Автомобильный каталитический нейтрализатор: для чего он нужен, работа и неисправности

El Катализатор транспортного средства с двигателем внутреннего сгорания отвечает за уменьшение вредных газов, образующихся в результате сжигания топлива. На самом деле его полное имя каталитический нейтрализатор и есть несколько основных типов в зависимости от того, предназначены ли они для дизельного или бензинового двигателя.

Мы расскажем вам их историю, для чего они нужны, как они работают и сколько стоят. Помимо симптомов, указывающих на неисправность каталитического нейтрализатора.

Краткая история катализатора

Первый прототип каталитического нейтрализатора для этих целей был разработан во Франции и был впервые запатентован Юджином Удри. Этот инженер-механик основал в США компанию Oxy-Catalyst, которая впервые разработала катализаторы для дымоходов и позже для вилочных погрузчиков, в котором использовался низкосортный неэтилированный бензин. Позже он разработал каталитический нейтрализатор для автомобилей, который запатентовал в 1956 году.

После усовершенствований Engelhard Corporation, кульминацией которых стало в 1973, появился первый катализатор, предназначенный для массового производства. К 1975 году почти каждый автомобиль в Соединенных Штатах был установлен в соответствии с правилами Агентства по охране окружающей среды.

С тех пор катализаторы улучшаются как эффективность, так и эффективность, вплоть до таких вариантов, как катализаторы селективного восстановления (SCR), в которых используется AdBlue. Хотя они используются как надстройка и не исключают обычный каталитический нейтрализатор.

Для чего нужен катализатор?

Катализатор уменьшает вредные газы, образующиеся в двигателе внутреннего сгорания. Без него мы были бы гораздо более подвержены воздействию следующих вредных газов:

• С богатая смесь (топлива больше, чем воздуха) происходит неполное сгорание, в результате чего:
  • Несгоревшие углеводороды (HC): являются канцерогенами и раздражают дыхательные пути и глаза. Что касается окружающей среды, то они могут создавать кислотные дожди и фотохимические пары.
  • Окись углерода (CO): в малых дозах вызывает головную боль, одышку и нарушение координации, головокружение, раздражительность, спутанность сознания и провалы в памяти. В больших дозах он вызывает смерть без ведома пострадавшего, поэтому его называют тихим убийцей.
• С постная смесь (воздуха больше, чем топлива) образуются оксиды азота, которые представлены формулой NOx. Они имеют канцерогенные варианты и вызывают раздражение дыхательных путей и, как следствие, бронхолегочные состояния и проблемы с дыханием.

Как работает катализатор?

Использование материалов в катализаторе

Катализатор работает благодаря таким металлам, как платина, родий, цирконий или палладий, которые обладают каталитическими свойствами. То есть способность ускорять химическую реакцию. Каждый из них предназначен для определенного типа ядовитого газа:

• El Платина ускоряет окисление несгоревших углеводородов с превращением их в углекислый газ и воду. Химическая формула следующая: CxH2x+2 + [(3x+1)/2] O2 -> xCO2 + (x+1) H2O.
• El родий ускоряет восстановление оксидов азота до азота и кислорода: 2NOx -> xO2 + N2 и окисление окиси углерода до углекислого газа: 2CO + O2 -> 2CO2. Они также используются цирконий o палладий, которые дешевле, но менее эффективны.

Не забудьте другой материал катализатора. Эти металлы располагаются на керамической структуре из кордиерит, который поддерживает высокие температуры выхлопных газов.

Катализатор Форма

Как видите, катализатор использует определенные металлы в твердом состоянии для преобразования газов. Что приводит к препятствию: как сделать так, чтобы газ максимально контактировал с этими материалами, не теряя при этом слишком большой скорости. По этой причине керамическая структура катализатора выполнена в виде матрицы с продольными каналами. Система похожа на водородный автомобильный топливный элемент который, кстати, тоже использует платину в качестве катализатора. Хотя в его случае распределение газа гораздо тоньше, с гораздо более сложной структурой.

Эти продольные каналы позволяют газам проходить без остановок слишком долго, но контактировать с как можно большим количеством стенок. Следовательно, у них более 70 трубок на см2.

Кроме того, в современных автомобилях часто используется два или даже три каталитических нейтрализатора, чтобы максимально устранить вредные газы, чтобы соответствовать нормам по борьбе с загрязнением окружающей среды Евро 6 (на дату этой статьи) и Евро 7 в 2025 году.

Вокруг этой матрицы катализатора находится теплозащитный экран и металлический слой. В противном случае накопленное в нем тепло может повредить автомобиль или поверхности, на которых он припаркован. Без него легко может начаться пожар.

Рабочая температура катализатора

Чтобы металлы с каталитическими свойствами работали с максимальной эффективностью, обычный катализатор должен быть выше 500ºC. Вот почему по крайней мере один из каталитических нейтрализаторов двигателя обычно находится близко к выпускной коллектор двигателя, где газы все еще имеют очень высокую температуру.

Благодаря этому, катализатор нагревается перед и требуется меньше времени, чтобы начать устранение вредных газов. Если бы мы могли увидеть катализатор, работающий через свои защитные слои, мы бы увидели, что керамическая матрица и металлы в ней раскалены докрасна.

Зная это, ты поймешь, что холодный двигатель выделяет больше вредных газов чем тот, который работает уже некоторое время. Как ни странно, Toyota пришлось решать эту проблему с выбросами при разработке автомобиля. Prius. Отключение теплового двигателя в пользу электрического во многих случаях приводило к тому, что каталитический нейтрализатор не достигал правильной рабочей температуры. По этой причине им пришлось разработать систему, которая отводила бы тепло от двигателя внутреннего сгорания к каталитическому нейтрализатору другими способами.

Катализатор бензинового автомобиля

Эти катализаторы обычно имеют тройной путь. То есть у них есть три катализирующие системы, описанные выше: платина для удалить несгоревшие углеводороды и родий, цирконий или палладий для удалить NOx y el CO.

Это связано с тем, что бензиновые двигатели выбрасывать меньше NOx чем дизеля и только катализатор может их уменьшить Достаточно. Хотя из-за достижений в области защиты от загрязнения более современные автомобили могут иметь другие типы каталитических нейтрализаторов.

каталитический нейтрализатор дизельного автомобиля

В дизельных двигателях обычные катализаторы двухкомпонентные. То есть они заботятся только о удаление несгоревших углеводородов y el CO. NOx остался в руках систем рециркуляции газа, таких как клапан рециркуляции отработавших газов, который возвращал их в камеру сгорания для полного сгорания.

Также есть Катализатор-аккумулятор NOx, которая играет важную роль в борьбе систем за то, чтобы сделать дизельное топливо еще чище и соответствовать будущим ограничениям выбросов, которые будут еще строже, чем сейчас. Он размещен за катализатором окисления и сажевым фильтром и имеет специальный слой, собирающий оксиды азота из выхлопных газов.

В накопительном каталитическом нейтрализаторе NOx различают два различных типа работы: При нормальной работе (лямбда > 1) NO сначала окисляется до NO2, а затем, с образованием нитрата (NO3), накапливается в каталитическом нейтрализаторе до оксидной щелочи. металл (например, оксид бария).

То же, что сажевый фильтр реальной проблемой для катализатора-аккумулятора NOx является regeneración, то есть периодическое опустошение аккумулятора. Для регенерации аккумулятора в отработавших газах необходимо создать маслянистую среду (лямбда < 1). В этих условиях эксплуатации восстановителя (окиси углерода, водорода или различных углеводородов) так много, что нитратная связь внезапно высвобождается, и катализатор из благородного металла превращается в нетоксичный азот (N2). Продолжительность зарядки составляет от 30 до 60 секунд, в зависимости от точки обслуживания, а регенерация длится от 1 до 2 секунд.

Для определения необходимости регенерации требуется множество датчиков температуры и давления. Катализатор аккумулятор может снизить выбросы NOx до 85%.

Тем не менее, текущие дизельные автомобили у них также есть Катализатор СКВ (катализатор селективного восстановления). Это тот, который используется с добавкой Рекламный синий, который представляет собой не что иное, как мочевину, распыляемую в выхлопные газы, прежде чем они достигнут этого катализатора. Это инициирует химическую реакцию, которая расщепляет NOx на N2 и H2O гораздо эффективнее, чем в старых системах.

Неисправности катализатора и их признаки

Большинство отказы каталитического нейтрализатора связаны с какой-то предыдущей проблемой в двигателе. Например, избыток топлива в выхлопной системе (слишком богатая смесь) из-за плохих свечей зажигания, неправильного газораспределения или поврежденного датчика кислорода. Это приводит к тому, что каталитический нейтрализатор достигает слишком высокой температуры, которая расплавляет металлические компоненты и разрушает керамическую матрицу.

Также может случиться так, что в выхлопную систему попало масло или антифриз, из-за поврежденных прокладок, сальников арматура испорченный или поршневые кольца изношенный. Это вызывает накопление сажи в каталитическом нейтрализаторе.

признаки неисправного катализатора являются:

• Запах тухлых яиц вызывается серой в бензине, которая при сгорании превращается в сероводород. Поскольку конверсия газов не происходит из-за поврежденного катализатора, сероводород поступает наружу.
• Потеря мощности, потому что выхлопная система частично засорена каталитическим нейтрализатором. Если это препятствие связано с тем, что материалы плавятся и ломаются, вам придется заменить каталитический нейтрализатор и определить, какая неисправность в двигателе вызвала это. Если это только засорение грязью, вы можете попытаться очистить его.
• Тест на выбросы не прошел. Излишне объяснять по этому поводу, потому что катализатор не преобразует вредные газы и тест показывает, что он не работает. В Испании это Технический осмотр транспортных средств (ITV).

• дребезжащий шум под автомобилем, когда он работает на холостом ходу или движется. Это вызвано тем, что части разбитой керамической матрицы внутри катализатора перемещаются выхлопными газами. Будьте осторожны, потому что, если эти части достигнут глушителя, выхлопная система может стать более засоренной.
• увеличение потребления. Это не признак плохого каталитического нейтрализатора, но это признак богатой топливной смеси, которая имеет тенденцию разрушать каталитический нейтрализатор. Вот почему это симптом, который следует принимать во внимание.
• горит лампочка неисправности двигателя. Если датчики автомобиля обнаружат, что преобразование газа не происходит должным образом, блок управления включит этот сигнализатор. Хотя он также служит для многих других неисправностей, это симптом, который сам по себе не указывает на неисправность каталитического нейтрализатора. Вы можете подключить автомобиль к считывателю OBD, чтобы увидеть, какой код ошибки он зарегистрировал, чтобы узнать, в чем заключается конкретная проблема.

Остерегайтесь засоров в выхлопной системе, потому что они повышают температуру выпускного коллектора и других патрубков и могут нанести гораздо более серьезный ущерб автомобилю.

Хотя отказ двигателя является наиболее распространенной причиной отказа каталитического нейтрализатора, существуют также модели, в которых периодически возникают проблемы с каталитическим нейтрализатором из-за конструктивных или производственных дефектов.

Цена катализатора

Как вы видели на протяжении всей статьи, существует несколько типов катализаторов. Поэтому их цена может сильно варьироваться от одной модели к другой. Однако замена каталитического нейтрализатора на новый обычно между 600 и 1.000 евро для легковых автомобилей. В любом случае, эта цифра может быть выше, если в дополнение к обычному задействованы другие катализаторы.

также есть универсальные катализаторы по хорошей цене совместимость с различными моделями. Хотя вы также должны убедиться, что он соответствует европейским нормам, которые есть у вашего автомобиля и одобренный. Тогда рекомендуем доверить сборку профессионалу, так как это деликатный элемент.

Изображения — Франкилеон, Райли Каминер, Дуурзаам Бедрийфслевен, Гонсало Мальпартида