車の触媒コンバーター:その目的、操作、および障害

El 触媒 内燃機関を搭載した車両は、燃料の燃焼に起因する有害ガスを削減する役割を果たします。 実は彼のフルネームは 触媒コンバーター 主にディーゼル用かガソリン用かでいくつかの種類があります。

その歴史、目的、機能、費用について説明します。 触媒コンバーターに障害があることを明らかにする症状に加えて。

触媒の歴史

これらの目的のための触媒コンバーターの最初の試作品がフランスで開発され、 ユージーン・ハウドリーが最初に特許を取得. この機械エンジニアは、米国で最初に開発したオキシ触媒会社を設立しました。 煙突用触媒および 後で フォークリフト用、低品位の無鉛ガソリンを使用しました。 その後、自動車用の触媒コンバーターを開発し、1956 年に特許を取得しました。

触媒は70年代に全米に広がった

最高潮に達した Engelhard Corporation の改善に続いて 1973で、登場 大量生産を目的とした最初の触媒. 1975 年までに、米国のほぼすべての車に、環境保護庁の規制に準拠するための車が取り付けられました。

それ以来、触媒 効果と効率の両方が向上しています、AdBlueを使用した選択還元触媒(SCR)などのバリアントまで。 これらはアドオンとして使用されますが、従来の触媒コンバーターを除外するものではありません。

触媒は何のため?

触媒コンバーターは、有害なガスを害の少ない、または無害なものに変換します。

触媒は、内燃機関で発生する有害ガスを減らします。 それがなければ、次の有害なガスにさらされる可能性が高くなります。

  • リッチミックス (空気よりも燃料が多い) 不完全燃焼が発生し、以下が生成されます。
    • 未燃炭化水素 (HC): 発がん性があり、気道や目を刺激します。 環境に関しては、酸性雨や光化学煙を発生させる可能性があります。
    • 一酸化炭素(CO): 低用量では、頭痛、息切れ、協調運動障害、めまい、過敏症、混乱、記憶障害を引き起こします。 高用量では、影響を受けた人が気付かないうちに死に至るため、サイレントキラーと呼ばれています.
  • リーンミックス (燃料よりも空気が多い) 式で表される窒素酸化物が生成されます。 NOx. それらには発がん性の変異体があり、気道の刺激を引き起こし、結果として気管支肺の状態や呼吸器系の問題を引き起こします。

触媒によって除去されたガスは致命的となる可能性があります

触媒コンバーターと同じかそれ以上に重要なラムダセンサー

ラムダ センサーは、常に空気と燃料の混合気を正しく調整できるようにする要素です。 ガソリン エンジンでは、ガソリン 14,7 部に対して空気 14,5 部 (ディーゼルでは XNUMX 部) です。

それがなければ、エンジンは上記のような多くのガスを放出し、触媒の能力を大幅に超えてしまいます. 記事をお勧めします ラムダセンサー:それが何であるか、どのように機能するか、故障、クリーニング、価格...、それがどのように機能するか、そしてあなたの車にそれに関連する欠陥があるかどうかを調べる.

このプローブがどれほどうまく機能しても、常に完全な混合を維持することは現在のところ不可能です。 このため、自動車には、これらの有害ガスを除去するために XNUMX つまたは複数の触媒コンバーターが必要です。

触媒はどのように機能しますか?

触媒における材料の使用

触媒は、触媒特性を持つプラチナ、ロジウム、ジルコニウム、パラジウムなどの金属のおかげで機能します。 つまり、化学反応を加速する能力です。 それぞれが異なる種類の有毒ガス専用です。

  • El プラチナ 未燃炭化水素の酸化を促進し、二酸化炭素と水に変換します。 化学式は、CxH2x+2 + [(3x+1)/2] O2 -> xCO2 + (x+1) H2O です。
  • El ロジウム 窒素酸化物の窒素と酸素への還元: 2NOx -> xO2 + N2 および一酸化炭素の二酸化炭素への酸化: 2CO + O2 -> 2CO2 を促進します。 それらも使用されます ジルコニウム o パラジウム、より安価ですが効率は低くなります。

他の触媒材料を忘れないでください。 これらの金属はセラミック構造上に配置されています。 コージェライト、排気ガスの高温をサポートします。

触媒形状

ご覧のとおり、触媒は固体状態の特定の金属を使用してガスを変換します。 これは障害につながります。速度をあまり落とさずに、ガスをこれらの材料とできるだけ接触させるにはどうすればよいかということです。 このため、触媒のセラミック構造は、縦方向のチャネルを備えたマトリックスの形をしています。 に似たシステム 水素自動車燃料電池 ちなみに、これもプラチナを触媒として使用しています。 彼の場合、ガスの分布ははるかに細かく、はるかに複雑な構造になっています。

これらの縦方向のチャネルにより、ガスは長時間停止することなく通過できますが、できるだけ多くの壁と接触します。 したがって、70 cm2 あたり XNUMX 本以上のチューブがあります。

さらに、現代の自動車は、6 年のユーロ 7 (この記事の日付で) およびユーロ 2025 の公害防止規制に準拠するために、有害なガスを可能な限り排除するために、XNUMX つまたは XNUMX つの触媒コンバーターを使用することがよくあります。

この触媒マトリックスを包むのは、熱シールドと金属層です。 そうしないと、内部に蓄積された熱により、車両や駐車場所の表面が損傷する可能性があります。 それがなければ、火事は簡単に始まります。

触媒の作動温度

触媒特性を持つ金属が最大の効率で機能するためには、従来の触媒が 500ºC以上. これが、エンジンの触媒コンバーターの少なくとも XNUMX つが通常、エンジンの近くにある理由です。 エンジンの排気マニホールド、ガスがまだ非常に高い温度を持っている場所です。

おかげで、 触媒は前に加熱されます 有害なガスの除去を開始するのに時間がかかりません。 触媒がその保護層を介して機能しているのを見ることができれば、 セラミックマトリックスとその中の金属は真っ赤です.

これがわかればわかる 冷えたエンジンはより多くの有害ガスを放出します しばらくの間実行されているものよりも。 逸話的に言えば、トヨタはこの排出ガスの問題に対処しなければなりませんでした。 プリウス. 電気エンジンを優先して熱エンジンのスイッチを切ると、多くの場合、触媒コンバーターが正しい動作温度に達しませんでした。 このため、彼らは別の方法で燃焼エンジンから触媒コンバーターに熱を奪うシステムを考案する必要がありました。

ユニバーサル触媒

ガソリン車の触媒

これらの触媒は通常三重経路です。 つまり、それらは上記の XNUMX つの触媒システムを持っています。 未燃焼の炭化水素を除去 ロジウム、ジルコニウムまたはパラジウム NOxを除去 Y·エル CO.

ガソリンエンジンだから 排出量の少ないNOx ディーゼルよりも 触媒だけでそれらを減らすことができます 十分。 公害防止の進歩により、最近の自動車には他のタイプの触媒コンバーターが搭載されている場合があります。

ディーゼル車の触媒コンバーター

ディーゼルエンジンでは、従来の触媒は双方向です。 つまり、彼らは 未燃炭化水素の除去 Y·エル CO. NOx は、ガス再循環システムの手に委ねられていました。 EGRバルブ、燃焼室に戻して完全燃焼させます。

もあります NOx蓄積触媒これは、ディーゼルをさらにクリーンにし、現在よりもさらに厳しくなる将来の排出制限を満たすためのシステムの戦いにおいて重要な役割を果たします。 酸化触媒とパティキュレート フィルターの後ろに配置され、排気ガスから窒素酸化物を収集する特別な層があります。

NOx 貯蔵触媒コンバーターでは、1 つの異なるタイプの操作が区別されます。 通常の操作 (ラムダ > 2) では、NO は最初に NO3 に酸化され、次に硝酸塩 (NOXNUMX) の形成とともに触媒コンバーターに蓄積されて酸化アルカリになります。金属(例:酸化バリウム)。

ディーゼルエンジン触媒

パティキュレートフィルターと同じ NOx 吸蔵触媒の真の課題は、 再生、つまり、アキュムレータを定期的に空にすることです。 アキュムレータ再生の場合、排気ガス内に油性条件を作成する必要があります (ラムダ < 1)。 これらの使用条件下では、非常に多くの還元剤 (一酸化炭素、水素、またはさまざまな炭化水素) が存在するため、硝酸結合が突然解放され、貴金属触媒が無毒の窒素 (N2) に変換されます。 充電時間は約 30 秒から 60 秒で、サービスの場所によって異なります。再生時間は 1 秒から 2 秒です。

再生の必要性を検出するには、多くの温度および圧力センサーが必要です。 触媒 アキュムレータは、NOx 排出量を最大 85% 削減できます.

しかし、 現在のディーゼル車 彼らはまた持っています SCR触媒 (選択還元触媒)。 の添加剤を使用したものです アドブルー、これは、排気ガスがこの触媒に到達する前に、排気ガスに噴霧される尿素にすぎません。 これにより、古いシステムよりもはるかに効率的に、NOx を N2 と H2O に分解する化学反応が開始されます。

AdBlue 搭載車には SCR 触媒コンバーターが装備されています。

触媒の故障とその症状

最も 触媒コンバーターの故障は、エンジンの以前の問題が原因です. たとえば、点火プラグの不良、不適切なタイミング、または酸素センサーの損傷による、排気システム内の過剰な燃料 (混合気の濃度が高すぎる) などです。 これが引き起こすのは、触媒コンバーターが高温になりすぎて、金属部品が溶けてセラミックマトリックスが壊れてしまうことです。

ガスケット、シールの損傷により、オイルや不凍液が排気システムに入る可能性もあります。 バルブ 甘やかされたり ピストンリング 着用。 これにより、触媒コンバーターに煤が蓄積します。

たくさん 故障した触媒コンバーターの症状 音:

  • 腐った卵の匂い これは、ガソリンに含まれる硫黄が燃焼中に硫化水素に変化することが原因です。 触媒の損傷によりガスの変換が行われないため、硫化水素が外部に到達します。
  • 電力損失、排気システムが触媒コンバーターによって部分的に妨げられているためです。 この障害が材料が溶けて壊れているという事実によるものである場合、触媒コンバーターを交換し、それを引き起こしたエンジンの故障を検出する必要があります。 汚れによる障害のみの場合は、掃除を試みることができます。
  • 排出量テストに失敗しました. 触媒は有害なガスを変換せず、テストでは機能しないことが示されているため、説明する必要はありません。 スペインでは、車両の技術検査 (ITV) です。

損傷した触媒では ITV を通過できません

  • ガタガタ音 アイドリング時や走行中の車の下。 これは、触媒内部の壊れたセラミック マトリックスの一部が排気ガスによって移動することによって発生します。 これらの破片がマフラーに到達すると、排気システムがさらに妨げられる可能性があるため注意してください。
  • 消費の増加. これは悪い触媒コンバーターの症状ではありませんが、触媒コンバーターを分解する傾向がある濃厚な燃料混合物の症状です。 そのため、注意が必要な症状です。
  • エンジン故障ランプ点灯. 車のセンサーがガス変換が適切に行われていないことを検出すると、コントロール ユニットがこの警告灯を点灯させます。 他の多くの障害にも役立つため、それ自体は触媒コンバーターの障害を示すものではありません。 車をOBDリーダーに接続して、登録されているエラーコードを確認して、特定の問題が何であるかを知ることができます.

排気系の詰まりに注意、排気マニホールドやその他のパイプの温度が上昇し、車にさらに深刻な損傷を与える可能性があるためです。

システムが詰まっている 排気が過熱する可能性がある

エンジンの故障は、触媒コンバーターの故障の最も一般的な原因ですが、設計または製造上の欠陥により、触媒コンバーターの問題が再発するモデルもあります。

触媒の価格

記事全体で見てきたように、触媒にはいくつかの種類があります。 そのため、価格はモデルごとに大きく異なる場合があります。 ただし、触媒コンバーターを新しいものと交換するのは通常、 600ユーロと1.000ユーロの間 乗用車用。 いずれにせよ、従来の触媒に加えて他の触媒が関与している場合、その数値は高くなる可能性があります。

タンビエン存在 手頃な価格のユニバーサル触媒コンバーター 様々な機種に対応. あなたの車が持っているユーロ規制に準拠していることも確認する必要がありますが 承認済み. デリケートなパーツですので、プロの方に組み立てていただくことをお勧めします。

画像 – フランキーレオン、ライリー・カミナー、ドゥルザーム・ベドリフスリーヴン、ゴンザロ・マルパルティーダ


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  1.   ザビエル

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