El катализатор на превозно средство с двигател с вътрешно горене е отговорен за намаляването на вредните газове, произтичащи от изгарянето на горивото. Всъщност пълното му име е каталитичен конвертор и има няколко основни вида според това дали са за дизел или бензин.
Разказваме ви тяхната история, за какво служат, как работят и колко струват. В допълнение към симптомите, които показват, че има повреда в катализатора.
Кратка история на катализатора
Първият прототип на каталитичен конвертор за тези цели е разработен във Франция и е за първи път патентован от Юджийн Худри. Този машинен инженер основава компанията Oxy-Catalyst в Съединените щати, която първо се развива катализатори за комини и по-късно за мотокари, който е използвал нискокачествен безоловен бензин. По-късно той разработва каталитичен конвертор за автомобили, който патентова през 1956 г.
След подобренията на Engelhard Corporation, които достигнаха своята кулминация EN 1973, се появиха първият катализатор, предназначен за масово производство. До 1975 г. почти всяка кола в Съединените щати имаше инсталирана такава, за да отговаря на разпоредбите на Агенцията за опазване на околната среда.
Оттогава катализаторите подобряват както ефективността, така и ефикасността, до варианти като катализатори за селективна редукция (SCR), които използват AdBlue. Въпреки че те се използват като добавка и не изключват конвенционалния каталитичен конвертор.
За какво служи катализаторът?
Катализаторът намалява вредните газове, генерирани в двигателя с вътрешно горене. Без него бихме били много по-изложени на следните вредни газове:
- С богат микс (повече гориво отколкото въздух) настъпва непълно изгаряне, което генерира:
- Неизгорели въглеводороди (HC): са канцерогенни и дразнят дихателните пътища и очите. Що се отнася до околната среда, те могат да създават киселинен дъжд и фотохимични изпарения.
- Въглероден оксид (CO): в ниски дози предизвиква главоболие, задух и координация, замаяност, раздразнителност, объркване и пропуски в паметта. Във високи дози причинява смърт, без засегнатият да го осъзнава, затова го наричат тихия убиец.
- С постна смес (повече въздух, отколкото гориво) се произвеждат азотни оксиди, които са представени с формулата NOx. Те имат канцерогенни варианти и предизвикват дразнене на дихателните пътища и като следствие бронхобелодробни състояния и респираторни проблеми.
Ламбда сондата е елемент, който позволява правилно регулиране на сместа въздух и гориво по всяко време. При бензиновите двигатели е 14,7 части въздух за всяка част бензин (14,5 при дизела).
Без него двигателят ще отделя много повече газове като тези, споменати по-горе, и възможностите на катализатора ще бъдат значително надвишени. Препоръчваме статията Ламбда сонда: какво представлява, как работи, повреди, почистване, цена..., за да разберете как работи и дали колата ви има повреди, свързани с него.
Колкото и добре да работи тази сонда, в момента е невъзможно да се поддържа перфектен микс по всяко време. Поради тази причина автомобилите се нуждаят от един или повече каталитични конвертори, за да елиминират тези вредни газове.
Как работи катализаторът?
Използване на материали в катализатора
Катализаторът работи благодарение на метали като платина, родий, цирконий или паладий, които имат каталитични свойства. Тоест способността за ускоряване на химическа реакция. Всеки е посветен на различен тип вреден газ:
- El платина ускорява окисляването на неизгорелите въглеводороди, за да ги превърне във въглероден диоксид и вода. Химическата формула е следната: CxH2x+2 + [(3x+1)/2] O2 -> xCO2 + (x+1) H2O.
- El родий ускорява редукцията на азотните оксиди до азот и кислород: 2NOx -> xO2 + N2 и окисляването на въглеродния оксид до въглероден диоксид: 2CO + O2 -> 2CO2. Те също се използват цирконий o паладий, които са по-евтини, но по-малко ефективни.
Не забравяйте други материали за катализатор. Тези метали са подредени върху керамична структура от кордиерит, който поддържа високите температури на изгорелите газове.
Форма на катализатора
Както можете да видите, катализаторът използва определени метали в твърдо състояние за преобразуване на газове. Което води до препятствие: как газът да влезе в контакт с тези материали колкото е възможно повече, без да губи твърде много скорост. Поради тази причина керамичната структура на катализатора е под формата на матрица с надлъжни канали. Система, подобна на водородна автомобилна горивна клетка който между другото също използва платина като катализатор. Въпреки че в неговия случай разпределението на газа е много по-фино, с много по-сложна структура.
Тези надлъжни канали позволяват на газовете да преминават без да спират твърде дълго, но да влизат в контакт с възможно най-много стени. Следователно те имат повече от 70 тръби на cm2.
В допълнение, съвременните автомобили често използват два или дори три каталитични конвертора, за да елиминират вредните газове, доколкото е възможно, за да отговарят на Евро 6 (към датата на тази статия) и Евро 7 разпоредби за борба със замърсяването през 2025 г.
Около тази каталитична матрица е топлинен щит и метален слой. В противен случай натрупаната в него топлина може да повреди автомобила или повърхностите, където е паркиран. Без него лесно може да започне пожар.
Работната температура на катализатора
За да могат металите с каталитични свойства да работят с максимална ефективност, трябва да има конвенционален катализатор над 500ºC. Ето защо поне един от каталитичните конвертори на двигателя обикновено е близо до изпускателен колектор на двигателя, където газовете все още имат много висока температура.
Благодарение на това, катализаторът се загрява преди това и отнема по-малко време, за да започнете да елиминирате вредните газове. Ако можехме да видим катализатор, работещ през защитните си слоеве, щяхме да видим това керамичната матрица и металите в нея са нажежени до червено.
Като знаете това, вие ще разберете това студен двигател отделя повече вредни газове отколкото тази, която работи от известно време. Анекдотично, Toyota трябваше да се справи с този проблем с емисиите при разработването на Prius. Изключването на топлинния двигател в полза на електрическия доведе до това каталитичният преобразувател да не достигне правилната работна температура в много случаи. Поради тази причина те трябваше да създадат система, която да отвежда топлината от двигателя с вътрешно горене към каталитичния конвертор по друг начин.
Катализатор на бензинов автомобил
Тези катализатори обикновено са с троен път. Тоест, те имат трите катализиращи системи, описани по-горе: платина за отстранете неизгорелите въглеводороди и родий, цирконий или паладий за премахване на NOx и CO.
Това е така, защото бензиновите двигатели освобождават по-малко NOx отколкото при дизелите и само катализаторът може да ги намали Достатъчно. Въпреки че поради напредъка в борбата със замърсяването, по-модерните автомобили може да имат други видове каталитични конвертори.
катализатор на дизелов автомобил
При дизеловите двигатели конвенционалните катализатори са двупосочни. Тоест те се грижат само за отстраняване на неизгорели въглеводороди и CO. NOx беше оставен в ръцете на системи за рециркулация на газ като EGR клапан, който ги върна в горивната камера, за да изгорят напълно.
Има и NOx акумулаторен катализатор, който има важна роля в борбата на системите да направят дизела още по-чист и да отговарят на бъдещите ограничения на емисиите, които ще бъдат още по-строги от сега. Той се намира зад катализатора на окислението и филтъра за твърди частици и има специален слой, който събира азотните оксиди от отработените газове.
В катализатора за съхранение на NOx се разграничават два различни типа работа: При нормална работа (Lambda > 1) NO първо се окислява до NO2 и след това, с образуването на нитрат (NO3), се натрупва в катализатора до оксид на алкален метал (напр. бариев оксид).
Същото като филтъра за твърди частици истинското предизвикателство за катализатора за съхранение на NOx е регенерация, тоест периодичното изпразване на акумулатора. За регенериране на акумулатора трябва да се създадат маслени условия в отработените газове (Lambda < 1). При тези работни условия има толкова много редуктор (въглероден оксид, водород или различни въглеводороди), че нитратната връзка внезапно се освобождава и катализаторът от благороден метал се превръща в нетоксичен азот (N2). Продължителността на зареждането е около 30 до 60 секунди, в зависимост от точката на обслужване, а регенерацията продължава между 1 и 2 секунди.
Необходими са много сензори за температура и налягане, за да се установи нуждата от регенерация. Катализаторът акумулаторът може да намали емисиите на NOx с до 85%.
Въпреки това, актуални дизелови автомобили те също имат a SCR катализатор (катализатор за селективна редукция). Това е този, който се използва с добавката на Рекламно синьо, което не е нищо повече от урея, която се впръсква в изгорелите газове, преди да достигнат до този катализатор. Това инициира химическа реакция, която разгражда NOx на N2 и H2O, много по-ефективно от по-старите системи.
Неизправности на катализатора и техните симптоми
най-много неизправностите на каталитичния конвертор се дължат на някакъв предишен проблем в двигателя. Например излишък на гориво в изпускателната система (твърде богата смес) поради лоши запалителни свещи, неправилно синхронизиране или повреден кислороден датчик. Това причинява, че катализаторът достига твърде висока температура, която стопява металните компоненти и разрушава керамичната матрица.
Също така може да се случи масло или антифриз да попаднат в изпускателната система, поради повредени гарнитури, уплътнения на клапани развален или бутални пръстени носени. Това причинява натрупване на сажди в катализатора.
Лос симптоми на повреден каталитичен конвертор звук:
- Миризма на развалени яйца причинени от сярата в бензина, която по време на горенето се превръща в сероводород. Тъй като преобразуването на газовете не се извършва поради повреден катализатор, сероводородът излиза навън.
- Загуба на сила, защото изпускателната система е частично запушена от катализатора. Ако това препятствие се дължи на факта, че материалите се топят и чупят, ще трябва да смените катализатора и да откриете каква е повредата в двигателя, която го е причинила. Ако това е само запушване от мръсотия, можете да опитате да го почистите.
- Тестът за емисии е неуспешен. Излишно е да обяснявам за това, защото катализаторът не преобразува вредните газове и тестът показва, че не работи. В Испания това е техническият преглед на превозните средства (ITV).
- тракащ шум под колата, когато тя работи на празен ход или се движи. Причинява се от части от счупената керамична матрица вътре в катализатора, които се движат от изгорелите газове. Бъдете внимателни, защото ако тези парчета достигнат до ауспуха, изпускателната система може да се запуши повече.
- Увеличение на потреблението. Това не е симптом на лош каталитичен конвертор, а е симптом на богата горивна смес, която има тенденция да разгражда катализатора. Ето защо това е симптом, който трябва да се вземе предвид.
- Свети лампата за повреда на двигателя. Ако сензорите на автомобила открият, че преобразуването на газа не се извършва правилно, контролният блок ще включи тази предупредителна светлина. Въпреки че служи и за много други неизправности, това е симптом, който сам по себе си не показва неизправност на каталитичния конвертор. Можете да свържете колата към OBD Reader, за да видите какъв код за грешка е регистрирал, за да разберете какъв е конкретният проблем.
Внимавайте за запушвания в изпускателната система, защото повишават температурата на изпускателния колектор и другите тръби и могат да причинят много по-сериозни щети на автомобила.
Въпреки че повредата на двигателя е най-честата причина за повреда на каталитичния преобразувател, има и модели, които имат повтарящи се проблеми с каталитичния преобразувател поради конструктивни или производствени дефекти.
Цената на един катализатор
Както видяхте в цялата статия, има няколко типа катализатори. Така че техните цени могат да варират много от един модел до друг. Обаче замяната на катализатора с нов е обикновено между 600 и 1.000 евро за леки автомобили. Във всеки случай тази цифра може да бъде по-висока, ако в допълнение към конвенционалния се използват други катализатори.
También съществува универсални катализатори на добра цена съвместим с различни модели. Въпреки че трябва също така да се уверите, че отговаря на еврорегулациите, които вашата кола има и е одобрен. Тогава препоръчваме сглобяването да се извърши от професионалист, тъй като това е деликатен елемент.
Изображения – Frankieleon, Riley Kaminer, Duurzaam Bedrijfsleven, Gonzalo Malpartida
А в Мексико от къде мога да взема док катализатор за jetta tdi 2006, освен тези които агенцията продава много скъпо? gpfj2@yahoo.com.mx