Автомашины каталитик хөрвүүлэгч хэрхэн ажилладаг вэ?

Дотоод шаталтын хөдөлгүүрийг ажиллуулах явцад агаар мандалд ялгаруулдаг хий ялгардаг бөгөөд энэ нь зөвхөн агаарын бохирдлын гол шалтгаан төдийгүй олон өвчний шалтгаан болж өгдөг.

Тээврийн хэрэгслийн утааны системээс гарч буй эдгээр хий нь маш хортой элементүүдээс бүрддэг тул орчин үеийн автомашинууд тусгай яндангийн системээр тоноглогдсон байдаг бөгөөд үүнд катализатор үргэлж байдаг.

Каталитик хөрвүүлэгч нь хорт хийн дэх хортой молекулуудыг устгаж, хүмүүс болон хүрээлэн буй орчинд аль болох аюулгүй болгодог.

Катализатор гэж юу вэ?

Каталитик хөрвүүлэгч нь гол үүрэг нь автомашины хөдөлгүүрийн утаанаас ялгарах хорт хийн ялгарлыг бууруулах явдал юм. Катализаторын бүтэц нь энгийн. Энэ бол машины яндангийн системд суурилуулсан металл сав юм.

Танкны хоёр хоолой байна. Хөрвүүлэгчийн "оролт" нь хөдөлгүүрт холбогдсон бөгөөд яндангийн хий үүгээр дамжин орж, "гаралт" нь тээврийн хэрэгслийн утааны системийн резонаторт холбогдсон байна.

Хөдөлгүүрийн утааны хий катализаторт ороход химийн урвал явагдана. Тэд хортой хийг устгаж, хүрээлэн буй орчинд ялгарах хоргүй хий болгон хувиргадаг.

Каталитик хөрвүүлэгчийн бүрэлдэхүүн хэсгүүд юу вэ?

Автомашины каталитик хөрвүүлэгч хэрхэн ажилладаг талаар арай илүү тодорхой болгохын тулд түүний үндсэн элементүүд юу болохыг авч үзье. Нарийвчлан авч үзэхгүйгээр бид үүнийг зөвхөн бүтээсэн гол элементүүдийг жагсаав.

Субстрат

Субстрат нь катализатор болон үнэт металлыг бүрхсэн катализаторын дотоод бүтэц юм. Хэд хэдэн төрлийн субстрат байдаг. Тэдний гол ялгаа нь үүнийг хийсэн материал юм. Ихэнхдээ энэ нь гадаргуу дээрх идэвхтэй тоосонцорыг тогтворжуулдаг идэвхгүй бодис юм.

Хамрах хүрээ

Идэвхтэй катализатор материал нь ихэвчлэн хөнгөн цагаан исэл ба цери, циркони, никель, бари, лантан болон бусад нэгдлүүдээс бүрддэг. Бүрхүүлгийн зорилго нь субстратын физик гадаргууг өргөжүүлж, үнэт металлыг суурь болгоход оршино.

Үнэт металлууд

Каталитик хөрвүүлэгчид агуулагдах үнэт металлууд нь маш чухал катализаторын урвалыг гүйцэтгэдэг. Түгээмэл хэрэглэгддэг үнэт металлууд нь цагаан алт, палладий, родий байдаг боловч сүүлийн жилүүдэд маш олон үйлдвэрлэгчид алтыг ашиглаж эхэлсэн.

Орон сууц

Орон сууц нь төхөөрөмжийн гаднах бүрхүүл бөгөөд субстрат болон катализаторын бусад элементүүдийг агуулдаг. Энэ хэргийг ихэвчлэн хийдэг материал нь зэвэрдэггүй ган юм.

Хоолойнууд

Хоолой нь тээврийн хэрэгслийн каталитик хөрвүүлэгчийг тээврийн хэрэгслийн яндангийн систем болон хөдөлгүүртэй холбодог. Эдгээр нь зэвэрдэггүй гангаар хийгдсэн байдаг.

Автомашины каталитик хөрвүүлэгч хэрхэн ажилладаг вэ?

Дотоод шаталтын хөдөлгүүрийг ажиллуулахын тулд агаарын түлшний хольцын тогтвортой шаталтын процесс нь түүний цилиндрт явагдах нь чухал юм. Энэ процесст нүүрстөрөгчийн дутуу исэл, азотын исэл, нүүрсустөрөгч гэх мэт хортой хий үүсдэг.

Хэрэв машинд каталитик хөрвүүлэгч байхгүй бол эдгээр маш их хортой хий нь хөдөлгүүрээс гарч ирсэн утааны хоолой руу ялгарсны дараа утааны системээр дамжин бидний амьсгалж буй агаар руу шууд шилжих болно.

Хэрэв машин нь каталитик хөрвүүлэгчтэй бол утааны хийнүүд хөдөлгүүрээс дуу намсгагч руу субстратын зөгийн үүрээр дамжин орж, үнэт металлаар урвалд орно. Химийн урвалын үр дүнд хортой бодисыг саармагжуулж, зөвхөн нүүрстөрөгчийн давхар ислийг агуулсан хоргүй утаа яндангийн системээс хүрээлэн буй орчинд орж ирдэг.

Катализатор нь химийн урвалд нөлөөлөхгүйгээр хурдасгадаг бодис гэдгийг бид химийн хичээлээс мэднэ. Катализатор нь урвалд оролцдог боловч урвалд ордог бодис, катализаторын бүтээгдэхүүн биш юм.

Катализатор дахь хортой хий дамжих хоёр үе шат байдаг: багасгах ба исэлдүүлэх. Хэрхэн ажилладаг?

Катализаторын ажиллах температур Фаренгейтийн 500-аас 1200 градус эсвэл Цельсийн 250-300 градус хүрэхэд буурах, дараа нь исэлдэлтийн урвал гэсэн хоёр зүйл тохиолддог. Энэ нь жаахан төвөгтэй сонсогдож байгаа ч үнэн хэрэгтээ тухайн бодисын молекулууд алдагдаж, нэгэн зэрэг электронтой болж байгаа нь бүтцийг нь өөрчилдөг гэсэн үг юм.

Катализаторт тохиолддог хүчилтөрөгчийн шингээлт нь азотын ислийг байгальд ээлтэй хий болгон хувиргахад чиглэгддэг.

Автомашины катализатор нөхөн сэргээх шатанд хэрхэн ажилладаг вэ?

Автомашины утаанаас ялгарсан азотын исэл нь катализаторт ороход цагаан, роди нь азотын оксидын молекулын задралд орж, хортой хийг бүрэн гэм хоргүй болгож эхэлдэг.

Исэлдэлтийн үе шатанд юу тохиолддог вэ?

Катализаторт тохиолддог хоёрдахь үе шатыг исэлдэлтийн урвал гэж нэрлэдэг бөгөөд үүнд шатаагүй нүүрсустөрөгчийг хүчилтөрөгч (исэлдэлт) -тэй хольж нүүрстөрөгчийн давхар исэл, ус болгон хувиргадаг.

Катализаторт явагдах урвалууд нь ялгарч буй хийнүүдийн химийн найрлагыг өөрчилж, атомын бүтцийг өөрчилдөг. Хортой хийнүүдийн молекулууд хөдөлгүүрээс катализатор руу шилжихэд энэ нь тэдгээрийг атом болгон задалдаг. Атомууд нь эргээд молекулууд руу дахин нэгдэж, нүүрстөрөгчийн давхар исэл, азот, ус зэрэг харьцангуй хоргүй бодис үүсгэдэг ба утааны яндангийн системээр дамжуулан хүрээлэн буй орчинд ялгардаг.

Бензин хөдөлгүүрт ашигладаг каталитик хөрвүүлэгчийн үндсэн төрлүүд нь хоёр: хоёр ба гурван талт байдаг.

Хоёр талт

Хоёр ханатай (хоёр талт) катализатор нь нэгэн зэрэг хоёр ажлыг гүйцэтгэдэг: нүүрстөрөгчийн дутуу исэлийг нүүрстөрөгчийн давхар исэл хүртэл исэлдүүлж, нүүрсустөрөгчийг (шатаагүй буюу хэсэгчлэн шатсан түлш) нүүрстөрөгчийн давхар исэл ба ус руу исэлдүүлдэг.

Энэ төрлийн автомашины катализаторыг дизель, бензин хөдөлгүүрт 1981 он хүртэл нүүрсустөрөгч, нүүрстөрөгчийн дутуу ислийн хортой ялгаруулалтыг бууруулах зорилгоор ашиглаж байсан боловч азотын ислийг хөрвүүлж чадахгүй тул 81-ээс хойш гурван талт катализатороор сольжээ.

Гурван талын исэлдэлт бууруулагч катализатор

Энэ төрлийн автомашины катализаторыг 1981 онд нэвтрүүлсэн бөгөөд өнөөдөр орчин үеийн бүх автомашин дээр суурилуулжээ. Гурван талын катализатор нь гурван ажлыг нэгэн зэрэг гүйцэтгэдэг.

• азотын ислийг азот, хүчилтөрөгч болгон бууруулдаг;
• нүүрстөрөгчийн дутуу исэлийг нүүрстөрөгчийн давхар исэлд исэлдүүлдэг;
• шатаагүй нүүрсустөрөгчийг нүүрстөрөгчийн давхар исэл ба усанд исэлдүүлдэг.

Энэ төрлийн катализатор нь катализын бууралт болон исэлдэлтийн үе шатуудыг хоёуланг нь гүйцэтгэдэг тул 98% хүртэл үр ашигтайгаар үүргээ гүйцэтгэдэг. Энэ нь таны машин ийм катализатороор тоноглогдсон тохиолдолд хорт утаагаар хүрээлэн буй орчныг бохирдуулахгүй гэсэн үг юм.

Дизель хөдөлгүүрийн катализаторын төрөл

Дизель хөдөлгүүртэй автомашины хувьд саяхныг хүртэл хамгийн өргөн хэрэглэгддэг каталитик хөрвүүлэгчдийн нэг бол Дизель Исэлдэлтийн Катализатор (DOC) байв. Энэхүү катализатор нь яндангийн урсгал дахь хүчилтөрөгчийг ашиглан нүүрстөрөгчийн дутуу ислийг нүүрстөрөгчийн давхар исэл, нүүрсустөрөгчийг ус, нүүрстөрөгчийн давхар исэл болгон хувиргадаг. Харамсалтай нь энэ төрлийн катализатор нь ердөө 90% -ийн үр ашигтай бөгөөд дизель түлшний үнэрийг арилгаж, нүдэнд үзэгдэх тоосонцорыг бууруулдаг боловч NO x ялгаруулалтыг бууруулахад үр дүнтэй биш юм.

Дизель хөдөлгүүрүүд нь харьцангуй өндөр тоосонцор (тортог) агуулсан хий ялгаруулдаг бөгөөд энэ нь голчлон элементийн нүүрстөрөгчөөс бүрддэг ба DOC катализаторууд үүнийг даван туулж чаддаггүй тул тоосонцор гэж нэрлэгддэг хэсгүүдийг зайлуулах шаардлагатай.

Катализаторыг хэрхэн яаж хадгалдаг вэ?

Катализатортой холбоотой асуудлаас зайлсхийхийн тулд дараахь зүйлийг мэдэх нь чухал юм.

• Катализаторын дундаж амьдрал 160000 км орчим байдаг. Энэ зайг туулсны дараа хөрвүүлэгчийг солих талаар бодох хэрэгтэй.
• Хэрэв машин нь катализатороор тоноглогдсон бол хар тугалгатай түлш хэрэглэж болохгүй, учир нь энэ нь катализаторын үр нөлөөг бууруулдаг. Энэ тохиолдолд цорын ганц тохиромжтой түлш бол хар тугалгагүй түлш юм.

Эдгээр төхөөрөмжүүдийн байгаль орчин, бидний эрүүл мэндэд үзүүлэх ашиг тус нь эргэлзээгүй боловч ашиг тусын зэрэгцээ сул талуудтай байдаг.

Тэдний хамгийн том сул тал бол зөвхөн өндөр температурт ажилладаг явдал юм. Өөрөөр хэлбэл, та машинаа асаахад каталитик хөрвүүлэгч нь утааг багасгахын тулд бараг юу ч хийдэггүй.

Яндангийн хий 250-300 градус хүртэл халсаны дараа л үр дүнтэй ажиллаж эхэлдэг. Тиймээс зарим автомашин үйлдвэрлэгчид катализаторыг хөдөлгүүрт ойртуулж энэ асуудлыг шийдвэрлэх арга хэмжээ авсан нь нэг талаас төхөөрөмжийн ажиллагааг сайжруулж, харин хөдөлгүүртэй ойрхон тул маш өндөр температурт хүргэх тул ашиглалтын хугацааг богиносгодог.

Сүүлийн жилүүдэд каталитик хөрвүүлэгчийг зорчигчийн суудлын доор хөдөлгүүрийн өндөр температурт өртөхгүйгээр илүү үр ашигтай ажиллах зайд байрлуулахаар шийдсэн.

Катализаторын бусад сул тал нь байнга бөглөрөх, бялууг шатаах явдал юм. Шатаалт нь ихэвчлэн катализаторын тэжээлд гал авалцдаг яндангийн системд шатаагүй түлш орж ирсний улмаас үүсдэг. Ихэнхдээ муу эсвэл тохиромжгүй бензин, хэвийн элэгдэл, жолоодлогын хэв маяг зэргээс болж бөглөрдөг.

Эдгээр нь автомашины катализатор ашиглахад бидний олж буй асар их ашиг тусын эсрэг маш бага сул талууд юм. Эдгээр төхөөрөмжүүдийн ачаар автомашинаас ялгарч буй хорт хий ялгаруулалт хязгаарлагдмал байдаг.

Зарим шүүмжлэгчид нүүрстөрөгчийн давхар ислийг бас хортой ялгаруулдаг гэж маргадаг. Тэд машинд катализатор хэрэггүй гэж үздэг, учир нь ийм ялгаралт нь хүлэмжийн үр нөлөөг нэмэгдүүлдэг. Үнэн хэрэгтээ машин катализаторгүй, нүүрстөрөгчийн дутуу ислийг агаарт ялгаруулдаг бол энэ исэл өөрөө агаар мандалд нүүрстөрөгчийн давхар исэл болж хувирдаг.

Катализаторыг хэн зохион бүтээсэн бэ?

Хэдийгээр катализаторууд 1970-аад оны сүүлч хүртэл бөөнөөр гарч ирээгүй ч тэдний түүх нэлээд эрт эхэлсэн юм.

Катализаторын эцэг нь 1954 онд "Ядангийн катализатор хувиргагч" нэрээр шинэ бүтээлээ патентжуулсан Францын химийн инженер Евгений Гудри гэж тооцогддог.

Энэхүү бүтээлээс өмнө Гүүдри каталитик хагарлыг зохион бүтээсэн бөгөөд үүнд томоохон нарийн төвөгтэй органик химийн бодисуудыг хоргүй бүтээгдэхүүн болгон ялгаж авдаг. Дараа нь тэрээр түлшний янз бүрийн төрлийг туршиж үзсэн бөгөөд зорилго нь түлшийг цэвэр болгох явдал байв.

Автомашинд катализаторын бодит хэрэглээ 1970-аад оны дунд үеэс эхэлсэн бөгөөд чанар муутай бензинээс ялгарч буй утаагаар хар тугалга зайлуулахыг шаардсан утааг хянах хатуу журам хэрэгжиж эхэлжээ.

Асуултууд ба хариултууд:

Машин дээр катализатор байгаа эсэхийг хэрхэн шалгах вэ? Үүнийг хийхийн тулд машины доор харагдахад л хангалттай. Үндсэн дуу намсгагч ба жижиг дуу намсгагчаас (яндангийн системийн урд байрлах резонатор) гадна катализатор нь өөр чийдэн юм.

Машинд катализатор хаана байдаг вэ? Катализатор нь өндөр температурт ажиллах ёстой тул яндангийн коллекторт аль болох ойрхон байрладаг. Энэ нь резонаторын өмнө байрладаг.

Машинд катализатор гэж юу вэ? Энэ бол катализатор хувиргагч - яндангийн систем дэх нэмэлт чийдэн юм. Энэ нь керамик материалаар дүүргэгдсэн бөгөөд зөгийн сархинаг нь үнэт металлаар бүрхэгдсэн байдаг.