자동차 촉매 변환기 : 그것이 무엇인지, 작동 및 결함

El 촉매 연소 엔진이 장착된 차량은 연료 연소로 인해 발생하는 유해 가스를 줄이는 역할을 합니다. 사실 그의 풀네임은 촉매 변환기 디젤용인지 가솔린용인지에 따라 몇 가지 주요 유형이 있습니다.

우리는 그들의 역사, 그들이 무엇을 위해, 어떻게 작동하고 비용이 얼마나 드는지 알려줍니다. 촉매 변환기에 결함이 있음을 나타내는 증상 외에도.

촉매의 간략한 역사

이러한 목적을 위한 촉매 변환기의 첫 번째 프로토타입은 프랑스에서 개발되었으며 Eugene Houdry가 최초로 특허. 이 기계 엔지니어는 미국에 Oxy-Catalyst 회사를 설립했으며, 굴뚝용 촉매 및 나중에 지게차용, 저급 무연 휘발유를 사용했습니다. 나중에 그는 1956년에 특허를 받은 자동차용 촉매 변환기를 개발했습니다.

Engelhard Corporation의 개선에 따라 절정에 이르렀습니다. 1973에서, 나타났다 대량 생산을 위한 최초의 촉매. 1975년까지 미국의 거의 모든 자동차에는 환경 보호국 규정을 준수하는 자동차가 설치되었습니다.

그 이후로 촉매 효율성과 효율성이 모두 향상되었습니다., AdBlue를 사용하는 선택적 환원 촉매(SCR)와 같은 변형까지. 이들은 애드온으로 사용되지만 기존 촉매 변환기를 배제하지 않습니다.

무엇을 위한 촉매인가?

촉매는 내연기관에서 발생하는 유해가스를 줄여줍니다. 그것이 없다면 우리는 다음과 같은 유해 가스에 훨씬 더 많이 노출될 것입니다.

• 과 풍부한 믹스 (공기보다 연료가 많음) 불완전 연소가 발생하여 다음을 생성합니다.
  • 미연 탄화수소(HC): 발암성이며 호흡기와 눈을 자극함. 환경에 관해서는 산성비와 광화학 흄을 생성할 수 있습니다.
  • 일산화탄소 (CO): 저용량에서는 두통, 숨가쁨 및 협응, 현기증, 과민성, 혼란 및 기억 상실을 유발합니다. 고용량에서는 영향을 받는 사람이 깨닫지 못한 채 사망에 이르게 하므로 침묵의 살인자라고 부릅니다.
• 과 린 믹스 (연료보다 공기가 더 많음) 질소 산화물이 생성되며, 이는 다음 식으로 표시됩니다. 질소 산화물. 그들은 발암성 변이체를 가지고 있으며 기도의 자극을 유발하고 결과적으로 기관지 폐 질환 및 호흡기 문제를 유발합니다.

촉매는 어떻게 작동합니까?

촉매의 재료 사용

촉매는 백금, 로듐, 지르코늄 또는 팔라듐과 같은 촉매 특성을 가진 금속 덕분에 작동합니다. 즉, 화학 반응을 가속화하는 능력입니다. 각각 다른 유형의 유독 가스 전용입니다.

• El 백금 미연 탄화수소의 산화를 촉진하여 이산화탄소와 물로 전환시킵니다. 화학식은 다음과 같습니다: CxH2x+2 + [(3x+1)/2] O2 -> xCO2 + (x+1) H2O.
• El 로듐 질소 산화물의 질소 및 산소로의 환원을 가속화합니다: 2NOx -> xO2 + N2 및 일산화탄소를 이산화탄소로 산화: 2CO + O2 -> 2CO2. 그들은 또한 사용됩니다 지르코늄 o 팔라듐, 저렴하지만 덜 효율적입니다.

다른 촉매 물질을 잊지 마십시오. 이 금속은 세라믹 구조에 배열됩니다. 근청석, 배기 가스의 고온을 지원합니다.

촉매 모양

보시다시피 촉매는 고체 상태의 특정 금속을 사용하여 가스를 전환합니다. 이것이 장애물로 이어집니다. 너무 많은 속도를 잃지 않고 가스가 이러한 물질과 최대한 많이 접촉하도록 하는 방법. 이러한 이유로 촉매의 세라믹 구조는 세로 채널이 있는 매트릭스 형태입니다. 와 유사한 시스템 수소차 연료전지 그건 그렇고, 또한 백금을 촉매로 사용합니다. 그의 경우 가스 분포가 훨씬 더 미세하고 훨씬 더 복잡한 구조를 가지고 있습니다.

이러한 세로 채널은 가스가 너무 오래 멈추지 않고 통과하지만 가능한 한 많은 벽과 접촉할 수 있도록 합니다. 따라서 cm70당 2개 이상의 튜브가 있습니다.

또한 현대 자동차는 6년 Euro 7(이 기사 날짜 기준) 및 Euro 2025 공해 방지 규정을 준수하기 위해 유해 가스를 최대한 제거하기 위해 XNUMX개 또는 XNUMX개의 촉매 변환기를 사용하는 경우가 많습니다.

이 촉매 매트릭스를 감싸는 것은 열 차폐와 금속 층입니다. 그렇지 않으면 내부에 축적된 열로 인해 차량이나 주차된 ​​표면이 손상될 수 있습니다. 그것이 없으면 화재가 쉽게 시작될 수 있습니다.

촉매의 작동 온도

촉매 특성을 가진 금속이 최대 효율로 작동하려면 기존 촉매가 다음과 같아야 합니다. 500ºC 이상. 이것이 엔진의 촉매 변환기 중 적어도 하나가 일반적으로 엔진 배기 매니폴드, 가스가 여전히 매우 높은 온도를 유지하는 곳입니다.

덕분에, 촉매가 가열되기 전에 유해 가스 제거를 시작하는 데 시간이 덜 걸립니다. 보호층을 통해 작용하는 촉매를 볼 수 있다면 세라믹 매트릭스와 그 안의 금속은 뜨겁습니다..

이것을 알면 당신은 그것을 이해할 것입니다. 차가운 엔진은 더 많은 유해 가스를 방출합니다. 잠시 동안 실행되어 온 것보다. 일화적으로 Toyota는 개발 과정에서 이 배출 문제를 해결해야 했습니다. 프리우스. 전기 엔진을 사용하여 열 엔진을 끄면 촉매 변환기가 여러 경우에 올바른 작동 온도에 도달하지 못하게 되었습니다. 이러한 이유로 그들은 다른 수단을 통해 연소 엔진에서 촉매 변환기로 열을 전달하는 시스템을 고안해야 했습니다.

가솔린 자동차의 촉매

이러한 촉매는 일반적으로 삼중 경로입니다. 즉, 위에서 설명한 세 가지 촉매 시스템이 있습니다. 타지 않은 탄화수소 제거 및 로듐, 지르코늄 또는 팔라듐 NOx를 제거 과 CO.

가솔린 엔진 때문이다. 더 적은 NOx 방출 디젤보다 촉매만으로도 그것들을 감소시킬 수 있습니다 충분한. 오염 방지 기술의 발전으로 인해 최신 자동차에는 다른 유형의 촉매 변환기가 있을 수 있습니다.

디젤 자동차의 촉매 변환기

디젤 엔진에서 기존 촉매는 양방향입니다. 즉, 그들은 단지 돌봐 미연 탄화수소 제거 과 CO. NOx는 다음과 같은 가스 재순환 시스템의 손에 남아 있었습니다. EGR 밸브, 완전히 연소되도록 연소실로 되돌려 놓았습니다.

또한있다 NOx 축적 촉매, 디젤을 더욱 깨끗하게 만들고 지금보다 훨씬 더 엄격해질 미래의 배출 제한을 충족하기 위한 시스템의 싸움에서 중요한 역할을 합니다. 산화 촉매와 미립자 필터 뒤에 배치되며 배기 가스에서 질소 산화물을 수집하는 특수 층이 있습니다.

NOx 저장 촉매에서는 두 가지 다른 유형의 작동이 구분됩니다. 정상 작동(Lambda > 1)에서 NO는 먼저 NO2로 산화된 다음 질산염(NO3)이 형성되면서 촉매에 축적되어 산화물 알칼리 금속이 됩니다. (예: 산화바륨).

미립자 필터와 동일 NOx 저장 촉매의 진정한 도전은 재생, 즉, 어큐뮬레이터를 주기적으로 비움. 어큐뮬레이터 재생을 위해서는 배기 가스에 오일 상태가 생성되어야 합니다(Lambda < 1). 이러한 서비스 조건에서는 환원제(일산화탄소, 수소 또는 다양한 탄화수소)가 너무 많아 질산염 결합이 갑자기 해제되고 귀금속 촉매가 무독성 질소(N2)로 전환됩니다. 충전 시간은 서비스 지점에 따라 약 30~60초이며 재생 시간은 1~2초입니다.

재생의 필요성을 감지하려면 많은 온도 및 압력 센서가 필요합니다. 촉매 어큐뮬레이터는 NOx 배출량을 최대 85%까지 줄일 수 있습니다..

그러나 현재 디젤 자동차 그들은 또한 가지고있다 SCR 촉매 (선택적 환원 촉매). 의 첨가제와 함께 사용되는 것입니다. 애드블루이 촉매에 도달하기 전에 배기 가스에 분사되는 요소에 불과합니다. 이것은 NOx를 N2와 H2O로 분해하는 화학 반응을 시작하여 이전 시스템보다 훨씬 효율적입니다.

촉매 결함 및 그 증상

가장 촉매 변환기의 고장은 엔진의 이전 문제로 인한 것입니다.. 예를 들어, 점화 플러그 불량, 잘못된 타이밍 또는 손상된 산소 센서로 인한 배기 시스템의 과도한 연료(너무 농후한 혼합물). 이로 인해 촉매 변환기가 너무 높은 온도에 도달하여 금속 성분이 녹고 세라믹 매트릭스가 파손됩니다.

손상된 개스킷, 씰의 손상으로 인해 오일이나 부동액이 배기 시스템에 들어갈 수도 있습니다. 밸브 버릇없거나 피스톤 링 착용. 이로 인해 촉매 변환기에 그을음이 축적됩니다.

롯 실패한 촉매 변환기의 증상 위치 :

• 썩은 계란 냄새 연소 중에 황화수소로 변하는 가솔린의 황으로 인해 발생합니다. 손상된 촉매로 인해 기체의 전환이 일어나지 않아 황화수소가 외부로 도달하게 됩니다.
• 전력 손실, 배기 시스템이 촉매 변환기에 의해 부분적으로 차단되기 때문입니다. 이 방해물이 재료가 녹고 부서지기 때문에 발생하는 경우 촉매 변환기를 교체하고 원인이 된 엔진의 결함을 감지해야 합니다. 먼지로 인한 방해만 있다면 청소를 시도할 수 있습니다.
• 방출 테스트 실패. 촉매는 유해한 가스를 전환하지 않고 테스트 결과 작동하지 않는다는 것을 나타내므로 설명할 필요가 없습니다. 스페인에서는 차량 기술 검사(ITV)가 있습니다.

• 덜거덕거리는 소리 공회전 또는 이동할 때 차 아래. 이는 촉매 내부의 파손된 세라믹 매트릭스의 일부로 인해 발생하며, 이는 배기 가스에 의해 이동됩니다. 이 부품이 머플러에 닿으면 배기 시스템이 더 막힐 수 있으므로 주의하십시오.
• 소비 증가. 이것은 촉매변환장치 불량의 증상이 아니라, 촉매변환장치를 망가뜨리는 경향이 있는 농후한 혼합연료의 증상입니다. 그렇기 때문에 고려해야 할 증상입니다.
• 엔진 결함 표시등이 켜짐. 자동차의 센서가 가스 전환이 제대로 이루어지지 않고 있음을 감지하면 제어 장치가 이 경고등을 켭니다. 다른 많은 결함에도 사용되기 때문에 촉매 변환기의 고장을 나타내지 않는 증상입니다. 자동차를 OBD 리더에 연결하여 등록된 오류 코드를 확인하여 특정 문제가 무엇인지 알 수 있습니다.

배기 시스템의 막힘에 주의하십시오., 배기 매니폴드 및 기타 파이프의 온도를 높이고 자동차에 훨씬 더 심각한 손상을 줄 수 있기 때문입니다.

엔진 고장이 촉매 변환기 고장의 가장 흔한 원인이지만 설계 또는 제조 결함으로 인해 촉매 변환기 문제가 반복적으로 발생하는 모델도 있습니다.

촉매의 가격

기사 전체에서 보았듯이 여러 유형의 촉매가 있습니다. 따라서 가격은 모델마다 크게 다를 수 있습니다. 그러나 촉매 변환기를 새 것으로 교체하는 것은 일반적으로 600 ~ 1.000 유로 승용차용. 어쨌든, 그 수치는 기존 촉매 외에 다른 촉매가 포함된다면 더 높을 수 있습니다.

탬 비엔 존재 저렴한 가격에 범용 촉매 변환기 다양한 모델과 호환. 차량이 보유하고 있는 유로 규정을 준수하는지 확인해야 하지만 승인. 그런 다음 조립은 섬세한 부품이므로 전문가에게 맡기는 것을 권장합니다.

이미지 – Frankieleon, Riley Kaminer, Duurzaam Bedrijfsleven, Gonzalo Malpartida