RU (495) 989 48 46
Пленка на бампер

АНТИГРАВИЙНАЯ ЗАЩИТА БАМПЕРА

 

Принцип работы катализатора выхлопных газов


Почему выходит из строя каталитический нейтрализатор — журнал За рулем

В системе выпуска всех современных автомобилей есть устройство для снижения токсичности отработавших газов — каталитический нейтрализатор. Рассмотрим его конструкцию и возможные неисправности.

Каталитические нейтрализаторы начали применять еще в прошлом веке для снижения токсичности отработавших газов автомобильного двигателя с искровым зажиганием.

Керамические соты каталитического нейтрализатора

Керамические соты каталитического нейтрализатора.

Керамические соты каталитического нейтрализатора.

Материалы по теме

Внутри нейтрализатора расположен пористый несущий материал — керамический блок с сотовой структурой. На поверхность керамического блока нанесен промежуточный слой активаторов, а поверх него — каталитически активный слой из благородных металлов (платины, палладия и родия). На каталитически активном слое происходят химические реакции, при которых ядовитые вещества отработавших газов: оксид углерода и оксиды азота — превращаются в диоксид углерода и элементарный азот, а углеводороды — в диоксид углерода и водяной пар. Степень очистки отработавших газов в исправном нейтрализаторе достигает 98%.

Каталитический нейтрализатор работает без расхода активного вещества. В современных автомобилях с нормами токсичности Евро-4 и Евро-5 каталитические нейтрализаторы располагают максимально близко к выпускным отверстиям и крепят шпильками или болтами через прокладку к головке блока цилиндров.

Каталитический нейтрализатор (катколлектор)

Каталитический нейтрализатор (катколлектор) плотно компонуется с силовым агрегатом Лады Гранты.

Каталитический нейтрализатор (катколлектор) плотно компонуется с силовым агрегатом Лады Гранты.

Столь тесное соседство массивного и горячего каталитического нейтрализатора с двигателем затрудняет компоновку моторного отсека и приводит к повышению температуры в подкапотном пространстве. Но зато прогрев активной зоны катколлектора после пуска двигателя происходит быстрее. Ведь только прогретый катализатор способен эффективно очищать отработавшие газы. Каталитические реакции эффективно идут только при температуре свыше 300 градусов Цельсия.

Каталитический нейтрализатор автомобиля Лада Приора

Каталитический нейтрализатор автомобиля Лада Приора.

Каталитический нейтрализатор автомобиля Лада Приора.

Для правильной работы системы перед каталитическим блоком и сразу за ним устанавливают кислородные датчики (лямбда-зонды). Стоящий до нейтрализатора датчик называют управляющим, а установленный после — диагностическим.

В мировой практике используется и другое расположение каталитического нейтрализатора. Такая схема с расположением бочонка каталитического нейтрализатора под днищем автомобиля появилась на заре применения этого способа снижения токсичности отработавших газов и до сих пор используется, например, на автомобилях фирмы Renault при нормах Евро-4 и даже Евро-5.

Каталитический нейтрализатор

Каталитический нейтрализатор под днищем кроссовера Renault Duster

Каталитический нейтрализатор под днищем кроссовера Renault Duster

Система выпуска отработавших газов Lada 4x4

Система выпуска отработавших газов Лады 4x4, каталитический нейтрализатор расположен вдалеке от двигателя.

Система выпуска отработавших газов Лады 4x4, каталитический нейтрализатор расположен вдалеке от двигателя.

Каталитический нейтрализатор считается надежным элементом конструкции современного автомобиля, и производители не предусматривают регламента по его замене. То есть, по их мнению, срок службы катколлектора или элемента под днищем автомобиля должен быть равен сроку службы всего автомобиля. Тем не менее практика показала, что каталитические нейтрализаторы далеко не всегда служат безупречно.

Что может случиться с нейтрализатором?

Первой неисправностью активного элемента катколлектора является его оплавление, проявляюще

Катализатор. Принцип работы, назначение. Удаление или чистка

На протяжении многих лет авто производители создают много усовершенствований в автомобильных двигателях и топливных системах, чтобы идти в ногу со временем и, безусловно, с законами, направленными на улучшение экологической ситуации на фоне выбросов автомобилей. Одно из кардинальных таких усовершенствований произошло в 1975 году с интересным устройством под названием катализатор. По сути работа катализатора заключается в преобразовании вредных веществ в менее вредные выбросы, прежде чем они покинут выхлопную систему автомобиля.

Устройство и принцип работы каталитического нейтрализатора

В составе выхлопных газов автомобиля содержится довольно много токсичных веществ. Для предотвращения их попадания в атмосферу используется специальное устройство, получившее название «каталитический нейтрализатор» (более известный как «катализатор»). Он устанавливается на автомобилях, оснащенных двигателями внутреннего сгорания, работающих как на бензине, так и на дизельном топливе. Зная принцип работы катализатора, вы сможете понять важность его работы и оценить последствия, которые может вызвать его удаление.

Конструкция и функции катализатора

Нейтрализатор является частью системы выхлопа. Он располагается сразу за выпускным коллектором двигателя. Катализатор состоит из:

  • Металлический корпус (монтажный мат), имеющий входной и выходной патрубки.
  • Керамический блок (монолит). Представляет собой пористую структуру с множеством ячеек, которые увеличивают площадь соприкосновения выхлопных газов с рабочей поверхностью.
  • Каталитический слой — специальное напыление на поверхностях ячеек керамического блока, состоящее из платины, палладия и родия. В последних моделях для напыления иногда используется золото — драгоценный металл, который имеет более низкую стоимость.
  • Металлический кожух. Выполняет функции теплоизоляции и защиты катализатора от механических повреждений.

Главная функция каталитического нейтрализатора — это нейтрализация трех основных токсических компонентов отработавших газов, поэтому он получил свое название — трехкомпонентный. Вот эти нейтрализуемые компоненты:

  • Окислы азота NOx – компонент смога, причина кислотных дождей, ядовиты для человека.
  • Угарный газ СО – смертельно опасен для человека при концентрации в воздухе от 0,1%.
  • Углеводороды CH – компонент смога, отдельные соединения канцерогены.

Принцип действия катализатора

На практике трехкомпонентный каталитический нейтрализатор имеет следующий принцип действия:

Выхлопные газы из двигателя попадают внутрь керамических блоков, где проникают в ячейки, полностью заполняя их.

Металлы-катализаторы палладий и платина провоцируют реакцию окисления, в результате которой несгоревшие углеводороды СН преобразуются в водяной пар, а угарный газ СО в углекислый.

Восстановительный металл-катализатор родий преобразует NOx (оксид азота) в обычный безвредный азот. В атмосферу выпускаются очищенные отработавшие газы. 

Если в автомобиле установлен дизельный двигатель, то возле катализатора всегда находится сажевый фильтр. Иногда эти два элемента могут быть совмещены в единую конструкцию. Рабочая температура катализатора играет решающую роль в эффективности процесса нейтрализации токсичных компонентов. Реальное преобразование начинается только после достижения 300°С. Идеальной, с точки зрения эффективности и срока службы, считается температура от 400 до 800°С. В диапазоне температур от 800 до 1000°С наблюдается ускоренное старение нейтрализатора. Длительная работа при температуре свыше 1000°С оказывает губительное воздействие на катализатор. Альтернативой керамике, выдерживающей высокие температуры, является металлическая матрица из гофрированной фольги. Катализаторами в такой конструкции выступают платина и палладий. 

Что ценного в катализаторах

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.

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.

В дизеле

Катализаторы в дизельном двигателе работают гораздо хуже в сокращении выбросов NOx. Одной из причин этого является то, что дизельные двигатели имеют более низкую рабочую температуру, чем бензиновые двигатели, и катализатор в целом в дизельном двигателе работает хуже, поскольку он меньше нагревается. Некоторые из ведущих экспертов экологических авто придумали новую систему, которая помогает бороться с этим. Они используют мочевину в решении этой проблемы: прежде чем оксиды азота уходят в катализатор, их принудительно испаряют и смешивают с выхлопом и затем создают химическую реакцию, которая приведёт к сокращению выбросов NOx. Мочевина, также известная как карбамид, представляет собой органическое соединение, изготовленное ​​из углерода, азота, кислорода и водорода. Мочевина содержится в моче млекопитающих и земноводных. Мочевина реагирует с NOx, производя в результате реакции азот и водяной пар и утилизируя более 90 процентов оксидов азота в выхлопных газах.

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.

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.

 

Срок службы катализатора

Средний ресурс катализатора составляет 100 тыс. километров пробега, но при правильной эксплуатации он может исправно функционировать и до 200 тыс. километров. Основные причины раннего износа — неисправность двигателя и качество топлива (топливовоздушной смеси). При наличии обедненной смеси происходит перегрев, а при слишком богатой возникает засорение пористого блока остатками несгоревшего топлива, что препятствует протеканию необходимых химических процессов. Это приводит к тому, что срок службы каталитического нейтрализатора существенно снижается. Еще одной распространенной причиной неисправности керамического катализатора являются механические повреждения (трещины), возникающие при механических воздействиях. Они провоцируют быстрое разрушение блоков. При возникновении неисправностей работа каталитического нейтрализатора ухудшается, что фиксируется при помощи второго лямбда-зонда. В этом случае электронный блок управления сообщит о неисправности, выдав на приборной панели ошибку «CHECK ENGINE». Также признаками выхода из строя являются дребезжание, увеличение расхода топлива и ухудшение динамики. В этом случае его меняют на новый (оригинального производства или универсальный). Почистить или восстановить катализаторы невозможно, а поскольку это устройство имеет высокую цену, многие автомобилисты предпочитают просто удалить его.

Можно ли удалить катализатор? 

При удалении катализатора его очень часто заменяют на пламегаситель. Последний выравнивает поток выхлопных газов. Его установка рекомендуется для устранения неприятных шумов, которые возникают при удалении катализатора. При этом, если вы выбрали именно удаление, лучше полностью снять устройство и не прибегать к рекомендациям некоторых автомобилистов пробить в нем отверстие. Подобная процедура улучшит ситуацию только на время. В автомобилях, соответствующих экологическим стандартам Евро-3, помимо удаления катализатора необходима перепрошивка электронного блока управления. Ее обновляют до версии, в которой отсутствует каталитический нейтрализатор. Также можно установить эмулятор сигнала кислородного датчика, который избавит от необходимости перепрошивать ЭБУ.

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.

Источники: techautoport.ru, autovogdenie.ru, drive2.ru.

устройство, принцип работы, виды, неисправности

Автомобильный катализатор – прямой ответ инженеров на всё более и более строгие требования к экологической чистоте транспорта. Можно сколько угодно рассуждать о полном сгорании топлива, высчитывать параметры стехиометрической смеси топлива и воздуха, улучшать качество моторных масел, но рано или поздно наступает предел для таких улучшений. А результат всё равно не идеален: то топливо не слишком чистое, то сбоит система подачи, то свечи зажигания начинают шалить… А требования к составу выхлопа только ужесточаются.

Так были созданы системы доочистки: каталитический нейтрализатор, сажевый фильтр, система дожига. Они помогли добиться того, чего так хотят защитники природы – минимального количества вредных веществ, выбрасываемых автомобилем в атмосферу. В этой статье мы приподнимем тайну и раскроем все секреты устройства и принципа работы автомобильного катализатора.

Что такое катализатор и для чего он нужен?

Катализатор – это устройство нейтрализации вредных веществ, входящих в состав выхлопных газов. В процессе сгорания топлива образуются углеводороды CH (именно их присутствие окрашивает выхлоп в черный цвет), оксид азота NO и NO2 (он вызывает так называемые кислотные дожди) и оксид углерода CO (угарный газ, отбирающий кислород из воздуха для полного окисления). Именно с этими соединениями борются экологи.

Каталитический нейтрализатор, встроенный в выхлопную систему, проводит окислительно-восстановительную химическую реакцию, в результате которой образуются безвредные вещества азот N2, углекислый газ CO2 и вода h3O. Автокатализаторы, выполняющие нейтрализацию всех трех вредных элементов выхлопа, называют трехкомпонентными или трехступенчатыми, и именно их устанавливают в современные автомобили.

Расположение катализатора в системе выхлопа автомобиля

Для своей работы нейтрализатор не требует никаких дополнительных источников энергии, все реакции происходят благодаря активному покрытию. Однако он имеет достаточно высокую рабочую температуру, поэтому он находится за выпускным коллектором, но на таком расстоянии от двигателя, чтобы не перегреться (примерно под передним пассажирским сиденьем). Так он разогревается от раскаленных выхлопных газов и выходит на рабочий режим.

Для контроля работы катализатора (и двигателя тоже) устанавливаются датчики кислорода: один перед входом в катализатор, другой – на выходе из него. По количеству остаточного кислорода в выхлопе система ЭБУ делает выводы о режиме работы двигателя, и в случае необходимости корректирует подачу воздуха и топлива в камеры сгорания.

Устройство и принцип работы катализатора

Устройство типового автомобильного катализатора

Автокатализатор имеет довольно простое устройство.

  1. Стальной корпус с термоизолирующим слоем находится позади выпускного коллектора.
  2. Внутренний наполнитель – сотовая (сотово-трубчатая) структура, покрытая внутри активным слоем (в качестве каталитического вещества может использоваться платина, платиново-иридиевый сплав, родий, палладий). Сотовая структура позволяет повысить площадь контакта выхлопных газов с активным веществом, а значит, более эффективно провести химические реакции.
  3. Материал наполнителя – керамика или металл, в зависимости от конструкции и стоимости катализатора.

Принцип работы по своей сути простой, и подробно описан на видео, ниже.

  • Драгоценные металлы, нанесенные на внутреннюю поверхность сот катализатора, активируют процессы окисления.
  • Оксид азота NO разлагается на составляющие атомы: азот N и кислород O. Атомы азота соединяются между собой, образуя устойчивый азот N2. Кислород присоединяется к угарному газу CO и образует углекислоту CO2.
  • Захватывая остаточный кислород из выхлопных газов, катализатор расщепляет углеводороды CH, после чего углерод C соединяется с двумя молекулами кислорода, образуя всё тот же CO2, а оставшийся водород присоединяется к кислороду и получается вода h3O.
  • Остаточный кислород фиксирует лямбда-зонд на выходе из катализатора, и это дает бортовому компьютеру информацию о работе устройства.

В идеальных условиях автокатализатор ничего не накапливает внутри: все поступающие в него вещества покидают сотовую структуру. Однако добиться идеальных условий практически невозможно, значит, каталитический нейтрализатор со временем «деградирует» и хуже справляется со своей задачей.

Классификация нейтрализаторов

По функционалу катализаторы-нейтрализаторы делятся на двух- и трехкомпонентные.

  1. Двухкомпонентный каталитический нейтрализатор работает только с обезвреживанием угарного газа и углеводородов. Это устаревшая модель, которая уже не используется в новых автомобилях.
  2. Трехкомпонентный автокатализатор получил еще и функцию нейтрализации оксида азота. Новый вид, который быстро «взяли на вооружение» инженеры автоконцернов.

По материалу изготовления катализаторы бывают керамические, металлические и спортивные.

  1. Керамические – намного дешевле, чем их металлические аналоги, но при этом более хрупкие (удар по корпусу гарантировано разбивает дорогую сердцевину), страдают от перепадов температур (достаточно заехать с раскаленным катализатором в достаточно глубокую лужу) и страдают от сбоев в системе зажигания (детонация или позднее зажигание разрушает соты). Кроме того, керамический автокатализатор может разрушаться не сразу, а постепенно, образуя мелкую пыль. Эта керамическая пыль (очень твердая) может попасть в двигатель через выпускной коллектор и вызвать поломки, требующие капитального ремонта.
  2. Металлические – более дорогие, но и более надежные устройства, выполненные из металлической сотовой структуры, упругой и устойчивой к механическим воздействиям. Кроме того, металл не образует мелких частиц, а значит, более безопасен для двигателя.
  3. И еще одна, отдельная категория катализаторов – спортивные. Так называют устройства с повышенной пропускной способностью, благодаря которой двигатель прибавляет несколько процентов мощности. Спортивные автокатализаторы устанавливаются в прямоточные выхлопные системы и считаются самыми надежными, хоть и самыми дорогими.

Неисправности катализатора, их признаки

В нормальном, «европейском» режиме эксплуатации катализатор служит примерно 150-200 тысяч километров (если верить производителям), после чего требует замены. У нас же условия для этого девайса далеко не курортные: низкое качество бензина, поддельные моторные масла, установка ГБО сокращают и так не слишком большой срок его жизни. А это означает, что нужно разбираться в том, как именно автокатализатор дает сигнал о неисправности.

1. Нагар внутри катализатора. Это проблема номер один для тех, кто ездит на некачественном (этилированном) топливе. Причиной нагара может стать и неисправная система зажигания: пропуски зажигания заставляют двигатель выбрасывать несгоревший бензин в выхлопную трубу, и он забивает катализатор.

Нагар на катализаторе

Также нагар может появляться, если большое количество моторного масла попадает в камеру сгорания. В этом случае дым становится густо-черным, и катализатор попросту не справляется с таким количеством углеводородов. На сотах образуется нагар и они перестают пропускать выхлопные газы.

Первый признак забитого нейтрализатора – снижение динамики автомобиля. Машина всё хуже набирает скорость, особенно после полноценного прогрева. Растет расход топлива, вплоть до прибавки нескольких литров на 100 километров, а также быстрей уходит на угар моторное масло. В конце-концов автомобиль однажды просто не заводится.

2. Оплавление автокатализатора. Это проблема керамических катализаторов, менее устойчивых к высоким температурам, чем металлические. Причиной оплавления сот может стать сбой в системе зажигания, когда огонь попадает в выпускной коллектор. А также система ГБО, у которой температура выхлопа выше, чем у бензина (но выясняется это, конечно, уже пост-факту).

Оплавление нейтрализатора

Внешне, катализатор может выглядеть нормально, однако если внутренняя часть пострадала от слишком высоких температур, использовать его больше нельзя.

3. И третья проблема – выгорание активного слоя внутри сот. Сделать с этим ничего нельзя: автокатализатор имеет свой срок службы, и расход каталитического вещества, к сожалению, у него тоже есть.

Во всех трех случаях катализатор меняют на новый. Некоторые водители предпочитают вообще удалить его из выхлопной системы автомобиля, оставив «обманку» для ЭБУ. Что ж, это вопрос личной ответственности и перед природой, и перед будущими поколениями.

Как проверить катализатор?

На видео, ниже, есть несколько лайфхаков по проверке каталитического нейтрализатора.

https://www.youtube.com/watch?v=RcvEdfisc_Y

Понять, почему машина стала хуже ездить, а на приборной панели горит «чек», могут в сервисе после детальной компьютерной проверки всех систем. Но и самостоятельно можно провести элементарную диагностику работы катализатора.

  1. Посмотреть на цвет выхлопа: черный цвет указывает на то, что катализатор не работает, поскольку пропускает вредные углеводороды наружу.
  2. Оценить давление выходящих выхлопных газов «наощупь» – приложить руку к отверстию выхлопной трубы. Низкий напор говорит о том, что катализатор пора менять.
  3. Заглянуть под машину после длительной поездки: если корпус катализатора раскален, это говорит о снижении его пропускной способности.
  4. Следующая диагностика уже делается в сервисе: проверка давления выхлопа и сравнение показателя с эталонными данными. Манометр для определения давления устанавливается на место лямбда-зонда.
  5. И, наконец, визуальный осмотр демонтированного нейтрализатора выхлопных газов на предмет засорения, выгорания или оплавления.

Замена катализатора делается после того, как будет установлено, что в проблемах виноваты забитые или оплавленные соты. Однако и причину оплавления или засорения катализатора нужно найти и устранить, иначе новый нейтрализатор постигнет та же участь. Именно поэтому в современных автомобилях настолько взаимосвязаны все системы и установлено множество контролирующих датчиков.

Полезные советы

На видео с популярного канала «Главная дорога» очень доходчиво показано зачем катализаторы в автомобилях, как их правильно эксплуатировать, можно ли без них и чем это грозит.

Подытожив видео, несколько полезных советов, ниже, для тех, у кого в автомобиле установлен катализатор.

  1. Высокая цена нейтрализатора объясняется использованием драгоценных металлов в конструкции катализатора. Сейчас инженеры и химики пытаются использовать золото, которое немного дешевле, чем металлы, что уже применяются для производства катализаторов.
  2. Бережное отношение ко всем системам автомобиля – залог долгой их службы. Катализатор связан с другими узлами автомобиля, и зависит от их адекватной работы.
  3. Выбор моторного масла для автомобиля с катализатором – отдельная история. Нужно только то масло, что помечено как «подходящее для современных систем доочистки выхлопных газов», то есть катализаторов на бензиновом двигателе и сажевых фильтров – на дизельном.
  4. Залегание поршневых колец означает не только перерасход масла, но и скорый выход катализатора из строя.
  5. А сам неисправный автокатализатор, наоборот, влияет на работу двигателя. Забитые соты способствуют перегреву ЦПГ, поскольку не дают нормально отводить выхлопные газы.
  6. Катализатор, который демонтирован с автомобиля (если его меняют из-за преждевременного выхода из строя) содержит в своем составе драгоценные металлы. Так что можно либо попросить за него скидку на работу мастера, либо забрать с собой (правда, непонятно, что делать дальше с этим «сокровищем»). И только полностью отработанное устройство не стоит ничего.

Заключение

Пока что у нас каталитический нейтрализатор считается в основном проблемой: бензин грязный, и из-за этого катализатор служит недолго. Есть уже налаженный бизнес по замене штатного устройства на пламегаситель-«обманку», который никак не влияет на чистоту выхлопа, но и не отнимает деньги.

Правильно ли это? Каждый решает для себя, что ему выгодней и легче: дышать вредными испарениями или периодически оплачивать ремонт или замену фильтра. Однако в странах Европы давно просчитали, что именно в конечном итоге выгодней каждому гражданину, и теперь наличие катализатора в системах доочистки выхлопа является обязательным на всех новых автомобилях.

Катализатор автомобильный (каталитический нейтрализатор): как это работает?

На чтение 7 мин. Просмотров 749 Опубликовано

Каталитический нейтрализатор (конвертер) представляет собой устройство контроля выбросов выхлопных газов, которое превращает токсичные газы и загрязняющие вещества в выхлопных газах двигателя внутреннего сгорания в менее токсичные загрязняющие вещества, катализируя окислительно-восстановительную реакцию (реакцию окисления и восстановления).

Катализаторы обычно используются с двигателями внутреннего сгорания, работающими на бензине или дизельном топливе.

Принцип работы

В химии катализатор — это вещество, ускоряющее или вызывающее химическую реакцию, но само при этом не расходующееся. Такими веществами являются золото, никель, палладий, медь, родий, хром и большинство драгоценных и редких металлов.

В процессе работы автомобильного двигателя образуются выхлопные газы. Эти газы попадают в выпускной коллектор и далее — в каталитический преобразователь.

Выхлопной газ, состоящий из токсичных веществ, проходит через структуру нейтрализатора. Вещества-катализаторы в составе конвертера вызывают химические реакции, преобразующие вредные вещества в безвредные.

Современный нейтрализатор использует два катализатора, а именно — катализатор восстановления и катализатор окисления.

Катализатор окисления изготовлен из палладия и платины, а катализатор восстановления — из родия и платины. В результате реакций в каталитическом преобразователе образуются: углекислый газ, азот, вода.

Конструкция

Каталитический преобразователь представляет собой металлический корпус из нержавеющей стали, в котором есть сердцевина с сотовой структурой. Она покрыта драгоценными металлами, такими как платина и родий. Эти металлы реагируют с выхлопными газами двигателя. Они уменьшают содержание токсичных газов, превращая их в углекислый газ и воду.

Керамическая конструкция дешевле в производстве, но у неё есть большой минус — хрупкость. Достаточно небольшого удара, чтобы керамические соты треснули и осыпались.

В первую очередь катализатор реагирует с окисью углерода, образующейся при сгорании бензина. Он также реагирует с углеводородами, образованными несгоревшим топливом и оксидами азота. Таким образом, нейтрализатор превращает эти газы в менее вредные побочные продукты, такие как диоксид углерода, водяной пар и азот.

Чтобы катализатор был эффективным, его температура должна быть около 400 °C. Вот почему они обычно соединены с выпускным коллектором. По этой же причине датчики кислорода имеют нагревательные элементы.

Типы каталитических нейтрализаторов

Есть три разных типа автомобильных катализаторов. Первый тип — катализатор окисления. Он уменьшает вредные загрязнения, такие как угарный газ (CO) и углеводороды топлива (HC) в выхлопе. Одновременно часто используется вторичный впрыск воздуха. Однако катализатор окисления уменьшает только часть загрязняющих веществ.

Двухступенчатый

Второй тип — двуступенчатый каталитический нейтрализатор, который является более совершенным. Работает в два этапа. Есть два элемента, которые расположены один за другим.

Двусторонний (или «окислительный») каталитический нейтрализатор имеет две одновременные задачи:

  1. Окисление оксида углерода до диоксида углерода:
    2CO + O2 → 2CO2.
  2. Окисление углеводородов (несгоревшего и частично сгоревшего топлива) до диоксида углерода и воды:
    CxH2x + 2 + [(3x + 1) ⁄ 2] O2 → xCO2 + (x + 1) H2O (реакция горения).

Этот тип автомобильных катализаторов широко используется в дизельных двигателях для снижения выбросов углеводородов и окиси углерода. Они также использовались на бензиновых двигателях в автомобилях американского и канадского рынков до 1981 года. Из-за неспособности контролировать оксиды азота они были заменены трехступенчатыми нейтрализаторами.

Трёхступенчатый

Третий тип — это трёхступенчатый каталитический нейтрализатор. Начал использоваться с 1981 г. Он преобразовывает вредные газы, выходящие из двигателя, в безвредные.

Выхлопные газы двигателя содержат опасные вещества, которые наносят вред окружающей среде. К ним относятся оксиды азота, углеводороды и оксид углерода. Трехступенчатый катализатор превращает их в менее вредный диоксид углерода, воду и азот.

Три ступени очистки выхлопных газов выглядят так:

  1. Восстановление оксидов азота до азота (N2):
    2 CO + 2 NO → 2 CO2 + N2
    углеводород + NO → CO2 + H2O + N2
    2 H2 + 2 NO → 2 H2O + N2;
  2. Окисление угарного газа до углекислого газа:
    2 CO + O2 → 2 CO2;
  3. Окисление несгоревших углеводородов (HC) до диоксида углерода и воды в дополнение к вышеуказанной реакции NO:
    углеводород + O2 → H2O + CO2;

Эти три реакции происходят наиболее эффективно, когда катализатор получает выхлоп от двигателя, работающего немного выше стехиометрической точки. Для сжигания бензина это соотношение составляет от 14,6 до 14,8 частей воздуха на одну часть топлива. Эффективность преобразования очень быстро падает, когда двигатель работает вне этих пределов.

При бедной смеси выхлоп содержит избыточный кислород и это не способствует реакции восстановления NOx. При богатой смеси избыточное топливо потребляет весь доступный кислород перед нейтрализатором, оставляя для функции окисления только кислород, находящейся в катализаторе.

Трёхступенчатый конвертер является единственным устройством, которое уменьшает количество всех трёх загрязнителей за один раз. Такой способ очистки наиболее экономичный.

Большинство автопроизводителей используют в своих транспортных средствах именно трехступенчатые нейтрализаторы, которые соответствуют строгим нормам выбросов.

Где и как расположен катализатор

В большинстве транспортных средств каталитический нейтрализатор расположен рядом с выпускным коллектором двигателя. Преобразователь быстро нагревается благодаря воздействию очень горячих выхлопных газов, что позволяет снизить вредные выбросы во время прогрева двигателя. Это достигается путем сжигания избыточных углеводородов, которые образуются в результате обогащенной смеси, необходимой для холодного пуска.

В некоторых трехкомпонентных катализаторах есть системы впрыска воздуха, который подается между первой (восстановление NOх) и второй (окисление углеводородов и СО) ступенью преобразователя.

Как и в двухступенчатых преобразователях, этот нагнетаемый воздух обеспечивает кислород для реакций окисления. Также иногда присутствует точка впрыска воздуха выше по потоку, перед каталитическим нейтрализатором, чтобы обеспечить дополнительный кислород только во время прогрева двигателя.

Это приводит к тому, что несгоревшее топливо воспламеняется в выхлопном тракте, тем самым предотвращая его попадание в каталитический конвертер. Этот метод сокращает время работы двигателя, необходимое для достижения рабочей температуры катализатора.

Большинство новых автомобилей имеют электронные системы впрыска топлива и не требуют впрыска воздуха в своих выхлопных трубах. Вместо этого они обеспечивают точно контролируемую топливовоздушную смесь, которая быстро и непрерывно переключается между обеднённым и обогащённым состоянием.

Датчики кислорода контролируют содержание кислорода в отработавших газах до и после каталитического нейтрализатора, и блок управления двигателем использует эту информацию для регулировки впрыска топлива.

Смотрите также видео о том, как устроен автомобильный катализатор:

 

Катализатор дизельного двигателя

Для двигателей с воспламенением от сжатия (то есть для дизельных двигателей) наиболее часто используемым каталитическим нейтрализатором является катализатор окисления дизельного топлива (diesel oxidation catalyst — DOC).

DOC содержат палладий, платину и оксид алюминия, которые окисляют углеводороды и оксид углерода кислородом с образованием углекислого газа и воды.

  • 2 CO + O2 → 2 CO2
  • CxH2x + 2 + [(3x + 1) / 2] O2 → x CO2 + (x + 1) H2O

Эти преобразователи часто работают с 90-процентной эффективностью, фактически устраняя запах дизельного топлива и помогая уменьшить видимые частицы (сажу).

Эти конверторы не уменьшают NOx, потому что любой присутствующий восстановитель будет реагировать в первую очередь с высокой концентрацией O2 в выхлопных газах дизельного топлива.

Раньше сокращение выбросов NOx от дизельных двигателей решалось путем добавления выхлопных газов во впускной коллектор, известное как рециркуляция выхлопных газов (EGR).

В 2010 году большинство производителей дизелей добавили каталитические системы в свои автомобили, чтобы соответствовать новым требованиям по выбросам.

Дизельный выхлоп содержит высокий уровень твердых частиц (ТЧ). Каталитические нейтрализаторы не удаляют ТЧ, поэтому они очищаются сажевым фильтром (diesel particulate filter — DPF).

Все транспортные средства, работающие на дизельном топливе и изготовленные после 1 января 2007 года, должны соответствовать ограничениям на выбросы дизельных частиц, что означает, что они должны быть оснащены двухсторонним каталитическим преобразователем и иметь сажевый фильтр.

Общая информация о катализаторах

Катализатор - это элемент выхлопной системы. Он выполняет две задачи:

  1. Окисление выхлопных газов с целью снижения содержания вредных для экологии примесей
  2. Создание противодавления в выхлопной системе

Устройство катализатора и его разновидности

Существуют три вида катализаторов, разделяющихся по принципу работы:

  • Фильтрующий (катализатор дожигания)
  • Химический
  • Магнитно-стрикционный (МСК)

В данной статье мы рассмотрим самый известный и популярный вид катализатора - катализатор дожигания.

Катализатор дожигания, в свою очередь, делится на два типа:

- Керамический катализатор

- Металлический катализатор

Внутренняя структура катализатора представляет собой соты, выполненные из керамики или металла. По функциональности они идентичны, но катализатор из металла более надежен, тогда как керамические соты довольно хрупки. Стоит металлический катализатор дороже керамического.

На соты наносится тонкий слой платино-иридиевого сплава, который и обеспечивает окисление выхлопных газов. Платина и иридий – дорогие металлы, отсюда такая высокая стоимость катализатора.

Сам катализатор помещается в корпус из нержавеющей стали.

Принцип работы катализатора

Выхлопные газы представляют собой смесь NO (оксид азота), CH (углеводород), CO (оксид углерода – угарный газ). Эти газы опасны как для окружающей среды, так и для самого человека. Смог, который еще недавно был визитной карточкой больших городов, образуется из-за взаимодействия этих и некоторых других соединений, в результате получается вредная для человека дымовая завеса.

Принцип работы катализатора основан на том, чтобы эти элементы до-окислять путем каталитической реакции между элементами газов и сплава катализатора, в результате на выходе получаются либо более низкие концентрации вредных веществ, либо чистые кислород и углекислый газ.

Реакция происходит из-за высокой температуры выхлопных газов (выше 300 градусов). Чем выше температура, тем быстрее протекает реакция. Температура выхлопных газов во многом зависит от заправляемого топлива. Топливо низкого качества может выдавать очень большую температуру отработанных газов, что уменьшает срок службы катализатора.

Стандарты

Экологическая политика привела к появлению норм содержания вредных веществ в выхлопных газах. В зависимости от конкретного стандарта, топливо и катализаторы разделяются по своему качеству (соответствию стандартам).

На данный момент существует 6 стандартов, принятых в Евросоюзе – Евро-1, Евро-2, Евро-3, Евро-4, Евро-5, Евро-6. Евро-6 ввели в 2013 году, тогда как в России максимальным стандартом на данный момент является Евро-5.

Сейчас в России введен закон на запрет эксплуатации транспортных средств со стандартом ниже Евро-3.

Стандарт Евро-3:

оксид углерода (CO) — не более 2,3г/км (грамм на километр пути)
углеводороды (СН) — не более 0,2 г/км
оксиды азота (NO) — не более 0,15 г/км

Выхлопная система

На современных машинах обычно ставится минимум два катализатора, один из которых ставится прямо на выпускной коллектор (катколлектор).

Для нормальной работы катализатора нужно обеспечить постоянное оптимальное соотношение воздуха и топлива в рабочей смеси, поступающей в камеру сгорания.

Этот параметр (количество кислорода) измеряется датчиком лямбда-зонд, который подает сигнал в блок управления, а тот, в свою очередь, соответствующим образом регулирует подачу топлива в двигатель.

После первого катализатора стоит второй лямбда-зонд, который регистрирует изменение содержания кислорода в выхлопе. Если разницы нет или она ниже допустимого значения, подается сигнал о неисправности катализатора.

После второго лямбда-зонда ставится второй катализатор, который располагается примерно под ногами человека на переднем сидении.

Если установлено 4 катализатора, то два других (нижних) располагаются на некотором отдалении от верхних катализаторов. Если из строя выходит один катализатор, то меняют как минимум два верхних, в противном случае возникает неправильное противодавление.

Из-за чего катализатор выходит из строя

Катализатор это фильтр, а фильтры со временем приходится менять.

Существует несколько причин неисправности катализатора.

1. Истек срок службы. В процесс работы катализатор забивается и превращается в пробку. В таком случае машина начинает «тупить», уменьшается мощность работы. Обычно катализатора хватает на 100-120 тысяч километров пробега. После этого катализатор необходимо менять.

2. Стерся платино-иридиевый слой катализатора. В принципе, забившийся катализатор возможно почистить, однако со временем каталитический сплав стирается и чистка становится абсолютно бесполезным занятием.

3. Керамический слой катализатора разрушился. Это либо вторая стадия после «забивки» катализатора, либо наличие чисто механических повреждений типа ударов. Такое чаще всего происходит у автомобилей, предназначенных для загородной езды. В этом случае частички керамики попадают в двигатель и нарушают его работу. Если это запустить, то можно дойти до капитального ремонта или замены двигателя. Если вы слышите странный треск и дребезжание под ногами, это может говорить в пользу разрушения катализатора.

4. Фильтрующая структура катализатора оплавилась. Это происходит, если температура выхлопных газов превышает допустимый порог. В норме катализаторы выдерживают температуру от 300 до 900 градусов. Причина заключается в некачественном топливе. Оплавленный катализатор так же превращается в пробку.

Как правило, при неисправном катализаторе вы увидите сигнал «Check Engine» или при сканировании – код ошибки P0420. Однако, для точного определения причин проблемы необходимо провести диагностику катализатора.

Что делать и кто виноват

Кто или что несет вину за сломанный катализатор – мы уже узнали выше. Возникает вопрос – что делать дальше?

В первую очередь, необходимо провести диагностику выхлопной системы. Если катализатор вышел из строя, вам предложат его заменить на новый. Вышедший из строя катализатор ремонту не подлежит.

Есть и другой вариант, более дешевый – вы убираете катализатор и ставите на его место пламегаситель. Пламегаситель не фильтрует выхлоп, но зато выполняет вторую функцию катализатора – разбивает поток газов, снижая, тем самым, нагрузку на резонатор. Ставить прямую трубу не рекомендуется - либо катализатор, либо пламегаситель.

Если вы решили поставить пламегаситель, то второй лямбда-зонд будет постоянно подавать сигнал ошибки, что довольно сильно раздражает. Но есть способ его обмануть. Здесь либо вам ставят механический контроллер лямбда-зонда, либо программный.

Механический контроллер представляет собой втулку. Втулка вставляется в выхлопную трубу, а лямбда-зонд уже в нее. В таком случае зонд находится на расстоянии от основного потока выхлопных газов и регистрирует норму.

Программный контролер надежнее. Он подает сигнал на бортовой компьютер, соответствующий нормальной работе катализатора.

Штатный или универсальный?

Это второй выбор, с которым вы сталкиваетесь при замене катализатора. Со штатным или оригинальным катализатором все понятно – его продает ваш дилер. Обычно дилер продает катализатор вместе с коллектором, что еще больше увеличивает цену.

Универсальный катализатор намного дешевле, что является очевидным плюсом, т.к. на катализаторы не дают гарантии. Функциональность такая же, как и у штатного, только штатный предназначен специально для марки вашей машины, а универсальный катализатор необходимо подбирать. Здесь большое значение уделяется сервису, который производит замену катализатора.

Кроме того, некоторые автосервисы, например наш автосервис «Глушак», предоставляют гарантию.

Принцип работы автомобильного катализатора, для чего нужен

Из курса химии известно о существовании веществ, ускоряющих или вызывающих процесс химической реакции, при этом не участвующие в составе веществ этой реакции. Медь, никель, золото, палладий, родий, хром – это еще не самый полный перечень веществ, ускоряющих процесс химической реакции, но именно они применяются при производстве катализаторов для автомобилей. Катализаторы автомобильные основаны на способности веществ-катализаторов к ускорению реакции горения бензина, который поступает из цилиндров двигателя из-за неполной его реализации.

Принцип работы катализатора и схема устройства

Работа автомобильного катализатора основана на применении веществ, ускоряющих горение нереализованного топлива в цилиндрах, тем самым, снижая до минимума выделение вредных веществ в атмосферу.

Огромное количество машин использует двигатель внутреннего сгорания, выхлоп которых представляет токсичные газы: оксид азота, монооксид углерода и несгорающие компоненты топлива. В целях сохранения экологически чистого воздуха в окружающей среде ученые разработали устройство, способное за 0,1 секунды выделить в токсичном газе вредные вещества и нейтрализовать их, не создавая при этом разрушительных воздействий двигателю. Катализатор (или каталитический конвертор, или нейтрализатор) переработав токсичные газы выделяет пары воды и кислород, углекислый газ.

Чтобы понять, как работает катализатор, необходимо увидеть его структуру внутри корпуса. Если разрезать верхнюю часть корпуса катализатора, то под нержавеющей крышкой конструкция представит собой два керамических блока, каждая из которых состоит из большого количества каналов (от 1000 до 3000).

С торцов блоки покрыты драгоценным металлом. Платина и родий на первом блоке, платина и палладий на втором, при этом первый является восстанавливающим, уменьшающим выбросы оксида азота, а второй окислительный. Окислительный катализатор (блок) уменьшает количество несгоревшего топлива и окиси углерода. Процесс происходит при высоких температурах, достигающих 750 градусов по шкале Цельсия.

Совместное использование драгметаллов обеспечивают реагирование с токсичными газами и производить на выходе из глушителя автомобиля безопасные продукты горения. Используемые драгметаллы (платина, родий, палладий) не подаются коррозии, но по ценовой политике – это самые дорогие материалы, используемые в катализаторах. В среднем, производителям катализаторов драгметаллы обходятся за 1 кг в 50000 долларов, но цена окупается прежде всего получением экологически чистых газов на выхлопе.

Чтобы максимально увеличить поверхность контакта металла с газами и была разработана система микроканалов, которые обеспечивают общую площадь металлов примерно равную площади футбольного поля.

Отработанный газ из цилиндров устремляется с огромной скоростью в каталитический нейтрализатор и в первую очередь проходит через соты (каналы) первого блока (восстанавливающий) платиново-родиевым покрытием. Молекулы платины, родия и оксида азота вступают в химическую реакцию. Эти металлы притягивают к себе молекулы кислорода, а свободные атомы азота взаимодействуют между собой. Результат – оксид азота превращается в кислород и азот, которые вместе составляют 99% того газа чем мы дышим.

Далее газы поступают во второй блок (окислительный), через тысячи микроканалов, покрытых платиной и палладием. Эти драгметаллы притягивают кислород. Высокие температуры заставляют объединяться монооксиду углерода с еще одной молекулой кислорода и, в результате наступает преобразование токсичного газа в углекислый газ – газ, из которого состоит обычная питьевая газировка.

Помимо этого, еще есть молекулы негорючих веществ. Экстремально высокие температуры заставляют их рекомбинировать с молекулами кислорода. В результате, еще вырабатывается больше углекислого газа и вода.

Схема химических реакций, протекающих в блоках выглядят следующим образом:

  • CH+O2 -> CO2+H2O;
  • NO+CO -> N2+CO2;
  • CO+O2 -> CO2;
  • NO+H2 -> N2+H2O.

Таким образом, реализация в катализаторах ускорителей в виде драгметаллов позволяет получить химические реакции, нейтрализующие токсичные, вредные вещества CO, CHx и NOx с получением на выходе безвредной воды H2O, азота N2 и углекислого газа CO2.

Краткая справка по применяемым в катализаторах драгметаллов

Платина – благородный металл серебристо-белого цвета. Название платине дали испанские завоеватели Южной Америки. В связи со сходством этого металла с серебром, но очень сильной тугоплавкостью им пренебрегали и даже топили в море, отделяя от россыпи золото, вследствие этого платина с испанского языка в буквальном смысле означает пренебрежительное к серебру слово «серебришко».

Началом применения платины в катализаторах послужило открытие в 1821 немецким химиком И.В. Деберейнером способности платиновой руды протеканию и ускорению ряда химических реакций, при этом сам драгметалл не претерпевал никаких изменений.

Родий – благородный драгоценный металл группы платиноидов с ярко изумительным холодным блеском серебристо-белого цвета, дорогой по цене, очень твердый, но хрупкий.

Металл с такими характеристиками является королем бриллиантов и самоцветов, находится в одном ряду по ценности с такими металлами как серебро, золото и платина.
Родий – металл, получаемый путём переработки платины, при этом для получения 1 кг родия необходимо ее несколько тонн.

Применение родия в массовом количестве направлено в основном в автомобильной отрасли. Около 97% материала-сырья уходит на производство катализаторов — узлов выхлопной системы. Именно родий, являющийся катализатором по своей природе, способен перерабатывать выходящие из цилиндров двигателя токсичные газы.

Палладий – переходный металл серебристо-белого цвета с гранецентрированной кубической решёткой, в чистом виде довольно мягкий металл.

Палладий часто применяется как катализатор, в основном, в процессе гидрогенизации жиров и крекинге нефти и в настоящее время активно используется в производстве автомобильных катализаторов.

Практическое применение катализатора на автомобиле

Любой современный автомобиль с бензиновым и дизельным двигателем оснащается системой очистки токсичных газов — катализаторами.

Устанавливается катализатор непосредственно после приемной трубы или соединяется через разветвленные трубы к головке блока цилиндров и называется такая конструкция катколлектором. Второй способ наиболее чаще стал применяться на автомобилях, так как происходит ускоренный нагрев элементов катализатора. После катализатора на автомобилях, принадлежащих к экологическим нормам Евро-3, Евро-4 и Евро-5 устанавливается датчик кислорода, который выполняет функции диагностические. Иными словами, диагностируемый датчик кислорода выполняет контроль эффективности работы катализатора и в случае превышения норм выхлопа загорается на панели приборов ошибка, сообщающая о критической работе катализатора. В этом случае необходимо проверить параметры работы двигателя и установить причину превышения норм допустимого выхлопа токсичных газов.

Ресурс катализатора составляет ориентировочно от 100000 до 200000 километров пробега, но если двигатель на этом этапе работал без пропусков воспламенения в цилиндрах или их было незначительное число раз, то функционирование достигает и до 500000 км.

Как уберечь катализатор от повреждений и раннего износа?

Для этого необходимо знать причины, вызывающие ранний износ или его повреждение. Прежде всего необходимо обращать внимание к качеству заливаемого в бензобак топлива. В случае некачественного топлива, насыщенного искусственно ферритами, марганцем и другими инородными веществами, включая водяной конденсат, происходит засорение микроканалов, что приводит к противодавлению в выхлопной системе. Обратный отскок выхлопных газов значительно нарушает работу газораспределительного механизма и в силу поступления в впускной тракт горячих отработанных газов усиливает износ поршневой группы и клапанов. Такое явление на некоторых типах автомобилей учитывается и устанавливается специальное устройство, называемое рециркулятором.

В бензиновых двигателях может быть внутренняя система рециркуляции и внешняя. Внутренняя система проектируется таким образом, чтобы выпускной клапан оставался некоторое время открытым в то время, когда уже открылся впускной клапан. Такое положение клапанов называют «перекрытием», обеспечивающей внутреннюю рециркуляцию газов и не требующей дополнительных компонентов. Внешняя работает с дополнительным компонентом, называемым клапан рециркуляции (EGR).

Благодаря системе рециркуляции отработанные газы, попадающие обратно во впускную систему, охлаждаются, что снижает расход топлива и количество вредных веществ, выбрасываемых в атмосферу.

Следующим фактором, влияющим на износ катализатора, является неисправность двигателя. Несбалансированная работа двигателя влечет к изменению топливоподачи. Топливо в значительном количестве начинает поступать в катализатор, забивая микроканалы и эффективность его резко падает. И, наоборот, если в систему поступает слишком мало топлива, бедная смесь, то катализатор начинает сильно греться, вызывая очень высокую температуру (выше 800 градусов), вследствие чего элементы с драгметаллом начинают плавиться. И в том, и в другом случае дорогостоящий катализатор подлежит замене, так как ремонту он не пригоден.

Механические удары также могут быть причиной раннего износа катализатора, так как в образовавшуюся трещину начинает поступать воздух вызывая перегрев и проникновение инородных частиц, забивающих микроканалы, препятствующих прохождению отработанных газов.

Катализатор является частью выхлопной системы двигателя и соответственно его неисправность отражается на работе мотора. В основном неисправность катализатора выражается в его разрушении (на основе керамики) или оплавлении (на металлической основе), а также в засорении микроканалов. Если катализатор начал плохо пропускать отработанные газы, то это отразится на работе двигателя:

  • трудный продолжительный запуск;
  • заводится и глохнет;
  • падает тяговая характеристика;
  • увеличивается расход топлива;
  • возникает неприятный запах, напоминающий сероводород;
  • при разгоне возникают провалы;
  • горит аварийная лампа неисправности двигателя.

 

Как работают автомобильные катализаторы и для чего они нужны.

«Мы рассказываем все о катализаторах выхлопных газов автомобилей».

Что такое катализатор и для чего он нужен?

Некоторые принимают катализатор за фильтр, это явно не так.

Он просто вызывает реакцию в выхлопных газах, которая превращает вредные выбросы в более безопасные.

В идеальном мире автомобильный двигатель эффективно сжигал бы весь бензин, подаваемый в двигатель, и выделял бы только углекислый газ и водяной пар.

К сожалению, двигатель внутреннего сгорания не очень эффективный зверь, в результате с выхлопными газами выделяется несколько различных загрязняющих веществ.

Каталитические нейтрализаторы стали обязательными в Великобритании для всех новых автомобилей с 1 st января 1993 года, чтобы уменьшить загрязнение окружающей среды. Их часто обвиняют в потере мощности, о чем мы говорим в статье для спортивного катализатора .

Catalysts - агентство по проверке выбросов загрязняющих веществ в выхлопных газах

Какие вредные компоненты содержатся в выхлопных газах?

Неполное сгорание бензина приводит к образованию окиси углерода и различных летучих органических соединений (ЛОС).

Эта проблема наиболее остро стоит на холостом ходу или при замедлении. Окись углерода ядовита и является парниковым газом.

Летучие органические соединения вредны для здоровья, а некоторые могут вызывать рак.

Из-за очень высоких температур в двигателе (более 1500 ° C) азот из воздуха вступает в реакцию с кислородом воздуха с образованием оксидов азота.

Они вызывают различные проблемы, например, диоксид азота реагирует с водой в атмосфере с образованием разбавленной азотной кислоты, которая вызывает кислотные дожди.

Воздействие солнечного света на эту смесь загрязнителей вызывает фотохимический смог и образование других загрязнителей, таких как озон.

Так как же катализатор преобразовывает эти элементы?

Вы можете думать о своем катализаторе как о агентстве по знакомству с загрязнителями выхлопных газов, которое помогает им найти своего идеального партнера и превращает их в двуокись углерода и водяной пар.

Некоторые химические реакции, происходящие в каталитическом нейтрализаторе, показаны ниже.

  • оксид углерода + кислород → диоксид углерода
  • Летучие органические соединения (частично сгоревший бензин) + кислород → двуокись углерода + вода
  • окись азота + окись углерода → двуокись углерода + азот


Выше стандартного поперечного сечения катализатора и ниже спортивного катализатора.

Вы можете видеть, что спортивный кот течет намного лучше и менее ограничен.

Между этими двумя крайностями доступны различные классы размера ячеек.

Каталитический нейтрализатор - чудо инженерной мысли. Когда вы включаете двигатель, он должен справиться с резким повышением температуры на несколько сотен ° C менее чем за минуту.

Рабочие температуры составляют до 1000 ° C, на хорошо настроенном двигателе TorqueCars это значение чаще становится на верхнем пределе этого диапазона.

Катализатор должен обеспечивать хороший контакт с выхлопными газами, не препятствуя их потоку.

Скорость, с которой текут выхлопные газы, означает, что у катализатора есть несколько миллисекунд, чтобы творить чудеса.

Ответ - керамическая решетка с примерно 400 каналами на квадратный дюйм, покрытая смесью драгоценных металлов, платины, родия и палладия, а также оксидов других металлов.

Одна из основных причин поломки каталитических нейтрализаторов - высокие температуры.

Обычная рабочая температура составляет 150-600 ° C, но пропуски зажигания и высокие скорости движения могут привести к температурам до 1000 ° C.

Повреждает поверхность катализатора, снижая его эффективность, и в экстремальных условиях может расплавить керамику.

Еще одна проблема - отравление загрязняющими веществами в выхлопных газах. Сера в бензине или фосфор из моторного масла могут нанести необратимый ущерб эффективности катализатора.

Пожалуйста, присоединяйтесь к нам на нашем дружеском форуме, чтобы быть в курсе последних тенденций в области катализаторов и выхлопных систем для вашего автомобиля.

ПОЖАЛУЙСТА, ПОМОГИТЕ: МНЕ НУЖНЫ ВАШИ ПОЖЕРТВОВАНИЯ, ЧТОБЫ ПОКРЫТЬ РАСХОДЫ НА РАБОТУ ЭТОГО САЙТА И ПОДДЕРЖАНИЕ ЕГО РАБОТА. Я не взимаю плату с за доступ к этому веб-сайту, и это экономит большинство читателей TorqueCars 100 долларов каждый год - , но мы НЕ ПРИБЫЛЬНЫ и даже не покрываем наши расходы.Чтобы мы продолжали работать, ПОЖАЛУЙСТА, Пожертвуйте здесь

Эта статья написана мной, Уэйнном Смитом, основателем TorqueCars, и я ценю ваши отзывы и предложения. Эта запись была подано в статьи, Уход за автомобилем. Вы можете оставить отзыв ниже или присоединиться к нашему форуму, чтобы подробно обсудить эту статью и модификацию автомобиля с нашими участниками.

Если вам понравилась эта страница , поделитесь ею с друзьями, напишите ссылку на своем любимом форуме или используйте параметры закладки, чтобы сохранить ее в своем профиле в социальной сети.

Обратная связь

Пожалуйста, используйте наш форум , если вы хотите задать вопрос о настройке , и обратите внимание, что мы не продаем запчасти или услуги, мы просто интернет-журнал.

Помогите нам улучшить, оставьте предложение или дайте чаевые

.

Система рециркуляции выхлопных газов (EGR)

Целью системы рециркуляции выхлопных газов (EGR) является снижение выбросов NOx, которые способствуют загрязнению воздуха. Первые системы EGR были добавлены в двигатели в 1973 году, и сегодня большинство двигателей имеют систему EGR.

Пока система рециркуляции отработавших газов работает должным образом, она не должна оказывать заметного воздействия на двигатель. спектакль. Но если система рециркуляции отработавших газов протекает или не работает, это может вызвать проблемы с управляемостью, включая детонацию. (стук или звон при ускорении или под нагрузкой), резкий холостой ход, глохнет, жесткий запуск, повышенные выбросы NOx и даже повышенные выбросы углеводородов (УВ) в выхлопных газах.

ПОЧЕМУ EGR?

Рециркуляция выхлопных газов снижает образование NOX, позволяя небольшому количеству выхлопных газов «просачиваться» во впускное отверстие многообразие. Количество газа, просочившегося во впускной коллектор, составляет от 6 до 10% от общего количества, но этого достаточно, чтобы разбавить воздушно-топливной смеси ровно столько, чтобы иметь «охлаждающий эффект» на температуру сгорания. Это поддерживает температуру сгорания ниже 1500 градусов. C (2800 градусов F), чтобы уменьшить реакцию между азотом и кислородом, которая образует NOx.

КАК РАБОТАЕТ EGR

Для рециркуляции выхлопных газов обратно во впускной коллектор создается небольшая калиброванная «утечка» или канал между впуском и выпускные коллекторы. Всасывающий вакуум во впускном коллекторе всасывает выхлопные газы обратно в двигатель. Но объем рециркуляции необходимо тщательно контролировать, иначе это может иметь такое же влияние на качество холостого хода, характеристики двигателя и ходовые качества, что и огромная утечка вакуума.

В большинстве старых систем рециркуляции ОГ используется клапан рециркуляции ОГ с вакуумной регулировкой, в то время как новые автомобили, как правило, имеют контролировать рециркуляцию выхлопных газов.Когда двигатель работает на холостом ходу, клапан рециркуляции отработавших газов закрыт, и нет потока рециркуляции отработавших газов в многообразие. Клапан рециркуляции ОГ остается закрытым, пока двигатель не прогреется и не будет работать под нагрузкой. По мере увеличения нагрузки и сгорания температура начинает расти, клапан рециркуляции ОГ открывается и начинает вытекать выхлоп обратно во впускной коллектор. Имеет тушащий эффект что снижает температуру сгорания и уменьшает образование NOx.

В дополнение к рециркуляции отработавших газов для минимизации NOx могут также использоваться другие методы.К ним относятся увеличение перекрытия клапанов распределительных валов, изменение конструкции камеры сгорания и изменение кривых опережения зажигания. Трехкомпонентные каталитические нейтрализаторы также снижают выбросы NOx в выхлопных газах. Некоторые двигатели работают настолько чистыми, что им не нужна система рециркуляции отработавших газов для соответствия стандартам выбросов NOx.

Если система рециркуляции отработавших газов выходит из строя из-за того, что она была отключена или повреждена, охлаждающий эффект, который был ранее предоставленные системой EGR, будут потеряны. Без EGR двигатель часто будет стучать и детонировать (детонировать) при ускорении или буксировке двигателя.Это может со временем вызвать повреждение двигателя.


ТИПЫ КЛАПАНОВ EGR

Существует шесть различных типов клапанов системы рециркуляции ОГ:

Портированные клапаны рециркуляции ОГ (с 1973 по 1980-е годы). Типичный вакуумный клапан EGR с отверстиями состоит из вакуумной диафрагмы. соединен с тарельчатым клапаном или клапаном регулирования потока с коническим штоком Сам клапан рециркуляции ОГ обычно монтируется либо на проставке под карбюратором, либо на впускной коллектор. Небольшая труба от выпускного коллектора или внутренний переходной канал в головке блока цилиндров и впускном коллекторе направляет выхлоп к клапану.Когда на клапан рециркуляции ОГ подается разрежение, он открывается. Это позволяет всасывающему вакууму всасывать выхлоп в двигатель. Чтобы предотвратить открытие клапана рециркуляции ОГ при холодном двигателе, вакуумная линия к клапану рециркуляции ОГ может быть подключена к разъединенному вакуумному реле или соленоид с компьютерным управлением. Вакуум не может пройти к клапану, пока двигатель не прогреется. EGR не требуется при холодном двигателе, только когда тепло и под нагрузкой.

Клапаны системы рециркуляции ОГ с положительным противодавлением (1973 и новее).Обратные клапаны системы рециркуляции ОГ используют противодавление выхлопных газов для изменения точка, в которой они открываются, и их скорость потока. На автомобилях GM они идентифицируются по последней букве в номере детали вверху клапан. Буква «P» указывает на клапан с положительным противодавлением, а буква «N» указывает на клапан с отрицательным противодавлением. Внутри системы рециркуляции ОГ с противодавлением Клапан - это вторая диафрагма, которая реагирует на противодавление в выхлопной системе. Диафрагма противодавления открывается и закрывает небольшое выпускное отверстие в главном вакуумном контуре системы рециркуляции ОГ или камере диафрагмы.Открытие выпускного отверстия снижает вакуум до основного диафрагмы и предотвращает полное открытие клапана. Закрытие выпускного отверстия позволяет полному вакууму достичь основной диафрагмы, так что клапан может широко откройте и позвольте максимальному потоку EGR. При использовании клапанов системы рециркуляции ОГ с положительным противодавлением любое увеличение противодавления выхлопных газов вызывает Клапан рециркуляции ОГ открыть. Это несколько снижает противодавление, позволяя диафрагме противодавления стравливать некоторый контроль. вакуум. Клапан рециркуляции ОГ начинает закрываться, и давление выхлопных газов снова повышается.Клапан системы рециркуляции ОГ колеблется при открытии и закрытии при изменении давление выхлопных газов для поддержания своего рода сбалансированного потока.

Клапаны системы рециркуляции ОГ с отрицательным противодавлением (1973 и новее). Клапан EGR с отрицательным противодавлением реагирует на таким же образом, за исключением того, что он реагирует на отрицательные или падающие изменения давления в выхлопной системе, чтобы регулировать действие системы рециркуляции отработавших газов. Падение противодавления происходит при меньшей нагрузке на двигатель. Это приводит к тому, что диафрагма противодавления открывает выпускное отверстие и уменьшить поток EGR.Это тот же принцип, что и с положительным типом, за исключением того, что функция управления происходит, когда противодавление падает. вниз, а не вверх.

ПРИМЕЧАНИЕ: Большинство предкомпьютерных систем рециркуляции отработавших газов имеют температурно-вакуумный переключатель (TVS) или вакуумный переключатель с портом между клапаном рециркуляции ОГ и источник вакуума для предотвращения работы системы рециркуляции отработавших газов до тех пор, пока двигатель не прогреется. Двигатель должен быть относительно нагрейте, прежде чем он сможет обработать EGR. Если двигатель работает неровно или спотыкается в холодном состоянии, это может указывать на неисправность TVS. разрешить EGR слишком быстро после запуска.TVS, застрявший в закрытом положении, заблокировал бы вакуум для EGR и предотвратил бы любую EGR. операция. Симптомом здесь могут быть чрезмерные выбросы NOx и возможный звон или детонация.

Электронные клапаны системы рециркуляции ОГ с широтно-импульсной модуляцией (начало 1980-х годов и позже). Впервые использованная в 1984 году компанией General Motors, этот тип системы рециркуляции отработавших газов использует соленоид управления системой рециркуляции ОГ с широтно-импульсной модуляцией. С помощью этого метода модуль управления трансмиссией (PCM) включает в себя электромагнитный клапан управления разрежением системы рециркуляции отработавших газов. быстро включается и выключается.Это создает сигнал переменного вакуума, который может очень точно регулировать работу системы рециркуляции отработавших газов. Количество времени "включения" по сравнению с временем "выключения" для Соленоид системы рециркуляции ОГ колеблется от 0 до 100 процентов, и среднее время «включения» по сравнению с временем «выключения» в любой данный момент определяет сколько происходит потока EGR.

Цифровые электронные клапаны системы рециркуляции ОГ (с конца 1980-х по 1990-е годы). В некоторых приложениях используется «цифровой» клапан EGR. Этот Тип клапана также использует вакуум для открытия клапана, но регулирует поток EGR в соответствии с компьютерным управлением.Цифровой клапан EGR имеет три дозирующих отверстия, которые открываются и закрываются соленоидами. Открывая различные комбинации этих три соленоида, можно добиться различной скорости потока, чтобы привести систему рециркуляции в соответствие с требованиями двигателя. Соленоиды нормально закрыты, и открываются только тогда, когда компьютер завершает заземление каждого.

Линейные электронные клапаны системы рециркуляции ОГ (начало 1990-х годов и позже). Другой тип электронного клапана рециркуляции ОГ - это «линейный» клапан рециркуляции ОГ.В этом типе вместо вакуума для открытия и закрытия клапана рециркуляции ОГ используется небольшой шаговый двигатель с компьютерным управлением. Преимущество этого Подход заключается в том, что клапан рециркуляции ОГ работает полностью независимо от вакуума в двигателе. Он имеет электрический привод и может быть открыт в различные приращения в зависимости от того, что модуль управления двигателем определяет потребности двигателя в любой момент времени. GM начал используя этот тип клапана на многих своих двигателях в 1992 году. Линейные клапаны системы рециркуляции ОГ также могут быть оснащены положением клапана рециркуляции ОГ. датчик (EVP), чтобы информировать компьютер о том, что делает клапан EGR.Датчик EVP также помогает при самодиагностике, потому что Компьютер отслеживает движение датчика, когда он дает команду на открытие или закрытие клапана рециркуляции ОГ. Датчик работает как Датчик положения дроссельной заслонки и меняет сопротивление. Сигнал напряжения обычно варьируется от 0,3 (замкнут) до 5 вольт (разомкнут).


ПРИМЕНЕНИЕ БЕЗ КЛАПАНА EGR

На многих более поздних моделях двигателей с регулируемой синхронизацией клапана (VVT) нет клапана EGR, потому что система VVT изменяет синхронизацию выпускных клапанов для обеспечения того же эффекта, что и EGR.Изменяя точку, в которой выпускные клапаны закрываются, когда двигатель работает под нагрузкой, небольшое количество выхлопных газов может оставаться в цилиндрах для следующего цикла сгорания. Это оказывает такое же влияние на снижение температуры сгорания и NOx, как и рециркуляция выхлопных газов из выпускного отверстия обратно во впускной коллектор через клапан EGR. Большая разница в том, что система VVT может реагировать на изменение нагрузки двигателя намного быстрее и точнее, чем традиционный клапан EGR.Использование VVT для EGR также устраняет многие проблемы, связанные с клапанами EGR, такие как накопление нагара и заедание или отказ клапана.


ОБЩИЕ ПРОБЛЕМЫ EGR

Звук (искровой детонация или детонация) , потому что система рециркуляции отработавших газов не работает. работает, выхлопное отверстие забито углем или клапан рециркуляции ОГ. был отключен.

Неровный холостой ход или пропуски зажигания из-за того, что клапан рециркуляции ОГ не закрывается и утечка выхлопных газов во впускной коллектор.Вы также можете найти P0300 случайный код пропуска зажигания на автомобилях OBD ​​II.

Жесткий запуск из-за того, что клапан рециркуляции ОГ не закрывается и создает утечка вакуума во впускной коллектор.

ДИАГНОСТИКА EGR

Узнайте, какой тип клапана рециркуляции ОГ установлен на автомобиле, чтобы вы могли использовать соответствующую процедуру проверки. Осмотрите клапан или обратитесь к руководство пользования. На некоторых автомобилях вы можете найти эту информацию на наклейке с выбросами под капотом.Также узнайте, какие регуляторы вакуума используются в вакуумной системе. Есть ли у него вакуумный переключатель или соленоид? следить Для получения информации о прокладке вакуумного шланга см. руководство по обслуживанию или наклейку с выхлопными газами под капотом.

Существует несколько способов устранения неполадок в системе рециркуляции отработавших газов. Вы можно выполнить процедуру устранения неполадок системы рециркуляции отработавших газов, указанную в руководство по ремонту двигателя. На последней модели компьютер управляется двигателей, могут быть коды неисправностей, относящиеся к EGR система.В таком приложении первым делом нужно прочитать извлеките код или коды с помощью диагностического прибора или считывателя кодов. Ты бы затем обратитесь к конкретным диагностическим таблицам в руководстве по обслуживанию. которые говорят вам, что делать дальше.

Коды неисправностей EGR:

P0400 .... Расход рециркуляции отработавших газов

P0401 .... Обнаружен недостаточный поток рециркуляции отработавших газов

P0402 .... Обнаружен чрезмерный расход рециркуляции отработавших газов

P0403.... Цепь управления рециркуляцией отработавших газов

P0404 .... Диапазон / рабочие характеристики цепи управления рециркуляцией отработавших газов

P0405 .... Низкий уровень сигнала в цепи датчика рециркуляции отработавших газов «А»

P0406 .... Высокий уровень сигнала в цепи датчика рециркуляции отработавших газов "A"

P0407 .... Низкий уровень сигнала в цепи датчика рециркуляции отработавших газов B

P0408 .... Высокий уровень сигнала в цепи датчика рециркуляции отработавших газов B

P0409.... Цепь

датчика рециркуляции выхлопных газов A

В приложениях GM до OBD II код 32 указывает на проблему с EGR. Логика, по которой бортовой диагностика обнаруживает неисправность по одному из двух путей. На некоторых приложения, код 32 устанавливается, когда компьютер обнаруживает более богатый топливная смесь не работает на холостом ходу (указывает на отсутствие системы рециркуляции отработавших газов). На других код устанавливается, если компьютер подает питание на вакуумный соленоид системы рециркуляции ОГ, но не обнаруживает соответствующего падения всасываемого вакуума.

На автомобилях Ford до OBD II код 31 указывает на проблему с Датчик положения клапана рециркуляции ОГ (EVP). Работает как дроссель датчик положения, идущий от высокого сопротивления (5500 Ом), когда Клапан рециркуляции ОГ закрыт до низкого сопротивления (100 Ом), когда он открыт. Вы найдете эти датчики EVP в основном на Ford EEC-IV V6 и V8. двигатели. Другие коды включают код 32, который указывает на EGR. цепь не контролирует. Код 33 срабатывает, когда EVP датчик не закрывается, а код 34 указывает на отсутствие потока EGR.Любые из этих кодов может указывать на неисправный клапан системы рециркуляции ОГ, а также проблема в соленоидах вакуума EGRC или EGRV. Другие коды включают код 83 (неисправность цепи EGRC) и код 84 (цепь EGRV вина). Оба указывают на электрическую проблему в одном из цепи соленоида. Соленоиды должны иметь от 30 до 70 Ом сопротивление.

См. Руководство по выбросам для получения информации об испытаниях и диагностике выбросов. Руководство по выбросам - это краткая справочная программа, в которой рассматриваются основные меры контроля выбросов и их испытания.

FORD EGR ПРОБЛЕМЫ

На автомобилях 1995 года и более новых с OBD II, P0400 до P0409 коды указывают различные неисправности в системе EGR.


Щелкните, чтобы увидеть увеличенное изображение датчика DPFE Ford

Распространенной проблемой системы рециркуляции отработавших газов для многих автомобилей Ford является неисправный датчик DPFE (дифференциального давления). Датчик DPFE является частью системы рециркуляции ОГ и определяет поток рециркуляции ОГ при открытом клапане рециркуляции ОГ. Он подает сигнал обратной связи в компьютер двигателя, чтобы он мог изменять поток EGR в соответствии с изменяющимися нагрузками двигателя.Датчик DPFE обычно устанавливается на двигателе и соединяется с трубой, идущей от выпускного коллектора к клапану рециркуляции отработавших газов с помощью двух резиновых шлангов. Когда датчик выходит из строя, загорается индикатор Check Engine, который обычно устанавливает один или все из следующих кодов неисправности: P0171 и P0174 (бедные коды) и / или P0401 (недостаточный поток EGR). В девяти случаях из десяти причиной неисправности является не неисправный клапан системы рециркуляции ОГ или утечка вакуума, а неисправный датчик DPFE. Замена стоит около 112 долларов в Ford или около 48 долларов в магазине автозапчастей.


УСТРАНЕНИЕ НЕИСПРАВНОСТЕЙ EGR

Следующая «общая» процедура может помочь вам в устранении неполадок Проблемы с EGR.

1. Имеется ли в двигателе проблема детонации (искрового детонации)? при разгоне под нагрузкой? Обратитесь к временным характеристикам для двигатель и проверьте угол опережения зажигания. Время может быть чрезмерно развитый. Если время соответствует спецификации, проверьте двигатель. Рабочая Температура. Проблема с охлаждением может быть причиной двигатель должен взорваться.Если температура в пределах нормы диапазон и нет явных проблем с охлаждением, другие Возможности исследования включают свечи зажигания, которые тоже горячая для применения в двигателе, бедная топливно-воздушная смесь, низкая октановое число топлива или слишком большая компрессия (из-за скопления углерода в камерах сгорания или из-за поршней или головок, которые слишком большая компрессия для используемого топлива). Быть уверенным вы исключили все другие возможности, прежде чем сосредоточиться на система EGR.

2. Используйте вакуумметр для проверки подачи вакуума клапана рециркуляции ОГ. шланг для вакуума при 2000-2500 об / мин. Должен быть вакуум, если двигатель находится при нормальной рабочей температуре. Никакой вакуум не указывает на проблему, например, ослабленный или неправильно проложенный шланг, заблокированный или неработающий выключатель вакуума или соленоид, или неисправный вакуумный усилитель (или вакуумный насос в случае дизельного двигателя).

Иногда потеря EGR может быть вызвана отказом вакуума. соленоид в линии подачи вакуума системы рециркуляции ОГ.Обратитесь к вакуумному шлангу схема прокладки в сервисном руководстве или прокладка шланга информация на наклейке с указанием места нахождения соленоид. Если соленоид не открывается под напряжением, происходит заклинивание закрывается или открывается, или не работает из-за коррозии электрическое соединение, ослабленный провод, плохое заземление или другое электрическая проблема, это, очевидно, повлияет на работу Клапан рециркуляции ОГ. В зависимости от характера проблемы двигатель может отсутствовать система рециркуляции ОГ, рециркуляции отработавших газов постоянно или недостаточная система рециркуляции отработавших газов.Если в обход подозрительного соленоида с помощью секции вакуумной трубки вызывает срабатывание клапана рециркуляции ОГ, выясните, почему соленоид не работает. ответ перед заменой. Проблема может быть ни в чем больше, чем ослабленный или корродированный разъем проводки.

3. Осмотрите сам клапан рециркуляции ОГ. Из-за клапана местоположение, может быть трудно увидеть, шток перемещается, когда двигатель разгоняется до 1500–2000 об / мин за счет замедление открытия и закрытия дроссельной заслонки.Шток клапана EGR должен двигаться, если клапан работает правильно. Ручное зеркало может упростить наблюдение за штоком клапана. Будьте осторожны, чтобы не коснитесь клапана, потому что он будет горячим! Если шток клапана не двигается, когда двигатель работает (и клапан получает вакуум), вероятно, что-то не так с EGR клапан.

Другой способ "проверить" клапан системы рециркуляции ОГ на некоторых двигателях - это подайте вакуум непосредственно на клапан рециркуляции ОГ. Запись; Это работает только на Переносные вакуумные клапаны системы рециркуляции ОГ, а не клапаны рециркуляции отработавших газов противодавления или электронные Клапаны рециркуляции ОГ.Вакуум должен открывать клапан, создавая эквивалент большой утечки вакуума. Это должно вызвать кратковременное падение холостого хода. обороты и заметное увеличение неровностей холостого хода.

Клапаны системы рециркуляции ОГ с обратным давлением проверить сложнее потому что в выхлопе должно быть достаточное противодавление прежде, чем клапан откроется при приложении вакуума. Один трюк это иногда используется для создания искусственного ограничения вставив большой патрубок в выхлопную трубу, затем применив вакуум к клапану, чтобы проверить, открывается ли он.Не забудьте удалить ограничение впоследствии.

4. Снимите и осмотрите клапан EGR, если вы подозреваете проблема. Большинство отказов вызвано разрывом или утечкой в клапанная диафрагма. Если клапан не обратного давления, он должен удерживать вакуум, когда вакуум создается с помощью ручного насоса. Если он не может удерживать вакуум, его необходимо заменить. Примечание: этот тест не работает на обратных клапанах системы рециркуляции ОГ.

Обратные клапаны EGR иногда выходят из строя, если полый клапан шток забивается нагаром или мусором.Это вы можете увидеть для самим собой. Убрать такой засор практически невозможно, поэтому заменить клапан рециркуляции ОГ.

Накопление углерода вокруг основания клапана рециркуляции ОГ может иногда мешают открытию или закрытию клапана. Их можно удалить осторожной щеткой или намочив кончик клапан в растворителе. Не замачивайте весь клапан в растворителе или дайте растворителю попасть где-нибудь рядом с диафрагмой. Растворитель атакует и разрушит диафрагму.

5. Проверьте канал рециркуляции ОГ в коллекторе на предмет засорения. Используйте очиститель для труб или небольшой кусок проволоки, чтобы исследовать отверстие. за завал. Иногда вы можете удалить материал, который забивая отверстие, осторожно тыкая в него. В других случаях это может потребоваться снять коллектор и получить его профессионально очищены. Также рекомендуется одновременно очистить корпус дроссельной заслонки и впускной коллектор от лака и нагара.

КАК ЗАМЕНИТЬ КЛАПАН ОГ

С таким большим количеством вариаций от одного транспортного средства до далее в системах контроля выбросов и калибровки, это чрезвычайно Важно, чтобы вы получили правильный клапан системы рециркуляции ОГ для замены применение. Два клапана системы рециркуляции ОГ могут выглядеть одинаково, но должны быть откалиброваны по-разному с точки зрения расхода и количества вакуума и / или противодавление, необходимое для открытия клапана. Следовательно, у вас может быть для ссылки на номер VIN автомобиля, а также год, марку, модель и объем двигателя при заказе замены клапана EGR.Это может также необходимо указать номер детали OEM на старом рециркуляторе EGR. клапан (по возможности) при заказе замены, поэтому не выбрасывайте старый клапан рециркуляции отработавших газов прочь, пока у вас не будет новый, установите и убедился, что он работает правильно.

Многие клапаны системы рециркуляции ОГ на вторичном рынке являются "консолидированными", поэтому меньше деталей номера необходимы для охвата более широкого диапазона транспортных средств Приложения. В некоторых из этих клапанов используются сменные ограничители для изменения их характеристик потока.Следуйте инструкциям поставщика относительно того, какой ограничитель использовать. для правильной калибровки.



Другие статьи о выбросах:

Система принудительной вентиляции картера (PCV)

Система контроля выбросов паров бензина EVAP

Понимание проблем с управляемостью и выбросами OBD II

Обзор основных систем контроля выбросов

Диагностика выбросов выхлопных газов

Поиск и устранение неисправностей P0420 Catalyst Code

Каталитические преобразователи

)

Обнаружение и устранение утечек вакуума

Обновление тестирования выбросов

Щелкните здесь, чтобы прочитать больше автомобильных технических статей

Нужна информация из руководства по техническому обслуживанию вашего автомобиля?

Mitchell 1 DIY инструкции по ремонту

.Полное руководство по системе рециркуляции выхлопных газов (EGR)

- компоненты - x-engineer.org

В этой статье рассматриваются компоненты системы рециркуляции выхлопных газов (EGR) . Для получения более подробной информации о том, почему система рециркуляции отработавших газов необходима в двигателе внутреннего сгорания, как она работает и о типах (архитектурах) систем рециркуляции ОГ, читайте также следующие статьи:

Рециркуляция выхлопных газов (EGR) является наиболее распространенной технологией для . уменьшить выбросы оксидов азота (NO x ) на дизельных двигателях внутреннего сгорания (ДВС).Система рециркуляции отработавших газов забирает выхлопные газы из выпускного коллектора и повторно вводит их во впускной коллектор, смешивая их со свежим воздухом. Таким образом, основные компоненты выбросов NO x уменьшаются:

  • кислород : который замещается инертными (выхлопными) газами
  • температура сгорания : которая снижается из-за более высокой теплоемкости диоксида углерода (CO 2 ) и водяной пар (H 2 O) отбирает часть тепла сгорания

Большая часть системы рециркуляции ОГ содержит по крайней мере:

  • клапан рециркуляции ОГ
  • охладитель рециркуляции ОГ (опционально)
  • Обводной канал охладителя системы рециркуляции ОГ (опция)
  • впускной дроссельный клапан

Некоторые автомобили имеют системы рециркуляции ОГ как высокого, так и низкого давления, что означает, что компоненты рециркуляции ОГ увеличены вдвое.

Изображение: Схема рециркуляции выхлопных газов высокого и низкого давления (EGR)
Кредит: [1]

  1. Блок цилиндров
  2. Клапан EGR (высокое давление)
  3. Перепускная линия охладителя EGR (высокое давление)
  4. Охладитель EGR (высокое давление) )
  5. впускной дроссель (высокое давление)
  6. промежуточный охладитель второй ступени (всасываемый воздух)
  7. турбокомпрессор второй ступени
  8. исполнительный механизм с изменяемой геометрией (турбина)
  9. перепускной клапан
  10. турбокомпрессор первой ступени
  11. сажевый фильтр
  12. дроссель выхлопа (низкое давление)
  13. охладитель системы рециркуляции ОГ (низкое давление)
  14. клапан рециркуляции ОГ (низкое давление)
  15. промежуточный охладитель первой ступени (всасываемый воздух)

Основная функция клапана рециркуляции отработавших газов - пропускать выхлопные газы течь из выпускного коллектора во впускной коллектор.

Подавляющее большинство выпускаемых клапанов, вплоть до стандартов выбросов Евро 3, имели тарельчатый клапан, открывающийся внутрь, с вакуумным приводом. Ранние версии пневматического клапана рециркуляции ОГ используют не электрическую энергию для перемещения самого клапана, а вал, соединенный с диафрагмой в вакуумном цилиндре. По сравнению с клапаном системы рециркуляции ОГ с электрическим приводом основным преимуществом пневмоклапана является низкая стоимость, отсутствие механической передачи и простота.

Изображение: Пневматический клапан EGR
Кредит: BorgWarner

Изображение: Пневматический клапан EGR
Кредит: Hella

Изображение: Пневматический клапан EGR
Кредит: Hella

Другими преимуществами пневматического клапана рециркуляции ОГ являются: устойчивость к высоким температурам, особенно при отсутствии датчика положения (отсутствие электрического соединения), а также небольшие размеры и малая масса всего клапана.

В зависимости от ожидаемого времени реакции и резерва доступного вакуума для перемещения клапана размер диафрагмы и вакуумного цилиндра может быть значительным. Недостатками пневмоклапанов системы рециркуляции ОГ являются:

  • низкое усилие срабатывания для открытия
  • закрытие обеспечивается только возвратной пружиной (в случае отложений сажи на клапане невозможно удалить нагар с помощью быстрого клапана. закрытие / разрушение, что может привести к постоянно открытому положению)

Электроприводы теперь стали стандартом благодаря более быстрому и точному управлению, которое соответствует более строгим стандартам выбросов.Современные электрические клапаны системы рециркуляции ОГ , независимо от того, установлены ли они в системе рециркуляции ОГ низкого или высокого давления, состоят из следующих элементов:

  • фактический клапан , который при открытии / закрытии изменяет сечение потока газа
  • привод (электрический), который обеспечивает необходимое усилие для открытия / закрытия клапана
  • Корпус клапана , который удерживает клапан, привод, а также возвратную пружину и другие механические компоненты
  • датчик положения , который передает к модулю управления двигателем положение клапана
  • корпус , который содержит датчик положения и электрические соединения

Изображение: Электрический клапан EGR
Кредит: Valeo

Изображение: Электрический Клапан EGR
Кредит: Hella

Изображение: Электрический клапан EGR
Кредит: Hella

Клапаны рециркуляции ОГ с электрическим приводом могут иметь тарельчатые клапаны, открывающиеся внутрь или наружу, в зависимости от типа привода.Линейные соленоиды, шаговые двигатели, моментные двигатели и двигатели постоянного тока являются основными типами электрических приводов, которые используются и разрабатываются различными поставщиками компонентов системы рециркуляции выхлопных газов. Они предлагают преимущество более быстрой и точной работы по сравнению с традиционной вакуумной (пневматической) системой.

Соленоид - это электромагнит, состоящий из катушки (электрическая цепь) и сердечника из мягкого железа (магнитная цепь), который создает ориентированное магнитное поле. Когда электрический ток проходит через катушку, возникающее магнитное поле тянет за собой железный вал, который открывает клапан.Время отклика соленоида меньше по сравнению с электродвигателем, но он имеет хороший отвод тепла от обмотки (статора) к корпусу.

Изображение: Линейный (соленоидный) клапан EGR
Кредит: Delphi

Изображение: Линейный (соленоид) клапан EGR - компоненты
Кредит: Delphi

где:

  1. выхлоп впуск газа
  2. якорь
  3. датчик положения
  4. узел катушки
  5. корпус клапана
  6. клапан (выхлопной газ)

Сила срабатывания, создаваемая соленоидом, пропорциональна квадрату магнитной индукции и возможна только в одном направлении (открытие).Для обратного направления (закрытия) клапан имеет возвратную механическую пружину. Разница во времени реакции между двумя направлениями срабатывания (быстрый соленоид против медленной пружины) затрудняет управление электромагнитными клапанами. Другим недостатком соленоидов является низкая сила срабатывания, что делает их очень чувствительными к колебаниям на одной оси с силой срабатывания.

Изображение: электромагнитный клапан системы рециркуляции ОГ
Кредит: Delphi

Электродвигатели постоянного тока также используются для приведения в действие клапанов рециркуляции ОГ.Таким образом, двигатель постоянного тока содержит ротор , состоящий из металлического сердечника с медной обмоткой, и статор , состоящий из постоянных магнитов, магнитный поток которых проходит через ротор. Узкое пространство между ротором и статором называется , воздушный зазор . Крутящий момент, создаваемый двигателями постоянного тока, преобразуется в линейную силу срабатывания через систему механических шестерен и рычагов. Несмотря на значительную зону нечувствительности и большую инерцию механизма, двигатель постоянного тока предлагает лучший компромисс с точки зрения времени отклика, стабильности и устойчивости к сбоям.

Положение клапана рециркуляции ОГ, приводимого в действие двигателем постоянного тока, может быть достигнуто только с помощью датчика положения . Датчик положения клапана является линейным и выдает сигнал, пропорциональный его питающему напряжению (обычно 5В). Сигнал датчика положения клапана рециркуляции отработавших газов настроен на возрастание в направлении открытия клапана. Датчик положения используется по трем основным причинам:

  1. позволяет осуществлять управление клапаном рециркуляции ОГ с обратной связью: масса выхлопных газов рассчитывается функцией положения клапана рециркуляции ОГ; функция рабочей точки двигателя (крутящий момент, скорость и температура), электронный модуль управления (ECM) двигателя устанавливает конкретное положение клапана EGR; это положение измеряется датчиком и возвращается в модуль управления; в зависимости от погрешности между заданным положением и фактическим положением, ECM управляет напряжением, подаваемым на клапан, чтобы привести клапан рециркуляции ОГ в желаемое положение.
  2. позволяет проводить диагностику клапана рециркуляции ОГ: положение клапана рециркуляции ОГ является используется для обнаружения разницы между заданным значением расхода выхлопного газа и фактическим расходом.
  3. позволяет рассчитать массовый расход выхлопного газа.

В старых типах клапанов системы рециркуляции ОГ использовались датчики положения контакта (резистивные).В текущем поколении клапана EGR используются бесконтактные датчики положения (в основном на эффекте Холла), которые по сравнению с резистивными датчиками имеют лучшую точность и надежность.

Изображение: Электрический клапан хода клапана EGR
Кредит: BorgWarner

Основная проблема двигателей постоянного тока возникает из-за механического соединения между щетками и роторным коллектором. Чем выше скорость ротора, тем сильнее должно увеличиваться давление щетки, чтобы поддерживать контакт с коллектором, и возникает большее трение.Поскольку через щетки и коллектор протекает электрический ток, может возникнуть дуговая разрядка, которая быстро изнашивает щетки и создает помехи в цепи питания.

При более низких рабочих скоростях частицы от щеток накапливаются между сегментами коллектора с риском короткого замыкания. Максимальная скорость двигателя ограничена примерно 10000 об / мин. Для работы с полезной скоростью менее 1000 об / мин и увеличения выходного крутящего момента используется зубчатый механизм .Поэтому двигатели постоянного тока относительно громоздки и нуждаются в редукторе, чтобы иметь скорость и крутящий момент в подходящем диапазоне.

Другой вариант двигателя постоянного тока - это моментный двигатель . Это бесконтактные поворотные приводы (бесщеточные двигатели постоянного тока), управляемые стандартным H-мостом. Моментный двигатель способен бесконечно генерировать постоянный крутящий момент в заданном фиксированном положении без перегрева или поломки.

По сравнению с электродвигателем постоянного тока, моментный электродвигатель более экономичен из-за меньшего количества компонентов: отсутствует коллектор и щетки в контакте.Кроме того, он более компактен, поскольку не требуется механической зубчатой ​​передачи, привод устанавливается непосредственно на валу клапана.

Клапаны рециркуляции ОГ также приводятся в действие шаговыми двигателями . Ротор содержит набор постоянных магнитов, а статор - набор электромагнитов (катушек с железным сердечником), управляемых схемой силовой электроники. Вращение происходит из-за взаимодействия ротора и магнитного поля, создаваемого электромагнитными агентами. Положение ротора контролируется набором Н-образных мостов, по две на каждый полюс.Шаговый двигатель может вращаться в обратном направлении без зубчатого механизма.

Преимущества и недостатки каждого типа систем электрического управления для клапанов системы рециркуляции ОГ приведены в таблице ниже. 10- 20 мс), низкая загрузка процессора

  • слабое усилие срабатывания
  • однонаправленное срабатывание, опирается на пружину для обратного движения (закрытие)
  • высокое потребление энергии
Двигатель постоянного тока (щетки)
  • высокое усилие срабатывания
  • среднее время отклика: менее 100 мс
  • низкий крутящий момент чувствительность к внешним механическим воздействиям
  • чувствительность к вибрациям и высокой тепловой нагрузке
  • громоздкий из-за необходимости зубчатого механизма
  • низкий надежность зубчатого механизма
  • высокое энергопотребление
  • se не чувствителен к электромагнитным помехам и износу щеток
  • быстрое планирование контроллера (5 мс), высокая загрузка ЦП
Моментный двигатель (бесщеточный)
  • прямое срабатывание, очень компактный
  • средний отклик: менее чем 100 мс
  • низкая чувствительность к электромагнитным помехам
  • нелинейный выходной крутящий момент (зависит от положения ротора)
  • очень быстрое планирование контроллера (2 мс), высокая загрузка ЦП
  • низкий момент срабатывания
  • большой вес
Шаговый двигатель
  • простая система управления
  • компактный (зубчатый механизм опционально)
  • низкий крутящий момент срабатывания
  • низкая точность положения
  • медленное время отклика (200 мс)
CPU - центральный процессор

In условия пневматические vs.электрический привод , преимущества и недостатки каждой технологии суммированы в таблице ниже

Пневматический Соленоид (линейный) Двигатель постоянного тока
Сила срабатывания [Н] 100… 120 25… 35 350… 450
Время отклика при открытии [мс] 1000… 2000 75… 85 70… 80
Время отклика при закрытии [мс ] 60.. 70 50… 60 60… 70
Устойчивость к засорению отложениями средняя низкая высокая
Чувствительность к давлению выхлопных газов низкая высокая очень высокая
Точность управления положением низкая высокая высокая

Благодаря своим общим преимуществам клапаны EGR с приводом от двигателя постоянного тока являются наиболее распространенными типами клапанов.

Системы рециркуляции ОГ обычно имеют впускных дроссельных заслонок перед клапаном рециркуляции ОГ. Назначение дроссельной заслонки - создать разницу давлений между выпускным и впускным коллекторами (когда они закрыты) и позволить выхлопным газам течь в цилиндры. Большинство дроссельных заслонок системы рециркуляции ОГ представляют собой традиционные «дроссельные заслонки», аналогичные дроссельным заслонкам бензиновых двигателей, и управляются электронно модулем управления двигателем (ЕСМ).

Изображение: Электрический дроссельный клапан
Предоставлено: BorgWarner

Охладитель EGR (радиатор) снижает температуру выхлопных газов перед их подачей в поток наддувочного воздуха.Чем ниже температура, тем выше плотность, тем выше эффективность снижения выбросов NO x . Охлаждение выхлопного газа перед смешиванием с всасываемым воздухом снижает температуру сгорания и увеличивает соотношение кислорода к топливу. Более высокий поток CO 2 и H 2 O в двигатель с охлажденными выхлопными газами увеличивает теплопоглощающую способность входящего заряда; более низкая температура заряда на входе обычно снижает температуру сгорания. Система рециркуляции отработавших газов с охлаждением была введена для достижения предельных значений NO x Euro 4 и Euro 5.

Подавляющее большинство охладителей системы рециркуляции ОГ изготовлено из труб и пластин из нержавеющей стали или алюминия.

Изображение: охладитель системы рециркуляции ОГ
Кредит: Valeo

В большинстве систем рециркуляции ОГ есть перепускной клапан , интегрированный с радиатором системы рециркуляции ОГ. Когда двигатель холодный, выхлопные газы направляются прямо в двигатель. Охладитель EGR имеет очень высокую эффективность теплообмена, и без байпаса рециркулируемые газы были бы очень холодными и задерживали нагрев катализатора окисления, что привело бы к чрезмерным выбросам HC и CO.Поэтому решение состоит в обходе охладителя системы рециркуляции ОГ, пока катализатор окисления не достигнет номинальной рабочей температуры.

Изображение: Встроенная система рециркуляции отработавших газов (EGR)
Кредит: BMW

  1. Охладитель EGR
  2. электрическое соединение
  3. Клапан EGR
  4. Впуск выхлопных газов (горячий, соединение с выпускным коллектором)
  5. Перепуск охладителя EGR исполнительный механизм клапана (пневматический)
  6. вход охлаждающей жидкости двигателя
  7. выход охлаждающей жидкости двигателя
  8. выход выхлопных газов (холодный, подключение к впускному коллектору)
  9. направление через головку блока цилиндров

Изображение: EGR с охладителем - интеграция двигателя
Кредит : VW

Охладитель может быть I или U-образного типа, в зависимости от формы прохода газа через охладитель.В случае U-образного охладителя EGR входной и выходной фланцы объединены в единый блок на одном конце охладителя.

Изображение: EGR с охладителем - как это работает
Кредит: VW

1. Охладитель EGR
2. Кулачок
3.a Клапан EGR (закрытое положение)
3.b Клапан EGR (открытое положение)
4. Выхлоп Впуск газа (горячий, соединение с выпускным коллектором)
5.a Перепускной клапан охладителя EGR (закрытое положение)
5.b Перепускной клапан охладителя EGR (открытое положение)
6. Впускное отверстие охлаждающей жидкости двигателя
7.Выход охлаждающей жидкости двигателя
8. Выход выхлопных газов (холодный, соединение с впускным коллектором)

По сравнению с системы рециркуляции выхлопных газов низкого давления более эффективны в снижении выбросов NO x в современных дизельных двигателях [3]. BorgWarner демонстрирует потенциал так называемого впускного вихревого дросселя (IST) для использования потерь выхлопных газов и превращения их в предварительное вихревое движение всасываемого воздуха, поступающего в турбокомпрессор, для улучшения аэродинамики компрессора.IST заменяет обычную дроссельную заслонку системы рециркуляции ОГ низкого давления во впускном коллекторе, обычно это простой дроссельный клапан, перед турбокомпрессором.

Изображение: Турбокомпрессор с впускным вихревым дросселем (IST) - выкидные линии
Кредит: BorgWarner

Дросселирование всегда ведет к потерям. Подход IST состоит в том, чтобы использовать потери и превратить их в предварительное вихревое движение всасываемого воздуха, поступающего в турбокомпрессор, для улучшения аэродинамики компрессора. Очевидно, что предварительная завихрение будет иметь положительное влияние на компрессор даже там, где дросселирование не требуется.Таким образом, IST можно использовать для повышения эффективности и производительности двигателя в регионах, где не требуется дросселирование или EGR.

Изображение: Турбокомпрессор с впускным вихревым дросселем (IST) - деталь
Кредит: BorgWarner

В IST эффект дросселирования достигается за счет регулируемых входных направляющих лопаток в воздуховоде свежего воздуха. Другими словами, IST - это впускной дроссель, сконструированный как устройство предварительной закрутки компрессора. Ожидается, что этот подход окажет положительное влияние на двигатель внутреннего сгорания, например:

  • более высокий крутящий момент на низких оборотах
  • снижение выбросов выхлопных газов
  • более низкий расход топлива

Чтобы получить максимальную отдачу от IST, он должен эксплуатироваться в разные режимы в зависимости от режима работы двигателя.Угол впускных направляющих лопаток непрерывно регулируется с изменением нагрузки и скорости двигателя, а уставка лопаток определяется алгоритмом управления с учетом положения VGT (турбокомпрессор с изменяемой геометрией) и клапанов EGR.

Ссылки:

[1] Стратегии системы рециркуляции отработавших газов на основе выбросов в дизельных двигателях для требований RDE, Томас Кёрфер, др. Торстен Шнорбус, Микеле Миччо, Йошка Шауб, ATZ.
[2] Передовые технологии и разработка двигателей внутреннего сгорания с прямым впрыском, Том 2: Дизельные двигатели, Под редакцией Хуа Чжао, CRC Press, 2010 г.
[3] Впускной дроссель и устройство предварительной завихрения для системы рециркуляции ОГ низкого давления

.

Новый катализатор природного газа повысит экологичность транспорта

Майкл Гарольд, инженер-химик из Хьюстонского университета, возглавит проект стоимостью 2 миллиона долларов по разработке и оптимизации более дешевого и более эффективного катализатора для удаления непрореагировавшего метана. Предоставлено: Университет Хьюстона.

Благодаря достижениям в технологии бурения, в США достаточно природного газа, чтобы его хватило на будущее столетие и далее. Это возродило идею использования недорогого природного газа отечественного производства в качестве транспортного топлива.

В основном состоящий из метана, природный газ является более чистым горючим топливом, чем бензин или дизельное топливо, когда речь идет об углеводородах и оксидах азота, но нежелательный «проскок» непрореагировавшего метана может уменьшить это преимущество, поскольку метан является мощным парниковым газом.

Министерство энергетики США выбрало команду во главе с инженером-химиком из Хьюстонского университета для проекта стоимостью 2 миллиона долларов по разработке и оптимизации более дешевого и более эффективного катализатора для удаления непрореагировавшего метана.

Майкл Гарольд, председатель отделения химической и биомолекулярной инженерии UH, будет работать с Ларсом Грабоу, доцентом кафедры химической и биомолекулярной инженерии в UH, и исследователями из Национальной лаборатории Ок-Ридж, Университета Вирджинии и CDTi Inc. Компания, занимающаяся технологиями выбросов, базируется в Окснарде, Калифорния,

.

При сжигании природного газа образуется гораздо меньше углекислого газа, чем при сжигании бензина или дизельного топлива. Метан - основной компонент природного газа - до недавнего времени не считался проблемой, отчасти потому, что он не был связан с рисками для здоровья, связанными с углекислым газом.Но это гораздо более мощный парниковый газ, чем CO2, что делает его эффективным катализатором, имеющим решающее значение для более широкого внедрения транспортных средств, работающих на природном газе.

Гарольд, эксперт в области каталитических реакций, сказал, что команда сосредоточится на так называемом «четырехкомпонентном катализаторе», основанном на трехкомпонентных катализаторах, используемых в бензиновых и дизельных двигателях. Они одновременно преобразуют неметановые углеводороды, оксид углерода и оксиды азота. Новый катализатор также будет преобразовывать метан.

Важнейшим аспектом работы является сокращение использования драгоценных металлов, снижение затрат.В традиционных катализаторах выхлопных газов автомобилей используются платина, палладий и родий, которые эффективны, но дороги.

Новый четырехкомпонентный катализатор будет проверять использование оксидов металлов, содержащих более дешевые элементы: железо, кобальт, медь, марганец, никель и другие. Эти металлы менее эффективны, а также менее дороги, и Гарольд сказал, что конструкция может по-прежнему потребовать использования небольшого количества драгоценных металлов для достижения целей контроля выбросов. Технология Spinel компании CDTi станет ключевым элементом в разработке нового класса высокоэффективных катализаторов с низким содержанием драгоценных металлов для контроля выбросов двигателей, работающих на природном газе.

Этот процесс, вероятно, будет включать в себя разработку нового материала, работу Grabow будет проводить с использованием атомистического вычислительного моделирования, а Стив Голден из CDTi возглавит разработку катализаторов и их коммерциализацию.

«Проект объединяет значительные рыночные возможности с нашими инновационными материалами Spinel, в сочетании с современными характеристиками и возможностями тестирования Университета Хьюстона и других ключевых партнеров», - сказал Голден.

После того, как прототип будет синтезирован и испытан с имитацией выхлопных газов, Гарольд сказал, что он будет испытан в Техасском центре чистых двигателей, выбросов и топлива, центре исследований, разработок и испытаний, базирующемся в Парке энергетических исследований UH.

«Мы работаем над чем-то важным для страны», - сказал Гарольд. «У нас есть избыток природного газа, и мы помогаем разрушить барьеры для его расширенного использования».


Исследовательская группа QU изобретает способы синтеза новых нанокатализаторов
Предоставлено Хьюстонский университет

Ссылка : Новый катализатор природного газа повысит чистоту транспорта (2018, 25 апреля) получено 6 января 2021 г. с https: // физ.org / news / 2018-04-natural-gas -izers-boost.html

Этот документ защищен авторским правом. За исключением честных сделок с целью частного изучения или исследования, нет часть может быть воспроизведена без письменного разрешения. Контент предоставляется только в информационных целях.

.

Смотрите также