Каталіти́чний нейтраліза́тор або каталіти́чний конве́ртер (англ. catalytic converter, популярна назва «автомобільний каталізатор») — апарат (каталітичний реактор) у вихлопній системі двигуна внутрішнього згоряння, що призначений для зменшення токсичності відпрацьованих газів через відновлення оксидів азоту та використання отриманого кисню для допалювання чадного газу та недогорілих вуглеводнів. Основною вимогою до успішної роботи каталітичного нейтралізатора є забезпечення стехіометричного співвідношення палива і кисню у паливо-повітряній суміші.
![image](https://www.wikidata.uk-ua.nina.az/image/aHR0cHM6Ly93d3cud2lraWRhdGEudWstdWEubmluYS5hei9pbWFnZS9hSFIwY0hNNkx5OTFjR3h2WVdRdWQybHJhVzFsWkdsaExtOXlaeTkzYVd0cGNHVmthV0V2WTI5dGJXOXVjeTkwYUhWdFlpOHhMekZrTDBSdlpHZGxRMkYwUTI5dUxtcHdaeTh5TWpCd2VDMUViMlJuWlVOaGRFTnZiaTVxY0djPS5qcGc=.jpg)
![image](https://www.wikidata.uk-ua.nina.az/image/aHR0cHM6Ly93d3cud2lraWRhdGEudWstdWEubmluYS5hei9pbWFnZS9hSFIwY0hNNkx5OTFjR3h2WVdRdWQybHJhVzFsWkdsaExtOXlaeTkzYVd0cGNHVmthV0V2WTI5dGJXOXVjeTkwYUhWdFlpOWlMMkl5TDFCdmRGOWpZWFJoYkhsMGFYRjFaVjkyZFdWZlpHVmZiR0ZmYzNSeWRXTjBkWEpsTG1wd1p5OHlNakJ3ZUMxUWIzUmZZMkYwWVd4NWRHbHhkV1ZmZG5WbFgyUmxYMnhoWDNOMGNuVmpkSFZ5WlM1cWNHYz0uanBn.jpg)
Шкідливі викиди
Завданням для автомобільного каталітичного нейтралізатора є зниження у вихлопних газах частки шкідливих речовин, до яких у першу чергу належать:
- монооксид вуглецю (СО) — отруйний газ без кольору і запаху (чадний газ);
- вуглеводні (CxHy), також відомі як леткі органічні сполуки — один з головних компонентів смогу, утворюються при неповному згорянні палива;
- оксиди азоту NOx (NO та NO2) — також є компонентами, що викликають утворення смогу і кислотних дощів, негативно впливають на слизову оболонку людини.
Принцип роботи
Каталітичний нейтралізатор розташований або на приймальній трубі, або одразу за нею у вихлопній системі. В каталітичних перетворювачах типу TWC (англ. three-way catalytic converters — трикомпонентний каталітичний нейтралізатор) для нейтралізації трьох видів шкідливих речовин (див. вище) міститься два різних типи каталізаторів: відновлювальний та окиснювальний. Розташовані всередині корпуса, обидва типи каталітичного нейтралізатора виконані у вигляді керамічної структури (блока-носія), покритої металевим каталізатором (зазвичай це платина або її сплав з іридієм, родій та/або паладій). Керамічна основа має щільникову структуру, яка забезпечує збільшення площі контакту вихлопних газів з поверхнею, на яку нанесено тонкий шар металу. Недогорілі залишки (CO, вуглеводні) контактуючи з поверхнею каталітичного шару, окиснюються повністю киснем, що виділяється при реакції відновлення NO а також, частково міститься у вихлопних газах. В результаті реакції виділяється тепло, що розігріває каталізатор і, тим самим, активується реакція окиснення.
Відновлювальний каталізатор забезпечує перший етап каталітичного перетворення. Тут використовується платина і родій щоб зменшити викиди NOx. Коли молекула NO чи NO2 зустрічається з молекулами каталізатора, від неї відокремлюється атом азоту, вивільняючи кисень. Атоми азоту утворюють газ азот — N2. CO може взаємодіяти з вивільненим киснем з утворенням вуглекислого газу.
Окиснювальний каталізатор забезпечує другий етап каталітичного перетворення. На ньому зменшується кількість недогорілого палива та окису вуглецю в результаті їх спалення (окиснення) з допомогою таких каталізаторів, як платина та паладій. Цей каталізатор також допомагає СО вступити у реакцію з недогорілим киснем з утворенням вуглекислого газу СO2.
Останнім (третім) етапом роботи перетворювача типу TWC є система керування, яка контролює потік вихлопних газів і використовує цю інформацію для керування системою впорскування палива. Один датчик концентрації кисню встановлений перед автомобільним каталізатором, тобто ближче до двигуна, ніж сам перетворювач. Цей датчик надає електронному блоку керування двигуном (англ. engine control module, ECM) інформацію про кількість кисню у вихлопі. Пристрій керування двигуном зменшує/збільшує вміст кисню у вихлопних газах за рахунок регулювання кількості повітря, що надходить до палива. Другий датчик встановлюється після каталітичного конвертера і забезпечує контроль ефективності його роботи. Така схема дозволяє підтримувати роботу двигуна на паливній суміші зі співвідношенням близьким до стехіометричної точки, а також контролювати кількість кисню у вихлопних газах необхідну для роботи окиснювального каталізатора.
В остаточному підсумку на виході з каталітичного нейтралізатора (справного) вихлопні гази містять в основному N2 і СО2.
Каталізатори в дизельних двигунах
Каталітичні перетворювачі дизельних двигунів погано справляються із зменшенням викидів NOx. Одна з причин полягає у тому, що дизельні двигуни працюють у нижчому температурному режимі, ніж бензинові, а традиційні перетворювачі краще працюють при нагріванні.
Провідні розробники у автомобілебудуванні пропонують конструкцію нової вихлопної системи із впорскуванням водного розчину сечовини (карбаміду) у вихлопну трубу до того, як гази досягнуть перетворювача. При цьому проходить хімічна реакція, що зменшує кількість NOx з отриманням азоту і водяної пари, знижуючи кількість оксидів азоту у вихлопних газах більше ніж на 90 %.
На легкових автомобілях з дизельним двигуном у складі випускної системи з 2000 року як доповнення до каталітичного перетворювача застосовується сажовий фільтр. Із введенням норм «Євро-5» в січні 2011 року застосування сажового фільтру на легкових автомобілях з дизельним двигуном є обов'язковим.
Дизельний сажовий фільтр (англ. Diesel Particulare Filter, DPF, фр. Filtre a Particules, FAP або нім. RubPartikelFilter, RPF) призначений для зниження викиду часток сажі в атмосферу з відпрацьованими газами. Застосування фільтра дозволяє домогтися зниження частинок сажі у відпрацьованих газах до 99,9 %.
Див. також
Примітки
- . AutoRelease.ru. Архів оригіналу за 24 квітня 2014. Процитовано 24 квітня 2014. (рос.)
- Сажевый фильтр [ 10 травня 2014 у Wayback Machine.] (рос.)
Джерела
- Кисликов В. Ф., Лущик В. В. Будова й експлуатація автомобілів: Підручник. — 6-те вид. — К.: Либідь, 2006. — 400 с. — .
- Сирота В. І. Основи конструкції автомобілів. Навчальний посібник для вузів. К.: Арістей, 2005. — 280 с. —
Посилання
Вікісховище має мультимедійні дані за темою: Каталітичний нейтралізатор |
- Katalysator-Typen und Diagramme [ 24 лютого 2014 у Wayback Machine.] (нім.)
- (нім.)
Вікіпедія, Українська, Україна, книга, книги, бібліотека, стаття, читати, завантажити, безкоштовно, безкоштовно завантажити, mp3, відео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, малюнок, музика, пісня, фільм, книга, гра, ігри, мобільний, телефон, android, ios, apple, мобільний телефон, samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, ПК, web, Інтернет
Kataliti chnij nejtraliza tor abo kataliti chnij konve rter angl catalytic converter populyarna nazva avtomobilnij katalizator aparat katalitichnij reaktor u vihlopnij sistemi dviguna vnutrishnogo zgoryannya sho priznachenij dlya zmenshennya toksichnosti vidpracovanih gaziv cherez vidnovlennya oksidiv azotu ta vikoristannya otrimanogo kisnyu dlya dopalyuvannya chadnogo gazu ta nedogorilih vuglevodniv Osnovnoyu vimogoyu do uspishnoyi roboti katalitichnogo nejtralizatora ye zabezpechennya stehiometrichnogo spivvidnoshennya paliva i kisnyu u palivo povitryanij sumishi Katalitichnij nejtralizator tipu TWC na avtomobili Dodge Ram Van 1996 z benzinovim dvigunom Avtomobilnij katalitichnij nejtralizator z keramichnim stilnikomShkidlivi vikidiZavdannyam dlya avtomobilnogo katalitichnogo nejtralizatora ye znizhennya u vihlopnih gazah chastki shkidlivih rechovin do yakih u pershu chergu nalezhat monooksid vuglecyu SO otrujnij gaz bez koloru i zapahu chadnij gaz vuglevodni CxHy takozh vidomi yak letki organichni spoluki odin z golovnih komponentiv smogu utvoryuyutsya pri nepovnomu zgoryanni paliva oksidi azotu NOx NO ta NO2 takozh ye komponentami sho viklikayut utvorennya smogu i kislotnih doshiv negativno vplivayut na slizovu obolonku lyudini Princip robotiKatalitichnij nejtralizator roztashovanij abo na prijmalnij trubi abo odrazu za neyu u vihlopnij sistemi V katalitichnih peretvoryuvachah tipu TWC angl three way catalytic converters trikomponentnij katalitichnij nejtralizator dlya nejtralizaciyi troh vidiv shkidlivih rechovin div vishe mistitsya dva riznih tipi katalizatoriv vidnovlyuvalnij ta okisnyuvalnij Roztashovani vseredini korpusa obidva tipi katalitichnogo nejtralizatora vikonani u viglyadi keramichnoyi strukturi bloka nosiya pokritoyi metalevim katalizatorom zazvichaj ce platina abo yiyi splav z iridiyem rodij ta abo paladij Keramichna osnova maye shilnikovu strukturu yaka zabezpechuye zbilshennya ploshi kontaktu vihlopnih gaziv z poverhneyu na yaku naneseno tonkij shar metalu Nedogorili zalishki CO vuglevodni kontaktuyuchi z poverhneyu katalitichnogo sharu okisnyuyutsya povnistyu kisnem sho vidilyayetsya pri reakciyi vidnovlennya NO a takozh chastkovo mistitsya u vihlopnih gazah V rezultati reakciyi vidilyayetsya teplo sho rozigrivaye katalizator i tim samim aktivuyetsya reakciya okisnennya Vidnovlyuvalnij katalizator zabezpechuye pershij etap katalitichnogo peretvorennya Tut vikoristovuyetsya platina i rodij shob zmenshiti vikidi NOx Koli molekula NO chi NO2 zustrichayetsya z molekulami katalizatora vid neyi vidokremlyuyetsya atom azotu vivilnyayuchi kisen Atomi azotu utvoryuyut gaz azot N2 CO mozhe vzayemodiyati z vivilnenim kisnem z utvorennyam vuglekislogo gazu 2 N O 2 C O N 2 2 C O 2 displaystyle mathrm 2 NO 2 CO longrightarrow N 2 2 CO 2 Okisnyuvalnij katalizator zabezpechuye drugij etap katalitichnogo peretvorennya Na nomu zmenshuyetsya kilkist nedogorilogo paliva ta okisu vuglecyu v rezultati yih spalennya okisnennya z dopomogoyu takih katalizatoriv yak platina ta paladij Cej katalizator takozh dopomagaye SO vstupiti u reakciyu z nedogorilim kisnem z utvorennyam vuglekislogo gazu SO2 2 C O O 2 2 C O 2 displaystyle mathrm 2 CO O 2 longrightarrow 2 CO 2 2 C 2 H 6 7 O 2 4 C O 2 6 H 2 O displaystyle mathrm 2 C 2 H 6 7 O 2 longrightarrow 4 CO 2 6 H 2 O Ostannim tretim etapom roboti peretvoryuvacha tipu TWC ye sistema keruvannya yaka kontrolyuye potik vihlopnih gaziv i vikoristovuye cyu informaciyu dlya keruvannya sistemoyu vporskuvannya paliva Odin datchik koncentraciyi kisnyu vstanovlenij pered avtomobilnim katalizatorom tobto blizhche do dviguna nizh sam peretvoryuvach Cej datchik nadaye elektronnomu bloku keruvannya dvigunom angl engine control module ECM informaciyu pro kilkist kisnyu u vihlopi Pristrij keruvannya dvigunom zmenshuye zbilshuye vmist kisnyu u vihlopnih gazah za rahunok regulyuvannya kilkosti povitrya sho nadhodit do paliva Drugij datchik vstanovlyuyetsya pislya katalitichnogo konvertera i zabezpechuye kontrol efektivnosti jogo roboti Taka shema dozvolyaye pidtrimuvati robotu dviguna na palivnij sumishi zi spivvidnoshennyam blizkim do stehiometrichnoyi tochki a takozh kontrolyuvati kilkist kisnyu u vihlopnih gazah neobhidnu dlya roboti okisnyuvalnogo katalizatora V ostatochnomu pidsumku na vihodi z katalitichnogo nejtralizatora spravnogo vihlopni gazi mistyat v osnovnomu N2 i SO2 Katalizatori v dizelnih dvigunahKatalitichni peretvoryuvachi dizelnih dviguniv pogano spravlyayutsya iz zmenshennyam vikidiv NOx Odna z prichin polyagaye u tomu sho dizelni dviguni pracyuyut u nizhchomu temperaturnomu rezhimi nizh benzinovi a tradicijni peretvoryuvachi krashe pracyuyut pri nagrivanni Providni rozrobniki u avtomobilebuduvanni proponuyut konstrukciyu novoyi vihlopnoyi sistemi iz vporskuvannyam vodnogo rozchinu sechovini karbamidu u vihlopnu trubu do togo yak gazi dosyagnut peretvoryuvacha Pri comu prohodit himichna reakciya sho zmenshuye kilkist NOx z otrimannyam azotu i vodyanoyi pari znizhuyuchi kilkist oksidiv azotu u vihlopnih gazah bilshe nizh na 90 Na legkovih avtomobilyah z dizelnim dvigunom u skladi vipusknoyi sistemi z 2000 roku yak dopovnennya do katalitichnogo peretvoryuvacha zastosovuyetsya sazhovij filtr Iz vvedennyam norm Yevro 5 v sichni 2011 roku zastosuvannya sazhovogo filtru na legkovih avtomobilyah z dizelnim dvigunom ye obov yazkovim Dizelnij sazhovij filtr angl Diesel Particulare Filter DPF fr Filtre a Particules FAP abo nim RubPartikelFilter RPF priznachenij dlya znizhennya vikidu chastok sazhi v atmosferu z vidpracovanimi gazami Zastosuvannya filtra dozvolyaye domogtisya znizhennya chastinok sazhi u vidpracovanih gazah do 99 9 Div takozhVihlopni gazi Sistema ventilyaciyi kartera Lyambda zond Sistema recirkulyaciyi vihlopnih gaziv Dizelnij sazhovij filtr Sistema vlovlyuvannya vipariv benzinuPrimitki AutoRelease ru Arhiv originalu za 24 kvitnya 2014 Procitovano 24 kvitnya 2014 ros Sazhevyj filtr 10 travnya 2014 u Wayback Machine ros DzherelaKislikov V F Lushik V V Budova j ekspluataciya avtomobiliv Pidruchnik 6 te vid K Libid 2006 400 s ISBN 966 06 0416 5 Sirota V I Osnovi konstrukciyi avtomobiliv Navchalnij posibnik dlya vuziv K Aristej 2005 280 s ISBN 966 8458 45 1PosilannyaVikishovishe maye multimedijni dani za temoyu Katalitichnij nejtralizator Katalysator Typen und Diagramme 24 lyutogo 2014 u Wayback Machine nim nim