Ремонт дизельных двигателей катализатор

Что такое дизельный катализатор и как его продать в Москве

Что такое дизельный катализатор

8 800 600 12 72 — наша бесплатная, горячая линия

+7 (903) 130-29-99 — прием в цеху / выезд специалиста

Автомобильные моторы, которые работают на дизеле, предполагают такой нюанс, как избыток воздуха в процессе их деятельности. Строение таких двигателей также предполагает систематические выбросы углеводорода и угарного газа. Следствие таких процессов в автомобильном моторе – практически не хватает окиси углерода для восстановления окиси азота. Именно это и стало причиной создания нового типа устройств, которые получили название дизельный катализатор. Эти устройства разработаны для того, чтобы существенно уменьшить концентрацию ядовитых веществ в выхлопе автомобиля.

Строение и свойства дизельного катализатора

Вопрос,что такое дизельный катализатор, вызывает достаточно много спорных мнений. Это обусловлено тем, что на практике привычно использовать катализаторы, работающие с бензиновыми двигателями. На самом деле это устройство, конечно же, имеет свои особенности не только строения, но и функционирования.

Катализатор, работающий с дизельным двигателем, в принципе достаточно схож с обыкновенным нейтрализатором. Единственное отличие – это состав его покрытия. Если в большинстве обыкновенных каталитических конвертеров присутствуют такие драгоценные компоненты, как золото, медь, платина, палладий, родий, никель, хром, то в дизельном варианте состав основывается на присутствии в нём только двух основных компонентов.

Таким образом, можно выделить несколько ценных металлов, являющихся основой каталитического покрытия:

• Платина;
• Небольшое количество палладия.

Именно эти вещества позволяют качественно очищать вырабатываемые мотором транспортного средства выхлопные газы.

Благодаря наличию небольшого количества оговариваемых компонентов происходит тщательное предотвращение попадания токсичных веществ в атмосферу.

Внешний вид дизельного катализатора имеет форму цилиндра. Основной материал, из которого он изготавливается – металл. Благодаря прочной основе устройство может предотвратить повреждение внутренней составляющей, которая имеет важное значение и является основой конструкции. Внутри цилиндра располагается пластина с базовыми керамическими ячейками, выступающими в качестве барьера для сажи и копоти. Именно тут оседает большая часть вырабатываемых двигателем вредных веществ, обеспечивая тем самым минимальный выброс токсичных веществ в атмосферу.

Необходимость дизельного катализатора в работе автомобиля

Отрасль автомобилестроения развивается с невероятной скоростью. Ежедневно на рынки поступает огромное количество машин, которые незамедлительно реализуются. Таким образом, количество автомобилей на дорогах неумолимо растёт. А это значит, что и ответственность авто-владельцев значительно расширяется. Каждый автолюбитель должен позаботиться о том, чтобы работающий двигатель в его транспортном средстве никоим образом не навредил природе или человечеству в целом.

Собственно, вред заключается в выхлопных газах, которые появляются после длительной работы машин. Несмотря на то, какой двигатель установлен в автомобиле, он может нанести существенный урон окружающей среде. Это связано с вырабатываемыми выхлопными газами, а точнее с их неочищенным составом.

Для предотвращения распространения ядовитых компонентов в воздухе используется нейтрализатор.

Почему нейтрализатор выходит из строя?

Частой проблемой дизельного катализатора становится его выход из строя. Постоянная работа двигателя наряду с второстепенными факторами, которые систематически негативно воздействуют на катализатор, провоцируют поломку устройства. Теоретически работа катализатора должна быть без нареканий до достижения определённого километража пробега автомобиля. Чаще всего упоминается цифра 100.000 – 150.000 км. Но в жизни автомобильные нейтрализаторы доживают максимум до 80.000 км. Это связано с рядом причин, среди которых:

• Некачественное топливо;
• Низкокачественные расходные материалы (масла и жидкости);
• Механические повреждения;
• Загрязнение ячеек катализатора и т.д.

Все эти факторы пагубно влияют не только на работу устройства, но и на работу всего автомобиля. Вышедший из строя катализатор практически не подлежит ремонту. Такое устройство уже непригодно для дальнейшего использования.

Многие владельцы автомобилей прибегают к некоторой хитрости, которая заключается в замене дизельного катализатора на пламегаситель. Такой подход к решению проблемы обусловлен высокой стоимостью оригинального прибора. Но тут есть один нюанс, пламегаситель – это всего лишь имитация существования полноценного очищающего устройства. Иными словами, очищения выхлопных газов нет и стоимость такой детали существенно ниже оригинальной или универсальной.

Что делать с отработанным катализатором?

Рано или поздно любое устройство в системе автомобиля может прекратить свою работу. Особенно, если дело касается беспрерывной очистки выхлопных газов. Дизельный катализатор при поломке подаёт определённый сигнал, который достаточно сложно не заметить. Первое, что привлекает внимания автомобилиста при поломке, это загорание индикатора «Check engine». И если этот признак неисправности может каким-то образом сбить с толку неопытного автолюбителя, то существует ещё несколько явных признаков, говорящих о проблеме в нейтрализаторе. Этими признаками являются:

• Увеличение объёма дыма при выхлопе;
• Большая плотность дыма и резкий запах;
• Ухудшение тяги транспортного средства;
• Уменьшение мощности мотора.

Все эти проявления явно определяют место проблемы. Так как автомобильные нейтрализаторы не подлежат ремонту, наиболее оптимальным выходом из данной ситуации будет сдать дизельный катализатор в Москве, а полученные средства за его реализацию потратить на новое устройство.

Автомобильные нейтрализаторы – удовольствие не дешёвое, но весьма необходимое. Отсутствие данной детали в системе автомобиля может не только навредить природе и самому транспортному средству, но и существенно ударить по бюджету авто-владельца, ведь за неисправное устройство можно схлопотать немалый штраф.

Источник

Катализаторы для дизельных двигателей

Дизельные двигатели всегда работают с избытком воздуха и в силу конструкции имеют небольшие выбросы СО и углеводородов. В результате в дизельном двигателе не хватает СО для восстановления оксидов азота в традиционных катализаторах. По этой причине в дизельных двигателях нельзя устанавливать катализаторы тройного действия. Для дизельных двигателей нужно было разработать совершенно новые концепции очистки ОГ. Уменьшения концентрации вредных веществ лишь за счет внутримоторных технологий уже недостаточно. Ниже описаны некоторые новые, внешние системы очистки ОГ для дизельных двигателей.

Дизельный катализатор

Традиционный дизельный катализатор представляет собой обычный окислительный катализатор для нейтрализации оксида углерода и углеводородов. В качестве благородных металлов для окисления используются платина и частично палладий. Из-за высокого содержания кислорода в ОГ процессы окисления в катализаторе протекают очень эффективно. СН и СО окисляются уже при температурах выше 160°С.

Поскольку частицы захватывают также углеводороды и оксид углерода, то прилипающие к частицам вредные компоненты нейтрализуются. С использованием окислительных катализаторов нельзя существенно снизить собственно выбросы частиц. Пройдя через катализатор, частицы становятся примерно на 30% легче, поскольку в нем нейтрализуются содержащиеся в частицах и прилипшие к ним углеводороды и оксид углерода. Зерна сажи остаются. Для соблюдения предельных значений Евро-2 и Евро-3 это уже был пройденный путь. Для выполнения же требований Евро-4 и других стандартов этого уже недостаточно.

SCR-катализатор (Катализатор с селективным каталитическим восстановлением)

С появлением нормы Евро-4 значительно снизились предельные концентрации вредных компонентов и для грузовых автомобилей. По сравнению с Евро-3 для оксидов азота это означает уменьшение на 30%, а по выбросам частиц — даже на 80%. С 2005 года в Европе была серийно запущена технология SCR-Для стандарта Евро-5 дополнительно требуются датчики NOx и аммиака (NH3). Новые системы в сочетании с сажевыми фильтрами обеспечивают большой потенциал и для использования в легковых автомобилях. Следует обратить внимание, что накопительные SCR-катализаторы не только имеют точку начала температурного скачка (около 200°С), но и не позволяют достичь достаточной степени нейтрализации выше определенной температуры (около 450°С).

Сочетание сажевого фильтра, рециркуляции ОГ и систем катализаторов, работающих по принципу селективного каталитического восстановления (SCR), готово к пуску в серийное производство, а у некоторых автопроизводителей этот вопрос уже решен.

Эти катализаторы называют также SINOx-катализаторами. Покрытие катализатора состоит из V205/TiO2 (оксида ванадия или диоксида титана) или V205/W02/TiO2 (оксида ванадия, диоксида вольфрама или диоксида титана). Для восстановления оксидов азота нужно впрыскивать восстановитель в ОГ перед катализатором. Он превращает оксиды азота в N2 и Н2O. Степень нейтрализации составляет около 90% NOx. В качестве восстановителя используется газообразный или растворенный в воде аммиак (NH3) или мочевина ([СО (NH2)2]). Разложение раствора мочевины происходит в гидролизном катализаторе (полное нейтрализация NH3 и СO2). В качестве гидролизных катализаторов можно использовать как отдельные оксиды металлов — AL2O3 и CO2 (анатас) так и имеющиеся в катализаторе оксиды благородных металлов. Химические реакции превращения оксидов азота начинаются примерно при 200°С и протекают по следующим уравнениям:

4 NO + 4 NH3 + O2 —> 4 N2 + 6 H2O
6 NO2 + 8 NH3 -> 7 N2 + 12 H2O.

Рис. Комбинированная система очистки ОГ [источник: Bosch]

Технология SCR базируется на добавке, впрыскиваемой в поток ОГ. В качестве добавки используется 32,5% водный раствор мочевины (±0,5%), находящийся в отдельном баке. Водный раствор мочевины называют AdBlue, он специфицирован стандартом DIN 70070. Расход AdBlue составляет около 4-6% расхода топлива. Раствор мочевины впрыскивается в поток ОГ, где она под воздействием температуры и содержащейся в ОГ воды выделяет аммиак. Аммиак превращает образующиеся при сгорании оксиды азота в SCR-катализаторе в молекулярный азот и воду.

Точная дозировка добавки, зависящая от нагрузки и оборотов — один из центральных факторов регулировки системы. Отношение мочевины к дизельному топливу составляет около 6:100. Дозировка в основном зависит от температуры катализатора и общих выбросов NOx. Однако учитываются и обменные реакции NOx, поглощение NH3 в катализаторе, температура наддувочного воздуха и влажность воздуха. Впрыск добавки происходит согласно характеристике. Очистка ОГ на базе технологии SCR позволяет снизить выбросы оксидов азота на 80% и кроме того, уменьшает выбросы частиц примерно на 40%.

Благодаря технологии SCR грузовые автомобили легко выполняют жесткие требования по содержанию NOx стандарта Евро-4 и даже Евро-5.

Для оптимальной реакции в катализаторе важна точная дозировка и регулирование впрыска мочевины. Для этого необходимы датчики, измеряющие температуру, концентрацию, электропроводность и уровень заполнения раствора мочевины, и передающие данные в реальном времени в систему контроля SCR. Измерение температуры важно потому, что при -11 °С раствор замерзает, а замерзшая мочевина расширяется примерно на 10%. При слишком сильном падении температуры бак и трубопроводы необходимо обогревать. Отдельные компоненты системы должны быть рассчитаны на давление замерзшей мочевины. Выше порядка 40°С стабильность AdBlue низка, и может потребоваться дополнительное охлаждение добавки.

Важную роль играет новый датчик мочевины. Если датчик фиксирует сильно отличающуюся, например, явно слишком малую концентрацию мочевины в баке, то впрыск прекращается. Концентрация определяется по принципу электропроводимости раствора.

Таким образом, можно распознать как слишком низкий уровень заполнения, так и (по косвенным признакам) наличие посторонних веществ в баке. Эта информация может отображаться на панели приборов или обрабатываться системой OBD. Возможен также механизм контроля, автоматически снижающий мощность двигателя на 30-50%, если в баке оказывается слишком мало мочевины. Возможно два варианта датчиков. Так называемый DT-датчик находится в выпускном трубопроводе между бачком с мочевиной и насосом и измеряет концентрацию, электропроводимость и температуру протекающего раствора мочевины. DLT-датчик — многофункциональный датчик, находящийся непосредственно в бачке и контролирующий уровень заполнения.

При недостаточной температуре или времени реакции в системе SCR могут образовываться нежелательные побочные продукты (например, сульфат аммония или гидросульфат аммония). Эти побочные продукты могут деактивировать катализатор. Если после SCR-катализатора установить окислительный катализатор, то возникает опасность повторного образования NOx. Проблематичной является дозирование мочевины или аммиака при непостоянных условиях эксплуатации двигателя. Здесь кроется самая большая проблема для запуска серийного производства. Системы очень чувствительно реагируют на ошибочные дозы. Если ввести слишком мало мочевины, то ограничится степень нейтрализации, если ввести ее слишком много, то некоторая часть восстановителя будет выброшена неизрасходованной. Это приводит к появлению неприятного запаха и новым выбросам вредных веществ. Подача восстановителя происходит в зависимости от характеристики.

Концерн Mercedes-Benz для своих новых дизельных катализаторов использует добавку под названием BluTec, похожую на AdBlue. Еще одной альтернативой, которую можно использовать в качестве добавки, является «Denoxium». Это смесь водного раствора мочевины и аммонийной добавки. Ее свойства очень похожи на свойства AdBlue, но температуру замерзания можно понизить до -35 °С. В качестве добавки можно также использовать мочевину в твердой форме. Проблемой в этом случае является образование токсичных паров, если автомобиль загорится. Для применения в легковом автомобиле опробуется впрыск мочевины с воздухом. В таблице приведено сравнение возможных восстановителей на основе мочевины.

Таблица. Сравнение восстановителей для SCR-катализаторов

Основной проблемой всех новых систем катализаторов является их чувствительность к сере. Особенно у накопительных катализаторов пространства для оксидов азота могут быть заняты и серой, из-за чего резко падает способность катализатора к аккумулированию NO4. Уже при небольшом пробеге имеет место отравление серой и нейтрализации оксидов азота оказывается недостаточно. Эта проблема касается бензиновых и дизельных двигателей. На рисунке изображена основная зависимость степени нейтрализации от содержания серы в топливе.

Рис. Характеристика степени нейтрализации в зависимости от содержания серы в топливе

Прочие системы катализаторов для дизельных двигателей

Катализатор CH-SCR (Катализатор с СН-селективным каталитическим восстановлением)

Функцию аммиака, как восстановителя, могут выполнять и другие, безазотные восстановители — например, углеводороды, которые всегда содержатся в выхлопе в известной концентрации. При необходимости можно впрыскивать дополнительный восстановитель (топливо) либо сразу после сжигания в камеру сгорания или непосредственно перед катализатором в систему выпуска. Удаление оксидов азота происходит путем восстановления имеющихся углеводородов. Чтобы система работала оптимально, необходимо определенное соотношение СН и NOx. Степень нейтрализации может составлять до 60% NOx. При температуре ниже 100°С поглотительная способность системы очень мала, а свыше 350°С могут окислиться используемые цеолиты (щелочные силикаты алюминия). До сих пор известно два основных способа: низкотемпературные катализаторы на базе платины и высокотемпературные катализаторы на базе цеолитов.

На рисунке показана зависимая от температуры картина нейтрализации молекул СН.

Селективная рециркуляция оксидов азота (SNR)

Еще один перспективный вариант — селективная рециркуляция оксидов азота. В NO-адсорбере со щелочным или щелочноземельным покрытием улавливаются и отфильтровываются оксиды азота NCK Во время накопления оксиды азота каталитически окисляются. Затем в камеру сгорания возвращается NO, где преобразуется. Оксиды азота NOx улавливаются уже при температуре ОГ 150°С, а отдаются лишь при 350°С.

Плазменная технология и микроволновая индукция

При плазмоиндуцированной очистке в отработавших газах создаются радикалы. Радикалы запускают реакции разложения или превращения вредных компонентов. Отработавшие газы проходят через реактор, в котором высокоэнергетические электроны создают радикалы. Плазма — это газ, ионизирующийся при подаче электрического напряжения. Из-за большого количества свободных электронов она обладает высокой химической активностью. Эта активность используется для проведения реакций, для которых потребовалось бы большое количество энергии при значительно более низких температурах. Помимо восстановления оксидов азота также происходит уменьшение выбросов частиц. Преимуществом этих систем является независимость от температуры ОГ и мгновенное действие при включении плазмогенератора. Таким образом, система может начать работать сразу после холодного пуска. Проблемы этих систем заключаются в их очень высоком энергопотреблении, приводящем к увеличению расхода топлива и снижению степени нейтрализации оксидов азота до неудовлетворительного уровня. Эти разработки пока находятся на начальной стадии.

Для снижения вредных выбросов также апробируются технологии с микроволновой индукцией. По микроволновому нагреву уже есть перспективные наработки и небольшие прототипы, но еще требуется прояснить множество моментов:

• обеспечение надежного экранирования микроволновой энергии;
• обеспечение электромагнитной совместимости (ЭМС) системы в целом;
• обеспечение достаточно большой микроволновой энергии без дополнительной нагрузки на бортовую сеть;
• обеспечение достаточно компактной конструкции для встраивания в автомобиль.

Приемлемые решения и в этой системе появятся лишь через несколько лет.

Источник