Что такое катализатор в автомобиле — виды и принцип действия. Что такое катализатор в автомобиле
прихоть экологов или действительно полезный элемент?
Вопрос: катализатор в машине что это? Зачем и как он устроен?
Сначала про борьбу за экологичность – это одна из модных фишек современного автомобилестроения.
И куда уж без специальных фильтров и прочих ухищрений, если мы говорим о самой грязной с точки зрения выбросов в атмосферу части машины – о выхлопной системе.
В угоду экологам практически все авто сейчас оснащаются так называемым каталитическим нейтрализатором или, как его ещё называют, катализатором. Ему и посвятим наш рассказ, друзья.
Катализатор в машине что это и где его искать?
Как мы знаем, в результате работы двигатель внутреннего сгорания выбрасывает в атмосферу далеко не чистый альпийский воздух, а смесь вредных и даже опасных веществ.
На заре автомобилестроения и даже спустя десятилетия после рождения массового автопрома этот факт мало кого смущал, но со временем люди начали задумываться об экологии, тем более что растущий не по годам, а по дням парк частных машин превратился в серьёзную угрозу для окружающей среды.
С этим надо было что-то делать, и одним из способов уменьшить количество вредных веществ в отработавших газах стало внедрение в выхлопную систему автомобилей специальных фильтров, которые получили название каталитические нейтрализаторы.
Нужно отметить, что обязательным элементом он стал довольно давно, с 1975 года.
В подавляющем большинстве случаев нейтрализатор устанавливают после выпускного коллектора и перед резонатором (глушителем), причём встретить его можно и на бензиновых, и на дизельных автомобилях.
Секрет очищения выхлопа
Если на вопрос «Катализатор в машине что это?» мы уже дали ответ, то вполне логично, что у вас уже возник следующий: «Как ему удаётся очищать выхлопные газы?»
Для этого рассмотрим конструкцию устройства. Как правило, катализатор состоит из таких частей:
- корпус;
- элементы теплоизоляции;
- блок-носитель.
Главным действующим лицом в этом элементе выхлопной системы выступает блок-носитель. Представляет он собой керамические соты-ячейки, расположенные по ходу движения газов.Ячейки покрыты тончайшим напылением из веществ, которые вступают в реакцию с ядовитыми составляющими отработавших газов, дожигают их и доокисливают. А именно — угарный газ СО, оксид азота NOx и не сгоревшими углеводородами СН.
Кстати, этими волшебными веществами являются довольно экзотические представители таблицы Менделеева – платина, палладий и родий.
Первые два называют окислительными катализаторами, они борются с СО и СН, а последний – восстановительным катализатором, его стихия NOx. Данный блок находится в корпусе, а между ними прокладывают слой теплоизоляции.
Важный момент – для того чтобы нейтрализатор заработал в полную силу, его температура должна быть примерно 300 градусов.
Именно поэтому его монтируют поближе к выпускному коллектору, где погорячей.
Нейтрализатор и мощность мотора: друзья или враги?
Катализатор в машине что это: элемент снижающий мощность мотора или полезная деталь? Ну, о пользе нейтрализатора мы уже сказали. Что же касается первой части вопроса, то бытует мнение, что от этого элемента только вред.
На самом деле исправный катализатор практически не создаёт никакого обратного давления для выхлопных газов, а значит и не душит двигатель
Вашего автомобиля. Проблемы могут возникать, когда с устройством что-то не так.
Например, из-за механических воздействий керамический блок-носитель пришёл в негодность, забились ячейки нейтрализатора – такое случается при использовании бензина с присадками, плохого топлива, неисправности системы зажигания или неправильного смесеобразования.
Возможно и банальное естественное старение (обычно узел нормально ходит 100 – 250 тысяч км). В большинстве случаев неисправный катализатор ремонту не подлежит, выход – только замена.
Ну что ж, коллеги-автолюбители, мы, вроде бы, достаточно детально вникли в вопрос: «Катализатор в машине что это, зачем и как устроен?» Надеюсь, вам было интересно. Подписывайтесь на блог и изучайте автомобили вместе с нами!
auto-ru.ru
Что такое катализатор в автомобиле — виды и принцип действия
Все автопроизводители уделяют серьезное внимание решению вопросов экологии. Фактически качество работы выхлопных систем стала второй важной проблемой после экономичности. К тому же они неразрывно связаны между собой.
Каждый автобренд находит свои пути эффективности модернизации глушителей, катализаторов, системы в целом, агрегатов выпускаемых моделей. Актуальность процесса связана еще и с тем, что специальные организации ЕС выдвигают все новые и новые требования к транспортным средствам.
Современные типы катализаторов
Появление в новых моделях такого элемента и регулярная замена катализаторов на более эффективные — один из вариантов минимизации токсичности выхлопных газов в Санкт-Петербурге. Эти устройства призваны снижать содержание СО, СН, NO в выхлопных газах, приводя их в соответствие нормам ЕС. При увеличении содержания необходим ремонт катализатора или его замена.
Производители автомобилей применяют сегодня три типа катализаторов, с которыми могут столкнуться владельцы ТС в СПб:
• керамический,• химический,• магнитно-стрикционный.
Каждый из них имеет достоинства и недостатки.
Керамический катализатор
Керамический катализатор дожигания или ККД — это конструкция сотового типа, которая позволяет за счет сот увеличить площадь контакта выхлопа с поверхностью устройства. Он наиболее популярен и устанавливается в большинстве моделей в момент сборки.
Керамика при производстве изделия покрывается тонким слоем сплава с платиной, палладием, радием в своем составе. Несгоревшие остатки при соприкосновении с поверхностью каталитического слоя, окисляются кислородом. Реакция окисления активизируется под воздействием тепла. На выходе содержание вредных веществ приводится в норму.
Автовладельцы в России, которые приобретают не новые, а подержанные иномарки, не слишком любят этот тип катализатора. Срок его службы при правильной эксплуатации заканчивается примерно на 100-120 тысячах километров. Далее приходится проводить замену катализатора или ремонт катализатора в зависимости от износа и ситуации.
С учетом качества бензина на наших заправках, даже на новых машинах такие катализаторы быстро выходят из строя, поскольку некачественное топливо негативно влияет на состояние керамических сот с напылением. Они оплавляются, залипают, снижается проходимость. Машина, что называется, не тянет. Она не разгоняется, падает мощность. Это первый признак «забитости» катализатора. Срок службы его существенно сокращается. Проводить ремонт или замену катализатора приходится уже после 70-80 тысяч километров.
Также негативно сказывается на сотовом катализаторе качество российских дорог. Из-за них может потребоваться не только ремонт глушителя и других элементов, но и замена всей системы в целом.
Керамика — материал хрупкий. Он может трескаться на кочках и даже раскалываться. Отколовшиеся керамические куски сначала просто дребезжат, а затем разлетаются по выхлопной системе. Первым признаком неполадок и необходимости незамедлительного ремонта глушителей в СПБ становится не только характерное дребезжание или гул, но и то, что двигатель перестает сходу заводиться.
Химические присадки
Химический тип катализаторов — это то, что мы привычно называем присадками. В специализированных магазинах Питера их ассортимент сегодня поражает. Некоторые действительно способны улучшить некоторые эксплуатационные показатели топлива или масел. Они снижают нагрузки на узлы и агрегаты, увеличивают срок их службы.
Присадки или анамегаторы топлива меняют процесс его сгорания и его химический состав. Полнота сгорания повышается, а детонация и токсичность выхлопа снижаются. Анамегатор препятствует образованию гидропероксидов. Он ускоряет реакцию окисления молекул углеводорода, а также:
• горение происходит с высокой энергоотдачей;• мощность двигателя увеличивается;• расход топлива снижается;• уменьшается нагарообразование.
Имеет химический катализатор и недостатки. Один из них — требование регулярной замены. Велик риск возникновения коррозии топливного бака и прочих агрегатов, если нарушена концентрация анамегатора. Это же может стать причиной роста расхода топлива. Вместе с тем, производители постоянно создают инновационные составы, чтобы устранить данные недостатки.
МСК или магнито-стрикционные катализаторы
Магнито-стрикционные катализаторы или МСК — наиболее современные среди прочих аналогов. Это устройства предварительной обработки топлива. Сегодня они производятся в Венгрии, Польше, КНР, Англии, России и др. Метод применяется уже более 4 десятков лет.Суть работы МСЕ заключается в воздействии на молекулы углерода в ГСМ магнитно-стрикционным способом. Меняются при этом только физические свойства применяемого топлива.
В зависимости от того, какой тип двигателя установлен на автомобиль, применяются разные варианты установки МСК. Катализатор обеспечивает максимально возможное сгорание смеси в двигателе, за счет чего увеличивается его мощность, а также:
• снижается расход топлива,• повышаются в 3-4 раза показатели экологичности;• уменьшается нагароотложение на рабочих поверхностях силовых агрегатов;• увеличивается срок их эксплуатации;• двигатель работает бесшумно;• детонация отсутствует;• увеличивается пробег ТС между заменой масла.
Профессиональная установка катализаторов этого поколения занимает 5-20 минут в зависимости от типа двигателя. Прежде чем перевести автомоибль на МСК, мастер обязательно проводит диагностику всей топливной и выхлопной систем. Часто требуется корректировка зажигания на карбюраторных силовых агрегатах, регулировка винта холостых оборотов на дизелях. Инжекторные двигатели могут потребовать ремонта лямбда-зоны.
spb-glushac.ru
Что такое катализатор на автомобиле?
На дороги ежедневно выезжают миллионы автомобилей, и каждый из них — источник загрязнения воздуха. Особенно это чувствуется в крупных городах, где выхлопные газы автомобилей могут создавать большие проблемы.
Для решения этих проблем каждая страна издает свои законы, которые ограничивают допустимый уровень загрязнения, который может создавать каждая машина. За прошедшее время автопроизводители внесли много улучшений в конструкцию автомобильного двигателя и топливных систем, чтобы соответствовать этим требованиям. Одно из значительных изменений произошло в 1975 году — именно в этом году появилось новое устройство, называемое каталитическим преобразователем (конвертером) или просто катализатором. Работа каталитического преобразователя заключается в преобразовании вредных выхлопных газов в менее вредные прежде, чем они покинут выхлопную систему автомобиля.
Выбросы загрязняющих веществ
Основные загрязняющие вещества, вырабатываемые двигателем, это:
- газообразный азот (N2) — воздух состоит на 78 процентов из газообразного азота, и большая часть его проходит сквозь автомобильный двигатель
- диоксид углерода (СО2) — один из продуктов сгорания. Углерод из топлива соединяется с кислородом воздуха.
- водяной пар (h3O) — еще один продукт сгорания. Водород из топлива соединяется с кислородом воздуха.
Это выбросы в основе своей не опасны, хотя, как считается, выброс углекислого газа (СО2) способствует глобальному потеплению. Но так как процесс горения никогда не совершенен, небольшое количество гораздо более вредных выхлопных газов выделяется при работе двигателя автомобиля. Именно на снижение их уровня ориентированы каталитические преобразователи:
- окись углерода (СО) — ядовитый газ без цвета и запаха
- углеводороды, также известные как летучие органические соединения — один из главных компонентов смога, образуется за счет неполного сгорания топлива
- оксиды азота (NO и NO2, которые часто объединяют под обозначением NOx) — также являются компонентом смога, а также кислотных дождей, оказывают влияние на слизистую человека.
В следующем разделе мы рассмотрим, какие именно процессы происходят внутри каталитического преобразователя.
Как катализаторы сокращают вредные выбросы в выхлопных газах
Если вспомнить химию, то катализатор — это вещество, которое ускоряет или вызывает химическую реакцию, само не входя в продукты реакции. Катализаторы участвуют в реакции, но не являются не реактивом, ни продуктом реакции. Так, для человеческого организма естественным катализатором многих важных биохимических реакций являются ферменты.
В каталитических преобразователях существуют два различных типа катализаторов: восстанавливающий катализатор и окислительный катализатор. Оба типа состоят из керамической структуры, покрытой металлическим катализатором (обычно это платина, родий и/или палладий). Идея заключается в том, чтобы создать структуру, которая подставляет под поток выхлопных газов максимальную площадь катализатора и свести к минимуму задействованное при этом количество самого катализатора, так как используемые материалы весьма дороги. В некоторых преобразователях даже стали использовать золото с примесью более традиционных катализаторов. Золото дешевле по сравнению с остальными катализаторами, и может повысить степень окисления на 40 процентов, что необходимо для снижения количества вредных газов.
Большинство современных выхлопных систем в автомобилях оснащены тремя каталитическими преобразователями, по одному для каждого из веществ, выброс которых необходимо уменьшить.
Восстанавливающий катализатор — первый этап каталитического преобразователя. Он использует платину и родий чтобы уменьшить выбросы NOx. Когда молекула NO или NO2 встречается с молекулами катализатора, от нее отделяется атом азота, высвобождая кислород — O2. Атом азота же связывается с другим атомом азота, образуя N2.
Окислительный катализатор — второй этап каталитического преобразователя. Он снижает количество несгоревшего топлива и окиси углерода в результате их сжигания (окисления) с помощью таких катализаторов, как платина и палладий. Этот катализатор также помогает СО вступить в реакцию с несгоревшим кислородом, образуя углекислый газ СО2.
Существуют два основных вида конструкций, используемых в каталитическом преобразователе — это конструкция по типу «соты» и «керамические бусины». Большинство автомобилей используют сотовые структуры.
Следующий раздел посвещен третьей стадии процесса преобразования, и тому, как добиться от своего каталитического преобразователя лучшего результата.
Контроль загрязнения и повышение эффективности выхлопной системы
Третьим этапом преобразования является система управления, которая контролирует поток выхлопных газов и использует эту информацию для управления системой впрыска топлива. Один датчик кислорода установлен выше автомобильного катализатора, то есть ближе к двигателю, чем сам преобразователь. Этот датчик говорит компьютеру двигателя, сколько кислорода содержится в выхлопе. Компьютер двигателя уменьшает или увеличивает количество кислорода в выхлопных газах за счет регулировки количества воздуха, поступающего к топливу. Эта схема позволяет контролировать двигатель компьютера, чтобы убедиться, что двигатель работает на соотношении, близком к стехиометрической точке, а также чтобы убедиться, что в выхлопных газах достаточно кислорода для работы окислительного катализатора для окисления несгоревших углеводородов и СО.Каталитический преобразователь проделывает большую работу по уменьшению загрязнения окружающей среды, но его производительность может быть существенно улучшена. Одним из недостатков является то, что каталитический преобразователь работает только при достаточно большой температуре. Когда вы только заводите машину, каталитический преобразователь почти не работает.
Простое решение этой проблемы состоит в том, чтобы передвинуть каталитический преобразователь ближе к двигателю. Тогда выхлопные газы, поступающие в каталитический преобразователь, будут более горячими,и он нагреется быстрее, но это одновременно сокращает срок службы конвертера из-за воздействия чрезмерно высоких температур. Большинство автопроизводителей размещает каталитический преобразователь под передним пассажирским сиденьем, достаточно далеко от двигателя, именно для того, чтобы высокие температуры не вредили ему.
Подогрев каталитического преобразователя — хороший способ снижения выбросов. Самый простой способ подогреть катализатор — использование электрических нагревателей. К сожалению, 12-вольтовая электрическая система, установленная на большинстве машин, не может нагреть каталитический преобразователь достаточно быстро. Большинство людей не будет ждать несколько минут, пока нагреется каталитический преобразователь. Гибридные машины имеют большие, высоковольтные батареи, которые могут достаточно быстро нагреть автомобильный катализатор.
Каталитические преобразователи дизельных двигателей плохо справляются с сокращением выбросов NOx. Одна из причин в том, что дизельные двигатели сами по себе функционируют в более низком температурном режиме, чем обычные, а преобразователи работают лучше при нагреве. Некоторые ведущие эксперты в области «зеленого» автомобилестроения придумали новую выхлопную систему, которая помогает исправить этот недостаток. Они впрыскивают водный раствор мочевины в выхлопную трубу до того, как газы достигнут преобразователя. При этом возникает химическая реакция, которая уменьшает количество NOx. Карбамид, также известный как мочевина — органическое соединение углерода, азота, кислорода и водорода. Его можно обнаружить в моче млекопитающих и земноводных, что и объясняет такое название. Мочевина реагирует с NOx с получением азота и водяного пара, снижая количество оксидов азота в выхлопных газах более чем на 90 процентов.
По материалам: avtoimport.biz
Поделиться "Что такое катализатор на автомобиле?"
Что такое катализатор на автомобиле?
5 (100%) проголосовало 1avto-opel.com
Что такое катализатор на автомобиле? Устройство и принцип работы
Автомобильный катализатор — это устройство, которое в качестве отдельного элемента входит в состав системы выпуска отработавших газов и играет роль барьера, препятствующего выбросу в воздушную атмосферу губительных для экологии продуктов топливного сгорания. Его еще называют каталитическим нейтрализатором.
Элемент этот с недавних пор вводится в конструкцию всех типов двигателей внутреннего сгорания: бензиновых и дизельных, а устанавливается чаще всего сразу за коллектором выпуска или впереди глушителя.
Конструкция катализатора
В устройстве каталитического нейтрализатора различаются следующие конструктивные элементы:
• Блок-носитель;
• Корпус;
• Теплоизоляция.
Главный компонент каждого устройства нейтрализации отработавших газов – блок-носитель, именно он является его основой. Выполняется блок-носитель чаще всего из термостойкой керамической массы. Однако может производиться и из металла (намного реже).
В связи с необходимостью достижения максимально большой рабочей площади соприкосновения с газами, при сохранении внешних компактных размеров, блок-носитель выполняется в виде мелкоячеистых сот. Они имеют либо прямоугольную форму, либо форму шести- или восьмиугольника.
Чтобы защитить блок-носитель от разрушения, он помещается чаще всего в стальной корпус. Между стенками которого и блоком помещается прослойка из термоизолирующего материала. Также в корпус нейтрализатора встраивается кислородный датчик.
Активные вещества каталитического нейтрализатора
Поверхность сот подлежит специфической обработке, в процессе которой на нее наносятся активные вещества, обладающие в отношении вредных примесей выхлопа двигателя каталитическим эффектом. В качестве таких веществ используются благородные металлы платиновой группы: платина, палладий и родий. Именно они оказывают влияние на скорость течения химических реакций, происходящих в нейтрализаторе.
При этом к категории окислительных катализаторов относятся палладий и платина. Благодаря своим химическим свойствам, они существенно ускоряют процесс окисления до водяного пара углеводородов (CH), которые не догорели, а образующегося при горении угарного газа (CO) в углекислый газ (CO2).
Вместе с тем родий – катализатор восстановительный, его роль заключается в восстановлении вредных окислов азота (NOx) до безвредного для природы азота, объемное содержание которого в атмосфере составляет порядка 78,08%.
Как становится понятным, катализатор на автомобиле используется для удаления из выхлопа трех самых вредных примесей, образующихся при горении любого вида жидкого топлива. В связи с таким своим предназначением он носит название трехкомпонентного каталитического нейтрализатора. Для того, чтобы он эффективно работал, необходимо поддержание его в рабочем состоянии с температурой в 300оC.
Именно при таком разогреве рабочих поверхностей сот автомобильного катализатора достигается удаление из выхлопа практически 90% из объема проходящих сквозь него вредных газовых примесей. Чтобы гарантировать эффективный и быстрый прогрев каталитического нейтрализатора до уровня рабочих температур при пуске холодного мотора, находят применение следующие меры:
• Нейтрализатор монтируется прямо вслед за коллектором выпуска отработавших газов;
• Чтобы увеличить температуру выхлопа, блок управления работой двигателя на некоторое время увеличивает подачу топлива, делая рабочую воздушно-топливную смесь обогащенной.
Помимо керамических нейтрализаторов, которые нашли самое широкое распространение, используются и иные конструкции и решения, делающие возможным снижение содержания вредных примесей в отработавших газах.
Магнитно-стрикционные катализаторы (МСК)
Данный тип катализатора является самым продвинутым и ультрасовременным, несмотря на более чем сорокалетнюю историю самой технологии. По сути это – автомобильная технология теперь уже ближайшего автомобильного грядущего. Эксперименты в направлении разработки методики были развернуты в прошлом веке, еще в 70-х годах. Однако из-за невозможности стабилизировать процесс обработки топлива, работы были приостановлены до лучших времен. А то, что было достигнуто, не пошло в серийную практику.
Сущность технологии лежит в магнитно-стрикционном улучшении атомов углерода. Они являются частью молекул углеводородов, то есть горюче-смазочных материалов.
В результате обработки происходит модификация взаимосвязей топливных углеводородных цепочек и сохранение состояния топлива в достигнутом положении до его полного сгорания.
Катализатору в автомобиле отводится большая роль. Устройство гарантирует подготовку топлива еще до его воспламенения. В итоге, он оказывает влияние на скорость сгорания обработанного топлива. Возрастание скорости горения обеспечивает более качественное сгорание.
За счет этого возрастает коэффициент полезного действия двигателя, снижается нагарообразование, улучшается качество выхлопа со значительным снижением в нем вредных примесей. Создаются благоприятные условия по предохранению от преждевременного износа кривошипно-шатунного механизма мотора.
Поделитесь информацией с друзьями:
shokavto.ru
Какова роль катализатора в автомобиле?
Интенсивное развитие автомобильной промышленности и растущее желание иметь свои собственные «четыре колеса» вызвали довольно быстрый рост угрозы загрязнения атмосферы. Мы обнаружили, что выбросы от автотранспорта являются гораздо более вредными для человека, чем те, которые получены от промышленности. Это потому, что распространение загрязнения автомобилями происходит в высоких концентрациях и на малых высотах…
Автомобили являются крупнейшим источником загрязнения, потому что они выбрасывают более пятнадцати тысяч химических соединений, таких как газ и пыль.
Для снижения выбросов вредных веществ и химических веществ в атмосферу, были введены строгие правила разных видов. В результате сконструировано устройство, которое имеет научное название каталитический нейтрализатор, т.е. катализатор.
Таким образом, катализатор является важной и необходимой частью выхлопной системы не только автомобилей, но и других транспортных средств с двигателями внутреннего сгорания.
Катализатор представляет собой устройство, функция которого заключается в нейтрализации газов, которые выходят наружу через выхлопную систему. Благодаря катализатору присутствующие в выхлопах ядовитые соединения подвергаются различным химическим реакциям, например дожиганию.
В результате они выделяются из выхлопной трубы как нейтральные соединения. Функционирование нейтрализатора опирается на реакции составляющих, входящих в состав выхлопов с катализатором.
Итак, автомобильный катализатор выполняет функцию уменьшения количеств вредных выхлопов субстратов. Если двигатель делал полное сгорание топлива, катализатор не был бы нужен в автомобиле. Тогда выхлопная труба высвобождала бы воду или углекислый газ. Однако получить такую степень горения не представляется возможным.
Применяются различные виды катализаторов, учитывая разное содержание выхлопов в двигателях с искровым зажиганием и с воспламенением от сжатия. Среди катализаторов, используемых в настоящее время в автомобилях можно выделить окислительные, восстановительные и окислительно-восстановительные.
Роль окислительного катализатора заключается в переработке ядовитого углерода и углеводородов на пару, а также воду. Применяется он в двигателях с воспламенением от сжатия.
роль катализатора
В свою очередь если речь идет об окиси азота, которые остаются, то их удалением занимается восстановительный катализатор. Все чаще используются многофункциональные катализаторы. Действуют они трояко, поскольку устраняют всевозможные вредные составляющие выхлопов. Современные катализаторы могут исключить даже до 90% элементов.
Для правильной работы катализатора должны быть соблюдены определенные условия, поэтому используется лямбда-зонд. Это своего рода устройство, которое посылает обновленную информацию на компьютер, а также регулирует состав топливной смеси.
В старых моделях автомобилей отработанный катализатор удаляется без замены его на более новую модель. Это, безусловно, дешево, но не приемлемо, потому что не согласуется с законом. Его недостаток также приводит к быстрому износу глушителя и других частей выхлопной системы.
Таким образом, катализатор является важной частью оборудования для каждого автомобиля, так как благодаря ему наш автомобиль, как и среда, могут быть здоровее.
-----Понравилась статья? Пожалуйста, поделитесь с друзьями. Спасибо :)
autojournal.su