Катализатор в машине это: Что такое автомобильный катализатор и как проверить (или удалить)

Добрый день. Каталитический нейтрализатор, он же катализатор, предназначен для удаления, нейтрализации вредных веществ в выхлопных газах. Он «дожигает» не сгоревшие углеводороды, преобразуя ядовитые соединения в очищенные газы.

В середине 60-х годов в США над городами нависали большие тучи смога. В силу развития автомобильной промышленности и увеличения числа авто на дорогах, стал остро вопрос, как уменьшить выброс вредных веществ в атмосферу. Правительство издала декларацию «О чистом воздухе», в 1975 года на машины начали устанавливать устройства очистки отработанных газов.

Сегодня об этом устройстве мы подробно поговорим. Разберем на конкретных примерах, что это такое, где оно находится, как работает. Поговорим о возможных проблемах с ним, признаках выхода из строя и способах их решения.

Что это такое и для чего он нужен

Это фильтр выхлопных газов. Точнее – приспособление, конвертирующее ядовитые вещества автомобильного выхлопа в нейтральные химические компоненты. По-простому – очищает выхлоп машины, чтобы он не «вонял». Замечал не раз, как иногда приятно пахнут газы авто после нейтрализатора, но это мое субъективное мнение.

В начале развития технологии быстрой очистки выхлопа машины пытались применять разнообразные устройства – от обычного фильтрующего элемента, который забивался за короткий пробег, примитивных химических катализаторов.

Какие бывают и из чего они состоят

Все современные автомобильные каталитические нейтрализаторы разделяются на два типа по материалу изготовления:

1. Металлические
2. Керамические

Каждый из этих двух типов обладает своими плюсами и минусами. Разберем их подробно.

Металлические

Он выполнен на основе металлических ячеек, сот, подобно пчелиному улику. Его преимуществом является прочность, хорошее противодействие физическим повреждениям, вследствие ударов. То есть, наехавши автомобилем на бугор, шанс повредить внутренности катализаторы минимальный.

Минус – повышенная цена на новое изделие.

Керамические

Его основным элементом является керамика. Из неё выполнены ячейки. В зависимости от производителя её качество, толщина может сильно отличаться. Например, корейские автопроизводители в погоне за снижением цены на авто, делают катализаторы из очень тонкого керамического материала. Иногда говорят, что они их штампуют из рисовой бумаги. Последствия такой экономии могут быть печальными для двигателя. Об этом поговорим ниже.

Недостатки:

1. Хрупкие, при незначительном физическом воздействии ячейки начинают крошиться;
2. В большей степени они подвержены оплавлению при воздействии высоких температур;
3. Сложно очистить их.

Плюсы – относительно невысокая цена.

Катализаторы в машине разделяются по месту расположению в выхлопной магистрали:

1. Коллекторные
2. Магистральные

В начале развития технологии каталитической нейтрализации выхлопных газов, они устанавливались под днищем автомобилей. Подобно резонаторам, глушителям они находились в выхлопной магистрали. Поэтому из называли «магистральные».

С ужесточением экологических норм, инженерам необходимо совершенствовать нейтрализаторы, повышать их эффективность. Чтобы улучшить очистку выхлопных газов, необходимо было увеличить температуру прогрева катализатора. В магистральных типах этого добиться не удавалось. Принято решение перенести место его расположение ближе к блоку цилиндров, где температура выхлопных газов выше, чем в середине трубы.

Поэтому их стали располагать непосредственно в выхлопном коллекторе. Их стали называть «коллекторные». Что увеличило шанс повреждения двигателя автомобиля. Об этом потом.

Что внутри?

Внутренний наполнитель каталитических нейтрализаторов состоят из двух или трех частей – «блинчиков». Первые два призваны дожигать несгоревшие в моторе углеводороды, угарный газ. В результате образуется вода и CO2.

Третья часть борется с окислами азота. Он образуется в результате горения обедненной топливовоздушной смеси, которую вынуждены применять на современных двигателях конструкторы. Все для повышения экологичности выхлопа и уменьшения потребления топлива.

Все части катализатора покрыты тонким слоем благородных металлов. Применяются золото, платина или иридий. По этой причине, стоимость новой детали может достигать 700 долларов.

Преимуществом использования данных материалов – они практически не расходуются при протекании реакций нейтрализации. В теории, нейтрализаторы должны служить более 500 тысяч километров, но на практике это встречается крайне редко. Именно поэтому, их на малых пробегах меняют или удаляют (вырезают).

Как понять, что он вышел из строя?

В результате оплавления ячеек или разрушения керамики, крошка забивает следующие по ходу движения выхлопных газов «блинчики». Двигателю становится тяжело дышать, он не может выдуть выхлоп.

Из этого вытекают первые признаки выхода из строя катализатора:

1. Двигатель теряет мощность. Многие водители жалуются, что машина перестает ехать, пропадает динамика;
2. На приборной панели выпадает ошибка «Check Engine». При сканировании блока управления мотором это ошибка по второй лямбде;
3. Некоторые отмечают, что при поломке частично или полностью пропадает выхлоп их выхлопной трубы;
4. Увеличивается расход топлива.

Что делать, если возникли с ним проблемы?

Есть три пути развития событий:

1. Удаление, замена катализатора на пламегаситель;
2. Установка новой детали или ремонтного нейтрализатора;
3. Промывка, очистка, если его наполнитель не разрушился.

Первый вариант самый распространенный. Наши автолюбители предпочитают «вырезать» его из системы, чтобы в последствии не тратиться на его замену или не возникли другие проблемы из-за него. В случае корейского автопрома, боязнь «убить» двигатель подталкивает владельцев избавляться от него уже на пробегах 30 тыс. км, даже при его полной работоспособности.

Это связано с качеством керамики и особенностями расположения катализатора в выхлопном тракте. Он очень близко находится к блоку цилиндров, конструкция выхлопного коллектора способствует забросу керамической крошки в камеры сгорания. Последствия – задиры на стенках цилиндров и поршней. Это капитальный ремонт мотора.

В автомобилях других марок, керамический наполнитель более качественный, поэтому удалять его на коротких дистанциях пробега авто не нужно. Но со временем он выходит из строя. Стоимость новой детали большая, а срок службы ограниченный. Чтобы несколько раз не платить большие деньги за его замену, предпочитают его удалять, заменяя пламегасителем.

Второй пункт можно опустить. Редко кто из владельцев современных автомобилей желает устанавливать новый каталитический нейтрализатор. Это дорого и не всегда оправдано. Зачем владельцу его менять на новый, если он покатается 2-3 года и продаст машину? Дешевле вырезать его, покататься и «спихнуть» другому владельцу. Но я против такого варианта.

Как и чем промывать и получится это сделать?

Чистить катализатор необходимо только в тех случаях, когда нет серьезных повреждений сот. Они могут разрушиться, могут оплавится из-за некорректной работы двигателя или качества топлива. Поэтому, перед чисткой его нужно проверить эндоскопом.

Выкручиваем датчики кислорода, осматриваем первый и последний «блинчик» на предмет целостности ячеек. Если видно, что они целые, просто забиты нагаром, то можно попробовать его прочистить.

Для этих целей хорошо подойдет специальное средство для очистки поршней от нагара или очиститель дросселя, или карбюратора.

1. Снимаем его;
2. Берем для промывки садовый распрыскиватель. Подойдет любая емкость с узким носиком и способная разбрызгивать средство под давлением;
3. Заливаем в нее жидкость для очистки;
4. Закрываем выходной патрубок, чтобы жидкость не выливалась из катколлектора. Впрыскиваем очиститель внутрь;
5. Даем ему время «настоятся», сливаем в чистую ёмкость.
6. Промываем катализатор дистиллированной водой, чтобы смыть остатки чистящего средства, она может загореться в коллекторы или взорваться.

Результат должен порадовать, если каталитический нейтрализатор целый без оплавленных ячеек, то промывка может помочь.

Важно! Рекомендуется это делать на теплом каталитическом нейтрализаторе.

Второй способ – хлопотный

Рассказывали, что некоторые боролись с оплавлением сот необычным методом. В данном случае важно, чтобы его наполнитель был целым, не наблюдалось разрушения керамики.

Снимаем его с выхлопной системы. Аккуратно вырезаем верхнюю его крышку, чтобы получить доступ к содержимому катализатора. Вынимаем «блинчики». Обрезным кругом по керамике отрезаем внешние части оплавленных ячеек. Можно отрезать небольшими частями, контролировать целостность сот.

Убедились, что удалили оплавленные ячейки катализатора, собираем конструкцию до кучи. Укладываем «блинчики» в том же порядке, как и были, завариваем верхнюю крышку. Устанавливаем все на место.

В некоторых случаях данная процедура помогала избавиться от ошибки при выходе из строя катализатора. Но данный способ ремонта трудозатратный. Не все могут самостоятельно пользоваться сварочным аппаратом, не у всех он есть вообще.

Удаление каталитического нейтрализатора

Это самый радикальный способ избавится от проблем с ним. Но владельцев подстерегает некоторые сложности после его «вырезания» – нужно правильно настроить всю систему работы двигателя, так как блок управления считывает данный от датчиков кислорода, которые находятся на входе и выходе из катализатора. Так как его уже нет в выхлопе, его нужно как-то обмануть.

Для этого используют обманки лямбда-зондов. Их есть несколько разновидностей, подробно я писал про них в статье, ссылка выше. У каждой есть свои плюсы и минусы.

Можно выделить важные моменты, после его вырезания:

1. Нельзя скупится на покупку качественных обманок, желательно использовать электронные лямбда-обманки;
2. В случае перепрошивки «мозгов» обращаться только к профильным специалистам. В противном случае получить большие проблемы в работе и надежности двигателя.

Стоит ли его удалять?

Это должен каждый решить для себя сам. Я лишь перечислю недостатки его удаления:

1. Экологическая обстановка в нашей стране и так плохая. Удалив катализатор, вы её еще больше усугубляете;
2. Неправильная настройка оборудования может привести к ухудшению основных характеристик мотора;
3. Не все обманки лямбда-зондов будут работать вечно, их корректная работа зависит от типа и качества детали.

Основная причина, почему многие склоняются к его замене на пламегаситель – цена нового изделия. Если бы они не стоили так дорого, я уверен, что многие не стали бы заморачиваться с его удалением.

На этом буду заканчивать свою статью. Если будут вопросы – пишите их в комментариях. Делитесь её с друзьями, если считаете её полезной. Всем удачи на дорогах!

что в нем ценного и что будет если его убрать

Резкий скачок уровня автомобилизации общества в конце двадцатого века потребовал глобального усиления требований к экологичности двигателей внутреннего сгорания. Суровые законодательные меры вынудили производителей разработать и внедрить сложные технические комплексы очистки выхлопных газов, главными компонентами которых стали системы электронного управления впрыском топлива и специальные узлы дополнительной переработки продуктов выпуска – каталитические нейтрализаторы.

Содержание статьи:

Зачем нужен в машине каталитический нейтрализатор

Большая часть выхлопных газов состоит из вполне нейтральных и безвредных веществ – азота, водяного пара и двуокиси углерода. Но обойтись только их наличием практически невозможно, такое случается лишь в идеально отрегулированном двигателе, работающем в предсказуемом стационарном режиме.

Во всех других случаях мотор начинает выделять крайне опасные для человека химически активные вещества, моноокись углерода, углеводороды и окислы азота.

Читайте также: Для чего нужна балансировка колес автомобиля

Прямое уничтожение подобных ядов с большой скоростью и в требуемом объёме практически невозможно, поэтому инженеры были вынуждены прибегнуть к известным из химии каталитическим реакциям переработки вредных веществ в относительно нейтральные.

Катализатором в химии называется компонент реакции, который участвует в процессе, хорошо его ускоряет, но сам при этом не расходуется.

Что ценного в устройстве

К сожалению, ценного там оказалось много. В роли катализаторов пришлось применить благородные металлы, наиболее подходящие для этой цели.

Дошло до того, что самым дешёвым из них оказалось золото, но чаще приходится использовать платину, палладий и родий. Многим известно, что эти элементы существенно дороже всем понятного золота.

Одновременно с применением столь недешёвых компонент потребовалось создать геометрически непростую структуру, обеспечивающую контактирование каталитического вещества со всем объёмом выпускаемого цилиндрами газа. Это мельчайшие керамические или металлические соты, сквозь которые и продувается весь поток выхлопа.

Статья по теме: Установка и подключение кнопки Старт/Стоп с алиэкспресс

В результате автомобиль приобрёл сложное, массивное и дорогое устройство в виде металлического корпуса, высокотехнологичной начинки, да ещё и обрамлённое контрольными датчиками с двух сторон, непрерывно следящими за его сохранностью и правильной работой.

Экологичность даром не даётся. Да и на этом прогресс не остановился, дальнейшее ужесточение требований законодателей продолжает влиять на появление дополнительных систем очистки выхлопа.

Виды катализаторов

По своему назначению нейтрализатор может быть двух- или трехкомпонентным.

1. В первом случае он выполняет относительно простые функции окисления (дожигания) угарного газа и углеводородов до образования воды и двуокиси углерода.
2. Во втором – добавляется сложная способность устройства работать с окислами азота. Особенно много их образуется в современных дизельных и бензиновых моторах, в силу повышения экономичности, которых конструкторам приходится использовать обеднённые и бедные смеси на впуске.

Трёхкомпонентые катализаторы, а именно такие чаще всего применяются, в свою очередь, могут отличаться по конструктивному признаку, изготавливаясь на базе керамических или металлических сотовых изделий.

Керамические относительно дешевле, но не обладают высокой механической прочностью и долговечностью, склонны к растрескиванию и разрушению, не терпят ударов при наезде на препятствия.

Металлические конструктивы обладают достаточной упругостью, поэтому лучше держат внешние и внутренние удары. Внутренние могут возникать при аномальных процессах горения и разрушительно воздействовать на тонкую сотовую начинку, где, как уже упоминалось, обычно нанесены такие непростые вещества, как платина, палладий и родий.

Но даже металл не спасает от предательского попадания на тонкие соты посторонних веществ из двигателя в виде компонент контрафактных рабочих жидкостей, слишком богатой смеси или всевозможных соединений кремния.

Это интересно: Почему не загорается лампа давления масла при включении зажигания

Катализаторы отличаются и по способу их установки. Раньше они располагались в виде врезок выхлопной трубы, подобно глушителям и резонаторам. Но оказалось, что так их очень трудно и затратно прогревать до рабочей температуры, при которой начинаются каталитические реакции.

Поэтому сейчас нейтрализаторы ставят непосредственно за выпускным коллектором, максимально близко к точке выхода раскалённых выхлопных газов. Уже не надо долго ждать выхода прибора на режим, меньше загрязняются кислородные датчики и сокращаются расходы топлива на поддержание температуры.

Причины и признаки неисправности

Теоретически катализатор должен работать вечно. Благородные металлы не окисляются и не расходуются в химических реакциях каталитического типа. Но реальность выглядит значительно хуже. Тонкие приборы оказываются бессильны перед нарушениями температурного режима и механическими ударами.

Почти все проблемы бывают связаны с нарушением работы систем питания и зажигания двигателя, а также с применением некачественного топлива. Всё это приводит к повышению температуры нейтрализатора, оплавлению и выкрашиванию его сотовой структуры с последующим закупориванием пути свободного прохода выхлопных газов.

При этом катализатор способен нанести страшный ответный удар двигателю. Его близкое расположение к зоне выпускных клапанов привело к опаснейшему эффекту – раскрошенная керамика может попадать в цилиндры.

Это не является парадоксом, дело в том, что импульсный характер движения газов на выпуске приводит к хаотическому перемещению частиц по коллектору и всасыванию их в двигатель перепадами давления.

Результат известен многим мотористам – царапины и задиры на поверхностях, которым это полностью противопоказано. Двигатель отправляется в капитальный ремонт.

Общим признаком неисправности станет потеря мощности двигателя, его неспособность развить большие обороты. В конце концов он просто перестанет запускаться. Это легко себе представить интуитивно, вообразив, что некто коварно заткнул выхлопную трубу. Результат абсолютно идентичен.

Как проверить

Симптомы слишком характерны, чтобы вызывать сложности с диагностикой забитого катализатора.

Изменившийся звук выхлопа, сдавленное шипение в выпускной системе, иногда вообще крайне слабая реакция руки, подведённой к срезу выхлопной трубы. Обычно к тому же зажигается лампочка контроля состояния двигателя, ЭСУД заметит нештатные показания датчиков.

К сведению: Почему перестал работать парктроник (причины, диагностика, ремонт)

Окончательный диагноз будет поставлен после снятия катализатора с автомобиля. Запечённые, заполненные отложениями и раскрошенные соты невозможно не заметить.

Как почистить

В тех случаях, когда соты ещё не повреждены, но пропускная способность нейтрализатора уже снижена смолянистыми отложениями, его можно промыть.

Для этого лучше всего использовать жидкость, обычно применяемую для очистки карбюраторов или топливных форсунок. Только потребуется её значительно больше.

Катализатор заливается промывочной жидкостью, после чего ей предоставляется время на растворение загрязнений, затем её сливают, внутренности детали промываются горячей водой и просушиваются (продуваются).

Обычно процедура требует неоднократного повторения. Существуют также специально предназначенные для подобных промывок составы.

Зачем вырезают катализатор на автомобиле

Подобное удаление имеет негативные последствия в виде увеличения загрязнения окружающей среды.

Выполняется оно обычно по двум причинам – экономии на покупке новой детали, взамен пришедшей в негодность (изделие дорогое по описанным выше причинам) и мощностного тюнинга автомобиля.

Снижение сопротивления на выхлопе позволит мотору раскручиваться более уверенно. К тому не секрет, что экологичность и экономичность пока не могут существовать одновременно. На обслуживание хорошего катализатора требуется значительное количество дополнительного топлива, не несущего полезной нагрузки.

Тонкости удаления устройства из выхлопной системы

Выполнить это без значительных затрат времени иногда невозможно. Прошли времена, когда катализатор представлял собой удобный в обращении жестяной цилиндр с хрупкой керамической начинкой. Два крепких удара ломом — и дело сделано.

Сейчас приходится иметь дело с изделием замысловатой формы, без доступа к внутренностям, да ещё и с крепкими металлическими сотами. Приходится вскрывать корпус и потом его заваривать. В условиях СТО операция не самая дешёвая.

По теме: Почему течет масло из двигателя, как найти и устранить протечку

Завершиться процесс должен перенастройкой «мозгов» двигателя, иначе они сразу вычислят обман. Это делается различными способами, в зависимости от квалификации и привычек исполнителя. Могут применяться как программные, так и аппаратные «обманки» контролирующих датчиков.

Результат один – мотор адаптируется к новым условиям и перестаёт паниковать лампочкой «Check engine». Иногда ставят так называемый пламегаситель – специальную вварку, нормализующую звук, температуру и внутреннюю аэродинамику выхлопа.

Что такое каталитический нейтрализатор и зачем он нам?

В среднем автомобиль состоит из множества деталей — около 30 000 — и каждая из них выполняет определенную функцию. От простых гаек и болтов, скрепляющих все вместе, до самого двигателя, каждая машина представляет собой сложную комбинацию этих частей. Итак, когда дело доходит до каталитического нейтрализатора, вы, вероятно, знаете, что это деталь автомобиля, но, скорее всего, это так. Вы можете удивиться, узнав, что работа каталитического нейтрализатора заключается в преобразовании вредных загрязнителей в менее вредные выбросы еще до того, как они покинут выхлопную систему автомобиля. ¹

Вы знаете, что делать, когда загорается индикатор проверки двигателя? Узнайте больше здесь.

Если ваша машина была произведена после 1975 года, то, скорее всего, да. Каждая машина на дороге является источником вредных выбросов угарного газа, углеводородов и оксидов азота. ¹ Ежедневно ездят миллионы автомобилей, и это загрязнение может создать большие проблемы. Выбросы выхлопных газов способствуют заболеваниям дыхания, плохому качеству воздуха и загрязнению окружающей среды. ² Для борьбы с этим вредным воздействием Агентство по охране окружающей среды (EPA) усилило нормы выбросов в середине 1970-х, и каталитический нейтрализатор был обязательным компонентом на всех автомобилях с 1975 года (год его создания). ³

Каталитический нейтрализатор расположен в нижней части автомобиля, в выхлопной системе между выпускным коллектором и глушителем. ² Сама деталь имеет форму бусинок или сот и покрыта металлическим катализатором, обычно комбинацией платины, родия и палладия. ¹ Когда выхлопные газы проходят через нагретый каталитический нейтрализатор, происходят два каталитических события:

1. Катализатор восстановления — это первое из двух каталитических событий, которые происходят. В нем используются металлические катализаторы для уменьшения вредных оксидов азота путем разделения молекул на азот и кислород. Азот задерживается внутри конвертера, а кислород проходит через него. ¹
2. Катализатор окисления — второе каталитическое событие. Он уменьшает количество несгоревших углеводородов и оксида углерода путем их сжигания (окисления) над металлическим катализатором. ¹

По сути, ваш каталитический нейтрализатор отфильтровывает вредные побочные продукты в выхлопе и сжигает их. ² И хотя основная функция каталитического нейтрализатора заключается в сокращении вредных выбросов, он также повышает эффективность вашего автомобиля, а автомобиль в хорошем состоянии продлит срок службы вашего каталитического нейтрализатора, сводя к минимуму возможность дорогостоящего ремонта каталитического нейтрализатора или замена.

Есть много возможных признаков того, что ваш каталитический нейтрализатор неисправен.Вялый двигатель или пониженное ускорение — это незаметные симптомы, которые нельзя игнорировать — попросите механика диагностировать проблему как можно скорее. Темный дым выхлопных газов и запах серы или тухлых яиц из выхлопных газов — более заметные признаки неисправности каталитического нейтрализатора. ⁴

Другие проблемы с автомобилем могут привести к повреждению каталитического нейтрализатора. Пропуски зажигания в свечах зажигания или отказавший кислородный датчик могут вызвать перегрев каталитического нейтрализатора. Он также может быть поврежден загрязняющими веществами в топливе; этилированное топливо разрушает металлы-катализаторы, хотя в США его редко можно найти.Охлаждающая жидкость двигателя может просочиться в систему сгорания из-за неисправной прокладки головки блока цилиндров, что может привести к засорению каталитического нейтрализатора. ⁴ Утечки жидкости любого типа следует устранять быстро; это поможет предотвратить возможное повреждение каталитического нейтрализатора или других частей вашего автомобиля. Хотя очиститель каталитического нейтрализатора — это вариант для устранения мелких засоров, есть вероятность, что он не повлияет на более серьезные проблемы. ²

Лучший способ избежать ремонта или замены каталитического нейтрализатора — это следовать рекомендованному графику технического обслуживания вашего автомобиля и поддерживать системы выхлопа, выхлопа и сгорания в хорошем состоянии.Ухоженный автомобиль поможет продлить срок службы каталитического нейтрализатора на десять и более лет. ⁴ Но в редких случаях требуется ремонт или замена катализатора.

Прочтите здесь о других основных советах по обслуживанию автомобиля.

Ремонт каталитического нейтрализатора иногда является вариантом, хотя он может быть почти таким же дорогим, как и замена. Средняя стоимость ремонта каталитического нейтрализатора может составлять от 1000 до 2500 долларов. Это связано с тем, что для каталитического нейтрализатора требуются драгоценные металлы, такие как платина, родий и палладий.Эти материалы дорогие для приобретения механиками, что приводит к более высокой стоимости ремонта. ³ Помимо замены этих металлов, глубокая очистка — один из немногих вариантов ремонта. ⁶ Если каталитический нейтрализатор имеет чрезмерный износ, замена может быть единственным вариантом.

Аналогичным образом, замена каталитического нейтрализатора стоит довольно дорого. Стоимость замены каталитического нейтрализатора составляет около 2000 долларов — и это только за саму деталь. ⁷ Кроме того, стоимость установки и рабочей силы еще больше повысит цену.

Какими бы дорогими ни были, когда требуется замена или ремонт каталитического нейтрализатора, это необходимо для вашего автомобиля. Удаление каталитического нейтрализатора не является безопасным или законным вариантом, поскольку в 1975 году Агентство по охране окружающей среды определило его как обязательный компонент. ³ Автомобиль не будет нормально работать без каталитического нейтрализатора, и небольшие проблемы могут в конечном итоге привести к отказу двигателя. ⁴ Не говоря уже о вредных выбросах в атмосферу.

Сохраните молодость вашего стареющего автомобиля с помощью нашего контрольного списка по уходу за автомобилем здесь.

Каталитический нейтрализатор, несомненно, является одним из самых важных из всех компонентов автомобиля — и по нескольким причинам. Каталитический нейтрализатор помогает уменьшить количество переносимых по воздуху загрязнителей, которые могут нанести вред людям, а также окружающей среде, превращая 90% вредных выбросов в менее вредные газы. ⁵ Хорошо обслуживаемый каталитический нейтрализатор повышает эффективность вашего автомобиля, напрямую влияя на его общее состояние и производительность.

Ваш механик может помочь вам решить, когда и когда вам может потребоваться замена каталитического нейтрализатора.Ремонт вашего автомобиля может быть дорогостоящим, но он не должен замедлять вас. Кредитная карта Synchrony Car Care ™ поможет вам оплатить все крупные автомобильные расходы — запланированные и внеплановые — на ваш автомобиль, грузовик или жилой дом. Узнайте больше здесь. *

* При условии утверждения кредита. Действует везде, где Synchrony Car Care ™ принимается в США, включая Пуэрто-Рико.

Каталитические преобразователи: их назначение и значение

Хотя изобретение автомобиля, несомненно, сделало мир более удобным, оно также сделало его более загрязненным.

Во время движения автомобили выбрасывают загрязнения , которые могут окрашивать здания в черный цвет и ухудшать качество воздуха. Независимо от того, насколько удобны автомобили, это загрязнение наносит вред окружающей среде и снижает качество жизни людей, которые живут в крупных городских районах с большим количеством автомобилей на улице.

К счастью, технология нашла решение: каталитический нейтрализатор.

Вот все, что вам нужно знать об этих удобных инструментах и ​​о том, как они выполняют свою работу:

Двигатели и загрязнение 101

Чтобы понять, почему каталитический нейтрализатор в двигателе так важен, важно сначала понять, почему и как двигатели создают загрязнение.

Автомобильные двигатели работают на дизельном или бензиновом топливе. Нефть, в свою очередь, состоит из углеводородов. Когда углеводородное топливо горит кислородом воздуха, оно выделяет большое количество энергии. Поскольку бензин содержит около 150 различных химикатов (включая присадки), он производит больше, чем просто энергию: он производит загрязнение.

Загрязнение, создаваемое сжиганием бензина, создает окись углерода, летучие органические соединения и оксиды азота, которые вместе образуют смог и дымку.Это, в свою очередь, вредит окружающей среде и ухудшает качество жизни людей, живущих в густонаселенных районах.

Что такое каталитический нейтрализатор?

Хотя загрязняющие газы состоят из вредных молекул, эти молекулы состоят из атомов. Из-за этого лучший способ разложить газы — разделить частицы после того, как они покинут двигатель, но до того, как попадут в воздух.

Хотя это может показаться сложным процессом, это довольно просто.Катализаторы — это химические вещества, которые ускоряют химические реакции без изменения их общего процесса. Каталитический нейтрализатор — это металлический инструмент, прикрепленный болтами к днищу автомобиля. Он состоит из входного и выходного патрубков. Входная труба вытягивает горячие пары из двигателя, а выходная труба выталкивает пары наружу. Когда газы из двигателя обдувают катализатор, он вызывает серию химических реакций, предназначенных для изменения газов и превращения их в газы, которые не причинят вреда окружающей среде.

Хотя каталитические преобразователи не устраняют загрязнение воздуха, они могут сыграть важную роль в сокращении непосредственного локального загрязнения воздуха, включая загрязнение с дорог. Каталитические нейтрализаторы также лучше всего работают, когда они теплые, что занимает около 10-15 минут езды или на холостом ходу . Это означает, что ваш автомобиль может по-прежнему выделять выхлопные газы в течение первых нескольких минут поездки.

Чемодан для каталитических нейтрализаторов

Хотя каталитические нейтрализаторы не на 100% эффективны в сокращении выбросов, они являются важным шагом на пути к снижению загрязнения от автомобилей.К сожалению, они работают хорошо только тогда, когда работают хорошо. Если вам нужно обслуживание глушителей или выхлопных систем, свяжитесь с нашей командой . Мы предлагаем широкий спектр услуг по ремонту автомобилей, чтобы вы в целости и сохранности ездили по дороге.

Что нужно знать, чтобы защитить свой автомобиль

Из отчетов сотрудников | Регистр Де-Мойна

Волна краж каталитических нейтрализаторов захлестнула Айову и всю страну. Вот что вам нужно знать.

Что такое каталитический нейтрализатор и для чего он нужен?

Это устройство устанавливается на большинстве автомобилей с бензиновым или дизельным двигателем.Каталитические нейтрализаторы, введенные в действие в США с 1975 года, содержат каталитические материалы, которые нейтрализуют около 90% вредных газов в выхлопных газах двигателей, которые способствуют образованию смога.

Дополнительная информация: Кражи каталитического нейтрализатора охватывают Айову и всю страну. Вот почему

Где это на моей машине?

Каталитический нейтрализатор обычно находится в нижней части автомобиля или грузовика как часть выхлопной системы, между двигателем и глушителем. Похоже на еще один глушитель.

Почему люди воруют каталитические нейтрализаторы?

Потому что он содержит небольшое количество очень дорогих и очень редких металлов — обычно платины, родия и палладия. Цена на эти вещества растет: в среду родий продавался по цене более 29 000 долларов за унцию. Даже если целью вора не является добыча этих металлов, использованные каталитические нейтрализаторы можно получить по хорошей цене на свалках и у торговцев металлоломом.

Сколько стоит замена каталитического нейтрализатора?

Очень много.В зависимости от конфигурации вашего автомобиля стоимость замены может достигать нескольких тысяч долларов. Некоторые люди предпочитают заменять отсутствующий или неисправный преобразователь на обычную выхлопную трубу. Но это 1) незаконно; 2) будет препятствовать прохождению транспортным средством проверки выбросов во многих городах и штатах по всей стране, где они требуются; и 3) позволит автомобилю выделять загрязнения, которые преобразователь должен был предотвратить. Вождение без каталитического нейтрализатора также может повредить двигатель.

Подробнее: Мошенничество, кража документов, проблемы с покупками в Интернете превысили количество сообщений о мошенничестве в Айове в 2020 г.

Самое простое решение — избегать парковки вашего автомобиля или грузовика в таком месте, где кто-то может незаметно пролезть под ним и снять преобразователь.Это быстрая работа для опытного вора. Другие шаги, которые вы можете предпринять, включают в себя приваривание преобразователя к автомобилю, чтобы его было труднее снять; выгравировать на нем идентификационный номер вашего автомобиля, чтобы его было легче идентифицировать как украденное; потратьте несколько сотен долларов на специальный зажим или клетку, которая значительно усложнит удаление и отпугнет вора; или приобретите автосигнализацию, чувствительную к вибрации распиливаемого преобразователя.

Как работают каталитические нейтрализаторы?

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 агрегаты, называемые каталитическими преобразователи (иногда называемые «коты» или «кошки-минусы»), которые превращают вредные химические вещества в выхлопных газах автомобиля превращаются в безвредные газы, такие как пар.Давайте подробнее рассмотрим эти блестящие гаджеты и то, как они работай!

Иллюстрация: Основная концепция каталитического нейтрализатора: расположенный между двигателем вашего автомобиля и выхлопной трубой, он забирает 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).

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 — по крайней мере, 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 гаджеты намного проще, чем кажется.Катализатор это просто химическое вещество, которое заставляет химическую реакцию протекать 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, которую следует отметить в отношении каталитических нейтрализаторов, заключается в том, что они требуют, чтобы вы используйте неэтилированное топливо, 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 стараются 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 оксида 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 пар).

Насколько эффективны каталитические нейтрализаторы?

Диаграмма: Эффективность каталитических нейтрализаторов. Кошки имеют большое значение для выбросов, поскольку трехходовые преобразователи дают значительное дополнительное преимущество по сравнению с двусторонними преобразователями.Цифры показывают загрязняющие вещества в граммах на километр на расстоянии 80 000 километров. Диаграмма, составленная 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.

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 полностью их устраняют.

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.

: 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 на дороге 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 разработки каталитических нейтрализаторов выхлопные 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, изготовленного из платины, палладия или родия.
2. Катализатор расщепляет молекулы на атомы.
3. Затем атомы рекомбинируют в молекулы относительно безвредных веществ, таких как углекислый газ, азот и вода, которые безопасно выдуваются через выхлоп.

Каталитические нейтрализаторы работают на дизельных двигателях?

: 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.

Дизельные двигатели могут и используют 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 большей мощности, 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).

Иллюстрации: Большие дизельные двигатели могут производить гораздо больший объем выхлопных газов, поэтому им, возможно, придется использовать несколько каталитических нейтрализаторов «параллельно». В этой конструкции 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, Pioneer каталитического нейтрализатора

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.Houdry 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) расположен не 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.

Узнать больше

На 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 от транспортных средств: 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, пишет Сэм Робертс, The New York Times, 25 июня 2020 года. Оглядываясь на жизнь инженер, который первым изобрел трехкомпонентные каталитические нейтрализаторы.
• Заявление об изобретении более чистого двигателя: 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 стремительного роста цен на платину каталитические нейтрализаторы стоит украсть
Преобразователи автомобилей
• 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, в нем описан улучшенный трехкомпонентный каталитический нейтрализатор, используемый в большинстве современных автомобилей.
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.

Пожалуйста, НЕ копируйте наши статьи в блоги и другие сайты

статей 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:

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 …

Как узнать, вышел ли из строя каталитический нейтрализатор?

Преобразователь может выйти из строя двумя способами:

• Он может засориться.
• Может отравиться.

На самом деле нет «смотрового порта», чтобы потребитель или механик мог увидеть реальную засорение преобразователя.Часто единственный способ узнать, неисправен ли каталитический нейтрализатор (засорился), — это снять его и проверить изменение характеристик двигателя. При подозрении на засорение преобразователя некоторые механики временно снимают датчик O2 с выхлопной трубы перед каталитическим нейтрализатором и ищут изменения в его характеристиках.

Каталитический нейтрализатор полагается на получение правильной смеси выхлопных газов при надлежащей температуре. Любые добавки или неисправности, вызывающие изменение смеси или температуры выхлопных газов, снижают эффективность и срок службы каталитического нейтрализатора.Этилированный бензин и чрезмерное использование некоторых топливных присадок могут сократить срок службы каталитического нейтрализатора.

Каталитический нейтрализатор также может выйти из строя по следующим причинам:

• Плохие выпускные клапаны на двигателе
• Загрязнение свечей, из-за чего несгоревшее топливо приводит к перегреву преобразователя

Иногда вы можете сказать, что преобразователь забит, потому что вы никуда не едете быстрее при нажатии на педаль газа. Кроме того, обычно наблюдается заметное снижение расхода топлива, связанное с засорением каталитического нейтрализатора.Частично забитый преобразователь часто действует как регулятор двигателя, ограничивая фактические обороты до высоких холостых оборотов. Полностью забитый преобразователь заставляет двигатель останавливаться через несколько минут из-за повышенного противодавления выхлопных газов.

Каталитический нейтрализатор, как и остальная часть системы выброса выхлопных газов, обычно имеет гарантийный срок, превышающий срок гарантии для остальной части типичного американского автомобиля.

Напоминание о безопасности: не парковайте машину на высокой траве или на грудах сухих листьев.Каталитический нейтрализатор, работающий безупречно, в вашей машине становится очень горячим — этого достаточно, чтобы вызвать пожар! Вы можете поддерживать его в рабочем состоянии, поддерживая систему зажигания в отличном состоянии, чтобы предотвратить попадание несгоревшего топлива в каталитический нейтрализатор.

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 . Бензин углеводород . Ваш автомобиль смешивает это топливо с воздухом перед тем, как сжечь его.Этот процесс называется сжиганием и 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 как 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 касается диоксида углерода (CO ₂ ), оксидов азота (NO _x ) и оксидов серы .

Другие выбросы от транспортных средств могут вызвать проблемы со здоровьем, такие как сердечно-сосудистые заболевания и рак. Так обстоит дело с несгоревшими углеводородами, твердыми частицами (частицами углерода) и летучими органическими соединениями (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 попытки 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 представляют собой соединения , которые могут запускать химическую реакцию, не будучи затронутыми ими. Сотовая структура внутри каталитического нейтрализатора увеличивает площадь поверхности, на которой могут происходить реакции.

Знаете ли вы?

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

Какие химические реакции происходят в катализаторе?

используют реакции восстановления и окисления (окислительно-восстановительный потенциал) для уменьшения 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 ).

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

также используют катализатор окисления , 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.

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

Современные каталитические нейтрализаторы также используют кислородные датчики . Иногда их называют лямбда-датчиками. Они контролируют, сколько дополнительного кислорода закачивается в выхлопной поток. Поддержание правильного количества кислорода делает реакции восстановления и окисления более эффективными.

Знаете ли вы?

Двигатель автомобиля производит наибольшее количество загрязнений 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!

Q&A: Как каталитические нейтрализаторы в автомобилях выходят из строя и почему это имеет значение

В современных автомобилях каталитические нейтрализаторы используются для удаления окиси углерода, углеводородов и других вредных химикатов из выхлопных газов.

Для этого они полагаются на дорогостоящие металлы, обладающие особыми химическими свойствами, эффективность которых со временем снижается. Доцент Маттео Карнелло и докторант Эмметт Гудман недавно возглавили команду, которая предложила новый способ снизить стоимость и продлить срок службы этих материалов, решив проблему, которая долгие годы беспокоила автомобильных инженеров. В процессе этого Карнелло и его коллеги сделали нечто замечательное: совершили прорыв в зрелой области, где изменения происходят медленно, если вообще происходят.

Что насчет каталитических нейтрализаторов?

Новый каталитический нейтрализатор может стоить 1000 долларов и более, что делает его одной из самых дорогих деталей в любом автомобиле. Они дороги, потому что в них используются дорогие металлы, такие как палладий, для ускорения химических реакций, очищающих выхлопные газы. Палладий стоит около 50 долларов за грамм — больше, чем золото, — и каждый катализатор содержит его около 5 граммов. Такие металлы, как палладий, являются катализаторами — особым классом материалов, которые ускоряют химические реакции, но не меняют сами себя химически.Теоретически катализаторы можно использовать снова и снова, бесконечно долго. Однако на практике характеристики катализаторов со временем ухудшаются. Чтобы компенсировать это, мы вынуждены заранее использовать больше этих дорогих металлов, что увеличивает стоимость. Наша цель — лучше понять причины этого ухудшения и способы борьбы с ним.

Почему катализаторы портятся?

В идеале катализаторы должны быть сконструированы так, чтобы иметь максимально возможную площадь поверхности, способствующую наибольшему количеству химических реакций.Поэтому производители обычно разбрасывают множество мелких частиц по поверхности нового каталитического нейтрализатора. Из прошлых исследований мы знаем, что со временем атомы металла начинают двигаться, образуя все более крупные частицы, которые имеют меньшую площадь поверхности и, следовательно, становятся менее эффективными. Мы называем этот процесс комкования «спеканием». Чтобы противодействовать спеканию, производители используют чрезмерное количество металла, чтобы преобразователь соответствовал нормам выбросов в течение 10-15-летнего срока службы автомобиля. Наша команда обнаружила, что спекание — не единственная причина дезактивации.Фактически, этот новый механизм дезактивации оказывается прямо противоположным спеканию. В некоторых случаях вместо того, чтобы увеличиваться в размерах, частицы распадаются на более мелкие частицы и в конечном итоге становятся отдельными атомами, которые по существу неактивны. Это новое понимание, которое, как мы полагаем, никто не представляло раньше, побудило нас искать совершенно новый способ увеличения срока службы и производительности металлов в каталитических нейтрализаторах.

Что мы можем сделать, чтобы катализаторы прослужили дольше?

Наши исследования показывают, что если мы тщательно контролируем и размер, и расстояние между металлическими частицами, частицы палладия не будут спекаться в большие сгустки и не распадаться на отдельные атомы.Раньше многие люди в сообществе катализа думали, что если вы хотите сделать частицы стабильными, вы должны держать их как можно дальше друг от друга, чтобы предотвратить миграцию частиц. Мы опровергли это понятие, объединив команду, которая изучила деградацию по-новому. Аарон Джонстон-Пек из Национального института стандартов и технологий использовал передовую микроскопию, чтобы визуализировать присутствие отдельных атомов. Саймон Бэр из Национальной ускорительной лаборатории SLAC использовал рентгеновские методы, чтобы доказать, что каталитические материалы начинаются как частицы и заканчиваются как отдельные атомы.Чтобы поместить эти экспериментальные результаты в теоретическую основу, мы работали с Фрэнком Абильдом-Педерсеном из Центра изучения взаимодействия и катализа и SLAC SUNCAT, а также с Филиппом Плессоу из Технологического института Карлсруэ в Германии. У них были вычислительные ресурсы, чтобы помочь нам смоделировать механизм деактивации в атомарном масштабе. В конце концов, мы предоставили научную основу, которая могла бы позволить поддерживать сокращение загрязнения, используя меньше драгоценных металлов и снижая стоимость каталитических нейтрализаторов.