Автоматикалық каталитикалық түрлендіргіш қалай жұмыс істейді?

Ішкі жану қозғалтқышының жұмысы кезінде атмосфераға шығарылатын газдар шығарылады, олар ауаны ластаудың негізгі себептерінің бірі ғана емес, сонымен қатар көптеген аурулардың себептерінің бірі болып табылады.

Көліктердің шығаратын жүйелерінен шығатын бұл газдар өте зиянды элементтерден тұрады, сондықтан қазіргі автомобильдер катализатор әрқашан болатын арнайы сору жүйесімен жабдықталған.

Каталитикалық түрлендіргіш пайдаланылған газдардағы зиянды молекулаларды бұзады және оларды адамдар мен қоршаған орта үшін мүмкіндігінше қауіпсіз етеді.

Катализатор дегеніміз не?

Каталитикалық түрлендіргіштің түрі - оның негізгі міндеті автомобиль қозғалтқыштарының пайдаланылған газдарынан шығатын зиянды шығарындыларды азайту. Катализатордың құрылымы қарапайым. Бұл автомобильдің сору жүйесіне орнатылған металл контейнер.

Резервуарда екі құбыр бар. Түрлендіргіштің «кірісі» қозғалтқышқа қосылады, ал шығатын газдар ол арқылы кіреді, ал «шығу» көлік құралының шығыс жүйесінің резонаторына қосылады.

Қозғалтқыштан шығатын газдар катализаторға енген кезде химиялық реакциялар жүреді. Олар зиянды газдарды жойып, қоршаған ортаға шығатын зиянсыз газдарға айналдырады.

Каталитикалық түрлендіргіштің элементтері қандай?

Автокөліктік каталитикалық түрлендіргіштің қалай жұмыс істейтіндігін сәл түсінікті ету үшін оның негізгі элементтерінің не екенін қарастырайық. Егжей-тегжейлі айтпай-ақ, біз оның негізін құрайтын негізгі элементтерді ғана келтіреміз.

Субстрат

Субстрат – катализатордың ішкі құрылымы, оның үстіне катализатор мен бағалы металдар қапталған. Субстраттардың бірнеше түрі бар. Олардың негізгі айырмашылығы - ол жасалған материал. Көбінесе бұл оның бетіндегі белсенді бөлшектерді тұрақтандыратын инертті зат.

Қаптау

Белсенді катализатор материалы әдетте алюминий тотығы мен церий, цирконий, никель, барий, лантан және т.б. сияқты қосылыстардан тұрады. Қаптаманың мақсаты - субстраттың физикалық бетін кеңейту және асыл металдар тұндырылатын негіз ретінде қызмет ету.

Бағалы металдар

Каталитикалық түрлендіргіштегі бағалы металдар өте маңызды каталитикалық реакцияны жүзеге асыруға қызмет етеді. Әдетте қолданылатын асыл металдар - платина, палладий және родий, бірақ соңғы жылдары көптеген өндірушілер алтынды пайдалана бастады.

Тұрғын үй

Корпус құрылғының сыртқы қабығы болып табылады және субстрат пен катализатордың басқа элементтерін қамтиды. Корпус жасалатын материал әдетте баспайтын болат болып табылады.

Құбырлар

Құбырлар көлік құралының каталитикалық түрлендіргішін автомобильдің шығыс жүйесі мен қозғалтқышына қосады. Олар баспайтын болаттан жасалған.

Автоматикалық каталитикалық түрлендіргіш қалай жұмыс істейді?

Ішкі жану қозғалтқышының жұмысында ауа-отын қоспасының тұрақты жану процесі оның цилиндрлерінде жүруі маңызды. Бұл процесс кезінде зиянды газдар пайда болады: көміртегі оксиді, азот оксиді, көмірсутектер және басқалар.

Егер автомобильде каталитикалық түрлендіргіші болмаса, барлық өте зиянды газдар қозғалтқыштан шығатын коллекторға лақтырылғаннан кейін, сору жүйесінен өтіп, біз тыныс алатын ауаға түседі.

Егер көлік құралында каталитикалық түрлендіргіші болса, пайдаланылған газдар қозғалтқыштан сөндіргішке субстраттың балқытқышы арқылы өтіп, қымбат металдармен әрекеттеседі. Химиялық реакция нәтижесінде зиянды заттар залалсыздандырылады, тек зиянды қалдықтар, негізінен көмірқышқыл газы, қоршаған ортаға сорғыш жүйесінен түседі.

Химия сабақтарынан катализатор химиялық реакцияға әсер етпей, оны тудыратын немесе жылдамдататын зат екенін білеміз. Катализаторлар реакцияларға қатысады, бірақ реакцияға түсетін заттар да, каталитикалық реакцияның өнімдері де емес.

Катализатордағы зиянды газдар өтетін екі кезең бар: тотықсыздану және тотығу. Бұл қалай жұмыс істейді?

Катализатордың жұмыс температурасы 500 - 1200 градус фаренгейт немесе 250-300 градус Цельсийге жеткенде, екі нәрсе орын алады: төмендеу, содан кейін бірден тотығу реакциясы. Бұл біршама күрделі болып көрінеді, бірақ бұл заттың молекулалары бір уақытта электрондарын жоғалтады және алады, бұл олардың құрылымын өзгертеді.

Катализаторда пайда болатын азайту (оттегінің түсуі) азот оксидін экологиялық таза газға айналдыруға бағытталған.

Қалпына келтіру кезеңінде автомобиль катализаторы қалай жұмыс істейді?

Автокөліктің шығатын газынан шыққан азот оксиді катализаторға түскенде, ондағы платина мен родий азот оксиді молекулаларының ыдырауына әсер етіп, зиянды газды толығымен зиянсыз затқа айналдырады.

Тотығу кезеңінде не болады?

Катализаторда пайда болатын екінші кезең - тотығу реакциясы деп аталады, онда күйдірілмеген көмірсутектер оттегімен (тотығу) араластыру арқылы көміртегі диоксиді мен суға айналады.

Катализаторда жүретін реакциялар шығарылған газдардың химиялық құрамын өзгертіп, олар жасалған атомның құрылымын өзгертеді. Зиянды газдардың молекулалары қозғалтқыштан катализаторға өткенде, оларды атомдарға бөледі. Өз кезегінде атомдар молекулаларға қайта қосылып, көмірқышқыл газы, азот және су сияқты салыстырмалы түрде зиянсыз заттарды түзеді және сору жүйесі арқылы қоршаған ортаға шығады.

Бензин қозғалтқыштарында қолданылатын каталитикалық түрлендіргіштің негізгі түрлері екі: екі жақты және үш жақты.

Екі жақты

Екі қабатты (екі жақты) катализатор бір уақытта екі міндетті орындайды: көмірқышқыл газын көмірқышқыл газына дейін тотықтырады және көмірсутектерін (күйдірілмеген немесе ішінара күйдірілген отын) көміртегі диоксиді мен суға тотықтырады.

Автомобильді катализатордың бұл түрі дизельді және бензинді қозғалтқыштарда 1981 жылға дейін көмірсутектер мен көмірқышқыл газының зиянды шығарылуын азайту үшін қолданылды, бірақ азот оксидтерін түрлендіре алмайтындықтан, 81 жылдан кейін ол үш жақты катализаторларға ауыстырылды.

Үш жақты тотықсыздандырғыш каталитикалық түрлендіргіш

Автокөлік катализаторының бұл түрі 1981 жылы енгізілген және бүгінде ол барлық заманауи автомобильдерге орнатылған. Үш жақты катализатор бір уақытта үш тапсырманы орындайды:

• азот оксидін азот пен оттегіне дейін азайтады;
• көміртегі тотығын көмірқышқыл газына дейін тотықтырады;
• күйдірілмеген көмірсутектерді көмірқышқыл газы мен суға тотықтырады.

Каталитикалық түрлендіргіштің бұл түрі катализдің тотықсыздану және тотығу қадамдарын бірдей орындайтындықтан, ол өз міндетін 98%-ға дейін тиімділікпен орындайды. Бұл дегеніміз, егер сіздің көлігіңіз осындай каталитикалық түрлендіргішпен жабдықталған болса, ол қоршаған ортаны зиянды шығарындылармен ластамайды.

Дизельді қозғалтқыштардағы катализаторлардың түрлері

Дизельді көліктер үшін, осы уақытқа дейін жиі қолданылатын каталитикалық түрлендіргіштердің бірі дизельдің тотығу катализаторы (DOC) болды. Бұл катализатор көмірқышқыл газын көмірқышқыл газына және көмірсутектерді суға және көмірқышқыл газына айналдыру үшін пайдаланылған ағындағы оттегін қолданады. Өкінішке орай, катализатордың бұл түрі тек 90% тиімді және дизельдік иісті жоюға және көрінетін бөлшектерді азайтуға мүмкіндік береді, бірақ NO x шығарындыларын азайту кезінде тиімді емес.

Дизельдік қозғалтқыштар құрамында DOC катализаторлары төтеп бере алмайтын, негізінен қарапайым көміртектен тұратын, салыстырмалы түрде жоғары бөлшектік заттардан тұратын газдарды шығарады (DPF), сондықтан бөлшектерді сүзгі (DPF) деп атайды.

Катализаторлар қалай сақталады?

Катализатормен проблемаларды болдырмас үшін мынаны білу қажет:

• Катализатордың орташа өмірі шамамен 160000 XNUMX км құрайды. Осы қашықтықты жүріп өткеннен кейін, түрлендіргішті ауыстыру туралы ойлану керек.
• Көлік құралы каталитикалық түрлендіргішпен жабдықталған болса, қорғасынды отынды қолданбау керек, себебі ол катализатордың тиімділігін төмендетеді. Бұл жағдайда жалғыз қолайлы отын - қорғасынсыз.

Бұл құрылғылардың қоршаған ортаға және денсаулығымызға тигізер пайдасы сөзсіз, бірақ олардың артықшылықтарымен қатар, олардың кемшіліктері де бар.

Олардың ең үлкен кемшіліктерінің бірі - олар тек жоғары температурада жұмыс істейді. Басқаша айтқанда, сіз машинаңызды іске қосқан кезде, каталитикалық түрлендіргіштің шығарындыларын азайту үшін ештеңе болмайды.

Шығарылған газдар 250-300 градусқа дейін қызғаннан кейін ғана тиімді жұмыс жасай бастайды. Сондықтан кейбір автомобиль өндірушілері катализаторды қозғалтқышқа жақындату арқылы бұл мәселені шешуге қадамдар жасады, бұл бір жағынан құрылғының жұмысын жақсартады, бірақ оның қызмет ету мерзімін қысқартады, өйткені қозғалтқышқа жақындығы оны өте жоғары температураға ұшыратады.

Соңғы жылдары каталитикалық түрлендіргішті жолаушылар отырғышының астына қашықтықта орналастыруға шешім қабылданды, бұл оның қозғалтқыштың жоғары температурасына ұшырамай тиімдірек жұмыс істеуіне мүмкіндік береді.

Катализаторлардың басқа кемшіліктері жиі бітелу және торттың жануы болып табылады. Жану әдетте каталитикалық түрлендіргіштің қоректенуінде тұтанатын сору жүйесіне жанбаған отынның түсуіне байланысты болады. Бітелу көбінесе нашар немесе жарамсыз бензинге, қалыпты тозуға, көлік жүргізу стиліне және т.б.

Бұл автомобиль катализаторларын пайдаланудың үлкен пайдасы аясында өте аз кемшіліктер. Осы құрылғылардың арқасында автомобильдерден шығатын зиянды заттар шектеулі.

Кейбір сыншылар көмірқышқыл газы да зиянды шығарынды деп санайды. Олар көлікте катализатор қажет емес деп есептейді, өйткені мұндай шығарындылар парниктік әсерді арттырады. Шын мәнінде, егер автомобильде каталитикалық түрлендіргіш болмаса және көміртегі тотығын ауаға шығарса, бұл оксидтің өзі атмосферада көмірқышқыл газына айналады.

Катализаторды кім ойлап тапты?

1970-жылдардың аяғына дейін катализаторлар күрделі көрінбесе де, олардың тарихы әлдеқайда ертерек басталды.

Катализатордың әкесі француз инженері инженер-химик Евгений Гудри болып саналады, ол 1954 жылы «Шығарылатын каталитикалық конвертер» деген атпен өзінің өнертабысын патенттеген.

Осы өнертабысқа дейін Гудри каталитикалық крекинг ойлап тапты, онда үлкен күрделі органикалық химиялық заттар зиянсыз өнімдерге бөлінеді. Содан кейін ол жанар-жағармайдың әртүрлі түрлерімен тәжірибе жасады, оның мақсаты - оны таза ету.

Автомобильдерде катализаторларды нақты пайдалану 1970-ші жылдардың ортасында, төмен сапалы бензиннен қорғасынды шығаруды талап ететін шығарындыларды бақылаудың қатаң ережелері енгізілген кезде басталды.

Сұрақтар мен жауаптар:

Автокөлікте катализатордың болуын қалай тексеруге болады? Ол үшін көліктің астына қарау жеткілікті. Негізгі дыбысты өшіргіш пен кішігірім дыбысты өшіргіштен (шығарылатын жүйенің алдында орналасқан резонатор) басқа, катализатор басқа шам болып табылады.

Автокөліктегі катализатор қай жерде? Катализатор жоғары температура жағдайында жұмыс істеуі керек болғандықтан, ол сору коллекторына мүмкіндігінше жақын орналасқан. Ол резонатордың алдында орналасқан.

Автокөліктегі катализатор дегеніміз не? Бұл каталитикалық түрлендіргіш - сору жүйесіндегі қосымша шам. Ол керамикалық материалмен толтырылған, оның бал ұясы асыл металмен жабылған.