Katalitik konvertor - Catalytic converter

1996 yil benzin bilan ishlaydigan uch tomonlama katalitik konvertor Dodge Ram

Katalitik konvertor ichidagi oqimni simulyatsiya qilish

A katalitik konvertor bu egzoz chiqindilarini boshqarish zaharli gazlarni kamaytiradigan qurilma va ifloslantiruvchi moddalar yilda chiqindi gaz dan ichki yonish dvigateli tomonidan kamroq toksik ifloslantiruvchi moddalarga aylanadi katalizator a oksidlanish-qaytarilish reaktsiya (oksidlanish va qaytarilish reaktsiyasi). Odatda katalitik konvertorlar bilan ishlatiladi ichki yonish dvigatellari ikkalasi ham yoqilg'i benzin yoki dizel - shu jumladan oriq kuyish dvigatellar, shuningdek kerosinli isitgichlar va pechkalar.

Katalitik konvertorlarning birinchi keng joriy etilishi AQShda bo'lgan avtomobil bozor. Ga rioya qilish AQSh atrof-muhitni muhofaza qilish agentligi 1975 yildan boshlab benzin bilan ishlaydigan avtoulovlarning ko'pi chiqindi chiqindilarini qat'iy tartibga solish model yil katalitik konvertorlar bilan jihozlangan.^[1][2][3][4] Ushbu "ikki tomonlama" konvertorlar birlashadi kislorod bilan uglerod oksidi (CO) va yonmagan uglevodorodlar (C_nH_n) ishlab chiqarish karbonat angidrid (CO₂) va suv (H₂O). 1981 yilda "uch tomonlama" konvertorlar tomonidan ikki tomonlama katalitik konvertorlar eskirgan bo'lib, ular ham kamayadi azot oksidlari (YOQ
x);^[1] ammo, ikki tomonlama konvertorlar hanuzgacha ozg'in dvigatellar uchun ishlatiladi. Buning sababi shundaki, uch tomonlama konvertorlarga boy yoki kerak stexiometrik muvaffaqiyatli kamaytirish uchun yonish YOQ
x.

Katalitik konvertorlar eng ko'p qo'llanilishiga qaramay egzoz tizimlari avtoulovlarda ular bundan tashqari ishlatiladi elektr generatorlari, forkliftlar, tog'-kon uskunalari, yuk mashinalari, avtobuslar, lokomotivlar, mototsikllar va kemalarda. Ular hatto ba'zilarida ham qo'llaniladi yog'och pechkalar chiqindilarni nazorat qilish.^[5] Bu odatda javob hukumat tartibga solish, to'g'ridan-to'g'ri atrof-muhitni tartibga solish yoki sog'liq va xavfsizlik qoidalari orqali.

Tarix

Katalitik konvertor prototiplari birinchi bo'lib 19-asrning oxirida Frantsiyada ishlab chiqarilgan, o'sha paytda yo'llarda faqat bir necha ming "neft mashinalari" bo'lgan; u er-xotin metall silindrga muhrlangan platina, iridiy va paladyum bilan qoplangan inert materialdan tashkil topgan.^[6]

Bir necha o'n yillar o'tgach, katalitik konvertor tomonidan patentlangan Evgeniya Houdri, frantsuz mexanik muhandisi va katalitik moyni qayta ishlash bo'yicha mutaxassis,^[7] 1930 yilda AQShga ko'chib kelgan. Dastlabki tadqiqotlar natijalari tutun Los-Anjelesda nashr etildi, Houdri tutun chiqindi gazlari va havo chiqindilarining ifloslanishidagi avtoulovlarning ahamiyati haqida tashvishlanib, Oxy-Catalyst deb nomlangan kompaniyani tashkil qildi. Houdri dastlab tutun tutunlari uchun katalitik konvertorlarni qisqacha "mushuklar" deb nomladi, keyinchalik ombor forkliftlari uchun katalitik konvertorlarni ishlab chiqdi, unda past navli, qo'rg'oshinsiz benzin ishlatildi.^[8] 1950-yillarning o'rtalarida u katalitik konvertorlarni ishlab chiqish bo'yicha tadqiqotlarni boshladi benzinli dvigatellar avtoulovlarda ishlatiladi. Unga Amerika Qo'shma Shtatlari Patenti berilgan 2,742,437 uning ishi uchun.^[9]

Katalitik konvertorlarning keng tarqalishi emissiyani boshqarish bo'yicha qat'iy qoidalar olib tashlashni talab qilmaguncha sodir bo'lmadi qulfdan chiqarish agenti tetraetil qo'rg'oshin avtomobil benzinidan. Qo'rg'oshin a katalizator zahari va katalizatorning sirtini qoplash orqali katalitik konvertorni samarali ravishda buzadi.^[10]

Katalitik konvertorlar bir qator muhandislar tomonidan yanada ishlab chiqilgan Karl D. Keyt, John J. Mooney, Antonio Eleazar va Filipp Messina Engelxard Korporatsiya,^[11][12]1973 yilda birinchi ishlab chiqarish katalitik konvertorini yaratish.^[13]

Uilyam C. Pfefferle uchun katalitik yondirgich ishlab chiqardi gaz turbinalari 1970-yillarning boshlarida sezilarli darajada hosil bo'lmasdan yonishga imkon berdi azot oksidlari va uglerod oksidi.^[14][15]

Qurilish

Metall yadroli konvertorning kesilishi

Seramika yadrosi konvertori

Katalitik konvertorning konstruktsiyasi quyidagicha:

1. The katalizatorni qo'llab-quvvatlash yoki substrat. Avtomobil katalitik konvertorlari uchun yadro odatda a seramika monolit bu bor ko'plab chuqurchalar tuzilishi (odatda to'rtburchak, olti burchakli emas). (1980-yillarning o'rtalariga qadar katalizator moddasi a qadoqlangan karavot GMning dastlabki dasturlarida alyuminiy oksidi granulalari.) Metall folga monolitlari Kantal (FeCrAl)^[16] ayniqsa yuqori issiqlikka chidamliligi talab qilinadigan dasturlarda qo'llaniladi.^[16] Substrat katta ishlab chiqarish uchun tuzilgan sirt maydoni. The kordierit ko'pgina katalitik konvertorlarda ishlatiladigan keramik substrat tomonidan ixtiro qilingan Rodni Bagli, Irvin Laxman va Ronald Lyuis da Korning oynasi, buning uchun ular kiritildi Milliy ixtirochilar shon-sharaf zali 2002 yilda.^[1]
2. Kir yuvish paltosi. Palto katalitik materiallar uchun tashuvchidir va materiallarni katta sirt ustida tarqatish uchun ishlatiladi. Alyuminiy oksidi, titanium dioksid, kremniy dioksidi yoki aralashmasi kremniy va alumina foydalanish mumkin. Katalitik materiallar yadroga surishdan oldin yuvinishda to'xtatiladi. Washcoat materiallari shakllantirish uchun tanlangan qo'pol, tekis sirt, bu yalang'och substratning silliq yuzasiga nisbatan sirt maydonini sezilarli darajada oshiradi. Bu o'z navbatida dvigatelning chiqindilari bilan reaksiyaga kirishish uchun mavjud bo'lgan katalitik faol sirtni maksimal darajaga ko'taradi. Palto o'zining sirtini saqlab turishi va oldini olish kerak sinterlash yuqori haroratlarda ham (1000 ° C) katalitik metall zarralari.^[17]
3. Ceria yoki seriya-zirkoniya. Ushbu oksidlar asosan kislorodni saqlovchi promouter sifatida qo'shiladi.^[18]
4. Katalizatorning o'zi ko'pincha aralashtiriladi qimmatbaho metallar, asosan platina guruhi. Platina eng faol katalizator hisoblanadi va keng qo'llaniladi, ammo istalmagan qo'shimcha reaktsiyalar va yuqori narx tufayli barcha dasturlarga mos kelmaydi. Paladyum va rodyum ishlatiladigan yana ikkita qimmatbaho metaldir. Rodiy a sifatida ishlatiladi kamaytirish katalizator, paladyum an sifatida ishlatiladi oksidlanish katalizator va platina ham qaytarilish, ham oksidlanish uchun ishlatiladi. Seriy, temir, marganets va nikel har birining cheklovlari bo'lsa ham, ishlatiladi. Nikel Evropa Ittifoqida uglerod oksidi bilan zaharli moddaga reaktsiyasi tufayli foydalanish uchun qonuniy emas tetrakarbonil nikel.^{[iqtibos kerak ]} Mis tashqari hamma joyda foydalanish mumkin Yaponiya.^{[tushuntirish kerak ]}

Ishdan chiqqandan so'ng, katalitik konvertorni qayta ishlash mumkin hurda. The qimmatbaho metallar konvertor ichida, shu jumladan platina, paladyum va rodyum, qazib olinadi.

Katalitik konvertorlarni joylashtirish

Katalitik konvertorlarning samarali ishlashi uchun 800 daraja Farangeyt (426 ° C) harorat talab qilinadi. Shuning uchun ular imkon qadar dvigatelga yaqinroq joylashtiriladi yoki bir yoki bir nechta kichik katalitik konvertorlar ("mushuklar" deb nomlanuvchi) egzoz manifoldidan so'ng darhol joylashtiriladi.

Turlari

Ikki tomonlama

Ikki tomonlama (yoki "oksidlanish", ba'zan "oksi-mushuk" deb ham ataladi) katalitik konvertor bir vaqtning o'zida ikkita vazifani bajaradi:

1. Oksidlanish ning uglerod oksidi ga karbonat angidrid: 2 CO + O₂ → 2 CO₂
2. Ning oksidlanishi uglevodorodlar (yoqilmagan va qisman yoqilgan yoqilg'i) karbonat angidridga va suv: C_xH_{2x + 2} + [(3x + 1) / 2] O₂ → x CO₂ + (x + 1) H₂O (yonish reaktsiyasi)

Ushbu turdagi katalitik konvertor keng qo'llaniladi dizel dvigatellari uglevodorod va uglerod oksidi chiqindilarini kamaytirish uchun. Ular 1981 yilgacha Amerika va Kanada bozoridagi avtomobillarda benzinli dvigatellarda ham ishlatilgan. Boshqarish imkoniyati yo'qligi sababli azot oksidlari, ularni uch tomonlama konvertorlar almashtirdilar.

Uch tomonlama

Uch tomonlama katalitik konvertorlar emissiyani boshqarishda qo'shimcha afzalliklarga ega azot oksidi (NO) va azot dioksidi (NO₂) (ikkalasi birgalikda qisqartirilgan YOQ
x bilan aralashmaslik kerak azot oksidi (N₂O) ) prekursorlari bo'lgan kislotali yomg'ir va tutun.^[19]

1981 yildan beri "uch tomonlama" (oksidlanishni kamaytirish) katalitik konvertorlar Qo'shma Shtatlar va Kanadadagi avtomobillar chiqindilarini boshqarish tizimlarida qo'llanila boshlandi; boshqa ko'plab mamlakatlar ham qat'iy qabul qildilar transport vositalarining emissiya qoidalari aslida benzin bilan ishlaydigan transport vositalarida uch tomonlama konvertorlar kerak. Reduksiya va oksidlanish katalizatorlari odatda umumiy korpusda joylashgan; ammo, ba'zi hollarda, ular alohida joylashtirilishi mumkin. Uch tomonlama katalitik konvertorda bir vaqtning o'zida uchta vazifa mavjud:^[19]

Kamaytirish azot oksidlarini azot (N₂)

• ${ displaystyle { text {C}} + 2 { text {NO}} _ {2} , rightarrow , { text {CO}} _ {2} +2 { text {NO}}}$
• ${ displaystyle { text {CO}} + { text {NO}} , rightarrow , { text {CO}} _ {2} + { frac {1} {2}} { text { N}} _ {2}}$
• ${ displaystyle 2 { text {CO}} + { text {NO}} _ {2} , rightarrow , 2 { text {CO}} _ {2} + { frac {1} {2 }} { text {N}} _ {2}}$
• ${ displaystyle { text {H}} _ {2} + { text {NO}} , rightarrow , { text {H}} _ {2} { text {O}} + { frac {1} {2}} { text {N}} _ {2}}$

Oksidlanish uglerod, uglevodorodlar va uglerod oksidi karbonat angidridga

• ${ displaystyle { text {C}} + { text {O}} _ {2} , rightarrow , { text {CO}} _ {2}}$
• ${ displaystyle { text {CO}} + { frac {1} {2}} { text {O}} _ {2} , rightarrow , { text {CO}} _ {2}}$
• ${ displaystyle a , { text {C}} _ ​​{x} { text {H}} _ {y} + b , { text {O}} _ {2} , rightarrow , c , { text {CO}} _ {2} + d , { text {H}} _ {2} { text {O}} qquad a, , b, , c, , d , , x, , y in mathbb {Z}}$

Ushbu uchta reaksiya katalitik konvertor dvigateldan chiqqandan keyin uning ustida bir oz yuqoriroq ishlaydigan dvigateldan hosil bo'lganda samarali bo'ladi stexiometrik nuqta. Benzin yonishi uchun bu nisbat og'irlikning 14,6 dan 14,8 qismigacha bo'lgan yoqilg'ining bir qismiga to'g'ri keladi. Uchun nisbati avtogazlar (yoki suyultirilgan neft gazi LPG), tabiiy gaz va etanol Yoqilg'i har biri uchun sezilarli darajada farq qilishi mumkin, ayniqsa kislorod bilan ta'minlangan yoki alkogolga asoslangan yoqilg'i, bilan e85 taxminan 34% ko'proq yoqilg'ini talab qiladi, ushbu yoqilg'idan foydalanishda modifikatsiyalangan yoqilg'i tizimini sozlash va tarkibiy qismlarni talab qiladi. Umuman olganda, 3 tomonlama katalitik konvertorlar o'rnatilgan dvigatellar a kompyuterlashtirilgan yopiq tsikl mulohaza yonilg'i quyish bir yoki bir nechtasini ishlatadigan tizim kislorod sezgichlari,^{[iqtibos kerak ]} uch tomonlama konvertorlarni joylashtirishning boshida bo'lsa ham, karbüratörler teskari aralashmani boshqarish bilan jihozlangan.

Uch tomonlama konvertorlar dvigatel stokiyometrik nuqtaning yaqinidagi havo yoqilg'isi nisbati tor diapazonida ishlaganda samarali bo'ladi, chunki chiqindi gaz tarkibi boy (ortiqcha yoqilg'i) va ozg'in (ortiqcha kislorod) o'rtasida tebranadi. Dvigatel ushbu tarmoqdan tashqarida ishlaganda konversiya samaradorligi juda tez tushadi. Yalang'och dvigatelning ishi ostida egzoz tarkibida ortiqcha kislorod bo'ladi va kamayadi YOQ
x afzal emas. Boy sharoitlarda ortiqcha yoqilg'i katalizatordan oldin mavjud bo'lgan barcha kislorodni iste'mol qiladi va faqat katalizatorda saqlanadigan kislorod oksidlanish funktsiyasi uchun qoladi.

Yopiq tsiklli dvigatelni boshqarish tizimlari uch tomonlama katalitik konvertorlarning samarali ishlashi uchun zarur, chunki samaradorlikni ta'minlash uchun doimiy muvozanat YOQ
x qaytarilish va HC oksidlanish. Boshqarish tizimi oldini olish kerak YOQ
x oksidlanish katalizatori to'liq oksidlanishiga olib keladi, shu bilan birga oksidlanish katalizatori vazifasini saqlab turishi uchun kislorod saqlanadigan materialni to'ldiradi.

Uch tomonlama katalitik konvertorlar chiqindi gaz oqimidan kislorodni saqlashi mumkin, odatda havo va yoqilg'i nisbati ozg'in ketadi.^[20] Egzoz oqimidan etarli miqdorda kislorod mavjud bo'lmaganda, saqlanadigan kislorod ajralib chiqadi va iste'mol qilinadi (qarang seriy (IV) oksidi ). Etarli kislorod etishmovchiligi kislorod olinganida paydo bo'ladi YOQ
x kamaytirish mumkin emas yoki qattiq tezlashtirish kabi ba'zi manevralar konvertorning kislorod bilan ta'minlash qobiliyatidan tashqari aralashmani boyitganda.

Kiruvchi reaktsiyalar

Kiruvchi reaktsiyalar uch tomonlama katalizatorda paydo bo'lishi mumkin, masalan, hid chiqaruvchi vodorod sulfidi va ammiak. Ularning har birining shakllanishi ishlatilgan plash va qimmatbaho metallarga o'zgartirishlar kiritilishi bilan cheklanishi mumkin. Ushbu yon mahsulotlarni butunlay yo'q qilish qiyin. Oltingugurtsiz yoki kam oltingugurtli yoqilg'ilar vodorod sulfidini yo'q qiladi yoki kamaytiradi.

Masalan, vodorod-sulfid chiqindilarini nazorat qilish zarur bo'lganda, nikel yoki marganets paltoga qo'shiladi. Ikkala moddalar ham blokirovka qilish uchun harakat qiladi singdirish ning oltingugurt palto bilan. Vodorod sulfidi ishchi tsiklning past haroratli qismida oltingugurtni singdirganda hosil bo'ladi, keyinchalik tsiklning yuqori haroratli qismida ajralib chiqadi va oltingugurt HC bilan birikadi.

Dizel dvigatellari

Siqishni yoqish uchun (ya'ni, dizel ) dvigatellari, eng ko'p ishlatiladigan katalitik konvertor bu dizel oksidlanish katalizatori (DOC). DOC o'z ichiga oladi paladyum, platina va alyuminiy oksidi, barchasi katalitik ravishda oksidlanish The zarrachalar (PM), uglevodorodlar va uglerod oksidi kislorod bilan karbonat angidrid va suv hosil qiladi.

Ushbu konvertorlar ko'pincha 90 foiz samaradorlikda ishlaydi, dizel yoqilg'isini deyarli yo'q qiladi va ko'rinadigan zarrachalarni kamaytirishga yordam beradi. Ushbu katalizatorlar kamaymaydi YOQ
x chunki mavjud bo'lgan har qanday reduktant avvalo O ning yuqori konsentratsiyasi bilan reaksiyaga kirishadi₂ dizel chiqindi gazida.

Kamaytirish YOQ
x siqib chiqaruvchi dvigatellardan chiqadigan chiqindilar avval chiqadigan havo zaryadiga chiqindi gaz qo'shilishi bilan hal qilingan, chiqindi gazining qayta aylanishi (EGR).

2010 yilda AQShda engil dizel yoqilg'isi ishlab chiqaruvchilarining ko'pchiligi yangi federal emissiya talablariga javob berish uchun o'zlarining avtomobillariga katalitik tizimlar qo'shdilar. Katalitik kamaytirish uchun ishlab chiqilgan ikkita usul mavjud YOQ
x egzoz sharoitida chiqindilar, selektiv katalitik reduksiya (SCR) va YOQ
x adsorber.

Qimmatbaho metal tarkibidagi o'rniga YOQ
x absorberlar, aksariyat ishlab chiqaruvchilar tanlagan asosiy metall SCR tizimlarini tanlaydilar reaktiv kabi ammiak kamaytirish uchun YOQ
x azotga aylanadi. Ammiak katalizator tizimiga in'ektsiya yo'li bilan beriladi karbamid egzoz ichiga kirib, keyinchalik termik parchalanish va ammiak ichiga gidrolizga uchraydi. Karbamid eritmasi, shuningdek, dizel egzoz suyuqligi (DEF) deb nomlanadi.

Dizel yoqilg'isi PMning nisbatan yuqori darajasini o'z ichiga oladi. Katalitik konvertorlar PMning atigi 20-40 foizini olib tashlaydi, shuning uchun zarrachalar chang tutuvchisi yordamida tozalanadi dizel zarrachalari filtri (DPF). AQShda dizel yoqilg'isida ishlaydigan va 2007 yil 1 yanvardan keyin ishlab chiqarilgan barcha engil, o'rta va og'ir transport vositalari dizel zarrachalari chiqindilarining chegaralariga javob berishi kerak, ya'ni ular samarali ravishda 2 tomonlama katalitik konvertor bilan jihozlangan bo'lishi kerak. dizel zarrachalari filtri. Dvigatel 2007 yil 1 yanvardan oldin ishlab chiqarilgan bo'lsa, transport vositasida DPF tizimi bo'lishi shart emas. Bu 2006 yil oxirida dvigatel ishlab chiqaruvchilari tomonidan inventarizatsiya qilinishiga olib keldi, shuning uchun ular DPFgacha bo'lgan transport vositalarini 2007 yilga qadar sotishni davom ettirishi mumkin edi.^[21]

Yalang'och uchqunli dvigatellar

Uchun oriq kuyish uchqun dvigatellari, oksidlanish katalizatori dizel dvigatelda bo'lgani kabi ishlatiladi. Yalang'och uchqunli yonish dvigatellaridan chiqadigan chiqindilar dizelni siqishni bilan ishlaydigan dvigatel chiqindilariga juda o'xshaydi.

O'rnatish

Ko'pgina transport vositalarida dvigatelnikiga yaqin joylashgan katalitik konvertor bir-biriga yaqin joylashgan egzoz manifoldu. Konverter juda issiq chiqindi gazlar ta'sirida bo'lgani uchun tez qiziydi, bu esa dvigatelni qizdirish davrida kiruvchi chiqindilarni kamaytirishga imkon beradi. Bunga sovuq boshlash uchun zarur bo'lgan juda boy aralashma natijasida hosil bo'ladigan ortiqcha uglevodorodlarni yoqib yuborish orqali erishiladi.

Katalitik konvertorlar birinchi marta ishga tushirilganda, ko'pchilik transport vositalaridan foydalanilgan karbüratörler bu nisbatan boylikni ta'minladi havo-yoqilg'i nisbati. Kislorod (O₂) chiqindi oqimidagi sathlar katalitik reaksiya samarali amalga oshishi uchun odatda etarli emas edi. Shuning uchun vaqtning aksariyat dizaynlari kiritilgan ikkilamchi havo in'ektsiyasi, chiqindi oqimiga havo soladigan. Bu mavjud bo'lgan kislorodni ko'paytirdi va katalizatorni maqsadga muvofiq ishlashiga imkon berdi.

Ba'zi uch tomonlama katalitik konvertor tizimlarida havo in'ektsion tizimlari mavjud bo'lib, ular birinchi (YOQ
x kamaytiruvchi) va konvertorning ikkinchi (HC va CO oksidlanish) bosqichlari. Ikki tomonlama konvertorlarda bo'lgani kabi, bu AOK qilingan havo oksidlanish reaktsiyasini kislorod bilan ta'minlaydi. Katalitik konvertordan oldin, havo oqimining yuqori oqim nuqtasi, ba'zida faqat dvigatel isishi davrida qo'shimcha kislorod bilan ta'minlash uchun mavjud. Bu yonmagan yoqilg'ining chiqindi traktida yonishini keltirib chiqaradi va shu bilan uning katalitik konvertorga etib borishini umuman oldini oladi. Ushbu uslub katalitik konvertorning "yonib-o'chishi" ga yetishi uchun zarur bo'lgan dvigatelning ishlash muddatini qisqartiradi ish harorati.

Ko'pgina yangi transport vositalariga ega elektron yonilg'i quyish tizimlari va ularning chiqindilarida havo quyish tizimlarini talab qilmaydi. Buning o'rniga ular nozik va boy yonish o'rtasida tez va doimiy ravishda aylanib turadigan aniq boshqariladigan havo yoqilg'isi aralashmasini ta'minlaydi. Kislorodli sensorlar chiqindi kislorod tarkibini katalitik konvertordan oldin va keyin kuzatib borish va dvigatelni boshqarish bloki birinchi ma'lumotni oldini olish uchun yonilg'i quyishni sozlash uchun ushbu ma'lumotdan foydalanadi (YOQ
x kamaytirish) katalizator kislorod bilan to'ldirilib, bir vaqtning o'zida ikkinchi (HC va CO oksidlanish) katalizatorni etarli darajada kislorod bilan to'yingan bo'lishini ta'minlaydi.

Zarar

Katalizator bilan zaharlanish katalitik konvertorga ishchi yuzalarni qoplaydigan chiqindi moddalari ta'sirlanganda paydo bo'ladi, shunda ular chiqindi bilan aloqa qila olmaydi va reaksiyaga kirisha olmaydi. Eng sezilarli ifloslantiruvchi narsa qo'rg'oshin, shuning uchun katalitik konvertorlar bilan jihozlangan transport vositalari faqat yurishlari mumkin qo'rg'oshinsiz yoqilg'i. Boshqa keng tarqalgan katalizator zaharlari kiradi oltingugurt, marganets (asosan benzin qo'shimchasidan kelib chiqadi MMT ) va kremniy, agar dvigatelda qochqin bo'lsa, u egzoz oqimiga kirishi mumkin sovutish suyuqligi yonish kamerasiga Fosfor boshqa katalizator ifloslantiruvchi moddadir. Fosfor endi benzinda ishlatilmasa ham, u (va rux, yana bir past darajadagi katalizator ifloslantiruvchisi) yaqin vaqtgacha motor moyida keng qo'llanilgan piyodalarga qarshi qo'shimchalar kabi rux ditiofosfat (ZDDP). 2004 yildan boshlab motor moylarida fosfor konsentratsiyasining chegarasi qabul qilindi API SM va ILSAC GF-4 texnik xususiyatlari.

Kirleticiye qarab, katalizator zaharlanishini ba'zan dvigatelni juda og'ir yuk ostida uzoq vaqt davomida ishlatish bilan qaytarish mumkin. Ko'tarilgan egzoz harorati, ba'zida ifloslantiruvchi moddani bug'lanib yoki yuqori darajaga ko'tarishi, uni katalitik yuzasidan olib tashlashi mumkin. Ammo qo'rg'oshin konlarini olib tashlash odatda qo'rg'oshinning qaynash harorati yuqori bo'lganligi sababli mumkin emas.

Konverterga g'ayritabiiy darajada yuqori darajada yoqilmagan uglevodorodlar - xom yoki qisman yoqib yuborilgan yoqilg'ini olib keladigan har qanday holat uning haroratini sezilarli darajada oshirib, substratning erishi va natijada katalitik deaktivatsiya va chiqindilarni qattiq cheklash xavfini keltirib chiqaradi. Odatda egzoz tizimining yuqori qismidagi qismlar (zang / korroziya va / yoki charchoqqa sezgir bo'lgan kollektor / sarlavha to'plami va tegishli qisqichlar, masalan, takroriy issiqlik aylanishidan keyin chiqindi gaz kollektori parchalanishi), ateşleme tizimi, masalan. lasan paketlari va / yoki birlamchi ateşleme komponentlari (masalan, distributor qopqog'i, simlar, ateşleme bobini va buji) va / yoki buzilgan yonilg'i tizimi qismlari (yonilg'i enjektörleri, yonilg'i bosimi regülatörü va tegishli datchiklar) - 2006 yildan beri etanol etanolga mos kelmaydigan yoqilg'i tizimining tarkibiy qismlari katalitik konvertorga zarar etkazishi mumkin bo'lgan yoqilg'i aralashmalari bilan tez-tez ishlatib turilgan - bu shuningdek ishlab chiqaruvchi tomonidan tavsiya etilmagan (masalan, ZDDP tarkib - bu an'anaviy yoki sintetik yog 'bo'lishidan qat'i nazar, "yuqori yurish" aralashmalarini, yog' va / yoki sovutish suvi oqishini (masalan, dvigatelning haddan tashqari qizishini hisobga olgan holda shamollatilgan bosh shlangi) o'z ichiga oladi. Bilan jihozlangan transport vositalari OBD-II diagnostika tizimlari drayverni asboblar panelidagi "dvigatelning tekshiruvi" chiroqchasini yoqish yoki uni o'chirish orqali katalitik konvertorga zarar etkazadigan darajada qattiq bo'lsa, uni noto'g'ri ishlash holati to'g'risida ogohlantirish uchun mo'ljallangan.

Qoidalar

Ushbu bo'lim uchun qo'shimcha iqtiboslar kerak tekshirish. Iltimos yordam bering ushbu maqolani yaxshilang tomonidan ishonchli manbalarga iqtiboslarni qo'shish. Ma'lumot manbasi bo'lmagan material shubha ostiga olinishi va olib tashlanishi mumkin. (2017 yil yanvar) (Ushbu shablon xabarini qanday va qachon olib tashlashni bilib oling)

Emissiya to'g'risidagi qoidalar yurisdiktsiyadan tortib to yurisdiktsiyaga qadar sezilarli darajada farq qiladi. Shimoliy Amerikadagi aksariyat avtomobillarning uchqunli dvigatellari 1975 yildan beri katalitik konvertorlar bilan jihozlangan,^[1][2][3][4] va avtomobil bo'lmagan dasturlarda ishlatiladigan texnologiya odatda avtomobil texnologiyasiga asoslangan.

Dizel dvigatellari uchun qoidalar ham xuddi shunday xilma-xil bo'lib, ba'zi yurisdiktsiyalarga e'tibor qaratilgan YOQ
x (azot oksidi va azot dioksidi) chiqindilari va zarracha (soot) chiqindilariga e'tibor qaratadigan boshqalar. Ushbu tartibga solish xilma-xilligi dvigatellarni ishlab chiqaruvchilar uchun qiyin, chunki dvigatelni ikkita qoidalarga javob beradigan tarzda loyihalash iqtisodiy bo'lmagan bo'lishi mumkin.

Yoqilg'i sifatini tartibga solish yurisdiktsiyalar bo'yicha farq qiladi. Shimoliy Amerikada, Evropada, Yaponiyada va Gonkong, benzin va dizel yoqilg'isi yuqori darajada tartibga solinadi va siqilgan tabiiy gaz va LPG (avtogaz) tartibga solish uchun qayta ko'rib chiqilmoqda. Osiyo va Afrikaning aksariyat qismida qoidalar ko'pincha sustlashadi: ba'zi joylarda oltingugurt yoqilg'ining tarkibi millionga 20000 qismga etishi mumkin (2%). Yoqilg'i tarkibidagi har qanday oltingugurt SO ga oksidlanishi mumkin₂ (oltingugurt dioksidi ) yoki hatto SO₃ (oltingugurt trioksidi ) ichida yonish kamerasi. Agar oltingugurt katalizatordan o'tsa, u katalizatorda, ya'ni SOda ko'proq oksidlanishi mumkin₂ SO ga qo'shimcha oksidlanishi mumkin₃. Oltingugurt oksidlari kashshoflardir sulfat kislota, ning asosiy tarkibiy qismi kislotali yomg'ir. Kabi moddalarni qo'shish mumkin bo'lsa-da vanadiy oltingugurt-oksid hosil bo'lishiga qarshi kurashish uchun katalizator yuvish vositasiga, bunday qo'shilish katalizatorning samaradorligini pasaytiradi. Eng samarali echim - bu neftni qayta ishlash zavodida ishlab chiqarish uchun uni qayta ishlash ultra past oltingugurtli dizel. Yaponiya, Evropa va Shimoliy Amerikadagi qoidalar motor yoqilg'isida ruxsat etilgan oltingugurt miqdorini qat'iyan cheklaydi. Shu bilan birga, bunday toza yoqilg'ini ishlab chiqarish uchun to'g'ridan-to'g'ri moliyaviy xarajatlar uni rivojlanayotgan mamlakatlarda qo'llashni maqsadga muvofiqlashtirmasligi mumkin. Natijada, ushbu mamlakatlarning avtoulovlar harakati yuqori bo'lgan shaharlari kislotali yomg'irdan aziyat chekmoqda,^{[iqtibos kerak ]} binolarning tosh va yog'och buyumlariga zarar etkazadigan, odamlarni va boshqa hayvonlarni zaharlaydigan va mahalliy aholiga zarar etkazadigan ekotizimlar, juda katta moliyaviy xarajatlar evaziga.

Salbiy jihatlar

Katalitik konvertorlar chiqindi gazlarning erkin oqimini cheklaydi, bu esa transport vositalarining ishlashi va yoqilg'i tejamkorligiga salbiy ta'sir qiladi, ayniqsa eski avtomobillarda.^[22] Dastlabki avtoulovlarning karbüratorlari yoqilg'i-havo aralashmasini aniq boshqarishga qodir emasligi sababli, avtoulovlarning katalitik konvertorlari qizib ketishi va avtomobil ostida yonuvchan materiallarni yoqib yuborishi mumkin edi.^[23] 1999 yilda Honda Civic-da 2006 yilda o'tkazilgan sinov shuni ko'rsatdiki, katalitik konvertorni olib tashlash ot kuchining 3 foizga o'sishiga olib keldi; yangi metall yadro konvertori mashinaga atigi 1% ot kuchiga ega, konvertor yo'q edi.^[24] Ba'zi bir ishqibozlar uchun juda kam yoki hech qanday xarajat evaziga quvvatning bu oddiy o'sishi katalitik konvertorni olib tashlash yoki "siqib chiqarishni" rag'batlantiradi.^[22][25] Bunday holatlarda, konvertor oddiy dvigatelning payvandlangan qismi yoki flanjli "sinov trubkasi" bilan almashtirilishi mumkin, go'yo bu konvertorning tiqilib qolganligini tekshirishni anglatadi, dvigatelning konvertor bilan va unsiz ishlashini taqqoslash orqali amalga oshiriladi. Bu emissiya sinovidan o'tish uchun konvertorni vaqtincha qayta o'rnatishni osonlashtiradi.^[24] Vaqt o'tishi bilan katalitik konvertorlarni yonish jarayoni natijasida hosil bo'ladigan zarralar bilan "to'ldirish" mumkin, bu ularning toksik gazlarni samarali tozalashiga xalaqit beradi. Ushbu tuzilishni Redex va Cataclean kabi ko'plab yonilg'i tizimlarini tozalash vositalari yordamida olib tashlash mumkin.^[26]Ko'pgina yurisdiktsiyalarda katalitik konvertorni to'g'ridan-to'g'ri va zudlik bilan almashtirishdan boshqa sabablarga ko'ra olib tashlash yoki o'chirish noqonuniy hisoblanadi. Masalan, Qo'shma Shtatlarda bu 1990 yil tuzatilgan 203 (a) (3) (A) bo'limining buzilishi hisoblanadi. Toza havo to'g'risidagi qonun transport vositasini ta'mirlash ustaxonasi uchun konvertorni transport vositasidan olib tashlashi yoki konvertorni transport vositasidan olib tashlashiga olib kelishi, boshqa konvertor bilan almashtirishdan tashqari,^[27] va 203 (a) (3) (B) bo'limida biron bir shaxsning har qanday chiqindilarni nazorat qilish tizimini, moslamani yoki dizayn elementlarini chetlab o'tadigan, mag'lub qiladigan yoki ishlamaydigan holatga keltiradigan qismlarini sotishi yoki o'rnatishi noqonuniy hisoblanadi. Ishlayotgan katalitik konvertorlari bo'lmagan transport vositalari, odatda, emissiya tekshiruvidan o'tishadi. The avtoulovlarning keyingi bozori modernizatsiya qilingan dvigatellari bo'lgan yoki egalari zaxiradan kattaroq egzoz tizimini afzal ko'rgan transport vositalari uchun yuqori oqimli konvertorlarni etkazib beradi.^[28]

Isitish davri

Katalitik konvertorlar bilan jihozlangan vositalar, dvigatelning ishlashining dastlabki besh daqiqasida ularning ifloslanishining katta qismini chiqaradi; masalan, katalitik konvertor to'liq samarali bo'lish uchun etarlicha qizib ketguncha.^[29]

1995 yilda, Alpina elektr isitiladigan katalizatorni joriy qildi. "E-KAT" deb nomlangan bu BMW asosidagi Alpina-ning B12 5,7 E-KAT-da ishlatilgan 750i.^[30] Isitish batareyalari dvigatel ishga tushirilgandan keyingina katalitik konvertor majmualari elektrlashtiriladi va shu bilan katalizatorni ish haroratiga tez etkazish vositaga mos keladi. past emissiya vositasi (LEV) belgilash.^[31] Keyinchalik BMW Emitec, Alpina va BMW tomonidan birgalikda ishlab chiqarilgan bir xil isitiladigan katalizatorni taqdim etdi,^[30] 1999 yilda 750i da.^[31]

Ba'zi transport vositalarida asosiy katalitik konvertorning yuqori qismida kichik katalitik konvertor bo'lgan mushuk mavjud bo'lib, u avtomobilni ishga tushirishda tezroq qiziydi va sovuq start bilan bog'liq chiqindilarni kamaytiradi. Mushukdan oldingi mushuk, odatda avtomobil ishlab chiqaruvchisi tomonidan ultra past emissiya vositasi (ULEV) darajasiga erishishda, masalan, Toyota MR2 Roadster.^[32]

Atrof muhitga ta'siri

Katalitik konvertorlar zararli chiqindilar chiqindilarini kamaytirishda ishonchli va samarali ekanliklarini isbotladilar. Shu bilan birga, ularning foydalanishdagi ba'zi kamchiliklari va ishlab chiqarishda atrof-muhitga salbiy ta'siri ham mavjud:

• Uch tomonlama katalizator bilan jihozlangan dvigatel stexiometrik nuqta, demak, a ga qaraganda ko'proq yoqilg'i sarflanadi oriq kuyish dvigatel. Bu taxminan 10% ko'proq CO deganidir₂ transport vositasidan chiqadigan chiqindilar.
• Katalitik konvertor ishlab chiqarishni talab qiladi paladyum yoki platina; bularning dunyo ta'minotining bir qismi qimmatbaho metallar yaqinida ishlab chiqariladi Norilsk, Rossiya, bu erda sanoat (boshqalar qatori) Norilskning qo'shilishiga sabab bo'ldi Vaqt jurnalning eng ifloslangan joylar ro'yxati.^[33]
• Katalitik konvertorlarning qismlari va konvertorlarning haddan tashqari issiqligi,^[34] sabab bo'lishi mumkin o'rmon yong'inlari, ayniqsa quruq joylarda.^[35][36][37]

O'g'irlik

Tashqi joylashuvi va shu jumladan qimmatbaho metallardan foydalanilishi tufayli platina, paladyum va rodyum, katalitik konvertorlar o'g'rilarning nishonidir. Muammo, ayniqsa, so'nggi rusumdagi yuk mashinalari va SUVlar orasida keng tarqalgan, chunki ular yuqori masofadan tozalanganligi va osongina olinadigan katalitik konvertorlar. Payvandlangan konvertorlar ham o'g'irlanish xavfi ostida, chunki ular osonlikcha kesilishi mumkin.^[38][39][40] Pipecutters ko'pincha konvertorni jimgina olib tashlash uchun ishlatiladi^[41][42] lekin ko'chma kabi boshqa vositalar o'zaro arra ko'pincha alternator, simlar yoki yonilg'i liniyalari kabi avtomobilning boshqa qismlariga zarar etkazishi mumkin, shuning uchun xavfli oqibatlarga olib keladi. 2000-yillarda tovarlarning o'sishi davrida AQShda metall narxlarining ko'tarilishi konvertor o'g'irlanishining sezilarli darajada oshishiga olib keldi,^[43] va katalitik konvertorni almashtirish 1000 dollardan oshishi mumkin.^[44] Konverterni olib tashlash jarayonida transport vositasiga qo'shimcha zarar etkazilgan bo'lsa, bu miqdor (ba'zan juda katta) oshadi.

Diagnostika

Endi turli yurisdiktsiyalar talab etiladi bortda diagnostika chiqindilarni boshqarish tizimining, shu jumladan katalitik konvertorning funktsiyasi va holatini kuzatish. Bortdagi diagnostika tizimlari bir necha shakllarda amalga oshiriladi.

Harorat sensorlar ikki maqsadda ishlatiladi. Birinchisi, odatda, ba'zan LPG forkliftlarida ishlatiladigan ikki tomonlama katalitik konvertorlarda ogohlantirish tizimi sifatida. Sensorning vazifasi katalitik konvertor harorati 750 ° C (1,380 ° F) xavfsiz chegaradan yuqori bo'lishi haqida ogohlantirishdir. Yaqinda katalitik-konvertor konstruktsiyalari haroratning shikastlanishiga unchalik ta'sir qilmaydi va 900 ° C (1650 ° F) barqaror haroratga bardosh bera oladi.^{[iqtibos kerak ]} Katalizatorning ishlashini nazorat qilish uchun harorat sensori ham ishlatiladi: odatda ikkita datchik o'rnatiladi, biri katalizator oldidan, ikkinchisi katalitik-konvertor yadrosi ustidagi harorat ko'tarilishini kuzatib boradi.

The kislorod sensori ning asosidir yopiq tsikl uchqunli yonib ketgan dvigatelda boshqarish tizimi; ammo, u diagnostika uchun ham ishlatiladi. Bilan transport vositalarida OBD II, katalitik konvertordan keyin O ni nazorat qilish uchun ikkinchi kislorod sensori o'rnatilgan₂ darajalar. O₂ darajalari kuyish jarayonining samaradorligini ko'rish uchun nazorat qilinadi. Bort kompyuteri ikkita sensorning ko'rsatkichlari bilan taqqoslashni amalga oshiradi. Ko'rsatkichlar voltaj o'lchovlari bilan olinadi. Agar ikkala datchik bir xil chiqishni yoki orqa O ni ko'rsatsa₂ "kommutatsiya" bo'lsa, kompyuter katalitik konvertorning ishlamayotganligini yoki o'chirilganligini tan oladi va nosozlik ko'rsatkich chiroqchasini ishlaydi va dvigatelning ishlashiga ta'sir qiladi. Ushbu muammoni chetlab o'tish uchun katalitik konvertorda o'zgarishni Internetdagi rejalar va oldindan o'rnatilgan qurilmalar bilan simulyatsiya qilish orqali oddiy "kislorod sensori simulyatorlari" ishlab chiqilgan. Yo'lda foydalanish uchun bu qonuniy bo'lmasa-da, ular aralash natijalar bilan ishlatilgan.^[45] Shunga o'xshash qurilmalar datchik signallari uchun ofsetni qo'llaydi, bu esa dvigatelga yoqilg'i tejaydigan ozg'in yonishini ta'minlaydi, ammo bu dvigatelga yoki katalitik konvertorga zarar etkazishi mumkin.^[46]

YOQ
x datchiklar juda qimmatga tushadi va umuman siqish-ateşleme motoriga selektiv katalitik kamaytirish (SCR) konvertori o'rnatilganida yoki YOQ
x teskari aloqa tizimidagi absorber. SCR tizimiga o'rnatilganda, bitta yoki ikkita sensor bo'lishi mumkin. Bitta datchik o'rnatilganda u oldindan katalizator bo'ladi; ikkitasi o'rnatilganda, ikkinchisi post-katalizator bo'ladi. Ular xuddi shu sabablarga ko'ra va xuddi shu tarzda kislorod sensori bilan ishlatiladi; yagona farq - bu kuzatilayotgan modda.^{[iqtibos kerak ]}

Shuningdek qarang

• Katalitik isitgich
• Seriy (III) oksidi
• YOQ
  x adsorber
• Avtomobil yo'llarining havo dispersiyasini modellashtirish

Adabiyotlar

Qo'shimcha o'qish

• Keyt, D. D. va boshq. AQSh Patenti 3,441,381: "Ichki yonish dvigatelining chiqindi gazlarini tozalash apparati". 1969 yil 29 aprel
• Laxman, I. M. va boshq. AQSh Patenti 3,885,977: "Anizotropik kordierit monolit" (sopol substrat). 1973 yil 5-noyabr
• Charlz H. Beyli. AQSh Patenti 4 094 645: "Past bosimga ega bo'lgan kombinatsiyalashgan susturucu va katalitik konvertor". 1978 yil 13-iyun
• Charlz H. Beyli. AQSh Patenti 4,250,146: '"Kassasiz monolitik katalitik konvertor". 1981 yil 10-fevral
• Srinivasan Gopalakrishnan. GB 2397782 : "Materiallarning molekulyar muhandisligi uchun jarayon va sintezator". 2002 yil 13 mart.

Tashqi havolalar

• Katalitik konvertor da HowStuffWorks
• Avtomatik ravishda yuqori haroratli izolyatsiyalovchi jun
• Katalitik konvertor fotosuratlari
• Katalitik konvertorni qayta ishlash haqida ma'lumot