Автомобили каталитичен конвертор и ролята му в системата за отработени газове
Катализаторът е изненадващо просто устройство, но въздействието му е много голям. В тази статия ще научите кои замърсители са произведени в резултат на работата на двигателя, както и като катализатор се занимава с всеки един от тях, намаляване на вредните емисии.
По пътя, милиони автомобили пътуват всеки ден и всеки един от тях - източник на замърсяване на въздуха. Това се усеща особено остро в по-големите градове, където газовете на колите могат да създадат големи проблеми.
За решаването на тези проблеми, всяка страна произвежда свои собствени закони, които ограничават допустимите нива на замърсяване, които могат да доведат до всяка машина. От този момент, на автомобили са направили много подобрения в дизайна на автомобилните двигатели и горивни системи, за да се отговори на тези изисквания. Един от най-съществените промени настъпили през 1975 г. - в същата година, ново устройство, наречено каталитичен конвертор (конвертор) или катализатор. Заетост на катализатора е да се превърне вредни изгорели газове в по-малко вредни, преди те да напуснат изпускателната система на автомобила.
емисии
С цел да се намалят емисиите, съвременни автомобилни двигатели внимателно контролират количеството гориво изгаря от тях. Тяхната задача - да се запази съотношението на "въздух-гориво" възможно най-близо до идеалното място, наречено стехиометрично. Теоретично, съотношението на всички горивото се изгаря с помощта на цялата налична кислорода във въздуха. скорост Бензин stoihiometrichesky - около 14.7: 1, което означава, че при изгарянето на бензин единица ще бъде изгорен 17.4 въздух. Всъщност по време на шофиране смес изгарянето на гориво е малко по-различно от идеалното съотношение. Понякога сместа може да бъде лошо (с коефициент на "въздух-гориво" по-висока от 14.7) или, обратно, наситен (ниска цена).
Основните замърсители от двигателя са:
- Азотен газ (N2) - въздух се състои от 78% на газ азот, и повечето от тях преминава през двигателя кола
- Въглероден диоксид (СО2) - е един от продуктите на горенето. на гориво въглероден комбинира с кислород от въздуха.
- водна пара (Н2 О) - една горивна продукт. Водородът е свързан от горивото с атмосферен кислород.
Тази емисия е в основата не е опасно, все пак, тъй като се смята, емисиите на въглероден двуокис (CO2) насърчава глобалното затопляне. Но тъй като на горивния процес никога не е съвършен, една малка част от много по-вредни емисии освободен, когато двигателят на автомобила. Това е за намаляване на тяхното ниво на целеви каталитични конвертори:
- въглероден окис (СО) - отровен газ е безцветна и без мирис
- въглеводороди, известен също като летливи органични съединения - един от основните компоненти на смог, се образува в резултат на непълното изгаряне на гориво
- азотни оксиди (NO и NO2, които често са комбинирани под наименование NOx.) - е също компонент на смог и киселинен дъжд, влияние върху човешкото лигавица.
В следващата част ще разгледаме какво се случват процеси в рамките на катализатора.
Като катализатори намаляват вредните емисии в отработилите газове
Ако си припомним химия, катализаторът - вещество, което причинява или ускорява химична самата реакция, без да влизат в реакционните продукти. Катализаторите, участващи в реакцията, но не се реагент или продукт на реакцията. Така че, за човешкото тяло по естествен катализатор за много важни биохимични реакции са ензими.
В каталитични преобразуватели, има два различни видове катализатори: редуциращ катализатор и катализатор окислител. Както се състои от керамична структура, покрита с метален катализатор (обикновено платина, родий и / или паладий). Идеята е да се създаде структура, която се поставя под максималната площ на катализатора на изгорелите газове и да сведе до минимум задейства докато броят на катализатора, тъй като използваните материали са доста скъпи. В някои преобразуватели дори започва да използва злато с едно докосване на по-традиционните катализатори. Златото е по-евтино в сравнение с други катализатори, и може да увеличи степента на окисление на 40%, е необходимо да се намали количеството на вредните газове.
Повечето съвременни системи за отработени газове в автомобилите са оборудвани с три каталитични конвертори, по една за всяко от веществата, чието пускане в продажба трябва да се намали.
Регенериращ Catalyst - първа стъпка в катализатора. Той използва платина и родий за намаляване на емисиите на NOx. Когато възникне молекулата NO или NO2 с молекулите на катализатор, той се отделя от азотен атом, кислороден освобождаване - O2. азотен атом е свързан към друг азотен атом да образуват N2.
катализатор на окисление - втори етап катализатора. Това намалява количеството на неизгоряло гориво и въглероден оксид в резултат на изгаряне (окисляване) използването на такива катализатори като паладий и платина. Този катализатор също помага CO да реагира с неизгорял кислород за да се образува СО2 въглероден диоксид.
Има два основни вида структури, използвани в катализатора - конструкт съгласно "клетка" и "керамични перли". Повечето автомобили използват клетъчна структура.
В следващия раздел е посветен на третата стъпка от процеса на преобразуване, и така че да се получи от своя каталитичен конвертор по-добър резултат.
замърсяване контрол и подобряване на ефективността на системата за отработени газове
Третата стъпка е системата за превръщане контрол, който контролира потока на отработените газове и използва тази информация за контрол на системата за впръскване на гориво. Един кислород сензор е монтиран над катализатор път, т.е. по-близо до двигателя, отколкото самия конвертор. Този сензор казва на компютъра на двигателя колко кислород е в отработените газове. Компютърни двигател намалява или увеличава количеството на кислород в отработените газове чрез регулиране на количеството на въздух, доставен към горивото. Тази схема позволява на компютъра за контрол на двигателя, за да се гарантира, че двигателят работи в съотношение близо до стехиометрично точка и да се гарантира, че кислородът в отработения газ е достатъчно за окисния катализатор за окисляване на неизгорели въглеводороди и СО.
Катализаторът върши страхотна работа за намаляване на замърсяването, но изпълнението му може да бъде значително подобрена. Един от недостатъците е, че катализатора работи само при достатъчно висока температура. При първото стартиране на колата, катализатора почти не работи.
А просто решение на този проблем е да се премине на катализатора по-близо до двигателя. Тогава отработените газове, които влизат в катализатора ще бъдат по-горещи и го затопля по-бързо, но това е в същото време се намалява живота на конвертора поради излагане на прекомерна топлина. Повечето автомобили поставя каталитичен конвертор под предната пътническа седалка, достатъчно далеч от двигателя, е високите температури не му навреди.
Отопление на катализатора - един добър начин за намаляване на емисиите. Най-лесният начин за загряване на катализатора - използването на електрически нагреватели. За съжаление, 12-волтов електрически система, инсталирана на повечето компютри, не може да загрее катализатора достатъчно бързо. Повечето хора не биха изчакат няколко минути, докато се затопли катализатора. Хибридни автомобили имат голям, високо напрежение на батерията, което може бързо нагряване катализатор коли.
На каталитични преобразуватели на дизеловите двигатели не се справят с намаляването на емисиите на NOx. Една от причините е, че дизеловите двигатели оперират в по-ниска температура, отколкото обикновено, и инвертори работят най-добре, когато се отопляват. Някои от водещите експерти в областта на "зелените" автомобилната индустрия да излезе с нова изпускателна система, която помага да се коригира този недостатък. Те инжектира воден разтвор на карбамид в изпускателната тръба преди газовете да бъдат получени от конвертора. По този начин е химична реакция, която намалява количеството на NOx. Карбамид. известен също като урея - органично съединение на въглерод, азот, кислород и водород. Тя може да бъде намерена в урината на бозайници и влечуги, което обяснява неговото име. Карбамид реагира с NOx до азот и водни пари чрез намаляване на количеството на азотни оксиди в отработените газове от над 90%.