Penukar pemangkin kereta: gunanya, operasi dan kerosakan

El pemangkin kenderaan dengan enjin pembakaran bertanggungjawab untuk mengurangkan gas berbahaya yang terhasil daripada pembakaran bahan api. Sebenarnya nama penuh dia penukar pemangkin dan terdapat beberapa jenis utama bergantung kepada sama ada ia untuk diesel atau petrol.

Kami memberitahu anda sejarah mereka, untuk apa mereka, cara mereka bekerja dan berapa kosnya. Sebagai tambahan kepada gejala yang mendedahkan bahawa terdapat kerosakan pada penukar pemangkin.

Sejarah ringkas pemangkin

Prototaip pertama penukar pemangkin untuk tujuan ini telah dibangunkan di Perancis dan telah pertama dipatenkan oleh Eugene Houdry. Jurutera mekanikal ini mengasaskan syarikat Oxy-Catalyst di Amerika Syarikat, yang pertama kali dibangunkan pemangkin untuk cerobong asap dan kemudian untuk forklift, yang menggunakan petrol tanpa plumbum gred rendah. Kemudian, beliau membangunkan penukar pemangkin untuk kereta yang dipatenkannya pada tahun 1956.

Berikutan penambahbaikan Engelhard Corporation yang memuncak en 1973, muncul pemangkin pertama bertujuan untuk pengeluaran besar-besaran. Menjelang tahun 1975 hampir setiap kereta di Amerika Syarikat telah dipasang untuk mematuhi peraturan Agensi Perlindungan Alam Sekitarnya.

Sejak itu, pemangkin telah bertambah baik dari segi keberkesanan dan kecekapan, sehingga varian seperti pemangkin pengurangan terpilih (SCR) yang menggunakan AdBlue. Walaupun ini digunakan sebagai alat tambah, dan tidak mengecualikan penukar pemangkin konvensional.

Pemangkin untuk apa?

Mangkin mengurangkan gas berbahaya yang dihasilkan dalam enjin pembakaran dalaman. Tanpanya kita akan lebih terdedah kepada gas berbahaya berikut:

• Dengan campuran yang kaya (lebih banyak bahan api daripada udara) pembakaran tidak lengkap berlaku, menjana:
  • Hidrokarbon tidak terbakar (HC): bersifat karsinogenik dan merengsakan saluran pernafasan dan mata. Bagi alam sekitar, mereka boleh mencipta hujan asid dan asap fotokimia.
  • Karbon monoksida (CO): dalam dos yang rendah ia menghasilkan sakit kepala, sesak nafas dan koordinasi, pening, kerengsaan, kekeliruan dan jurang ingatan. Dalam dos yang tinggi ia menyebabkan kematian tanpa disedari oleh orang yang terjejas, justeru mereka memanggilnya pembunuh senyap.
• Dengan campuran kurus (lebih banyak udara daripada bahan api) oksida nitrogen dihasilkan, yang diwakili oleh formula NOx. Mereka mempunyai varian karsinogenik dan menyebabkan kerengsaan saluran pernafasan dan, sebagai akibatnya, keadaan bronkopulmonari dan masalah pernafasan.

Bagaimanakah pemangkin berfungsi?

Penggunaan bahan dalam mangkin

Mangkin berfungsi terima kasih kepada logam seperti platinum, rhodium, zirkonium atau paladium, yang mempunyai sifat pemangkin. Iaitu, keupayaan untuk mempercepatkan tindak balas kimia. Setiap satu didedikasikan untuk jenis gas berbahaya yang berbeza:

• El platinum mempercepatkan pengoksidaan hidrokarbon yang tidak terbakar untuk menukarkannya kepada karbon dioksida dan air. Formula kimianya adalah seperti berikut: CxH2x+2 + [(3x+1)/2] O2 -> xCO2 + (x+1) H2O.
• El rhodium mempercepatkan pengurangan nitrogen oksida kepada nitrogen dan oksigen: 2NOx -> xO2 + N2 dan pengoksidaan karbon monoksida kepada karbon dioksida: 2CO + O2 -> 2CO2. Mereka juga digunakan zirkonium o paladium, yang lebih murah tetapi kurang cekap.

Jangan lupa bahan pemangkin yang lain. Logam-logam ini disusun pada struktur seramik daripada cordierite, yang menyokong suhu tinggi gas ekzos.

Bentuk Pemangkin

Seperti yang anda lihat, mangkin menggunakan logam tertentu dalam keadaan pepejal untuk menukar gas. Yang membawa kepada halangan: bagaimana untuk membuat gas bersentuhan dengan bahan-bahan ini sebanyak mungkin, tanpa kehilangan terlalu banyak kelajuan. Atas sebab ini, struktur seramik mangkin adalah dalam bentuk matriks dengan saluran membujur. Sistem yang serupa dengan sel bahan api kereta hidrogen yang, dengan cara itu, juga menggunakan platinum sebagai pemangkin. Walaupun dalam kesnya pengagihan gas adalah lebih halus, dengan struktur yang lebih rumit.

Saluran membujur ini membolehkan gas melepasi tanpa berhenti terlalu lama tetapi bersentuhan dengan seberapa banyak dinding yang mungkin. Oleh itu, mereka mempunyai lebih daripada 70 tiub setiap cm2.

Di samping itu, kereta moden sering menggunakan dua atau tiga penukar pemangkin untuk menghapuskan gas berbahaya sebanyak mungkin untuk mematuhi peraturan Euro 6 (pada tarikh artikel ini) dan peraturan anti-pencemaran Euro 7 pada tahun 2025.

Membungkus matriks pemangkin ini adalah perisai haba dan lapisan logam. Jika tidak, haba yang terkumpul di dalamnya boleh merosakkan kenderaan atau permukaan tempat ia diletakkan. Tanpanya, api boleh dengan mudah bermula.

Suhu kerja pemangkin

Untuk logam dengan sifat pemangkin berfungsi pada kecekapan maksimumnya, pemangkin konvensional perlu melebihi 500ºC. Inilah sebabnya mengapa sekurang-kurangnya satu daripada penukar pemangkin enjin biasanya berdekatan dengan manifold ekzos enjin, yang mana gas masih mempunyai suhu yang sangat tinggi.

Terima kasih kepada ini, mangkin dipanaskan sebelum dan ia mengambil sedikit masa untuk mula menghapuskan gas berbahaya. Jika kita dapat melihat pemangkin bekerja melalui lapisan pelindungnya, kita akan melihatnya matriks seramik dan logam di dalamnya berwarna merah panas.

Mengetahui ini, anda akan memahaminya enjin sejuk mengeluarkan lebih banyak gas berbahaya daripada yang telah berjalan untuk beberapa ketika sekarang. Secara anekdot, Toyota terpaksa menangani masalah pelepasan ini dalam pembangunan Prius. Mematikan enjin haba memihak kepada enjin elektrik menyebabkan penukar pemangkin tidak mencapai suhu operasi yang betul pada banyak masa. Atas sebab ini, mereka terpaksa mencipta sistem yang akan mengambil haba daripada enjin pembakaran ke penukar pemangkin dengan cara lain.

Pemangkin kereta petrol

Pemangkin ini biasanya adalah laluan tiga kali ganda. Iaitu, mereka mempunyai tiga sistem pemangkin yang diterangkan di atas: platinum untuk mengeluarkan hidrokarbon yang tidak terbakar dan rhodium, zirkonium atau paladium untuk keluarkan NOx dan CO.

Hal ini demikian kerana enjin petrol kurangkan NOx daripada diesel dan pemangkin sahaja boleh mengurangkannya Cukup. Walaupun disebabkan kemajuan dalam anti-pencemaran, kereta yang lebih moden mungkin mempunyai jenis penukar pemangkin yang lain.

penukar pemangkin kereta diesel

Dalam enjin diesel, pemangkin konvensional adalah dua hala. Iaitu, mereka hanya menjaga penyingkiran hidrokarbon yang tidak terbakar dan CO. NOx telah ditinggalkan di tangan sistem peredaran semula gas seperti Injap EGR, yang mengembalikannya ke ruang pembakaran untuk terbakar sepenuhnya.

Terdapat juga Pemangkin akumulator NOx, yang mempunyai peranan penting dalam perjuangan sistem untuk menjadikan diesel lebih bersih dan untuk memenuhi had pelepasan masa depan, yang akan menjadi lebih ketat daripada sekarang. Ia diletakkan di belakang pemangkin pengoksidaan dan penapis zarah dan mempunyai lapisan khas yang mengumpul nitrogen oksida daripada gas ekzos.

Dua jenis operasi berbeza dibezakan dalam penukar pemangkin simpanan NOx: Dalam operasi biasa (Lambda > 1), NO mula-mula dioksidakan kepada NO2 dan kemudian, dengan pembentukan nitrat (NO3), terkumpul dalam penukar pemangkin kepada alkali oksida. logam (cth barium oksida).

Sama seperti penapis zarah cabaran sebenar untuk pemangkin simpanan NOx ialah penjanaan semula, iaitu, pengosongan berkala penumpuk. Untuk penjanaan semula penumpuk, keadaan berminyak mesti dicipta dalam gas ekzos (Lambda < 1). Di bawah keadaan perkhidmatan ini terdapat terlalu banyak reduktor (karbon monoksida, hidrogen atau pelbagai hidrokarbon) sehingga ikatan nitrat secara tiba-tiba dilepaskan dan pemangkin logam mulia ditukar kepada nitrogen bukan toksik (N2). Tempoh pengecasan adalah kira-kira 30 hingga 60 saat, bergantung pada titik perkhidmatan dan penjanaan semula berlangsung antara 1 dan 2 saat.

Banyak sensor suhu dan tekanan diperlukan untuk mengesan keperluan untuk penjanaan semula. Pemangkinnya penumpuk boleh mengurangkan pelepasan NOx sehingga 85%.

Walau bagaimanapun, kereta diesel semasa mereka juga mempunyai a Pemangkin SCR (mangkin pengurangan terpilih). Ia adalah yang digunakan dengan bahan tambahan adblue, yang tidak lebih daripada urea yang disembur ke dalam gas ekzos, sebelum ia mencapai pemangkin ini. Ini memulakan tindak balas kimia yang memecahkan NOx kepada N2 dan H2O, jauh lebih cekap daripada sistem lama.

Kesalahan pemangkin dan gejalanya

Majoriti kegagalan penukar pemangkin adalah disebabkan oleh beberapa masalah sebelumnya dalam enjin. Contohnya, lebihan bahan api dalam sistem ekzos (campuran terlalu kaya) disebabkan oleh palam pencucuh yang buruk, pemasaan yang tidak betul atau sensor oksigen yang rosak. Apa yang menyebabkan ini ialah penukar pemangkin mencapai suhu yang terlalu tinggi, yang mencairkan komponen logam dan memecahkan matriks seramik.

Ia juga boleh berlaku bahawa minyak atau antibeku memasuki sistem ekzos, disebabkan oleh gasket yang rosak, pengedap injap manja atau gelang omboh dipakai. Ini menyebabkan pengumpulan jelaga dalam penukar pemangkin.

The gejala penukar pemangkin yang gagal bunyi:

• Bau telur busuk disebabkan oleh sulfur dalam petrol, yang semasa pembakaran bertukar menjadi hidrogen sulfida. Oleh kerana penukaran gas tidak berlaku disebabkan oleh pemangkin yang rosak, hidrogen sulfida tiba di luar.
• Kehilangan kuasa, kerana sistem ekzos sebahagiannya terhalang oleh penukar pemangkin. Jika halangan ini disebabkan oleh bahan yang cair dan pecah, anda perlu menggantikan penukar pemangkin dan mengesan apakah kerosakan pada enjin yang menyebabkannya. Jika ia hanya terhalang oleh kotoran, anda boleh cuba membersihkannya.
• Ujian pelepasan gagal. Tidak perlu dijelaskan mengenainya, kerana pemangkin tidak menukar gas berbahaya dan ujian menunjukkan bahawa ia tidak berfungsi. Di Sepanyol, ia adalah Pemeriksaan Teknikal Kenderaan (ITV).

• bunyi gemuruh di bawah kereta apabila ia melahu atau bergerak. Ia disebabkan oleh bahagian matriks seramik yang pecah di dalam mangkin, yang digerakkan oleh gas ekzos. Berhati-hati kerana jika kepingan ini sampai ke muffler, sistem ekzos boleh menjadi lebih terhalang.
• Peningkatan penggunaan. Ini bukan gejala penukar pemangkin yang buruk, tetapi ia adalah gejala campuran bahan api yang kaya yang cenderung untuk memecahkan penukar pemangkin. Itulah sebabnya ia adalah gejala yang perlu diambil kira.
• Lampu kerosakan enjin menyala. Jika penderia kereta mengesan bahawa penukaran gas tidak berlaku dengan betul, unit kawalan akan menghidupkan lampu amaran ini. Walaupun ia juga berfungsi untuk banyak kerosakan lain, ia adalah satu gejala yang dengan sendirinya tidak menunjukkan kegagalan penukar pemangkin. Anda boleh menyambungkan kereta ke Pembaca OBD untuk melihat kod ralat yang telah didaftarkan untuk mengetahui masalah khusus.

Berhati-hati terhadap penyumbatan dalam sistem ekzos, kerana ia meningkatkan suhu manifold ekzos dan paip lain dan boleh menyebabkan kerosakan yang lebih serius pada kereta.

Walaupun kegagalan enjin adalah punca paling biasa kegagalan penukar pemangkin, terdapat juga model yang mengalami masalah penukar pemangkin berulang akibat kecacatan reka bentuk atau pembuatan.

Harga pemangkin

Seperti yang anda lihat sepanjang artikel, terdapat beberapa jenis pemangkin. Jadi harga mereka boleh berbeza-beza dari satu model ke model yang lain. Walau bagaimanapun, menggantikan penukar pemangkin dengan yang baru biasanya antara 600 hingga 1.000 euro untuk kereta penumpang. Walau apa pun, angka itu boleh menjadi lebih tinggi jika pemangkin lain terlibat sebagai tambahan kepada pemangkin konvensional.

También existen penukar pemangkin universal pada harga yang baik serasi dengan pelbagai model. Walaupun anda juga mesti memastikan bahawa ia mematuhi peraturan Euro yang kereta anda ada dan sedia ada diluluskan. Kemudian kami mengesyorkan agar pemasangan dilakukan oleh profesional, kerana ia adalah elemen yang halus.

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