Как работает катализатор в автомобиле видео: Как работает катализатор в автомобиле: видео

Так выглядит внутренняя часть катализатора автомобиля во время его работы: видео

Что происходит внутри каталитического нейтрализатора в автомобиле: пример

Каталитический нейтрализатор – одна из тех частей автомобиля, о работе которой вы знаете лишь в теории, но никогда не сможете увидеть ее в действии, если у вас нет рентгеновского зрения. Но теперь у вас появилась такая возможность благодаря техноблогеру, который, разрезав катализатор пополам, решил показать всем, что происходит внутри этого автокомпонента, когда он выполняет свою работу. 

 

Проще говоря, каталитический нейтрализатор предназначен для улавливания и сжигания всех видов вредных загрязняющих веществ, прежде чем ваш автомобиль выплюнет их в окружающую природу. Речь идет о таких вещах, как окись углерода, углеводород и окись азота, – это вещества в выхлопной системе автомобиля, образующиеся от сгорания топлива, которыми никто не должен дышать. За счет нейтрализации всех этих вредных химических веществ и несгоревшего топлива (они подвергаются воздействию сотен градусов температуры) вредные выбросы автомобилей серьезно сокращаются.

 

Мы уже рассказывали более подробно о том, что именно и как делает каталитический нейтрализатор в автомобилях. Те, кому интересно, могут прочитать нашу статью. Здесь же кратко напомним простыми словами принцип работы автомобильного катализатора:

 

Автомобильный катализатор врезан в выхлопную систему автомобиля. Располагается, как правило, в первой трети выхлопной системы, ближе к двигателю. Автокомпонент представляет собой металлическую камеру, которая, принимая выхлопные газы, изменяет их химический состав с целью уменьшения объема вредных веществ в выбросах автомобиля, получаемых при сгорании топлива (поступают из выпускного коллектора двигателя). 

 

Внутри катализатора находится сотовая структура на керамической основе, покрытая драгоценными металлами. Причем каждый вид металлов выполняет свою функцию по сокращению выбросов (каждый вид драгоценного металла нейтрализует только определенный тип химических веществ)

 

По всему Интернету сегодня есть различные диаграммы и видео с пояснениями принципа работы автомобильного катализатора, но вы вряд ли до сегодняшнего дня могли увидеть, как работает катализатор внутри, когда стоит на автомобиле. Благодаря интересному видео с канала Warped Perception теперь у вас есть такая возможность:

В ролике вы увидите, как техноблогер разрезал катализатор пополам, оснастив его прозрачным корпусом. Затем модифицированный нейтрализатор был подключен к двигателю. Как видно в видео, сначала соты внутри катализатора начинают светиться красным, а затем начинается горение. Это наглядный пример, почему на современных автомобилях с небольшим клиренсом не стоит парковаться на куче сухих листьев или на скошенной сухой траве. 

 

Правда, обратим внимание, что этот ролик дает нам общее представление о работе катализатора в выхлопной системе автомобиля. Все равно это приблизительная симуляция работы системы нейтрализации вредных веществ в выхлопной системе. Так что разрезание катализатора пополам, установка в гараже прозрачного защитного экрана не имитирует реальных условий, и, следовательно, этот пример может стать объектом пристального внимания автоэкспертов и специалистов, которые обязательно укажут на то, что в реальных условиях все работает иначе. 

 

Но цель этого видео на самом деле – не приблизить работу катализатора в реальных условиях. Видеоблогер снял этот ролик для того, чтобы появилось понимание, как выглядит каталитический нейтрализатор внутри и как именно он работает. Согласитесь, наличие реальных визуальных изображений всегда увлекательнее, чем просто скучный просмотр диаграмм.

 

Видео YouTube-канала Warped Perception дает нам отличное представление о том, как выглядит автомобильный катализатор после того, как мы завершили долгую поездку на своем автомобиле. Теперь вы будете знать, что после того, как вы припарковали свой автомобиль, его катализатор имеет высокую температуру. Вот почему вы часто можете слышать щелчки из-под машины, когда выключили двигатель. Эти щелчки идут не только от выхлопной системы, но и от катализатора, который резко начинает остывать сразу после того, как вы заглушили двигатель авто. 

Зачем в США и Британии воруют каталитические конвертеры с автомобилей

Цены на палладий выросли более чем на 50% за последние полгода из-за его дефицита. Благодаря этому металл, используемый в автомобильной промышленности для уменьшения вредных выбросов бензиновых двигателей, в январе впервые с 2002 г. стал стоить дороже золота. Это спровоцировало массовые случаи краж каталитических конвертеров в США и Великобритании, пишет The Wall Street Journal.

На рынке палладия уже давно наблюдается дефицит предложения, и многие эксперты прогнозируют, что он сохранится в ближайшие годы. Это связано с ростом спроса на металл из-за ужесточения экологических требований к автомобилям, особенно после ухудшения репутации дизельных машин после скандала с Volkswagen.

По прогнозам «Норникеля», крупнейшего в мире производителя палладия, дефицит металла на рынке сохранится до 2025 г., а в этом году он достигнет 1,4 млн унций.

В понедельник на Нью-Йоркской товарной бирже мартовский фьючерс на палладий стоил около $1367 за тройскую унцию (почти $44 за 1 г), за унцию золота давали $1309. Между тем с 2002 г. золото было дороже палладия, но в середине января они поменялись местами, а цена палладия даже превысила $1400. Физический дефицит палладия сохранится в краткосрочной и среднесрочной перспективе, даже если производители катализаторов начнут заменять палладий более дешевой платиной, поэтому его цена, «вероятно, продолжит бить рекорды… и может протестировать уровни выше $1500 за унцию», писали в конце января в отчете аналитики «Атона».

Украсть катализатор относительно легко – с этим можно справиться за несколько минут, а на YouTube есть обучающие видео, пишет WSJ. Воры довели этот процесс до совершенства, утверждает полиция Чикаго. По словам ее представителя Говарда Людвига, обычно этим посреди ночи занимается группа грабителей, которая подъезжает на автомобиле, отпиливает у стоящей на парковке машины катализатор с помощью поршневой пилы и тут же уезжает. «За одну ночь они работают в нескольких кварталах. Как минимум один ждет за рулем, а другой работает под автомобилем», – говорит Людвиг.

Выследить грабителей трудно, поскольку они сдают катализаторы на металлолом в тех штатах, где не нужно предъявлять документы. Обычно они получают за один катализатор от $150 до $200. «Продают они не автозапчасти, а именно металл», – утверждает лейтенант Чак Нейгл из Алабамы.

Точной статистики по кражам автомобильных катализаторов нет, отмечает WSJ. Однако полиция Лондона сообщила об учащении таких преступлений еще в сентябре прошлого года (с минимумов в начале 2016 г., когда палладий стоил менее $500 за унцию, он подорожал до $1100 в январе 2018 г., а после продлившейся до августа коррекции начался новый стремительный взлет цены). Причем в британской столице бывали случаи, когда грабители снимали катализаторы даже с гибридных автомобилей Toyota Prius, хотя, по данным компании European Metal Recycling, из катализаторов этих моделей можно извлечь лишь около 2 г палладия, а сами катализаторы можно продать примерно за $450.

что делать и чем это грозит мотору

Каталитический нейтрализатор или по-простому катализатор – это элемент выпускной системы автомобиля. Призван уменьшить количество вредных веществ, выбрасываемых в атмосферу.

Непосредственно на работу мотора он не влияет. Но при этом неисправность катализатора может быстро вывести двигатель из строя. Давайте разберемся, как вовремя заметить проблему и возможен ли ремонт этого узла или только замена?

Устройство катализатора достаточно простое. Основа его конструкции – блок из огнеупорной керамики, состоящий из множества ячеек. На каждой есть напыление из драгоценных металлов для ускорения химических реакций. Конечно, такая «ювелирная» начинка сказывается на цене.

Ресурс катализатора довольно приличный – порядка 120-160 тысяч километров и даже больше.

Однако его состояние напрямую зависит от исправности двигателя и условий эксплуатации. Чаще всего соты забиваются продуктами сгорания некачественного топлива или сомнительных присадок. Другая причина проблем: сбои в системе зажигания или неправильное образование топливной смеси, из-за чего ее часть догорает уже внутри блока, вызывая деформацию элементов.

«Соты начинают слипаться, пропускная способность для выхлопных газов становится меньше. Соответственно, это все сказываться на мощности мотора», – поясняет руководитель отдела продаж официального дилера Александр Новиков.

Как следствие – явная потеря динамики, плюс неустойчивая работа двигателя и повышенный расход. Система самодиагностики при этом зажигает лампу Check engine. Хотите вы этого или нет, но долго ездить с такими симптомами не получится.

«Если катализатор выходит из строя, он может также раскрошиться. И тогда эти крошки могут попасть через циркуляцию выхлопных газов назад в двигатель. Керамика достаточно твердая, попадая в цилиндры, может вызвать большие задиры», – предупреждает руководитель отдела продаж официального дилера Александр Новиков.

Или проще говоря, глубокие царапины, а это уже гарантированный капитальный ремонт.

Причем надо иметь в виду, что в большинстве случаев катализатор не ремонтируется, а меняется. А вот на что – решать вам. Самый простой вариант– поставить оригинальную деталь.

Правда, даже у бюджетных моделей она стоит от 20 тысяч и выше. У некоторых авто катализаторов может быть и два, и даже четыре. Более компромиссное решение – универсальный катализатор. Обойдется он дешевле, но могут возникнуть трудности с подбором под конкретный двигатель.

Наконец, наименее затратный способ – установка так называемого пламегасителя. Стоит он относительно недорого, но требует перепрограммирования блока управления двигателем.

Но главное в этом случае, вы не пройдете обязательный техосмотр, что на фоне ужесточения правил делает этот вариант совсем уж сомнительным.

Ремонт катализатора своими руками. Полная пошаговая инструкция

Если была проведена диагностика катализатора, которая показала, что элемент забился и сопротивление прохода отработавших газов значительно возросло, значит катализатор нужно промыть. Когда промывка очистителем катализатора невозможна (при механическом повреждении), тогда деталь придется заменить. В случае, если замена катализатора нецелесообразно экономически, катализатор придется удалить.

Содержание:

Принцип работы и роль катализатора

Большинство современных автомобилей оборудованы двумя нейтрализаторами: основным и предварительным.

Система выпуска

Основной катализатор

В выпускной коллектор встраивается предварительный нейтрализатор (таким образом его прогрев до рабочей температуры значительно ускоряется).

Теоретически, для двигателя каталитические нейтрализаторы приносят вред, так как значительно увеличивается сопротивление выпускного тракта. Для того, чтобы поддержать необходимую температуру катализатора на некоторых режимах возникает необходимость обогащения смеси.

В результате это приводит к заметному снижению характеристик мотора по расходу топлива и мощности. Но иногда простое удаление катализатора может усугубить ситуацию, так как система очистки выхлопных газов на большинстве автомобилей плотно связана с системой управления двигателем. Есть вероятность, что работа двигателя будет осуществляться в аварийном режиме (CHECK ENGINE), что несомненно приведет к ограничению мощности, а также увеличенному расходу топлива.

Как ремонтировать катализатор

В том случае, если вы все-таки решили убрать катализатор, то предварительно необходимо узнать о вероятных последствиях и способах, которые помогут их обойти. Желательно пообщаться с владельцами таких – же автомобилей (в интернете огромное количество клубов любителей автомобилей определенной марки).

Состояние сот катализатора

В общем, в том случае, который указан на схеме выше, первый датчик кислорода не отслеживает состояние катализаторов, никак не скажутся на его показания удаление последних, второй датчик температуры придется обмануть, для этого устанавливаем обманку ввёртыш под датчик, делаем это для того, чтобы показания датчика без катализатора были равны или приблизительны тем, которые были при установленном катализаторе. В случае, если и второй датчик является лямбдой нужно быть аккуратнее, так как после удаления катализатора, скорее всего, потребуется перепрошивка блока управления двигателем (в некоторых случаях можно провести коррекцию).

В продемонстрированном на схеме выше случае, на показания датчиков оказывает влияние состояние предварительного катализатора. Таким образом, правильнее будет удалить основной катализатор и промыть предварительный.

В итоге получим минимальное сопротивление выпускного тракта, данные изменения не будут оказывать никакое влияние на систему управления двигателем, но при вкручивании ввёртыша, показания датчика температуры отработавших газов будут ошибочные и это не есть good. Но это все теория, а на практике нужно учесть состояния сот катализатора.

Просевшие и прогоревшие катализаторы — в утиль.

Составляем план работ — промываем предварительный катализатор и удаляем основной, вот и все можно начинать.

Первым нужно снять выпускной коллектор, предварительный катализатор интегрирован в нём:

Выпускной коллектор. Болты крепления коллектора

Выпускной коллектор. Предварительный нейтрализатор

Выпускной коллектор снимаем. Получаем в итоге такую деталь:

Соты представляют собой длинные, но довольно тонкие каналы, поэтому диагностируем их состояние внимательно на просвет, желательно использовать небольшой, но достаточно яркий источник света, напряжение которого не превышает 12В (правила безопасности соблюдаем).

Наружный осмотр:

Состояние сот почти идеальное для пробега в 200 тыс. км.

При проверке на свет, был обнаружен небольшой дефект, он не представляет опасности и вреда:

Промывку проводим в том случае, если механические повреждения отсутствуют (к ним относятся просадка, прогар и т.д.), наличие отложений, которые значительно уменьшают проходное сечение. Соты нужно тщательно продуть спреем для карбюраторов либо воспользоваться пенным очистителем катализатора.

Если отложений очень много, то после продувки спреем катализатор можно замочить на ночь в емкости с соляркой. После чего, продувку повторить. Не забудьте о канале рециркуляции выхлопных газов (ещё одна подлянка экологов):

Если вы всё таки удалили предварительный катализатор, то канал придется тщательно промыть, так как крошка, образовавшаяся при удалении может попасть во впуск, а оттуда в цилиндры (легко догадаться, что зеркало цилиндров не слабо пострадает).

Все операции, которые проводятся с основным катализатором, схожи с операциями, описанными на примере предварительного катализатора. Далее начинаем сборку, собирать нужно в обратном порядке, прокладки должны быть новые или очень хорошо очищенные старые, собираем аккуратно, ничего не забываем.

Удаляем основной катализатор

В моём случае было достаточно выкрутить две гайки крепления отводящей трубы, а так же отогнуть трассу после нейтрализатора в сторону.

На удивление японский катализатор, после 200 тысяч километров всё ещё полон сил.

Конечно жалковато дорогущий катализатор, но его нужно пробить, таким образом мы облегчим дыхание двигателя. Соты катализатора очень просто пробить перфоратором с победитовым сверлом 23 мм.

Соты катализатора удалять целиком я не стал, мною было пробито два отверстия, излишки были удалены.

Цель только частичное удаления катализатора проста – соты, которые остались вокруг стенок, будут уменьшать резонансные колебания, а пробитого отверстия вполне хватит, чтобы избавится от повышенного сопротивления прохождения отработанных газов в районе катализатора.

Вблизи выглядит так:

После удаления сот, удаляем их обломки из бочки катализатора. Для этого нужно завести машину и хорошо прогазовать, пока не перестанет идти пыль от керамики.Далее ставим на место отводящую трубу и наслаждаемся результатом.

Плюсы частичного удаления катализатора:

• уровень шума аналогичный стоковому;
• можно избавиться от дребезжания в районе бочки катализатора;
• увеличение мощности двигателя приблизительно на 3%;
• расход топлива снижается на 3%;
• керамическая пыль не попадет в камеру сгорания.

Вот и все, как Вы заметили, удаление катализатора не представит никакой сложности. В сервисе меня попытались развести на разрезание катализатора, прочистку и обратное сваривание корпуса. Соответственно и цену они за «такую сложную», к тому же и бесполезную работу, загнули бы соответствующую.

Источник: http://avtogid4you.narod2.ru/In_the_garage/overhaul_catalytyc

Дополнительные материалы по теме:

Спрашивайте в комментариях. Ответим обязательно!

Ремонт катализатора — как провести своими руками + Видео

Если однажды вы заметили, что при эксплуатации автомобиля наблюдается затрудненный запуск двигателя, или он не развивает полной мощности, то можно делать выводы о неисправности выхлопной системы автомобиля. Конечно, не исключены и другие причины, но в данной статье мы рассмотрим лишь систему выпуска отработавших газов, а точнее, его составную часть – катализатор.

Что такое катализатор?

Катализатор – это деталь выхлопной системы, которая необходима для очистки отработанных газов от примесей — от окислений углерода, углеводородов и продуктов сгорания азота. Катализатор вступает в реакцию с этими веществами и, на выходе получается дым, который уже соответствует экологическим нормам.

Катализатор имеет особую внутреннюю конструкцию – это керамические или металлические соты, на которые нанесен специальный сплав. Соты позволяют достаточно широко увеличить площадь конструкции, а следовательно, повысить эффективность и долговечность детали.

Неисправности катализаторов

 

Так как катализатор находится в закрытом пространстве, единственное, наиболее пагубное влияние на него оказывает низкое качество топлива. Дело в том, что в российском производстве топлива применяют специальное вещество – тетраэтилсвинец, которое уничтожает покрытие сот катализатора. После этого, деталь становится непригодной к дальнейшей работе, выброс вредных веществ увеличивается, а на стенках катализатора начинает оседать большое количество инородных частиц, которые препятствуют прохождению выхлопного дыма, уменьшая мощность автомобиля.

Вторая причина заключается в дорожном покрытии. Тонкая сетка катализатора очень чувствительна к вибрациям, которые возникают при движении по неровностям. В конечном итоге, соты разрушаются или попросту отрываются с посадочных мест.

Ремонт и замена катализатора своими руками

Катализатор является неремонтопригодной деталью, именно поэтому, в большинстве случаев, она имеет определенный срок службы, после которого следует обязательная замена. Планка проведения замены может серьезно различаться в зависимости от качества изготовления. Идеальный километраж – это 100 тысяч километров, однако, есть производители, катализаторы которых не проходят и 80 тысяч.

Какие действия можно предпринять при поломке катализатора?

1. Некоторые водители практикуют выбивание сот из катализатора. Данное действие очень опасно для двигателя, так как напыление попадает в цилиндры. Естественно, это поможет, но ненадолго.
2. Можно попробовать исключить катализатор и соединить все части выхлопной системы напрямую. В этом случае, готовьтесь к тому, что выхлопная система целиком подлежит замене после 20 тысяч километров.
3. Замена катализатора. Является самым лучшим и самым дорогим вариантом, так как новый катализатор стоит достаточно дорого. Кроме того, никто не дает гарантий того, что новая деталь не прогорит через 50 тысяч километров. Это связано с тем, что на рынке автозапчастей уже достаточно бракованных изделий.
4. Есть еще один дешевый и надежный вариант. Он подразумевает замену катализатора на подобный аналог – пламегаситель. Это несложное устройство стоит очень дешево и по экологическим нормам полностью соответствует обычному катализатору. Помимо этого, такое устройство допускается к прохождению ТО и не вызовет нареканий со стороны сотрудников дорожной инспекции.

Видео — Ремонт катализатора на примере Chrysler Sebring

На этом ремонт катализатора своими руками закончен. Еще раз напоминаем, что проведение ремонтных работ в отношении любой детали выхлопной системы ни к чему хорошему не приводит, поэтому, при обнаружении первых признаков неисправности, рекомендуется менять деталь сразу. 

Удаление катализатора — физическое и программное

На всех современных автомобилях с бензиновыми двигателями установлены один или несколько катализаторов. В следствии естественных причин (забился при большом пробеге авто) илив связи с определенными обстоятельствами (некачественное топливо, механические повреждения, неисправность двигателя или выхлопной системы) катализаторы выходят из строя. Выходят из строя, значит не выполняют свою основную функцию — очищение выхлопных газов. Перестают очищать выхлопные газы они по причине засоренности, оплавления или разрушения. После этого автомобиль теряет тягу, повышается расход топлива, возникает нестабильная работа двигателя на холостых оборотах, ну и появляется всеми любимый Джеки Чан «Check Engine» на приборной панели. Для восстановления нормальной работоспособности автомобиля необходимо произвести ремонт катализатора. Ремонт подразумевает замену старого катализатора на новый (оригинальный очень дорогой, а неоригинальный среднего качества просто дорогой) или удаление катализатора. Поскольку первый вариант ремонта нецелесообразен (катализатор очень дорогой, а менять его придется снова), далее мы расскажем о вариантах удаления катализатора.

Что такое катализатор

Катализатор или каталитический нейтрализатор — это элемент выхлопной системы автомобиля, предназначенный для очищения выхлопных газов и как следствие снижения вредных выбросов в окружающую среду. Состоит он из керамической матрицы с напылением драгоценных металлов (платиновой группы) на стенках. Соты этой матрицы задерживают в себе вредные частицы, которые образуются в следствии химической реакции выхлопных газов и напыления на сотах матрицы. В результате из очень вредных газов в атмосферу попадают уже менее вредные очищенные газы. Катализаторы стали устанавливать на автомобили в конце 90-х годов. Благодаря им появился экологический класс ЕВРО 2. Отличительная особенностью данного класса — возможность физически удалить катализатор без необходимости программных манипуляций или установок обманок и эмуляторов. Говоря простым языком, неисправный катализатор можно было просто удалить без каких либо негативных последствий. Это важно знать для понимания необходимости удаления современных катализаторов (Евро 3 и выше), как самого эффективного способа ремонта.

Разновидности катализаторов

Если говорить о разновидностях катализаторов с точки зрения сложности и стоимости ремонта для потребителя, то стоит выделить:

Катализаторы с 1 лямбда зондом (ЕВРО 2) — имеют 1 датчик кислорода. Он устанавливается до катализатора и измеряет уровень кислорода в выхлопных газах. Самый простой вариант. Катализатор просто удаляется. Вы оплачиваете только слесарные работы по удалению.

Катализаторы с 2 лямбда зондами (ЕВРО 3,4,5) — имеют 2 датчика кислорода. Первый устанавливается до катализатора и измеряет содержание кислорода в выхлопных газах, поступающих из выпускного коллектора. Второй устанавливается после катализатора, получает информацию о количестве кислорода от 1-го датчика, сравнивает с количеством кислорода которое осталось после прохождения через матрицу катализатора и выносит вердикт. Если кислорода стало больше — катализатор исправен. Если количество кислорода не изменилось — катализатор неисправен. Этот вариант намного сложнее. Поскольку после удаления матрицы катализатора, кол-во выхлопных газов до и после катализатора (т.е на обоих датчиках кислорода) становится одинаково — автомобиль впадает в аварийный режим. Основная задача специалиста — «убедить» второй лямбда зонд в разном содержании кислорода или избавиться него насовсем.

Коллекторные катализаторы — катализатор находится внутри корпуса коллектора. Для ремонта необходимо снятие коллектора, что увеличивает стоимость ремонта. Т.е помимо стандартных работ по удалению необходимо оплачивать работы по съему и установке коллектора, что на некоторых автомобилях долго и дорого.

Признаки неисправного катализатора

1. Значок Check Engine на приборной панели. Компьютерная диагностика выдает ошибку P0420 «Низкая эффективность системы каталитической нейтрализации».
2. Увеличенный расход топлива.
3. Потеря тяги.
4. Неустойчивая работа двигателя на холостом ходу.

Последствия эксплуатации автомобиля с неисправным катализатором

Из-за того, что нормально эксплуатировать автомобиль с неисправным катализатором не получится, случаи серьёзных поломок достаточно редкое явление. Но если они происходят, то заканчиваются дорогостоящим ремонтом. Распространенным случаем является расплавление сот катализатора и их попадание в камеру сгорания, что приводит к задирам в цилиндрах двигателя и поршневой группе.

Volkswagen Tiguan 2.0 t подробнее

Mitsubishi Lancer 9 подробнее

Honda Accord 8 подробнее

Для того чтобы понимать суть разных вариантов работ по удалению катализатора, необходимо знать что такое эмулятор и обманка для датчика кислорода, пламегаситель и турбинка.

Что такое эмулятор сигнала датчика кислорода

Эмулятор сигнала второго датчика кислорода это электронное устройство, основной функцией которого является перехват, корректировка показаний датчика кислорода и их передача в ЭБУ двигателем. Если говорить просто, то эмулятор преобразует аварийный сигнал второго датчика кислорода в нормальный, тем самым предотвращая включение аварийного режима на автомобиле.

Что такое механическая обманка на датчик кислорода

Это маленькая проставка внутри которой находится керамический сетка с каталитическим напылением. Принцип действия такой же как и у обычного катализатора: выхлопные газы проходят через обманку, вступают в реакцию с каталитическим напылением и выходят наружу очищенными. Разница в том, что эффект очищения минимальный, но его хватает, чтобы датчик второго лямбда зонда зафиксировал положительные изменения в количестве кислорода и не выдавал ошибку на ЭБУ.

Что такое пламегаситель (турбинка)

Специальная ремонтная вставка в корпус катализатора, выпускного коллектора или в разрез приеной трубы. Представляет из себя конструкцию из двух труб разного диаметра. Внутри труб находится специальный шумопоглащающий материал на основе базальтового волокна или металлическое антикоррозийное наполнение.

Почему нельзя просто оставить пустым корпус катализатора?

1. Звук будет как у консервной банки,
2. Быстрее выйдут из строя элементы выхлопной системы,
3. Автомобиль впадет в аварийный режим (для машин с двумя датчиками кислорода).

А это безопасно? Плюсы и минусы удаления катализатора

Да, это безопасно! Катализатор не несет никакой жизненно важной функции для двигателя. Он просто очищает выхлопные газы. Более того, наличие катализатора отягощает двигатель дополнительными заботами, что влияет на общий КПД. Тем не менее на современных автомобилях недостаточно просто удалить катализатор, необходимо создать заводские условиях для функционирования выхлопной системы автомобиля.

Плюсы:

Если говорить про ощутимые плюсы, то их два:

1. автомобиль возвращается к нормальной эксплуатации
2. если не экономить на ремонте, можно избавиться от проблем с катализатором раз и навсегда

Многие пишут про увеличение мощности двигателя, снижении расхода топлива и т.д. Это все актуально, но разница настолько невелика, что вы её не почувствуете. Если нужно добиться снижения расхода топлива, большего крутящего момента и мощности необходимо делать специальный чип тюнинг.

Минусы:

• автомобиль больше загрязняет окружающую среду.

Варианты удаления катализатора

Удаление катализатора подразумевает два вида работ: слесарные и программные.

Слесарные работы

Удаление катализатора с заменой на пламегаситель или турбинку

Самый распространенный и разрекламированный способ. Катализатор удаляют и на его место устанавливают пламегаситель (внутрь родного корпуса катализатора) или турбинку (в разрез приемной трубы).

Недостатки пламегасителя и турбинки:

1. Не создают необходимый подпор газов, как с родным катализатором.
2. Неэффективная работа при высоких оборотах двигателя;
3. Небольшой срок службы.

Удаление катализатора с заменой на вставку из нержавеющей стали

Этот способ был разработан в нашей компании после неудачного опыта установки катализаторов и турбинок на современные автомобили. Современный автомобиль имеет очень сложное устройство и требует к себе технологичный подход. Наша фирменная вставка изготавливается из высококачественной стали марки 12Х18Н10Т. У неё есть два важных преимущества:

1. Создает необходимый подпор газам, как и родной катализатор.
2. Имеет большой срок службы.

Наша вставка одинаково эффективно работает при любых оборотах двигателя. Газодинамические характеристики системы восстанавливаются до заводского уровня. На сегодняшний день она не имеет недостатков по сравнению с пламегасителями и турбинками.

Программные работы

Установка обманок или эмулятор на сигнал второго лямбда зонда (датчика кислорода)

Эмулятор — корректирует сигнал от второго датчика кислорода и передает ЭБУ двигателя данные о том, что катализатор в порядке.

Обманка — выдает на второй датчик кислорода очищенные выхлопные газа, создавая эффект исправного катализатора.

Перепрограммирование автомобиля под нормы ЕВРО 2

По своей сути это чип тюнинг, только основной задачей является программное удаление катализатора, а не повышение мощности и крутящего момента двигателя. С помощью оригинальных (не китайских) программаторов мы считываем заводскую прошивку ЭБУ, на месте (не отправляя в сторонние организации) производим перепрошивку под нормы ЕВРО 2, тем самым удаляя из блока управления двигателем второй лямбда зонд.

Мы рекомендуем всем нашим клиентам выбрать вариант физического удаления катализатора с заменой на нашу фирменную вставку + перепрограммировать ЭБУ под нормы ЕВРО 2. На такой вариант ремонта мы предоставляем гарантию 10 лет! На практике такой ремонт избавит вас от проблем с неисправным катализатором раз и навсегда.

Удаление катализатора Ауди, вырезать катализатор Audi в Москве по низким ценам

При появлении проблем с катализаторами у Вас есть решение проблемы 4 способами:

Способ №1. Замена на новый оригинальный катализатор.

Все хорошо, но один большой минус, – это очень и очень высокая цена.

Способ №2. Любимый способ 80% сервисов, которые не любят думать

Состоит из 2 этапов:

а) Механическое удаление катализатора (для облегчения прохождения газов в выхлопной системе) с последующей установкой пламегасителя.

б) Установка механической обманки, якобы для то чтобы не появилась ошибка по работе катализатора.

Но давайте разберемся, как работает механическая обманка и почему нельзя их ставить.

Для понимания рассмотрим конструкцию установки лямбда зонда штатно и через механическую обманку.

При штатной установки лямбда зонда отработанные газы НАГРЕВАЮТ, ОЧИЩАЮТ, ПРОВЕТРИВАЮТ и ПРОЖИГАЮТ датчик (рабочая температура датчика 350-400 градусов).

Но как только Вы устанавливаете его в механическую обманку (отводите от основного потока) он явно не догревается (УЖЕ ВРЕТ), не проветривается, не прожигается и если он в начале хоть как-то заработал, то встает вопрос через сколько он перестанет работать.

Способ №3. Механическая составляющая не отличается от способа 2.

А вот реализация нормализации работы двигателя здесь уже сложнее: с помощью специального оборудования считывается программа управления двигателя и заливается программа ЕВРО-2.

Вот тут и появляются основные вопросы: где эта программа родилась, кто ее создал, не навредит ли она работе двигателя, не появятся ли проблемы через какое-то время.

И как их потом решать?

«Мы такие машины прошивали», — это не аргумент.

Здесь технология следующая:

Считывается программа, закидывается в интернет, получают другую программу и заливают ее в машину.

«Видите чек не горит» — значит ЕВРО-2. Почему ЕВРО-2, кто сказал ЕВРО-2, кто создавал эту программу, — одни вопросы.

Чаще всего замыливают ошибки по катализаторам, лямбда зондам и все.

Способ №4. Теперь способ, который выбрали мы, мы его и реализовали.

В механической составляющей, мы после удаления катализатора из корпуса, внутри корпуса катализатора делаем систему, которая гасит звук, чтобы не было громко после удаления. При этом не меняем заводскую геометрию труб, и внешне нет никаких изменений. С точки зрения электроники мы к штатному датчику лямбда зонда, который стоит в своем родном месте, подключаем разработанное нами электронное устройство (эмулятор), которое изменяет сигнал датчика так, что блок управления делает вывод, что катализатор стоит и функционирует правильно. При этом навредить что-либо мы не можем по определению.

Способ опробован временем!

Каталитические преобразователи | Давайте поговорим о науке

Есть ли у вас друзья, которые готовятся к экзамену по вождению? Или, может быть, вы тот, кто усвоил правила дорожного движения. Но как много вы на самом деле знаете о своей машине? Например, вы говорили, что благородные металлы помогают очищать выхлоп двигателя?

Предупреждение о заблуждении

Благородные металлы и драгоценные металлы — это не одно и то же. Драгоценные металлы имеют высокую денежную ценность. Благородные металлы обладают высокой устойчивостью к коррозии и окислению.Однако некоторые драгоценные металлы также относятся к благородным металлам.

Что выходит из выхлопной трубы автомобиля?

Выхлопные газы автомобилей также называют выхлопными газами автомобилей. В нем много веществ. Некоторые из них более вредны, чем другие.

В двигателе вашего автомобиля, вероятно, в качестве топлива используется бензин марки . Бензин — это углеводородов . Ваш автомобиль смешивает это топливо с воздухом перед тем, как сжечь его. Этот процесс называется сжиганием , и он дает множество побочных химических продуктов.

Некоторые из этих побочных продуктов совершенно безопасны. Например, воздух на 78% состоит из газообразного азота (N ₂ ). Часть этого азота реагирует с кислородом во время горения. Однако большая его часть попадает в выхлоп двигателя под номером N ₂ . Выхлоп двигателя также включает воду (H ₂ O). Зимой вы часто будете видеть, как из выхлопных труб капает вода.

Автомобильные двигатели также выделяют много вредных веществ. Некоторые из них могут вызвать кислотное осаждение.Это относится к диоксиду углерода (CO ₂ ), оксидам азота (NO _x ) и оксидам серы .

Другие выбросы от транспортных средств могут вызвать проблемы со здоровьем, такие как сердечно-сосудистые заболевания и рак. Это относится к несгоревшим углеводородам, твердым частицам (частицам углерода) и летучим органическим соединениям (ЛОС) .

Автомобильные двигатели также выделяют оксид углерода (CO) . Этот ядовитый газ может заменить кислород в вашем кровотоке.Если вы вдыхаете его достаточно, он может даже задохнуться!

Звучит очень опасно, не так ли? К счастью, каталитические нейтрализаторы помогают снизить вредные выбросы двигателя. Вот как.

Что такое каталитический нейтрализатор?

Каталитический нейтрализатор был изобретен около 1950 года Эженом Удри. Он был французским инженером-механиком. Он разработал каталитический нейтрализатор для очистки выхлопных газов автомобилей.

Каталитические нейтрализаторы начали широко использовать примерно в 1975 году.В то время правительства начали пытаться уменьшить загрязнение воздуха от автомобилей. Но тогда многие автомобили использовали этилированный бензин. Свинец (Pb) может препятствовать нормальной работе каталитического нейтрализатора. Это потому, что свинец может покрывать поверхность, которая обычно вступает в реакцию с выхлопными газами.

Знаете ли вы?

Представьте, что вы использовали одинаковое количество топлива в внедорожнике с каталитическим нейтрализатором и в газонокосилке без него. Газонокосилка будет выделять примерно в 100 раз больше загрязняющих веществ!

Как работают каталитические нейтрализаторы?

На автомобиле каталитический нейтрализатор прикреплен к выхлопной трубе.Металлический корпус содержит керамические соты. Соты покрыты смесью платины (Pt), палладия (Pd) и родия (Rh). Эти благородные металлы хорошо сопротивляются окислению, коррозии и кислоте. Это означает, что они могут противостоять плохой погоде и всем химическим веществам, выделяемым автомобильным двигателем.

Благородные металлы в каталитических нейтрализаторах действуют как катализаторы . Катализаторы — это соединения , которые могут запускать химическую реакцию, не будучи затронутыми ими. Сотовая структура внутри каталитического нейтрализатора увеличивает площадь поверхности, на которой могут происходить реакции.

Каталитические преобразователи используют в качестве катализаторов такие элементы, как платина (Pt), палладий (Pd) и родий (Rh) (давайте поговорим о науке с использованием фотографий Periodictableru [CC BY], Изображения химических элементов в высоком разрешении [CC BY и Alchemist-hp ( обсуждение) www.pse-mendelejew Производная работа: Purpy Pupple [CC BY-SA 3.0] Wikimedia Commons (Pt, Pd, Rh)).

Знаете ли вы?

Сегодня около 98% всех продаваемых в мире новых автомобилей содержат каталитический нейтрализатор.

Какие химические реакции происходят в катализаторе?

Каталитические нейтрализаторы

используют реакции восстановления , и окисления , (окислительно-восстановительные) для снижения вредных выбросов.

Они используют катализатор восстановления , состоящий из платины и родия. Он помогает уменьшить количество оксидов азота (NO _x ), удаляя атомы азота из молекул оксида азота (NO и NO ₂ ). Это позволяет свободному кислороду образовывать газообразный кислород (O ₂ ). Затем атомы азота, прикрепленные к катализатору, вступают в реакцию друг с другом. В результате этой реакции образуется газообразный азот (N ₂ ).

Реакции восстановления азотной кислоты и диоксида азота (© Let’s Talk Science, 2019).

Изображение — текстовая версия

Азотная кислота и диоксид азота восстанавливаются с образованием газообразного азота и газообразного кислорода.

В каталитических нейтрализаторах

также используется окислительный катализатор , состоящий из платины или палладия. Это помогает уменьшить количество углеводородов (HC) и оксида углерода (CO). Начнем с того, что окись углерода и кислород соединяются с образованием двуокиси углерода (CO2). Затем несгоревшие углеводороды и кислород объединяются с образованием диоксида углерода и воды.

Реакции окисления монооксида углерода и несгоревших углеводородов (© Let’s Talk Science, 2019).

Изображение — текстовая версия

Окись углерода и кислород объединяются с образованием двуокиси углерода. Несгоревшие углеводороды и кислород объединяются с образованием диоксида углерода и воды.

В современных каталитических нейтрализаторах также используются датчики кислорода . Иногда их называют лямбда-датчиками. Они контролируют, сколько дополнительного кислорода закачивается в поток выхлопных газов. Поддержание правильного количества кислорода делает реакции восстановления и окисления более эффективными.

Знаете ли вы?

Двигатель автомобиля производит наибольшее количество загрязняющих веществ сразу после его включения.Это потому, что каталитическим нейтрализаторам может потребоваться несколько минут, чтобы сработать. Это отличный повод прогуляться, если вам нужно проехать лишь небольшое расстояние!

Исследователи изучают, можно ли использовать золото в каталитических нейтрализаторах. Это может показаться дорогим. Но на самом деле золото дешевле многих других благородных металлов. И это еще не все! Фактически, в ближайшие пару десятилетий у нас могут закончиться такие металлы, как платина. В некоторых местах люди даже воруют каталитические нейтрализаторы, чтобы добраться до драгоценных благородных металлов внутри!

Как работают каталитические нейтрализаторы | HowStuffWorks

В химии катализатор — это вещество, которое вызывает или ускоряет химическую реакцию, не затрагивая себя.Катализаторы участвуют в реакциях, но не являются ни реагентами, ни продуктами реакции, которую они катализируют. В организме человека ферменты являются естественными катализаторами, ответственными за многие важные биохимические реакции [источник: Chemicool].

В каталитическом нейтрализаторе работают два различных типа катализатора: катализатор восстановления и катализатор окисления . Оба типа состоят из керамической структуры, покрытой металлическим катализатором, обычно платиной, родием и / или палладием.Идея состоит в том, чтобы создать структуру, которая подвергает максимальную площадь поверхности катализатора потоку выхлопных газов, а также минимизирует необходимое количество катализатора, поскольку материалы чрезвычайно дороги. Некоторые из новейших конвертеров даже начали использовать золото, смешанное с более традиционными катализаторами. Золото дешевле, чем другие материалы, и может увеличивать окисление — химическую реакцию, уменьшающую количество загрязняющих веществ, — до 40 процентов [источник: Kanellos].

Большинство современных автомобилей оснащены трехкомпонентными каталитическими нейтрализаторами .Это относится к трем регулируемым выбросам, которые он помогает снизить.

Катализатор восстановления — первая ступень каталитического нейтрализатора. В нем используются платина и родий, чтобы уменьшить выбросы NOx. Когда молекула NO или NO2 контактирует с катализатором, катализатор вырывает атом азота из молекулы и удерживает его, высвобождая кислород в форме O2. Атомы азота связываются с другими атомами азота, которые также прилипают к катализатору, образуя N2. Например:

2NO => N2 + O2 или 2NO2 => N2 + 2O2

2NO => N ₂ + O ₂ или 2NO _{4 => N 2 + 2O 2}

Катализатор окисления является второй ступенью каталитического нейтрализатора.Он уменьшает количество несгоревших углеводородов и монооксида углерода путем их сжигания (окисления) над платиновым и палладиевым катализатором. Этот катализатор способствует реакции CO и углеводородов с оставшимся кислородом в выхлопных газах. Например:

2CO + O ₂ => 2CO ₂

В каталитических нейтрализаторах используются два основных типа структур — соты и керамические шарики . В большинстве автомобилей сегодня используется сотовая структура.

В следующем разделе мы рассмотрим третий этап процесса конверсии и то, как вы можете получить максимальную отдачу от вашего каталитического нейтрализатора.

Как работают каталитические нейтрализаторы?

Как работают каталитические нейтрализаторы? — Объясни это Рекламное объявление

Криса Вудфорда. Последнее изменение: 20 октября 2020 г.

Почерневшие здания и удушье улицы — если это ваш опыт когда вы открываете входную дверь утром, вы, вероятно, живете в большом такой город, как Лос-Анджелес, Лондон, Париж или Пекин. Автомобили, автобусы и грузовики стали большим подарком миру, потому что они помогают нам перемещаться себя (и то, что нам нужно) быстро и качественно.Но их загрязнение двигателя портит места, где мы живем и вредит нашему здоровью. К счастью, сейчас большинство автомобилей оснащены уменьшающие загрязнение единицы, называемые каталитическими конвертеры (иногда называемые «коты» или «кошки-минусы»), которые превращают вредные химические вещества в выхлопных газах автомобиля превращаются в безвредные газы, такие как Стим. Давайте подробнее рассмотрим эти блестящие гаджеты и то, как они Работа!

Иллюстрация: Основная концепция каталитического нейтрализатора: расположенный между двигателем вашего автомобиля и выхлопной трубой, он поглощает грязный воздух и удаляет из него значительное количество загрязнений с помощью химических катализаторов.

Почему двигатели загрязняют окружающую среду

Фото: Колонны Парфенона в Афинах, Греция, почернели из-за загрязнения автомобиля. Афины — один из самых загрязненных автомобильным транспортом городов мира. Фото Майкла М. Редди любезно предоставлено Геологическая служба США.

Автомобильные двигатели работают на бензине или дизельном топливе, которые сделаны из нефти. Большая часть нашей нефти образуется, когда останки крошечных морских существ гниют, нагреваются и сдавливаются слои горных пород морского дна.Нефть состоит из углеводородов (молекулы, построенные из атомов углерода и водорода) потому что живые организмы тоже в основном состоят из этих атомов.

Теоретически, если вы сжигаете любое углеводородное топливо с кислородом из воздуха, вы выделяете много энергии и не производят ничего, кроме углекислого газа и воды, которые являются чистыми и относительно безвредными. Однако на практике бензин представляет собой смесь около 150 различных химикатов, не только углеводородов, но и добавок, и он горит не так чисто, как хотелось бы.Это означает, что вы обычно получаете загрязнение воздуха как побочный продукт. Загрязняющие газы, производимые автомобильными двигателями, включают ядовитый газ, называемый монооксидом углерода, а также ЛОС (летучие органические соединений) и оксидов азота, вызывающих «смог» (вид удушья, облачное загрязнение транспортных средств, которое мы все знаем и ненавидим).

Рекламные ссылки

Что такое каталитический нейтрализатор?

Загрязняющие газы состоят из вредных молекул, но эти молекулы сделаны из относительно безвредных атомов.Итак, если бы мы могли найти способ расщепление молекул после того, как они покидают двигатель автомобиля и до они выбрасываются в воздух, мы могли бы решить проблему загрязнение — во всяком случае, некоторая его часть. Это работа каталитического нейтрализатора.

Фото: экспериментальный новый каталитический нейтрализатор. тестируется под автомобилем. Фотография любезно предоставлена ​​Юго-Западным исследовательским институтом и Министерство энергетики США / Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии (DoE / NREL).

Эти устройства намного проще, чем кажется.Катализатор это просто химическое вещество, которое заставляет химическую реакцию идти быстрее без самого себя меняется в процессе. Это немного похоже на тренера по легкой атлетике, который стоит на обочине трассы и кричит бегунам, чтобы те ехали быстрее. В тренер никуда не бежит; он просто стоит, машет руками, и заставляет бегунов разгоняться. В каталитическом нейтрализаторе Задача катализатора — ускорить удаление загрязнений. Катализатор изготовлен из платины или аналогичного платиноподобного металла. такие как палладий или родий.

Каталитический нейтрализатор — это большой металлический ящик, прикрепленный болтами к днищу автомобиля, из которого выходят две трубы. Один из них («вход» преобразователя) подключен к двигателю и выводит горячие загрязненные пары из цилиндров двигателя (где топливо сгорает и вырабатывает энергию). Вторая труба («выход» преобразователя) подсоединяется к выхлопной трубе (выхлопной трубе). Когда газы из выхлопных газов двигателя обдувают катализатор, на его поверхности происходят химические реакции, разлагающие загрязняющие газы и превращающие их в другие газы, которые достаточно безопасны, чтобы безвредно выбрасывать их в воздух.

Одна очень важная вещь о каталитических нейтрализаторах заключается в том, что они требуют от вас используйте неэтилированный бензин, потому что свинец в обычном топливе «отравляет» катализатор и не позволяет ему поглощать вредные вещества в выхлопных газах. газы.

Что происходит внутри преобразователя?

Фото: Инженеры постоянно пытаются улучшить производительность каталитических нейтрализаторов, например, путем разработки катализаторов, которые более эффективно работают на более низкие температуры.Это пример низкотемпературного катализатора окисления из оксида олова и платины. Фото CPL Bryant V любезно предоставлено Исследовательским центром NASA в Лэнгли (NASA-LaRC).

Внутри конвертера газы проходят через плотные соты. конструкция из керамики с покрытием с катализаторами. Сотовая структура означает, что газы соприкасаются с большая площадь катализатора сразу, поэтому они быстрее преобразуются и эффективно.

Обычно в одном катализатор:

• Один из них решает проблему загрязнения оксидом азота с помощью химический процесс, называемый восстановлением (удаление кислорода).Это расщепляет оксиды азота на азот и кислородные газы (которые безвредны, потому что они уже существуют в воздухе вокруг нас).
• Другой катализатор работает за счет противоположного химического процесса, называемого окислением (добавление кислород) и превращает окись углерода в двуокись углерода. Другая реакция окисления превращает несгоревшие углеводороды в выхлопных газах в диоксид углерода и воду.

Фактически, одновременно происходят три разные химические реакции. Вот почему мы говорим о трехкомпонентных каталитических нейтрализаторах.(Некоторые, менее эффективные преобразователи проводят только вторые две (окислительные) реакции, поэтому они называются двухкомпонентными каталитическими нейтрализаторами.) После того, как катализатор выполнил свою работу, из выхлопной трубы выходит в основном азот, кислород, углекислый газ и вода (в виде Стим).

Насколько эффективны каталитические нейтрализаторы?

Таблица: Эффективность каталитических нейтрализаторов. Кошки имеют большое значение для выбросов, поскольку трехходовые преобразователи дают дополнительные преимущества по сравнению с двусторонними преобразователями.Цифры показывают загрязняющие вещества в граммах на километр на расстоянии 80 000 километров. Диаграмма составлена ​​Explain that Stuff.com с использованием данных Агентства по охране окружающей среды США (1990 г.) для легковых автомобилей с бензиновым двигателем, приведенных в таблице 3.2 (стр. 75) документа «Загрязнение воздуха автотранспортными средствами: стандарты и технологии контроля выбросов», Faiz et al. Всемирный банк, 1996.

Каталитические нейтрализаторы

в основном предназначены для уменьшения непосредственного локального загрязнения воздуха — грязного воздуха, в котором вы едете, — и эта диаграмма, безусловно, свидетельствует об их эффективности.Тем не менее, люди иногда задаются вопросом, действительно ли они такие зеленые, как кажутся. Важно помнить, что они сокращают выбросы , а не устраняют их полностью.

Одна проблема заключается в том, что они действительно работают только при высоких температурах (более 300 ° C / 600 ° F или около того), когда двигатель успевает прогреться. Первым типам каталитических нейтрализаторов обычно требовалось около 10–15 минут для разогрева, поэтому они были совершенно неэффективны в течение первых нескольких километров / миль пути (или любой части очень короткого пути).Современные конвертеры прогреваются всего за 2–3 минуты; даже в этом случае в это время все еще могут происходить значительные выбросы.

Таблица

: Каталитические нейтрализаторы становятся эффективными только при высоких рабочих температурах. Эта диаграмма показывает эффективность типичного устройства при преобразовании окиси углерода в диапазоне различных температур. Оксиды азота преобразуются с несколько большей эффективностью, а углеводороды — с несколько меньшей эффективностью. При высоких температурах окись углерода преобразуется с наименьшей эффективностью из трех.

Другой вопрос, увеличивают ли они выбросы парниковых газов. Мы думаем о двуокиси углерода как о безопасном газе, потому что он не токсичен в повседневных концентрациях. Тем не менее, это не совсем безобидно, потому что теперь мы знаем, что это основная причина глобального потепления и изменения климата. Некоторые люди считают, что каталитические нейтрализаторы ухудшают изменение климата, потому что они превращают окись углерода в двуокись углерода. Фактически, окись углерода, производимая вашим автомобилем, в конечном итоге сама по себе превращается в углекислый газ в атмосфере, поэтому каталитический нейтрализатор не имеет никакого значения в этом отношении: он просто уменьшает угарный газ, который автомобиль выбрасывает на улицу, когда он едет. улучшение качества местного воздуха.

Но когда дело доходит до изменения климата, автоинженеры и экологи давно отметили еще одну серьезную проблему. Хотя кошки превращают большую часть оксидов азота в азот и кислород, они также производят небольшие количества закиси азота (N2O), парникового газа, который более чем в 300 раз сильнее углекислого газа. Проблема в том, что при таком большом количестве транспортных средств даже небольшое количество закиси азота становится серьезной проблемой. Еще в 2000 году Межправительственная группа экспертов по изменению климата отметила: «Внедрение каталитических нейтрализаторов в качестве меры борьбы с загрязнением в большинстве промышленно развитых стран приводит к значительному увеличению Выбросы N2O от автомобилей с бензиновым двигателем.» К счастью, новые каталитические нейтрализаторы производят значительно меньше закиси азота, чем старые. Тем не менее, хотя каталитические нейтрализаторы, безусловно, помогли нам справиться с краткосрочным загрязнением воздуха, есть опасения, что когда дело доходит до долгосрочного изменения климата, они могут усугубить ситуацию.

Как работает каталитический нейтрализатор

До того, как были разработаны каталитические нейтрализаторы, отработанные газы, производимые автомобильным двигателем, сбрасывались прямо в выхлопную трубу. выхлопную трубу и в атмосферу.Каталитический нейтрализатор находится между двигателем и выхлопной трубой, но он не работает как простой фильтр: он меняет химический состав выхлопных газов, переставляя атомов, из которых они сделаны:

1. Молекулы загрязняющих газов откачиваются из двигателя мимо сотового катализатора, выполненного из платины, палладия или родия.
2. Катализатор разделяет молекулы на атомы.
3. Затем атомы рекомбинируют в молекулы относительно безвредных веществ, таких как углекислый газ, азот и вода, которые безопасно выдуваются через выхлоп.

Работают ли каталитические нейтрализаторы для дизельных двигателей?

График

: Грязные дизели? Только малая часть выбросов дизельного двигателя (около одного процента) — это загрязнение. Этот один процент состоит в основном из оксидов азота (около 50 процентов) и твердых частиц с относительно небольшими количествами моноксида углерода, углеводородов и диоксида серы. Составлено с использованием цифр из публикации Ибрагима Аслана Решитоглу и др., «Выбросы загрязняющих веществ от транспортных средств с дизельным двигателем и систем доочистки выхлопных газов», «Чистые технологии и экологическая политика», январь 2015 г., том 17, выпуск 1, в котором приводятся данные из «Выбросы дизельного топлива и их контроль» М.Хаир и В. Маевски. Society of Automotive Engineers, Inc., Warrendale, PA: 2006.

.

В дизельных двигателях могут использоваться и используются каталитические нейтрализаторы, но есть несколько важных отличий. от того, как они работают в бензиновых двигателях.

• В дизелях вместо трехкомпонентных катализаторов используются двухкомпонентные катализаторы окисления. (которые решают только угарный газ и углеводороды), и специально разработанные работать с дизельными выхлопами, которые значительно холоднее бензиновых.
• Поскольку у них нет катализаторов восстановления, дизельные двигатели производят гораздо более высокие выбросы оксидов азота из выхлопных труб, чем бензиновые двигатели.(Существуют различные другие механизмы, которые дизели могут использовать для борьбы с выбросами NOx, но мы не будем здесь вдаваться в подробности.)
• Каталитические нейтрализаторы в дизельных двигателях действительно помогают снизить выбросы твердых частиц (в основном сажи), хотя и незначительно; в частности, они устраняют один тип твердых частиц, известный как растворимая органическая фракция, SOF, состоящий из углеводородов, связанных с сажей. Дизельные сажевые фильтры (DPF) должны использоваться для значительного воздействия на выбросы сажи из двигателя.
• Помимо автомобилей, дизельные двигатели, как правило, приводят в движение автомобили гораздо большего размера, чем бензиновые (например, огромные строительные машины), со значительно большей мощностью выхлопных газов.Вместо одного каталитического нейтрализатора, установленного между двигателя и выхлопной трубы, они могут иметь несколько отдельных блоков, установленных параллельно, чтобы справиться с более крупной выхлопной трубой. объем газа (как на схеме ниже).

Иллюстрация: Большие дизельные двигатели могут производить гораздо больший объем выхлопных газов, поэтому им, возможно, придется использовать несколько каталитических нейтрализаторов «параллельно». В этой конструкции компании Caterpillar 1990-х годов огромный преобразователь (серый) имеет диаметр около 1 м (3,3 фута). Выхлопной газ входит слева (1), равномерно разделяется на потоки блоком распределения потока (2, синий), проходит через один из семи отдельных блоков каталитического нейтрализатора (3, красный), подавляется системой глушителя шума (4 , зеленый) и выходы, несколько очищенные, через выхлопную трубу (5).Иллюстрация из патента США 5 578 277: Модульный каталитический нейтрализатор и глушитель для двигателя внутреннего сгорания Скотта Т. Уайта и др., Caterpillar, любезно предоставлено Управлением по патентам и товарным знакам США.

Кто изобрел каталитический нейтрализатор?

« Мне нравится делать вещи реальностью, и именно этим занимаются инженеры — они берут основы науки и заставляют вещи происходить. »

Джон Дж. Муни, пионер катализаторов

Кого мы благодарим за то, что сделали улицы и города безопаснее и чище? Французский инженер-химик Юджин Гудри (1892–1962) запатентовал то, что, кажется, было самым первым каталитический нейтрализатор в США, зарегистрировав изобретение 5 мая 1950 г. и получив его (Патент США 2674521: Каталитический нейтрализатор выхлопных газов) четыре года спустя, 6 апреля 1954 г.Гудри ранее изобрел каталитический крекинг , промышленный процесс, Многие крупные сложные органические химические вещества в нефти разделены на десятки полезных продуктов, включая бензин. После этого он экспериментировал с различными видами автомобильного топлива и делал их чище. Хотя он осознавал растущую проблему загрязнения воздуха, его идеи намного опережали свое время: Каталитические нейтрализаторы были «отравлены» свинцовыми присадками, используемыми в бензине для улучшения характеристик.К счастью, в 1970-х годах люди начали осознавать опасность свинца, токсичного тяжелого металла. В 1973 году Агентство по охране окружающей среды США (EPA) выпустило отчет, демонстрирующий, как свинец вредит здоровью людей, и начал медленный процесс удаления свинца из бензина. Первые практические каталитические нейтрализаторы появились вскоре после этого, в середине 1970-х годов, и с тех пор используются в автомобилях.

Изображение: оригинальный каталитический нейтрализатор Юджина Гудри из его патента 1950 года.По сути, это набор концентрических металлических трубок (синего цвета), через которые проходят выхлопные газы. Чистый воздух всасывается через вентиляционные отверстия (желтые) с помощью трубки Вентури (оранжевая). Как и в случае с современным котом, Хаудри объясняет, что «нанесенный мелкодисперсный металлический катализатор предпочтительно представляет собой платину», хотя можно использовать другие подобные металлы; В отличие от современной кошки, катализатор (зеленый) не расположен в виде сот, а установлен в шестнадцати отдельных кольцах (красных) с интервалами вдоль трубки, причем каждое из них работает параллельно.Изображение из патента США 2 674 521: Каталитический нейтрализатор выхлопных газов, любезно предоставлено Управлением по патентам и товарным знакам США.

Houdry изобрел основной катализатор окисления для борьбы с оксидом углерода. Усовершенствованные трехкомпонентные каталитические нейтрализаторы, которые также могут нейтрализовать оксиды азота, были разработаны в начале 1970-х гг. Карл Кейт (1920–1988), Джон Муни (1929–2020) и инженеры-химики из Engelhard Corporation. Помимо удаления большего количества загрязняющих веществ, они начинают очищать выхлопные газы намного быстрее, чем предыдущие преобразователи, поэтому они более эффективны при более коротких поездках.

Изображение: В улучшенной конструкции Карла Кейта и Джона Муни есть два отдельных каталитических нейтрализатора. Загрязненные газы выходят из двигателя (красный, 10) и выпускного коллектора (оранжевый, 11) через первый катализатор (зеленый, 13), а затем второй (25), расположенный на некотором расстоянии, прежде чем выйти через выхлопную трубу (серый , 26). Иллюстрация из патента США 3,896,616: процесс и оборудование, любезно предоставлено Управлением по патентам и товарным знакам США.

Рекламные ссылки

Узнать больше

На этом сайте

Книги

• Каталитический контроль загрязнения воздуха: коммерческая технология Рональда М.Хек, Роберт Дж. Фаррауто, Суреш Т. Гулати. John Wiley & Sons, 2016. Тщательно исчерпывающее руководство по теме, которое начинается с основ химии катализа, а затем переходит к преобразователям бензиновых и дизельных двигателей, стационарным источникам и таким темам, как контроль озона в самолетах и ​​очистка атмосферного воздуха.
• «Загрязнение воздуха автотранспортными средствами: стандарты и технологии контроля выбросов» Асифа Файза, Кристофера С. Уивера и Майкла П. Уолша. Публикации Всемирного банка, 1996 г.Интересный технический отчет с акцентом на то, как на практике контролируются выбросы в наиболее развитых и загрязненных городах мира. Включает множество полезных цифр и таблиц, а также сравнение эффективности законодательства о выбросах в разных странах. Вы также можете скачать его в формате PDF с исследовательского сайта Всемирного банка.
• Автомобильные каталитические преобразователи Кэтлин К. Тейлор. Springer, 1984/2012. Немного устарело, но все же полезно для справочной информации.

Новостные статьи

• Воры по всей стране скользят под автомобилями, проникая в каталитические нейтрализаторы Хироко Табучи, The New York Times, 21 февраля 2021 года.Драгоценные металлы по-прежнему делают каталитические нейтрализаторы привлекательной мишенью для воров.
• Джон Дж. Муни, изобретатель каталитического нейтрализатора, умер в возрасте 90 лет по сообщению Сэма Робертса, The New York Times, 25 июня 2020 г. Оглядываясь на жизнь инженер, который первым изобрел трехкомпонентные каталитические нейтрализаторы.
• Заявление изобретателя о более чистом двигателе: BBC News, 22 января 2010 г. Шотландский изобретатель утверждает, что разработал двигатель с охлаждением, который практически не производит выбросов твердых частиц (сажи).
• «Когда платина взлетает, каталитический нейтрализатор нагревается» Мэтью Феникс. Wired, 17 февраля 2008 г. Почему воры считают, что из-за стремительно растущих цен на платину каталитические нейтрализаторы стоит воровать
• Автомобильные преобразователи сокращают смог, но способствуют глобальному потеплению, Мэтью Уолд. The New York Times, 29 мая 1998 г. EPA выпускает отчет, в котором освещаются проблемы с оксидом азота.
• Каталитические нейтрализаторы действительно «зеленые» ?: The Guardian, Notes and Queries. Читатели высказывают свое мнение о том, действительно ли кошки помогают планете.
• Каталитический нейтрализатор: Большое «Если» 1975 года Роберта У. Ирвина. The New York Times, 13 октября 1974 г. Эта статья из архивов показывает, как автомобильная промышленность серьезно беспокоилась об эффективности каталитических нейтрализаторов, когда они были впервые представлены в середине 1970-х годов.

Патенты

• Патент США 2674521: Каталитический нейтрализатор для выхлопных газов, автор Юджин Худри, 6 апреля 1954 г. В этом очень удобном для чтения патенте Хаудри объясняет, почему он разработал каталитические конвекторы и различные технические проблемы, которые он должен был решить в процессе (например, решение газы, образующиеся при различных условиях вождения).
• Патент США 3,896,616: процесс и устройство, авторы Карл Д. Кейт и Джон Дж. Муни, 29 июля 1975 г. Другой очень удобный для чтения патент, он описывает улучшенный трехкомпонентный каталитический нейтрализатор, используемый в большинстве современных транспортных средств.
• Патент США 4672809: Каталитический нейтрализатор для дизельного двигателя, автор Ричард К. Корнелисон и Уильям Б. Реталлик, WR Grace and Co, 16 июня 1987 г. Описывает некоторые проблемы, связанные с работой каталитического нейтрализатора с выбросами дизельного двигателя.
• Патент США 5,578,277: Модульный каталитический нейтрализатор и глушитель для двигателя внутреннего сгорания Скотта Т.Уайт и др., Caterpillar, 26 ноября 1996 г. В этом патенте объясняется, как несколько каталитических блоков работают вместе над выхлопными газами очень большого дизельного двигателя.

Практические статьи

• «Тестирование и ремонт каталитических нейтрализаторов», Морт Шульц, Popular Mechanics, декабрь 1985 г. Датированная, но все же очень интересная статья, в которой объясняются различные типы каталитических преобразователей и исследуются причины их неисправности.

НЕ копируйте наши статьи в блоги и другие сайты

Статьи с этого сайта зарегистрированы в Бюро регистрации авторских прав США.Копирование или иное использование зарегистрированных работ без разрешения, удаление этого или других уведомлений об авторских правах и / или нарушение смежных прав может привести к серьезным гражданским или уголовным санкциям.

Авторские права на текст © Chris Woodford 2007, 2020. Все права защищены. Полное уведомление об авторских правах и условиях использования.

Подписывайтесь на нас

Сохранить или поделиться этой страницей

Нажмите CTRL + D, чтобы добавить эту страницу в закладки на будущее, или расскажите об этом своим друзьям с помощью:

Медиа-запросы?

Вы журналист, у вас есть вопрос для СМИ или просьба об интервью? Вы можете связаться со мной для получения помощи здесь.

Цитировать эту страницу

Вудфорд, Крис. (2007/2020) Каталитические нейтрализаторы. Получено с https://www.explainthatstuff.com/catalyticconverters.html. [Доступ (укажите дату здесь)]

Больше на нашем сайте …

7.1: Каталитические преобразователи — Chemistry LibreTexts

Каталитический нейтрализатор — это устройство, используемое для снижения выбросов от двигателя внутреннего сгорания (используется в большинстве современных автомобилей и транспортных средств).Недостаточно кислорода для полного окисления углеродного топлива в этих двигателях до двуокиси углерода и воды; таким образом образуются токсичные побочные продукты. Каталитические преобразователи используются в выхлопных системах, чтобы обеспечить место для окисления и восстановления токсичных побочных продуктов (например, оксидов азота, монооксида углерода и углеводородов) топлива до менее опасных веществ, таких как диоксид углерода, водяной пар и газообразный азот.

Введение

Каталитические нейтрализаторы

были впервые широко внедрены в автомобили американского производства в 1975 году из-за правил EPA по сокращению токсичных выбросов.Закон Соединенных Штатов о чистом воздухе требовал сокращения выбросов всех новых моделей автомобилей на 75% после 1975 года, причем снижение должно было осуществляться с использованием каталитических нейтрализаторов. Без каталитических нейтрализаторов автомобили выделяют углеводороды, окись углерода и окись азота. Эти газы являются крупнейшим источником приземного озона, который вызывает смог и вреден для растений. Каталитические нейтрализаторы также можно найти в генераторах, автобусах, грузовиках и поездах — почти все, что имеет двигатель внутреннего сгорания, имеет форму каталитического нейтрализатора, прикрепленного к его выхлопной системе.

Каталитический нейтрализатор — это простое устройство, в котором используются базовые окислительно-восстановительные реакции для уменьшения количества загрязняющих веществ, производимых автомобилем. Он преобразует около 98% вредных паров, производимых автомобильным двигателем, в менее вредные газы. Он состоит из металлического корпуса с керамической сотовой внутренней частью с изолирующими слоями. Этот сотовый интерьер имеет тонкостенные каналы, покрытые тонким слоем оксида алюминия. Это пористое покрытие увеличивает площадь поверхности, позволяя протекать большему количеству реакций и содержит драгоценные металлы, такие как платина, родий и палладий.В одном конвертере уходит не более 4-9 граммов этих драгоценных металлов.

Конвертер использует простые реакции окисления и восстановления для преобразования нежелательных паров. Вспомните, что окисление — это потеря электронов, а восстановление — это их получение. Драгоценные металлы, упомянутые ранее, способствуют переносу электронов и, в свою очередь, преобразованию токсичных паров.

Последняя секция преобразователя управляет системой впрыска топлива. Этой системе управления помогает датчик кислорода, который отслеживает, сколько кислорода находится в выхлопном потоке, и, в свою очередь, сообщает компьютеру двигателя, чтобы он отрегулировал соотношение воздух-топливо, поддерживая работу каталитического нейтрализатора на стехиометрической точке и около 100%. эффективность.

Функции

Трехкомпонентный каталитический нейтрализатор выполняет одновременно три функции:

1. Восстановление оксидов азота до элементарного азота и кислорода: \ [NO_x \ rightarrow N_x + O_x \]
2. Окисление окиси углерода до двуокиси углерода: \ [CO + O_2 \ rightarrow CO_2 \]
3. Окисление углеводородов до диоксида углерода и воды: \ [C_xH_ {4x} + 2xO_2 \ rightarrow xCO_2 + 2xH_2O \]

Есть два типа «систем», работающих в каталитическом нейтрализаторе: «обедненная» и «богатая».«Когда система работает« на обедненной смеси », кислорода больше, чем требуется, и поэтому реакции способствуют окислению монооксида углерода и углеводородов (за счет восстановления оксидов азота). Напротив, когда система работает «богатый», топлива больше, чем необходимо, и реакции способствуют восстановлению оксидов азота до элементарного азота и кислорода (за счет двух реакций окисления). При постоянном дисбалансе реакций система никогда не достигает 100% эффективность.

Примечание: конвертеры могут накапливать «лишний» кислород в потоке выхлопных газов для дальнейшего использования. Это хранилище обычно происходит, когда система работает экономно; газ выделяется, когда в выхлопном потоке недостаточно кислорода. Выделяемый кислород компенсирует недостаток кислорода, образовавшийся в результате восстановления NO _x , или когда происходит резкое ускорение, и система соотношения воздух-топливо обогащается быстрее, чем каталитический нейтрализатор может адаптироваться к этому. Кроме того, высвобождение накопленного кислорода стимулирует процессы окисления CO и C _x H _4x .

Опасности загрязняющих веществ

Без окислительно-восстановительного процесса для фильтрации и преобразования оксидов азота, монооксидов углерода и углеводородов качество воздуха (особенно в больших городах) становится вредным для человека.

Оксиды азота: Эти соединения относятся к тому же семейству, что и диоксид азота, азотная кислота, закись азота, нитраты и оксид азота. Когда NO _x выбрасывается в воздух, он вступает в реакцию, стимулируемую солнечным светом, с органическими соединениями в воздухе; результат — смог.Смог является загрязнителем и оказывает вредное воздействие на легкие детей. NO _x , реагируя с диоксидом серы, производит кислотный дождь, который очень разрушителен для всего, на что он попадает. Кислотный дождь разъедает автомобили, растения, здания, национальные памятники и загрязняет озера и ручьи до непригодной для рыбы кислотности. NO _x может также связываться с озоном, создавая биологические мутации (например, смог) и уменьшая пропускание света.

Окись углерода: Это опасный вариант природного газа, CO ₂ .Не имеющий запаха и цвета, этот газ не выполняет многих полезных функций в повседневных процессах.

Углеводороды: Вдыхание углеводородов из бензина, бытовых чистящих средств, топлива, керосина и других видов топлива может быть смертельным для детей. Дополнительные осложнения включают нарушения центральной нервной системы и сердечно-сосудистые проблемы.

Каталитическое ингибирование и разрушение

Каталитический нейтрализатор — это чувствительное устройство с внутренним покрытием из драгоценных металлов.Без этих металлов окислительно-восстановительные реакции не могут происходить. Есть несколько веществ и химикатов, которые тормозят работу каталитического нейтрализатора.

1. Свинец: Большинство автомобилей работают на неэтилированном бензине, в котором весь свинец удален из топлива. Однако, если свинец добавляется в топливо и сжигается, он оставляет осадок, покрывающий каталитические металлы (Pt, Rh, Pd и Au) и предотвращающий контакт с выхлопными газами, что необходимо для проведения необходимых окислительно-восстановительных реакций.
2. Марганец и кремний: Марганец в основном содержится в металлоорганическом соединении ММТ (метилциклопентадиенил-трикарбонил марганца).MMT — это соединение, которое использовалось в 1990-х годах для увеличения октанового числа топлива (более высокое октановое число указывает на то, что газ с меньшей вероятностью воспламеняется, вызывая взрыв двигателя. Это важно, поскольку двигатели с более высокими характеристиками имеют высокую степень сжатия, что может требуется бензин с более высоким октановым числом, чтобы дополнить степень сжатия в двигателе), и в настоящее время запрещен к коммерческой продаже из-за правил EPA. Кремний может просачиваться из камеры сгорания в выхлопной поток из охлаждающей жидкости внутри двигателя.

Эти загрязнения препятствуют нормальной работе каталитического нейтрализатора. Однако этот процесс можно обратить вспять, запустив двигатель при высокой температуре, чтобы увеличить поток горячих выхлопных газов через преобразователь, расплавив или сжижая некоторые загрязнения и удалив их из выхлопной трубы. Этот процесс не работает, если металл покрыт свинцом, потому что свинец имеет высокую температуру кипения. Если отравление свинцом достаточно серьезное, весь преобразователь приходит в негодность и подлежит замене.

Термодинамика каталитических нейтрализаторов

Напомним, что термодинамика предсказывает, являются ли реакция или процесс самопроизвольными при определенных условиях, но не скорость этого процесса. Приведенные ниже окислительно-восстановительные реакции протекают медленно без катализатора; даже если процессы термодинамически благоприятны, они не могут происходить без надлежащей энергии. Эта энергия представляет собой энергию активации (\ (E_a \) на рисунке ниже), необходимую для преодоления начального энергетического барьера, препятствующего реакции.Катализатор способствует термодинамическому процессу за счет снижения энергии активации; сам по себе катализатор не производит продукт, но он влияет на количество и скорость образования продуктов.

1. Восстановление оксидов азота до элементарного азота и кислорода: \ [NO_x \ rightarrow N_x + O_x \]
2. Окисление окиси углерода до двуокиси углерода. \ [CO + O_2 \ вправо CO_2 \]
3. Окисление углеводородов до диоксида углерода и воды. \ [C_xH_ {4x} + 2xO_2 \ стрелка вправо xCO_2 + 2xH_2O \]

Каталитический нейтрализатор угонный

Из-за наличия драгоценных металлов в покрытии внутренней керамической конструкции многие каталитические нейтрализаторы стали объектами краж.Преобразователь является наиболее легкодоступным компонентом, поскольку он находится снаружи и под автомобилем. Вор легко мог проскользнуть под машину, пропилить соединительные трубки на каждом конце и уйти вместе с каталитическим нейтрализатором. В зависимости от типа и количества драгоценных металлов внутри каталитический нейтрализатор можно легко продать по 200 долларов за штуку.

Глобальное потепление

Хотя каталитический нейтрализатор помогает снизить токсичность выхлопных газов автомобильных двигателей, он также оказывает вредное воздействие на окружающую среду.При конверсии углеводородов и окиси углерода образуется двуокись углерода. Двуокись углерода — один из наиболее распространенных парниковых газов, вносящий значительный вклад в глобальное потепление. Конвертеры иногда вместе с углекислым газом перестраивают азотно-кислородные соединения с образованием закиси азота. Это то же соединение, которое используется в веселящем газе и в качестве усилителя скорости в автомобилях. Как парниковый газ, закись азота в 300 раз сильнее углекислого газа и пропорционально способствует глобальному потеплению.

Список литературы

1. Тимберлейк, Карен К. Химия: Введение в общую, органическую и биологическую химию . 10-е изд. Верхняя Сэдл-Ривер: Высшее образование Прентис-Холл, 2008.
2. Петруччи, Ральф Х., Уильям С. Харвуд и Джефф Э. Херринг. Общая химия: принципы и современные приложения . 9 изд. Верхняя Сэдл Ривер: Прентис Холл, 2006. d Biological Chemistry . 10-е изд. Тимберлейк, Карен К. Химия: Введение в общие, органические и биологические Chmi

Проблемы

1. Каковы потенциальные опасности токсичных веществ, выбрасываемых автомобилем без каталитического нейтрализатора?
2. Какие 3 окислительно-восстановительные реакции происходят в трехкомпонентном каталитическом нейтрализаторе?
3. Каталитический нейтрализатор работает со 100% эффективностью? Почему или почему нет?
4. Как можно повредить или неправильно использовать каталитические нейтрализаторы?
5. Почему кражи каталитических нейтрализаторов? Что ar

Авторы

Как работает каталитический нейтрализатор?

Ответ: С 1975 года каждый автомобиль, произведенный в США, должен иметь каталитический нейтрализатор.Каталитический нейтрализатор отвечает за контроль вредных выбросов из вашего автомобиля. Он расположен в нижней части вашего автомобиля, сразу за двигателем. Разбив его название, мы можем точно проанализировать его функцию. Каталитические преобразователи содержат вещества или соединения, такие как платина, родий или палладий, которые действуют как катализаторы и преобразователи. Соединения действуют как катализаторы, потому что вызывают химическую реакцию, но не меняют своей первоначальной формы. Эти соединения также действуют как преобразователи, поскольку они вступают в реакцию и преобразуют вредные газы, такие как окись углерода, углеводороды и оксиды азота, производимые вашим двигателем.Это преобразование в менее вредные газы происходит до того, как они выйдут из выхлопной системы в воздух. Каталитические нейтрализаторы содержат сотовые (покрытые крошечными порами) структуры, покрытые платиной, родием или палладием в зависимости от стадии катализатора. Выхлопные газы двигателя проходят через сотовые конструкции с покрытием и вступают в реакцию с соединениями. Выбросы проходят через две разные стадии катализатора: катализатор восстановления и катализатор окисления.На первой стадии катализатора (катализатор восстановления) оксиды азота реагируют с сотовой структурой, покрытой платиной и родием. Когда эти вредные оксиды азота вступают в реакцию с катализаторами (платина и родий), катализаторы удаляют молекулу азота, удерживают ее и высвобождают молекулы кислорода. Затем оставшиеся молекулы азота соединятся с другими молекулами азота и выйдут через выхлопную систему. На этом этапе вредные газы оксидов азота превращаются в безвредные газы кислорода и азота.Во время второй стадии катализатора (катализатор окисления) оксид углерода и углеводороды окисляются. Это означает, что молекулы кислорода будут реагировать с молекулами монооксида углерода и углеводородов. Эти вещества проходят через сотовую структуру, покрытую платиной и палладием, которая действует как катализатор и способствует реакции. На этом этапе очень вредные угарный газ и углеводородные газы преобразуются в менее вредные углекислые газы и пары воды. Каталитические преобразователи также работают рука об руку с системой управления.Эта система управления управляет системой впрыска топлива и контролирует выбросы, покидающие двигатель, до того, как они попадут в каталитический нейтрализатор. Он также содержит кислородный датчик, который определяет, сколько кислорода поступает в выхлопную систему. Датчик кислорода контролирует количество кислорода и сообщает системе впрыска топлива, что нужно увеличить или уменьшить количество кислорода, используемого в топливно-воздушной смеси, используемой для питания двигателя. Датчик также следит за тем, чтобы в выхлопной системе было достаточно кислорода для использования каталитическим нейтрализатором на стадии катализатора окисления.

ДЕБАТЫ ПО ЗАГРЯЗНЕНИЮ ПРОШЛО В ПРОШЛОМ

ДЕТРОЙТ — В 1967 году, когда Дик Климиш из General Motors Corp. начал копаться в черном искусстве «катализа» как возможном лекарстве от загрязнения автомобилей, он привлек очень мало верующих.

Работая в крошечной лаборатории GM, Климиш потратил следующие шесть лет и 1 миллиард долларов из денег GM, чтобы доказать неправоту скептиков. По прозвищу «Капитан-катализатор» он исследовал периодическую таблицу, пока не нашел правильную химическую комбинацию, которая катализирует или запускает реакцию в выхлопной системе автомобиля, которая превращает вредные выбросы в безвредные газы.

«Каталитический нейтрализатор», заключенный в корпус из нержавеющей стали и соединенный с двигателем практически каждого нового автомобиля с 1975 года, не только обеспечил соответствие автомобильной промышленности амбициозным стандартам на выхлопные трубы Закона о чистом воздухе 1970 года. Он также стал самым мощным оружием страны против городского смога — знаменательный вклад, который Детройт все еще провозглашает доказательством его изобретательности и приверженности чистому воздуху.

Но история каталитических нейтрализаторов открывает другую сторону Детройта.Промышленность усовершенствовала технологию только после того, как Конгресс ввел строгие ограничения и сроки, а иностранные производители автомобилей пригрозили разработать более чистые двигатели. В 1970 году оно решительно выступило против принятия стандартов, назвав их недостижимыми, катастрофически дорогими и экологически ненужными. Она настаивала на своем аргументе вплоть до даты установки первых каталитических нейтрализаторов, и даже после того, как устройства привели миллионы автомобилей в соответствие с требованиями, она боролась за то, чтобы стандарты были смягчены для автомобилей, а не распространены на грузовики.

Сейчас, когда Конгресс пытается усилить Закон о чистом воздухе, способность Детройта извлечь еще один большой кусок из загрязнения выхлопной трубы является серьезной проблемой. И снова автопроизводители и их влиятельные политические спонсоры в Вашингтоне настаивают на том, что это невыполнимо или необходимо, и что постановление Конгресса сделать это будет губительно в финансовом отношении. Говорят, каталитический нейтрализатор сделал практически все, что мог.

Для критиков это знакомый рефрен из отрасли, способной к изменениям только тогда, когда этого требует установленный законом срок.

«Мы должны взглянуть на аргументы отрасли в свете нашего прошлого опыта», — сказал Майкл Уолш, бывший директор программы мобильных источников Агентства по охране окружающей среды. «Их общественная позиция всегда гораздо более пессимистична, чем техническая реальность. Нет ничего более очевидного, чем каталитический нейтрализатор. Когда мы рассматриваем следующее поколение средств управления, мы должны помнить об этом уроке».

Немногие эксперты вне отрасли спорят о необходимости нового поколения.Автомобили являются основным источником озонового смога, серьезного респираторного раздражителя, возникающего, когда два загрязнителя выхлопной трубы — углеводороды и оксиды азота — запекаются на солнце.

Выбросы двух загрязняющих веществ были существенно сокращены с помощью каталитического нейтрализатора, который усовершенствовал процесс, используемый со времен средневековья для химического преобразования веществ практически во все, от пива до высокооктанового бензина.

Но улучшение качества воздуха было ограниченным, поскольку количество километров, пройденных транспортными средствами по всей стране с 1970 года, почти удвоилось.А прогнозируемый взрывной рост автомобилестроения на следующие 15 лет грозит полностью свести на нет достигнутые успехи.

Смог сегодня представляет меньшую опасность для здоровья в наиболее загрязненных городах 1960-х годов, таких как Лос-Анджелес и Нью-Йорк, где жаркая летняя погода заставляла людей обращаться в отделения неотложной помощи. Но он гораздо более распространен, чем 20 лет назад, превышая стандарты здравоохранения в более чем 100 городах, включая Вашингтон, и в некогда нетронутых местах, таких как Национальный парк Акадия в штате Мэн.

Сегодня еще больше известно об увядающем воздействии смога на сельхозугодья и леса, а также о его роли «парникового газа», улавливающего солнечное тепло и повышающего температуру Земли.

Тем не менее, Детройту за последнее десятилетие удалось заблокировать более жесткий контроль за выбросами, обладая огромной политической властью.

«Большая тройка» автомобилестроителей входит в число самых щедрых спонсоров избирательных кампаний в Конгресс, которые с 1981 года перечислили 2,2 миллиона долларов кандидатам в Сенат и Палату представителей, согласно исследованию общественных интересов.А благодаря представительствам практически в каждом округе Конгресса и крупным предприятиям более чем в четверти из них, отрасль имеет встроенную низовую организацию, которая оказывает давление на законодателей.

Но самым большим политическим активом отрасли является член палаты представителей Джон Д. Дингелл (штат Мичиган), председатель комитета палаты представителей по энергетике и торговле. Дингелл, чья жена лоббировала GM до их свадьбы в 1981 году и до сих пор работает в его офисе в Вашингтоне, защищает автомобильные интересы своего района Детройта с упорством наседки.

Дингелл часто вмешивается, чтобы отсрочить или отменить правила, направленные на производителей автомобилей, и в 1980-х годах он не допускал принятия закона о чистом воздухе в свой комитет, за исключением случаев, когда администрация Рейгана пыталась отменить стандарты выхлопных труб в начале десятилетия.

Даже в нынешней битве Конгресса за пересмотр Закона о чистом воздухе Дингелл помог ограничить ущерб, нанесенный Детройту. Он согласился спонсировать пакет президента Буша, но только после того, как удостоверился, что он не включает жесткие автомобильные положения других законопроектов, такие как второе ужесточение стандартов в начале следующего столетия и требования о значительном увеличении расхода бензина.И он предпринял маневры, чтобы ослабить самый амбициозный план Буша — массовое производство автомобилей на чистом топливе.

Автопроизводители были не в таком хорошем положении 20 лет назад, когда сенатор Эдмунд С. Маски (штат Мэн) был наиболее влиятельным голосом Конгресса по вопросам чистого воздуха. Нетерпеливый к прежним усилиям по борьбе со смогом, Маски решил форсировать производство чистых автомобилей, установив стандарты, основанные на потребностях здоровья в городах, а не на взглядах Детройта на то, что было осуществимо.

Его закон, принятый Конгрессом в 1970 году, предусматривал сокращение на 90 процентов углеводородов и окиси углерода к 1975 году и то же самое для оксидов азота к 1976 году.

Возможность использования каталитических нейтрализаторов в качестве средства защиты от загрязнения окружающей среды впервые привлекла внимание несколькими годами ранее. Идея пришла от независимых поставщиков устройств на нефтеперерабатывающие заводы для использования при переработке нефти в высокооктановый бензин. Почему бы не использовать те же катализаторы для нейтрализации побочных продуктов бензина, сжигаемого в двигателях автомобилей?

Детройт оказался невосприимчивым. Основной проблемой был свинец, который затем впрыскивали в бензин для уменьшения детонации двигателя и повышения октанового числа.Представители отрасли утверждали, что свинец разрушит устройства. В любом случае, утверждали они, каталитические нейтрализаторы никогда не переживут толчки, которую они получат в автомобилях.

Вопрос о том, предоставил ли Детройт катализаторы справедливое слушание, остается открытым. В 1969 году министерство юстиции обвинило автопроизводителей в сговоре с целью отсрочить разработку устройств защиты от загрязнения окружающей среды. Антимонопольный иск был урегулирован позже в том же году, когда компании, не признавая своих правонарушений, согласились прекратить любые незаконные действия.

Тем временем в GM интерес к катализаторам вырос после того, как в 1967 году был принят на работу Климиш, которому тогда было 28 лет и который только что вернулся с работы в E.I. Du Pont de Nemours and Co. экспериментирует с более дешевыми способами катализирования молекул нефти в синтетической ткани для женского нижнего белья.

Через два года Климиш методом проб и ошибок обнаружил, что катализатор, содержащий драгоценные металлы — платину и палладий, — сохраняет достаточно кислорода при воздействии высоких температур выхлопных газов двигателя для преобразования углеводородов в водяной пар и безвредный диоксид углерода и углерод. монооксид в диоксид углерода.

Когда преобразователь, тогда сосуд из керамических бусинок, покрытых драгоценными металлами, выдержал внутреннее дорожное испытание протяженностью 50 000 миль, «Мы не могли в это поверить», — вспоминал Климиш. «Распространенное мнение заключалось в том, что нам никогда не удастся продержаться так долго».

Этот прорыв убедил президента GM Эдварда Коула сделать историческое и поразительное заявление 15 января 1970 года. Выступая перед Обществом автомобильных инженеров, он призвал нефтяные компании отказаться от использования свинца в бензине, чтобы облегчить использование каталитических нейтрализаторов. машины.Бросив вызов, он объявил, что, начиная с моделей 1971 года, все автомобили GM смогут работать на неэтилированном бензине.

В Вашингтоне, однако, GM присоединилась к Chrysler Corp. и Ford Motor Co. в противодействии стандартам, предложенным Маски, которые, казалось, можно было получить в лаборатории Климиша. Ли А. Якокка, тогдашний исполнительный вице-президент Ford, сказал в сентябре 1970 года, что ограничения «могут помешать продолжению производства автомобилей» и «нанести непоправимый ущерб американской экономике».

Оппозиция сохранялась в начале 1970-х, когда Детройт умолял EPA приостановить действие стандартов в соответствии с положением об отказе в законе 1970 года.К 1973 году президент Chrysler Джон Дж. Риккардо назвал пределы, которые все еще «выходят за рамки возможностей известных технологий». Его компания пыталась заставить замолчать независимого производителя катализаторов от лоббирования технологии, угрожая потерей бизнеса Chrysler, сообщили информированные источники.

И официальный представитель GM свидетельствовал на слушаниях EPA весной 1973 года, что принуждение Детройта к установке устройств на модели 1975 года будет технически и экономически катастрофическим.

В мае 1973 года EPA согласилось ослабить стандарты на два года.Но поскольку каталитические нейтрализаторы оказались благом для топливной экономичности и производительности, GM объявил шесть недель спустя, что все его модели 1975 года будут оснащены этими устройствами.

«Промышленность не использовала здравого смысла в аспекте связей с общественностью, — сказал Дэвид Коул, сын покойного президента GM и директор независимого центра автомобильных исследований в Мичиганском университете.

Климиш объяснил, что до 1973 года GM не имела доступа к платине и палладию, добываемым в Южной Африке для производства катализаторов для миллионов автомобилей в год.После 1969 года он проводил большую часть своего времени, экспериментируя с заменителями цветных металлов.

К 1981 году, после того как было обнаружено, что другой драгоценный металл — родий — отделяет кислород от оксидов азота и превращает их в безвредный азот, каталитический нейтрализатор наконец позволил Детройте достичь и даже превзойти федеральные стандарты.

Преобразователи, которые теперь имеют форму керамических сот, промытых драгоценными металлами, были установлены в более чем 110 миллионах американских автомобилей и экспортируются в Европу и Японию.

Устройства оказались настолько успешными, что Конгресс рассматривает закон, требующий дальнейшего сокращения выбросов из выхлопных труб сверх 96 процентов, уже достигнутых по углеводородам и монооксиду углерода, и 76 процентов по оксидам азота.

Представители отрасли заявляют, что, хотя они могут немного улучшить преобразователи, цель на начало следующего столетия условно установлена ​​в законопроекте о чистом воздухе, который сейчас рассматривается в Сенате, — сокращение выбросов углеводородов и окиси углерода на 98,7% и 95%.2 процента в оксидах азота — технологически нецелесообразно, а если бы и было, то это было бы слишком дорого.

«Мы не можем выжать больше из каталитического нейтрализатора», — сказал Климиш, ныне директор по охране окружающей среды в корпоративных офисах GM.

Как обычно, осуществимость остается спорной. Совет по воздушным ресурсам Калифорнии обнаружил, что после корректировки каталитический нейтрализатор может достичь более высоких стандартов на пробеге до 40 000 миль. Даже EPA признает, что стандарты могут быть достигнуты, но сомневается в том, оправдывают ли они возросшие затраты; оценки варьируются от 125 до 500 долларов за машину.

«Я закончил все эксперименты с каталитическими преобразователями как технологический оптимист в том, что может сделать отрасль», — сказал Уолш, главный эксперт EPA по загрязнению окружающей среды в 1970-х годах, а теперь частный консультант. «Когда вы даете им вызов, они его принимают».

Первая четкая связь между автомобилями и загрязнением появилась в 1950-х годах, когда калифорнийский ученый А.Дж. Хааген-смит проследил, чтобы туман над Лос-Анджелесом был вызван автомобилем, но несколько принятых правил по борьбе с смогом были местными.

В 1964 году штат Калифорния потребовал, чтобы автопроизводители установили элементарные средства контроля выбросов на свои модели 1966 года, при этом потребовалось немного больше, чем мог добиться Детройт. Первые национальные стандарты, принятые Конгрессом в 1966 году для моделей 1968 года, по сути, приняли правила Калифорнии. Но сенатор Эдмунд С. Маски (Демократический штат Мэн) не считал, что стандарты были достаточно строгими, начиная с 20 лет регуляторных усилий, направленных на сокращение автомобильного загрязнения.

1970: Решив возложить на автопроизводителей ответственность за очистку от смога, Маски придерживался закона, требующего 90-процентного сокращения по сравнению с моделями 1970 года выбросов двух загрязняющих веществ, образующих смог — углеводородов и оксидов азота, и 90-процентного сокращения оксида углерода. легочный раздражитель.

Закон предусматривал, что стандарты выбросов углеводородов 0,41 грамма на милю (галлонов в минуту) и окиси углерода 3,4 галлона в минуту должны были быть достигнуты моделями 1975 года. Предел оксидов азота 0,4 галлона в минуту должен был быть введен в автомобилях 1976 года.

Хотя стандарты выхлопных труб, установленные Конгрессом в этом году, считаются наиболее успешным положением Закона о чистом воздухе, автомобильной промышленности удалось отложить их внедрение на десятилетие позже из-за стоимости и осуществимости.

1973: Промышленные иски убедили Агентство по охране окружающей среды ослабить стандарты на углеводороды и угарный газ на два года.EPA установило временные пределы 1,5 и 15 галлонов в минуту соответственно.

1974: Конгресс уступил лоббированию промышленности, согласившись отложить введение стандартов 1970 года на углеводороды и оксид углерода до 1978 года. EPA предоставило двухлетнюю отсрочку введения стандарта оксидов азота.

1977: Снова упираясь в давление Детройта, Конгресс пересмотрел Закон о чистом воздухе, отложив введение стандарта 0,41 галлона в минуту для углеводородов до 1980 года. Стандарт на 3,4 галлона в минуту для монооксида углерода был отложен до 1981 года, с возможностью исключения трудностей.Предел оксидов азота был ослаблен с 0,4 до 1,0 галлона в минуту и ​​отложен до моделей 1981 года.

1980: Все новые автомобили наконец достигли углеводородного стандарта.

1981: Несмотря на щедрые отказы от EPA, к 1981 году предел содержания монооксида углерода был соблюден, как и стандарт оксидов азота.

Когда Рональд Рейган стал президентом, у Детройта был друг в Белом доме, готовый поддержать цели отрасли в Конгрессе. Хотя они не смогли ослабить требования, официальные лица администрации Рейгана и респ.Джон Д. Дингелл (штат Мичиган) работал вместе, чтобы противодействовать усилиям Конгресса по ужесточению стандартов.

Мобильные катализаторы контроля выбросов | Катализаторы BASF

Наша история

Каталитический нейтрализатор, пожалуй, самое важное из когда-либо изобретенных устройств для борьбы с загрязнением, является ключевым компонентом большинства новых автомобильных двигателей в современном мире.Без них качество воздуха в большинстве городов и вокруг них было бы намного хуже, чем сегодня.

Компания BASF первой разработала первые каталитические нейтрализаторы для автомобилей модели 1975 года, а год спустя представила вторую крупную инновацию: современный «трехкомпонентный» катализатор, который теперь способен разрушать более 99% углеводородов (УВ). , оксид углерода (CO) и оксиды азота (NOx), производимые автомобильными двигателями.

С момента своего создания технология трехкомпонентного катализатора BASF уничтожила более 1 миллиарда тонн HC, NOx и CO, прежде чем они достигли атмосферы.

BASF продолжает лидировать в разработке и коммерциализации передовых катализаторов выбросов как для бензиновых, так и для дизельных транспортных средств.

BASF тесно сотрудничает с нашими клиентами из автомобильной промышленности, чтобы адаптировать передовые технологии для удовлетворения их потребностей в высокой производительности и стоимости, а также помогает им соблюдать более жесткие экологические нормы по всему миру.

Специалисты BASF Emissions Professional всегда уделяют внимание инновационным и экономичным решениям, отвечающим потребностям клиентов. Благодаря творческому, открытому, ответственному и предпринимательскому подходу мы помогаем нашим клиентам добиться большего успеха.

Кроме того, BASF предлагает полный цикл услуг по управлению драгоценными металлами, чтобы помочь клиентам защитить свои инвестиции в это дорогостоящее сырье.

.