седанов среднего размера на протяжении десятилетий, не говоря уже о регулярном победителе в нашей ежегодной премии «10 лучших автомобилей и грузовиков». В то время как мы обычно хвалим Accord за его маневренность и экономичную четырехцилиндровую трансмиссию, воры больше ценят тот факт, что кража каталитического нейтрализатора занимает всего несколько минут при использовании небольшой сабельной пилы.
Иллюстрация Radovan VaricakCar and Driver
10 из 12
1. Ford F-серии, 1985–2021 гг. Мошенники воруют катализаторы. С миллионами пикапов Ford F-серии на дорогах нет недостатка в них, стоящих в гаражах или на дорогах по всей стране. Одна чисто логистическая причина, по которой F-серия является общей мишенью, заключается в том простом факте, что она расположена выше над дорогой, чем типичный автомобиль. Это означает, что вору будет проще и быстрее пролезть под автомобиль серии F и снять каталитический нейтрализатор.
Ford
11 из 12
10 автомобилей, наиболее подверженных краже каталитического конвертера
- 10. 2001–2021 Toyota Prius
- 9. 2011–2017 Chrysler 200
- 8. 1987–2019 Toyot Camry 1067
- 8. 1987–2019 Toyota Camry 1011011106
- 8. 1987–2019. 1997–2020 гг. Honda CR-V
- 6. 2005–2021 Chevrolet Equinox
- 5. 1999–2021 Chevrolet Silverado
- 4. 1990–2022 гг. Ford Econoline/E-Series
- 3.
2007–2017 Jeep Patrotin. 2. Хонда Аккорд - 1989–2020 гг. 1. 1985–2021 Ford F-серии
2007–2017 Jeep Patrotin. 2. Хонда Аккорд12 из 12
Ознакомьтесь с нашими рекомендациями по продуктам
Новые модели, которые могут предложить большую экономию
Руководство для начинающих: что такое каталитический нейтрализатор (и что он делает)?
Вы здесь
Главная | Руководство для начинающих: что такое каталитический нейтрализатор (и что он делает)?
Каталитический нейтрализатор — друг каждого, потому что он поглощает вредные выбросы, производимые вашим автомобилем, и превращает их в менее вредные газы. Поэтому, когда ваш автомобиль вырабатывает угарный газ (CO), углеводороды (HC) и оксиды азота (NOx), они будут преобразованы в углекислый газ (CO2) и воду (h30) под действием «кошки» вашего автомобиля. Почти каждая развитая страна в 21 веке требует, чтобы новые автомобили были такими, и практически все новые автомобили в США имеют их с 19 года.75.
Каталитический нейтрализатор встроен в выхлопную систему автомобиля, в современных автомобилях обычно подключается к коллектору.
В других современных автомобилях есть манивертеры, которые являются частью коллектора; Причина такой любви в том, что он нагревается намного быстрее, что приводит к более быстрому запуску преобразователя. Это далеко от старых дней подпольных кошек, которые сидели примерно под передними сиденьями на днище автомобиля.
Все каталитические нейтрализаторы работают примерно одинаково. Они имеют сотовое ядро или матрицу, покрытую родием, платиной и палладием. Эти металлы нагреваются при прохождении через них горячих выхлопных газов и вызывают химическую реакцию вредных загрязняющих веществ, превращая их в углекислый газ, азот и воду.
Пока каталитический нейтрализатор остается неповрежденным, он обычно должен прослужить более 100 000 миль. Большой проблемой для кошки вашего автомобиля является повреждение от удара, будь то наезд на большой объект или даже на бордюр, потому что это может привести к разрушению и ухудшению состояния матрицы внутри. . Элементы в конечном итоге сломаются и выйдут из вашего автомобиля через выхлопную трубу.
Вам нужно следить за датчиками кислорода и топливными форсунками вашего автомобиля; и то, и другое может привести к попаданию слишком большого количества несгоревшего топлива в выхлоп, что повышает температуру и выгорает или расплавляет матрицу преобразователя.
Старайтесь также избегать глубоких луж, потому что быстрое охлаждение, вызванное погружением в холодную воду, может привести к разрушению преобразователя.
Катализатор вашего автомобиля не имеет движущихся частей и работает автоматически. Выхлопные газы нагревают матрицу, и как только она «зажигается», она вызывает ожидаемые химические реакции во всех газах, протекающих через нее. Большинство автомобилей, оборудованных OBDII (все, выпущенные с 1996 года), имеют датчики кислорода (O2) в выхлопных системах до и после каталитического нейтрализатора, чтобы контролировать его правильное функционирование. Если сканирование показывает код P0420 — Эффективность системы Catalyst ниже порогового значения , скорее всего, это означает, что ваша кошка больше не выполняет свою работу и нуждается в замене.
