Кто придумал катализатор на авто
Автокатализатор
История создания
Для того чтобы избавить и нас, людей, и природу от отравляющих веществ, создаваемых автомобилями, и изобрели столь необходимый прибор, как катализатор, устанавливаемый на разные виды двигателей. Устройство преобразовывает вредные выхлопные газы в менее вредоносные до выхода газов из выхлопной системы авто.
Широкое использование каталитических преобразователей началось в 1975 году. Но создано оно было намного раньше, в 1953 году в Америке, когда инженер Юджин Хоудри, ознакомившись со сводками по увеличению быстрыми темпами смога в различных городах, был просто шокирован данными. После чего он и решил разработать прибор, который смог бы защитить окружающую среду от влияния на нее человеческого фактора. Но созданное устройство оказалось малоэффективным, так как необходимая очистка не получалась из-за содержания в бензине большого процента свинца, и этот химический элемент не был запрещен к использованию в бензине почти до конца 20 века. Промышленный выпуск автокатализаторов был бессмысленным до тех пор, пока не внесли поправки в закон «Чистый воздух», запрещающие использование свинца.
Катализатор, созданный Хоудри, был позже преобразован для использования в легковых автомобилях группой инженеров, которой руководил Карл Д Кит. Новое устройство получил название каталитический конвертор, он имеет три пути. Новый прибор оказался грамотным и эффективным, он смог успешно контролировать выброс опасных химических веществ в атмосферу.
Классификация катализаторов
Кто помнит уроки химии, знает, что катализатор является веществом, ускоряющим или вызывающим химические реакции. Катализатор участвует в реакциях, но сам не является реактивом или продуктом реакций.
В каталитическом преобразователе есть:
Оба они представляют собой керамическую структуру, которая покрыта платиной, родием, палладием. Некоторые преобразователи покрыты золотом с примесью более дешевых автокатализаторов.
Многие современные выхлопные системы автомобилей имеют три каталитических преобразователя – для каждого вещества по одному.
Катализатор восстанавливающий
Является первым этапом каталитического преобразования. Для уменьшения выбросов NOх используется платина и родий
Катализатор окислительный
Вторая стадия каталитического преобразования помогает снизить количество топлива, которое не сгорело, а также окиси углерода, при помощи платины и палладия.
Конструкционно катализаторы автомобильные бывают двух видов – сотовая конструкция и в виде керамических бус. В большей части машин применяются нейтрализаторы с сотовой структурой.
Катализатор совершенно необходимая часть автомобиля, которая помогает избавить природу от вредных выбросов. К сожалению, «благодаря» нашим дорогам и некачественному топливу устройство часто выходит из строя. Нет никакого смысла ремонтировать нейтрализатор, лучше купить новый. А если не знаете, что делать с катализатором б/у, то мы вам советуем продать его нашей компании по самым приятным ценам.
Катализатор выхлопных газов. Мифы и заблуждения.
Катализатор (не котолизатор — это совсем другое устройство и для других целей…), он же каталитический нейтрализатор, каталитический преобразователь или каталитический конвертер — это устройство в выхлопной системе автомобиля направленное на снижение токсичных выбросов в атмосферу путем восстановления оксидов азота до азота и кислорода, дожига угарного газа и несгоревших углеводородов. В химии катализатор — это вещество ускоряющее или вызывающее химическую реакцию, но само при этом на расходующееся. Такими веществами являются медь, никель, золото, палладий, родий, хром и большинство драгоценных и редких металлических элементов. Принцип работы автомобильного катализатора как раз и основан на способности веществ-катализаторов к ускорению химических реакций. Чаще всего расположен катализатор сразу после приемной трубы, однако иногда его устанавливают прямо на приемной трубе, т.н. катколлектор. Делают это для более быстрого прогрева, так как эффективно работает он только при температурах свыше 300-400С. Однако большой минус такого расположения слишком высокие температуры в рабочем режиме и неприлично маленький срок службы катализатора.
Основные вещества, присутствующие в выхлопе, являются безвредными.
Однако процесс горения не совершенен и помимо безвредных веществ при работе двигателя выделяются крайне токсичные, канцерогенные и довольно вредные для людей вещества.
углеводороды (CHx)
оксиды азота (NOx)
окись углерода (CO)
Современные катализаторы являются трехкомпонентными, т.е. оснащены тремя каталитическими преобразователями, по одному на каждое вещество, которое необходимо снизить. Трехкомпонентный катализатор представляет собой металлический корпус из нержавеющей стали, в котором находится «сотовая» керамическая конструкция или реже конструкция типа «керамические бусины». Сотовая конструкция бывает металлической или керамической и покрыта веществами-катализаторами, обычно это платина, родий или палладий (в последнее время на некоторых моделях начинают применять золото, которое что удивительно дешевле других металлов-катализаторов). Керамическая конструкция более распространена, так как дешевле в производстве, однако у такой конструкции есть большой минус — хрупкость. Достаточно небольшого удара, чтобы керамические соты треснули и осыпались. В каталитических преобразователях используются два вида катализаторов: восстанавливающий и окислительный.
Восстанавливающий катализатор использует платину и родий, чтобы уменьшить выбросы оксидов азота. Когда молекула оксида или двуокиси азота встречается с молекулами катализатора, от нее отделяется атом азота, высвобождая кислород. Атом азота же связывается с другим атомом азота, образуя газообразный азот N2.
Окислительный катализатор уменьшает количество несгоревшего топлива СН и окиси углерода СО путем их сжигания (окисления) с помощью платины и палладия. Этот катализатор также помогает оксиду углерода вступить в реакцию с несгоревшим кислородом, образуя углекислый газ. В упрощенном виде эти химические реакции выглядят следующим образом:
Вследствие этих реакций токсичные, вредные вещества CO, CHx и NOx восстанавливаются или окисляются в безвредную воду H2O, азот N2 и углекислый газ CO2.
Каталитические преобразователи дизельных двигателей плохо справляются с сокращением выбросов NOx. Одна из причин в том, что дизельные двигатели сами по себе функционируют в более низком температурном режиме, чем бензиновые, а преобразователи работают лучше при нагреве. Ведущие эксперты в области «зеленого» автомобилестроения придумали новую выхлопную систему, которая помогает исправить этот недостаток. Они впрыскивают водный раствор мочевины в выхлопную трубу до того, как газы достигнут преобразователя. При этом возникает химическая реакция, которая уменьшает количество NOx. Карбамид, также известный как мочевина — органическое соединение углерода, азота, кислорода и водорода. Его можно обнаружить в моче млекопитающих и земноводных, что и объясняет такое название. Мочевина реагирует с NOx с получением азота и водяного пара, снижая количество оксидов азота в выхлопных газах дизельных двигателей более чем на 90 процентов.
Причины выхода катализатора из строя.
Для керамических катализаторов:
-Удар, например, о камень (достаточно небольшого удара, чтобы керамические соты рассыпались).
-Попадание воды на раскаленный катализатор, например, если заехать в лужу на прогретой машине (также может привести к тому, что соты рассыпятся).
-Неисправность в системе зажигания. Если при пуске двигателя не происходит воспламенение, то топливо может попасть в приемную трубу, а затем и в катализатор и бензин может взорваться в катализаторе (что также может привести к тому, что соты рассыпятся), многократные пропуски зажигания быстро разрушают и даже оплавляют катализатор.
Для всех катализаторов:
-Некачественный (низкое октановое число, содержание смол, дизтоплива) и этилированный бензин.
-Попадание паров и частиц несгоревшего масла (зола не имеет значения) быстро забивают соты.
-Попадание в катализатор антифриза или «левых» жидкостей для промывки топливной системы.
-Переобогощенная топливно-воздушная смесь покрывает катализатор сажей и забивает его.
-Долгая работа двигателя на холостом ходу, пробочная езда, постоянные автозапуски и прогревы.
Признаки неисправного катализатора
-Автомобиль начинает «тупить», ухудшаются динамические характеристики, автомобиль перестает «тянуть», плавают обороты на холостом ходу, двигатель может не разгоняться выше определенных оборотов, катализатор может раскалиться докрасна и даже оплавиться кожух.
-Двигатель начинает «дизелить», громко и жестко работать (сильный подпор выхлопным газам).
-Характерный звон и дребезжание в районе катализатора (соты катализатора рассыпались).
-При перегазовке из выхлопа высыпается «крупа» или белая-серая пыль — частицы катализатора.
Катализаторы не подлежат ремонту, а только замене на родной, либо на универсальный аналог. Также возможна замена катализатора на пламегаситель, с ухудшением норм экологичности до Евро-0 с невозможностью въезда в города большинства цивилизованных стран.
Предпочтительней ставить универсальный катализатор:
-Если автомобиль младше 5-10 лет.
-Если вы не хотите загрязнять атмосферу.
-Если вы планируете выезжать за границу.
-Если вы самостоятельно проходите техосмотр.
-Если работа ДВС без катализатора имеет сложности.
В других случаях более предпочтителен недорогой вариант с пламегасителем и обманкой либо прошивкой.
Средний срок службы современных катколлекторов (находящихся в непосредственной близости к ДВС) около 100-150т.км., катализаторов который устанавливаются снизу авто, после «паука», не менее 250т.км. Нередки случаи жизни катализаторов более 500т.км., только у старых авто, разработки 90х годов, сейчас такое не встречается и считают за чудо, если катализатор прожил 250-300т.км. Все дело в толщине и прочности керамики — раньше не экономили…
Заблуждения и мифы по поводу катализаторов.
-Вопреки расхожим мнениям гаражных, диванных аналитегов и автомастеров, осыпающийся катализатор не может навредить двигателю, вызвать абразивный износ, даже с фазовращателями на впуске и выпуске и катколлектором. Подсос керамической пыли в двигатель попросту НЕВОЗМОЖЕН, особенно если углубиться и посмотреть диаграммы работы двигателя. Выпускные клапана на этапе впуска закрыты ВСЕГДА, когда давление в выхлопной системе превышает давление в камере сгорания. Поэтому керамическая пыль не может попасть в камеру сгорания и наделать задиров на юбках поршня и хоне цилиндров. Тем более при разборках таких двигателей (которые имеют явные задиры и разрушенный катализатор) никакие впрессованные частицы или частицы в масле или фильтрах нигде обнаружены не были. Максимум что может сделать катализатор — постепенно разрушиться и улететь в атмосферу, а вот последнее совершенно не полезно для людей, микрочастицы катализаторной пыли, попадая в легкие (вместе с сажей от дизельных двигателей и пылью выбитой шипами из асфальта) навсегда остаются там и постепенно, накапливаясь — вызывают СИЛИКОЗ, с рубцеванием и разрушением тканей легких и провоцированием развития рака. Как вам такой расклад — любители «псевдозеленых» технологий? Небольшое количество окисей азота и углеводородов покажутся просто страшилкой. Поэтому при малейших признаках разрушения — удаляйте катализатор, меняйте на пламегаситель, спасите жизни окружающих от керамической пыли.
-Вопреки все зеленеющим технологиям, при прогреве двигателя (особенно в мороз) катализатор не работает вообще, а для более быстрого прогрева комп начинает жутко богатить смесь. Адская углеводородная вонища с утра у стоянок (у некоторых богатит аж до черного коптящего дыма в самом начале прогрева — что там про безвредный выхлоп с катализатором?) от только что заведенной машины не только от того что катализатор не работает (если он еще есть…), но и от богатой смеси, предназначенной для прогрева этого самого катализатора. Выходит что авто, комп которых рассчитан на быстрый прогрев катализатора при запуске — загрязняет атмосферу гораздо сильнее, чем те, у которых катализатора нет изначально!
—Правильно рассчитанный инжекторный двигатель, с широкополосной лямбдой, а также двигатель с непосредственным впрыском в катализаторе не нуждаются совершенно. Их выхлоп в нормальных режимах работы, а также при прогреве не содержит ничего вредного (высоких температур нет — окиси азота отсутствуют, смесь чуть бедная или нормальная, поэтому СО и СН в выхлопе тоже не будет), исключая режим работы с «прогревом» катализатора. Особенно бесполезен катализатор ДВС с непосредственным впрыском, т.к. их режимы работы предполагают почти постоянное обеднение смеси с разным соотношением воздух/топливо, вредные выбросы таких двигателей — минимальны.
-Наличие катализатора в системе приводит к росту расхода топлива (при прогреве и при низких температурах — к существенному росту, т.к. катализатор греется несгоревшим топливом), снижению момента и мощности (из-за дополнительного сопротивления в выхлопе), снижению надежности всей системы в целом и добавляет дополнительных расходов на поддержание всей систем в работоспособном состоянии — дополнительные дорогие лямбда-зонды, собственно сами катализаторы, усложнение конструкции выхлопной системы, вместе с ее утяжелением. Думаю многие заметили, что чем «экологичней» автомобиль — тем он дороже…
Вместо того, чтобы правильно настраивать двигатели и исключать появления в выхлопе окисей азота, углеводородов и моноксида углерода (таких способов сейчас существует огромное количество), производители навешали болванок с керамикой, которые еще и нужно прогревать несгоревшим топливом и повышенной температурой выхлопных газов. Т.е. мы жертвуем расходом топлива и ресурсом всей системы лишь ради того, чтобы катализатор всегда был нагрет как минимум до 300-400С, чтобы он мог дожигать несгоревшее топливо, которое подается с избытком для прогрева этого самого катализатора! Идиотизм, да и только…
Т.о. катализатор выхлопных газов был бы очень полезен во времена карбюраторных двигателей с постоянно богатой смесью и плавающей стехиометрией, из-за отсутствия нормальной обратной связи. Но в современных двигателях, очень точно регулирующих смесь до десятых долей %, имеющих широкополостные лямбда-зонды, высокоточные форсунки, а то и непосредственный впрыск применение катализаторов единственное — получение сертификата Евро с все возрастающей цифрой…к сожалению, все современные «экологичные и зеленые» системы и нормы придуманы лишь для одного — извлечения прибыли, из потребителей, организаций, автопроизводителей и всех остальных…все это не борьба за экологию…это борьба ЗА БАБЛО.
Зачем и Кому понадобилось придумать катализатор?
Кто придумал автомобильный катализатор и как это работает
В далеком 1956 году американский химик-технолог Юджин Гудри подал патент на технологию очистки продуктов горения в выхлопных газах. При помощи нового изобретения отработанный газ в автомобильном выхлопе должен был становиться менее токсичным. Данная проблема возникла уже тогда, в середине минувшего века, от смога страдали жители мегаполисов, а токсичные выбросы отравляли и людей и окружающую среду.
Изначально в качестве катализатора выступали гранулы из глины покрытые оксидом алюминия с частицами платины, родия и палладия. Со временем гранулы были усовершенствованы и трансформированы в удлиненные полые капсулы, стенки которых покрыты напыление из металлов-платиноидов. Ценность преобразователя выхлопных газов состоит именно в этих драгметаллах, которые доступно использовать вторично. Потому так распространены скупки б/у катализаторов во всем мире.
Сам принцип работы автомобильного нейтрализатора остался неизменен – раскаленный выхлопной газ проходит через капсулы из керамики или металла, вступают в контакт с драгметаллами и при температуре от 300 °C преобразуются:
Разработка Юджина Гудри стала первым шагом в мире технологий в защиту окружающей среды от токсичного воздействия отходов промышленности, в том числе автомобильной.
Отметим, что изобретенный американцем агрегат оказался на тот момент неэффективным, так как нейтрализовать большой объем свинца, входящий в бензин тех годов, не был способен. Только к концу ХХ века в США запретили использовать свинец, а первые аналоги современных автокатов появились в 1970-х годах.
Драгоценные металлы: как они работают
Так как в процессе катализа участвуют драгметаллы, при этом сохраняя свою ценность, продать катализатор дорого можно даже в нерабочем состоянии. По сути, платиноиды ускоряют реакцию дожига и окисления. В нынешних авто применяют трехкомпонентные каталитические преобразователи, сокращающие объем углеводорода, угарного газа и окиси азота.
На эффективность работы каталитического конвертера оказывают влияние множество факторов, например, применение бензина с высоким содержанием тетраэтилсвинца способно быстро вывести автокат из строя. В этом случае цена катализатора в скупке окажется небольшой, так как драгоценное напыление в нем будет практически уничтожено.
Но если преобразователь выхлопа разбился или оплавился, забился сажей или просто отработал свой ресурс всегда можно сдать катализатор в скупку от компании Katalizatoroff и частично компенсировать расходы на замену новым устройством.
История автомобильного нейтрализатора
Каталитический конвертер располагают в начале глушителя, сразу за выпускным коллектором, чтобы устройство быстро и эффективно прогревалось до рабочей температуры от 300°С. Оптимальной температурой, положительно влияющей на продуктивную работу и срок эксплуатации конвертера, принято считать 400-800°С. Превышение температуры негативно влияет и ускоряет старение нейтрализатора. В некоторых случаях конвертер устанавливают непосредственно на приемной трубе, ускоряя процесс прогрева, но и вызывая спекание драгоценных металлов и ячеистых сот блока-носителя, приближая выход устройства из строя.
Также увеличить температуру выхлопных газов можно, увеличив подачу топлива, временно переобогащая стехиометрическую смесь.
В процессе работы двигателя вырабатываются различные вещества. К относительно нейтральным относятся:
К токсичным веществам относят:
Удаление из выхлопных газов трех вредных компонентов, образующихся при горении топлива, дало название самому устройству – трехкомпонентный каталитический конвертер. Для полноценной работы нейтрализатора требуется поддержание рабочей температуры от 300°C, при которой из отработанных газов удаляется 90% контактирующих с катализирующим слоем токсичных веществ.
В каталитических преобразователях используются два вида катализаторов: восстанавливающий и окислительный.
Восстановительный процесс происходит при содействии платины и родия, которые при взаимодействии с оксидами азота преобразует их в азот. Когда молекула оксида или диоксида азота встречается с молекулами катализатора, от неё отделяется атом азота, высвобождая кислород. Атомы азота связываются между собой, образуя газообразный азот.
Окислительный процесс осуществляется при контакте отработанных газов с палладием и платиной, которые ускоряют преобразование углеводородов (СН) до состояния водяного пара, а угарный газ – до углекислоты.
В упрощенном виде эти химические реакции выглядят следующим образом:
Применяющиеся в автомобилях нейтрализаторы требуют, чтобы двигатель работал при коэффициенте избытка воздуха (α) максимально приближенном единице. Это не дает возможность использовать обедненную смесь (α>1) для повышения экономичности и богатую смесь (α Поделиться статьей
Катализатор: зачем нужен, можно ли ездить без него и как пройти техосмотр
Содержание:
Для чего нужен автомобильный катализатор
Катализатор или каталитический нейтрализатор — это деталь выхлопной системы, которая обеспечивает дожигание выхлопных газов, производимых машиной. По сути, катализатор отвечает за снижение вредных выбросов в атмосферу. То есть делает автомобиль более экологичным и соответствующим заявленным в документах нормам по выбросам — Евро-5 или Евро-6 и другим.
При этом катализатор — деталь дорогая, ее замена при выходе из строя требует серьезных вложений. Катализаторы бензиновых машин делятся на две группы: металлические и керамические. А для дизельных моторов в качестве катализаторов выхлопной системы устанавливают сажевые фильтры.
Внутри керамического катализатора расположен картридж из керамики, он не очень дорогой, но имеет хрупкую конструкцию, также как и сажевые фильтры — они могут сломаться от погружения в воду или сильного удара. Металлический катализатор считается более прочным и долговечным. Он более устойчив к воде и повреждениям, но и стоит дороже керамического аналога.
Зачем снимают катализатор
Некоторые автомобилисты уверены, что машина прекрасно функционирует и без дорогого катализатора. Потому что последний нужен только для снижения вредных выбросов и ни на что другое в конструкции машины, якобы, повлиять не может. А вот имеющийся и вышедший из строя катализатор, наоборот, способен нанести вред работе. Поэтому иногда автомобилисты решают избавиться от катализатора как от ненужной детали, а также заработать на этом.
Почему снимают катализатор:
Автомобиль действительно может эксплуатироваться без катализатора, на его ходовые характеристики и мощность это не влияет. При утилизации данной детали машина продолжает ездить, однако ее выхлоп уже не соответствует заявленным в документах нормам. Для атмосферы автомобиль становится грязнее и вряд ли сможет пройти проверку на соответствие своему экологическому стандарту. Такая проверка возможна только на специальном стенде при прохождении техосмотра.
Что поменялось в техосмотре в 2021 году
С марта 2021 года автомобильный техосмотр ужесточили — пункты осмотра закупили оборудование и подготовились к реальным проверкам. Выдачу диагностических карт перевели в электронный вид. Кроме того, теперь мастер техосмотра должен заносить в диагностическую карту фотографию автомобиля с номерным знаком на стенде, на снимке также должны быть указаны GPS-координаты сервисного центра. За нарушения в системе техосмотра ввели крупные штрафы и уголовное наказание, а контроль за системой отдали МВД. Все это было сделано для того, чтобы водители больше не могли купить техосмотр без проверки.
Но реформа техосмотра, запущенная в этом году, все еще не заработала в полную силу. ГИБДД выступила с инициативой отметить техосмотр для личных машин. Кабинет министров также высказался за отмену обязательного техосмотра. Документ об отмене обязательного техосмотра уже поступил в Госдуму. Но процедуру в любом случае не отменят для всех.
В обязательном порядке получать диагностическую карту придется в случае смены владельца автомобиля, изменения конструкции или замены основного компонента машины. Это касается только транспортных средств старше четырех лет. Во всех остальных случаях процедура техосмотра для личных машин должна стать добровольной. А вот автобусы, машины такси и другие перевозчики пассажиров, а также грузовой транспорт должны будут, как и раньше, проходить техосмотр ежегодно и чаще в зависимости от возраста.
Техосмотр без катализатора — можно ли пройти
Если в автомобиле отсутствует катализатор, то он не сможет пройти проверку на соответствие выброса отработанных газов в атмосферу. А такая проверка с использованием специального оборудования является обязательной при прохождении техосмотра. При этом все данные о выхлопе будут занесены в электронную диагностическую карту. Дело в том, что после удаления катализатора блок управления двигателем чаще всего перенастраивают под более низкие экологические нормы Евро-2. А в документах автомобиля может быть указан другой класс — например, Евро-4 или Евро-5.
Новые правила техосмотра исключают получение диагностических карт нелегальным путем без проверки на стенде. Поэтому если автомобиль старше четырех лет приедет на техосмотр без катализатора, он его не пройдет. Для того, чтобы получить диагностическую карту, собственнику придется купить работающий катализатор и установить его на прежнее место.
Штраф за езду без катализатора
Обнаружить отсутствие катализатора в системе выхлопа можно только специальным оборудованием, которое есть в сервисных центрах и лабораториях. Увидеть отсутствие катализатора сможет и инспектор ГИБДД во время постановки автомобиля на учет. Машина без катализатора непременно получит отказ в регистрации. Дело в том, что любое изменение в конструкции автомобиля собственник должен проверить в лаборатории на безопасность — только после этого он сможет поставить машину на учет. Но если вместо реального катализатора в системе выхлопа будет висеть обманка, инспектор никак не сможет это проверить. Также если собственник автомобиля решит снять катализатор уже после регистрации, то обнаружить это сможет только мастер техосмотра.
Если катализатора нет, и инспектор это увидел, то за внесение изменений в конструкцию автомобиля водителю выпишут штраф в 500 рублей и попросят устранить нарушение. В техническом регламенте Таможенного союза есть требования к двигателю и его системам. Согласно пункту 9.10, не допускается внесение изменений в конструкцию системы выпуска отработавших газов. Внесения изменений в конструкцию автомобиля регулируется Постановлением правительства 413, у которого есть несколько приложений. Одно из них — перечень неисправностей, при которых запрещена эксплуатация транспортных средств. В нем есть аналогичный пункт об изменениях в системе выпуска отработанных газов.
Можно ли ездить без катализатора
Действующие правила Таможенного союза и подписанный Россией Техрегламент запрещают вносить изменения в систему отработанных газов, а снятие катализатора именно таким изменением и является. Кроме того, нужно иметь в виду, что автомобиль без катализатора точно не сможет получить диагностическую карту по результатам техосмотра.