Конвертери каталитикии автомобилӣ чӣ гуна кор мекунад?

Ҳангоми кори муҳаррики дохилии сӯзон газҳои ихроҷшуда ба атмосфера партофта мешаванд, ки онҳо на танҳо яке аз сабабҳои ифлосшавии ҳаво, балки яке аз сабабҳои бемориҳои зиёд низ мебошанд.

Ин газҳо, ки аз системаи ихроҷи мошинҳо берун меоянд, аз унсурҳои ниҳоят зараровар иборатанд, бинобар ин мошинҳои муосир бо системаи ихроҷи махсус муҷаҳҳаз мебошанд, ки дар он ҳамеша катализатор мавҷуд аст.

Конвертери каталитикӣ молекулаҳои зарароварро дар газҳои ихроҷшуда нест мекунад ва онҳоро барои одамон ва муҳити атроф ҳарчи бештар бехатар месозад.

Катализатор чист?

Конвертери каталитикӣ як намуди дастгоҳест, ки вазифаи асосии он коҳиш додани партовҳои зарарнок аз газҳои ихроҷшудаи муҳаррикҳои автомобилӣ мебошад. Сохтори катализатор оддӣ аст. Ин як контейнери металлист, ки дар системаи ихроҷи мошин насб карда шудааст.

Дар зарф ду қубур мавҷуд аст. "Дохил" -и конвертор ба муҳаррик васл мешавад ва газҳои ихроҷӣ ба он ворид мешаванд ва "баромади" он бо резонатори системаи ихроҷи мошин васл мешавад.

Вақте ки гази ихроҷшудаи муҳаррик ба катализатор дохил мешавад, реаксияҳои химиявӣ ба амал меоянд. Онҳо газҳои зарароварро нобуд мекунанд ва онҳоро ба газҳои безарар табдил медиҳанд, ки ба муҳити атроф партофта мешаванд.

Конвертери каталитикӣ аз кадом қисмҳо иборат аст?

Барои каме равшантар кардани он, ки табдилдиҳандаи каталитикии автомобилӣ чӣ гуна кор мекунад, биёед дида бароем, ки унсурҳои асосии он чист. Бе тафсилот мо танҳо унсурҳои асосиеро номбар мекунем, ки аз он сохта шудааст.

Substrate

Субстрат сохтори дохилии катализатор аст, ки дар он катализатор ва металлҳои қиматбаҳо пӯшонида мешаванд. Якчанд намуди субстратҳо мавҷуданд. Фарқи асосии онҳо дар маводест, ки аз он сохта шудааст. Аксар вақт он як моддаи ғайрифаъол аст, ки зарраҳои фаъолро дар рӯи он устувор мекунад.

Коғаз

Маводи фаъоли катализатор одатан аз гилхок ва пайвастагиҳо ба монанди церий, цирконий, никел, барий, лантан ва ғайра иборат аст. Мақсади рӯйпӯш васеъ кардани сатҳи физикии субстрат ва ҳамчун асосе, ки дар он металлҳои қиматбаҳо ҷойгир карда мешаванд, хизмат мекунанд.

Металлҳои қиматбаҳо

Металҳои қиматбаҳое, ки дар конвертер каталитикӣ мавҷуданд, барои иҷрои реаксияи бениҳоят муҳими каталитикӣ хизмат мекунанд. Металлҳои қиматбаҳои маъмулан платина, палладий ва родий мебошанд, аммо дар солҳои охир шумораи зиёди истеҳсолкунандагон ба истифодаи тилло шурӯъ карданд.

Манзил

Корпус қабати берунии дастгоҳ буда, субстрат ва дигар элементҳои катализаторро дар бар мегирад. Маводе, ки аз он парванда одатан аз пӯлоди зангногир сохта мешавад.

Қубурҳо

Қубурҳо табдилдиҳандаи каталитикии автомобилро ба системаи ихроҷ ва муҳаррики автомобил пайваст мекунанд. Онҳо аз пӯлоди зангногир сохта шудаанд.

Конвертери каталитикии автомобилӣ чӣ гуна кор мекунад?

Барои кори муҳаррики дарунсӯз муҳим аст, ки дар баллонҳои он раванди устувори сӯзиши омехтаи сӯзишвории ҳавоӣ сурат гирад. Дар ин раванд, газҳои зараровар ба монанди оксиди карбон, оксидҳои нитроген, карбогидридҳо ва ғайраҳо тавлид мешаванд.

Агар мошин табдилдиҳандаи каталитикӣ надошта бошад, ҳамаи ин газҳои бениҳоят зараровар пас аз холӣ шудан ба коллекторҳои ихроҷи муҳаррик аз системаи ихроҷ гузашта, мустақиман ба ҳавое, ки мо нафас мекашем, мегузаранд.

Агар воситаи нақлиёт дорои конвертери каталитикӣ бошад, газҳои ихроҷшуда аз муҳаррик ба воситаи гудок ба воситаи мумсори субстрат ҷараён мегиранд ва бо металлҳои қиматбаҳо реаксия мекунанд. Дар натиҷаи реаксияи кимиёвӣ, моддаҳои зараровар безарар карда мешаванд ва танҳо ихроҷи безарар, ки асосан гази карбон аст, аз системаи ихроҷ ба муҳити атроф ворид мешавад.

Мо аз дарсҳои химия медонем, ки катализатор моддаест, ки бе таъсир ба реаксияи химиявиро ба вуҷуд меорад ё суръат мебахшад. Катализаторҳо дар реаксияҳо иштирок мекунанд, аммо на реактивҳо ва на маҳсулоти реаксияи каталитикӣ мебошанд.

Ду марҳила мавҷуд аст, ки тавассути онҳо газҳои зараровар дар катализатор мегузаранд: пастшавӣ ва оксидшавӣ. Чӣ тавр он кор мекунад?

Вақте ки ҳарорати кории катализатор аз 500 то 1200 дараҷаи Фаренгейт ё 250-300 дараҷа мерасад, ду чиз ба амал меояд: коҳиш ва фавран пас аз он реаксияи оксидшавӣ. Ин каме мураккаб ба назар мерасад, аммо ин дар асл маънои онро дорад, ки молекулаҳои модда ҳамзамон электронҳоро аз даст медиҳанд ва ба даст меоранд, ки ин сохтори онҳоро тағир медиҳад.

Коҳиш (азхудкунии оксиген), ки дар катализатор рух медиҳад, ба табдил додани оксиди азот ба гази аз ҷиҳати экологӣ тоза равона шудааст.

Катализатори автомобилӣ дар марҳилаи барқароршавӣ чӣ гуна кор мекунад?

Вақте ки оксиди нитрос аз газҳои ихроҷи мошин ба катализатор ворид мешавад, платина ва родиум дар он ба таҷзияи молекулаҳои оксиди азот таъсир карда, гази зарароварро ба гази тамоман безарар табдил медиҳанд.

Дар давраи оксидшавӣ чӣ мешавад?

Марҳилаи дуввуме, ки дар катализатор рух медиҳад, реаксияи оксидшавӣ ном дорад, ки дар он карбогидридҳои сӯхтанашаванда бо оксиген (оксидкунӣ) омехта шудан ба гази карбон ва об мубаддал мешаванд.

Реаксияҳое, ки дар катализатор ба амал меоянд, таркиби химиявии газҳои ихроҷшударо тағир медиҳанд ва сохтори атомеро, ки онҳо сохта мешаванд, тағир медиҳанд. Вақте ки молекулаҳои газҳои зараровар аз муҳаррик ба катализатор мегузаранд, он онҳоро ба атомҳо тақсим мекунад. Атомҳо дар навбати худ ба молекулаҳо табдил ёфта, ба моддаҳои нисбатан безарар, аз қабили гази карбон, нитроген ва об пайваст мешаванд ва тавассути системаи ихроҷ ба муҳити атроф хориҷ мешаванд.

Намудҳои асосии конверторҳои каталитикӣ, ки дар муҳаррикҳои бензин истифода мешаванд, ду мебошанд: дуҷониба ва сеҷониба.

Дуҷониба

Катализатори дуқабата (дуҷониба) ҳамзамон ду вазифаро иҷро мекунад: оксиди карбон то оксиди карбон оксид ва карбогидридҳоро (сӯзишвории носӯхта ё қисман сӯхта) то гази карбон ва об оксид мекунад.

Ин навъи катализатори автомобилӣ дар муҳаррикҳои дизелӣ ва бензинӣ барои коҳиш додани партовҳои зарарноки карбогидридҳо ва оксиди карбон то соли 1981 истифода мешуд, аммо азбаски оксидҳои нитрогенро табдил дода натавонист, пас аз 81 он ба катализаторҳои сеҷониба иваз карда шуд.

Конвертери каталитикии сетарафаи оксиду барқароршавӣ

Ин навъи катализатори автомобилӣ, тавре маълум гардид, соли 1981 ҷорӣ карда шудааст ва имрӯз он дар ҳамаи мошинҳои муосир насб карда шудааст. Катализатори сеҷониба дар як вақт се вазифаро иҷро мекунад:

• оксиди азотро ба нитроген ва оксиген кам мекунад;
• оксиди карбон то оксиди карбон оксид мекунад;
• карбогидридҳои сӯхтанашударо то оксиди карбон ва об оксид мекунад.

Азбаски ин навъи табдилдиҳандаи каталитикӣ ҳам марҳилаҳои коҳиш ва ҳам оксидшавии катализро иҷро мекунад, он вазифаи худро бо самаранокии то 98% иҷро мекунад. Ин маънои онро дорад, ки агар мошини шумо бо чунин конвертери каталитикӣ муҷаҳҳаз бошад, он муҳити атрофро бо партовҳои зараровар ифлос намекунад.

Намудҳои катализаторҳо дар муҳаррикҳои дизелӣ

Барои мошинҳои дизелӣ, то ба наздикӣ, яке аз конверторҳои маъмултарини каталитикӣ Катализатор Diesel Oxidation Catalyst (DOC) буд. Ин катализатор оксигенро дар ҷараёни ихроҷ истифода бурда, оксиди карбон ба диоксиди карбон ва карбогидридҳоро ба об ва гази карбон табдил медиҳад. Мутаассифона, ин навъи катализатор ҳамагӣ 90% самаранок аст ва бӯи дизелро коҳиш дода, зарраҳои намоёнро коҳиш медиҳад, аммо барои коҳиш додани партоби NO x муассир нест.

Двигателҳои дизелӣ газҳоеро партоб мекунанд, ки дорои сатҳи нисбатан баланди моддаҳои заррин (хум) мебошанд, ки асосан аз карбони элементӣ иборатанд, ки DOC катализаторҳо аз ӯҳдаи он намебароянд, аз ин рӯ зарраҳоро бо истифода аз филтрҳои ба истилоҳ зарраҳо (DPF) тоза кардан лозим аст.

Катализаторҳо чӣ гуна нигоҳдорӣ карда мешаванд?

Барои пешгирӣ кардани мушкилот бо катализатор, донистани он муҳим аст:

• Умри миёнаи катализатор тақрибан 160000 км мебошад. Пас аз тай кардани ин масофа, шумо бояд ивазкунандаи трансдюдерро баррасӣ кунед.
• Агар мошин бо конвертери каталитикӣ муҷаҳҳаз бошад, шумо набояд аз сӯзишвории сурб истифода баред, зеро он самаранокии катализаторро коҳиш медиҳад. Ягона сӯзишвории мувофиқ дар ин ҳолат сурб нест.

Бешубҳа, фоидаи ин дастгоҳҳо барои муҳити зист ва саломатии мо бениҳоят бузург аст, аммо дар баробари фоидаҳояшон, онҳо нуқсонҳои худро низ доранд.

Яке аз камбудиҳои калонтарини онҳо дар он аст, ки онҳо танҳо дар ҳарорати баланд кор мекунанд. Ба ибораи дигар, вақте ки шумо мошинатонро ба кор медароред, табдилдиҳандаи каталитик барои коҳиш додани партовҳои ихроҷ тақрибан ҳеҷ кор намекунад.

Он танҳо пас аз то 250-300 дараҷа гарм шудани газҳои ихроҷшуда самаранок кор мекунад. Ин аст, ки чаро баъзе истеҳсолкунандагони мошинҳо барои ҳалли ин мушкилот бо роҳи ба муҳаррик наздик кардани катализатор чораҳо андешиданд, ки ин аз як тараф кори дастгоҳро беҳтар мекунад, вале умри онро кӯтоҳ мекунад, зеро наздикӣ ба муҳаррик онро ба ҳарорати хеле баланд дучор мекунад.

Дар солҳои охир қарор дода шуд, ки табдилдиҳандаи каталитикиро дар зери курсии мусофирон дар масофае ҷойгир кунед, ки имкон медиҳад, ки бидуни таъсири ҳарорати баланди муҳаррик самараноктар кор кунад.

Дигар нуқсонҳои катализаторҳо зуд-зуд басташавӣ ва сӯхтани торт мебошанд. Сӯхташавӣ одатан аз сабаби ворид шудани сӯзишвории сӯхтанашуда ба системаи ихроҷ, ки дар ғизои конвертери каталитикӣ даргиронда мешавад, ба амал меояд. Лағзиш аксар вақт аз сабаби бензини камбизоат ё номуносиб, фарсудашавии муқаррарӣ, услуби ронандагӣ ва ғайра ба амал меояд.

Инҳо дар пасманзари фоидаҳои азиме, ки мо аз истифодаи катализаторҳои автомобилӣ ба даст меорем, нуқсонҳои хеле хурд мебошанд. Бо шарофати ин дастгоҳҳо партовҳои зараровар аз мошинҳо маҳдуданд.

Баъзе мунаққидон баҳс мекунанд, ки гази карбон низ як партови зараровар аст. Онҳо боварӣ доранд, ки катализатор дар мошин лозим нест, зеро чунин партовҳо таъсири гармхонаҳоро зиёд мекунанд. Дарвоқеъ, агар мошин табдилдиҳандаи каталитикӣ надошта бошад ва оксиди карбонро ба ҳаво партояд, худи ин оксид дар атмосфера ба гази карбон табдил меёбад.

Ки катализаторро ихтироъ кардааст?

Гарчанде ки катализаторҳо то охири солҳои 1970 ба таври оммавӣ пайдо намешуданд, аммо таърихи онҳо хеле барвақттар оғоз ёфт.

Падари катализатор муҳандиси кимиёи фаронсавӣ Евгений Гудри маҳсуб мешавад, ки дар соли 1954 ихтироъашро бо номи "Табдилгари каталитикии ихтироъ" патент додааст.

Қабл аз ин ихтироъ, Гудри крекинги каталитикиро ихтироъ кард, ки дар он кимиёҳои калони мураккаби органикӣ ба маҳсулоти безарар ҷудо карда мешаванд. Баъд ӯ бо намудҳои гуногуни сӯзишворӣ таҷриба гузаронд, ҳадафи ӯ тоза кардани он буд.

Истифодаи воқеии катализаторҳо дар автомобилҳо дар миёнаи солҳои 1970-ум, вақте ҷорӣ карда шуд, ки қоидаҳои назорати шадиди партобҳо талаб карда мешуданд, ки сурб аз партови бензини пастсифат талаб карда шавад.

Саволу ҷавобҳо:

Мавҷудияти катализаторро дар мошин чӣ гуна бояд тафтиш кард? Барои ин танҳо ба зери мошин нигоҳ кунед. Ба гайр аз фурўшкунаки асосї ва фурўши хурд (резонаторе, ки дар пеши системаи ихрољињо нишастааст), катализатор як лампаи дигар аст.

Катализатор дар мошин куҷост? Азбаски катализатор бояд дар шароити ҳарорати баланд кор кунад, он ба қадри имкон наздик ба коллекторҳои ихроҷ ҷойгир аст. Он дар назди резонатор аст.

Катализатор дар мошин чист? Ин табдилдиҳандаи каталитикӣ - лампаи иловагӣ дар системаи ихроҷ мебошад. Он аз масолехи сафолй пур карда шудааст, ки асали он бо металли киматбахо пушонда шудааст.