Катализатор автомобильный что это: Устройство автомобильного катализатора (каталитического нейтрализатора отработавших газов)

Содержание

Катализатор автомобильный что это

Что такое Автомобильный Катализатор? Скупка катализаторов ?

В выхлопной системе современного автомобиля расположено специальное устройство для понижения уровня загрязнения перегоревшими газами окружающей среды – это автомобильный катализатор. Выясним его строение и предполагаемые причины поломок.

Катализаторы стали популярны ещё в прошлом столетии. Уже тогда устройство применялось в качестве очистной системы автомобиля, основной задачей которого было снижение уровня вредных отходов, появившихся в ходе работы автомобильного двигателя.

Содержимое каталитического нейтрализатора визуально походит на пчелиные соты, созданные из керамической основы. Верхняя часть структурного элемента покрыта специальным составом, именуемым активатором. А вот последний имеет поверхность из ценных металлов (золото, палладий, медь, платина и родий), которая собственно и служит катализатором. Он является основой для происхождения активных процессов, преобразовывающих угарные газы и оксид азота в природные компоненты, не способные навредить ни окружающей среде, ни здоровью людей. Если исходить из теоретических и практических сведений, то польза от исправного катализатора достаточно ощутима, ведь он практически на 100% очищает результат работы двигателя от ядовитых веществ.

Катализатор в своей постоянной деятельности не использует активные вещества. Современные транспортные средства, которые появились после введения норм токсичности, обладают катализаторами, расположенными на выходе выпускного отверстия. Данное устройство крепится к головке блока цилиндров, непосредственно через прокладку, при помощи специальных крепежей.

Каталитический нейтрализатор является не самым «удобным» соседом для двигателя автомобиля, ведь его размещение крайне усложняет распределение внутренних деталей для двигательного отсека. Следствием такой ситуации становится повышение температуры под капотом автомобиля. Тем не менее, положительным моментом является нормированное и достаточно быстрое прогревание коллекторной зоны, благодаря чему устройство может качественно очищать отработанные газы. Стоит отметить, что реакция катализатора в нормальных условиях должна приравниваться не менее 305 градусов по Цельсию.

Чтобы устройство реагировало и работало, как положено, без нарушений и побочных реакций, перед ним и за ним монтируются кислородные датчики, соответственно, управляющий и диагностический. Данные приспособления именуются не иначе, как лямбда-зонды.

Если рассматривать практику устройства катализатора, то можно увидеть примеры, в которых данное устройство имеет несколько иной вид, расположенный под дном транспортного средства, и применяется в некоторых марках автомобилей, независимо от года выпуска.

Катализатор принято считать одним из самых долговечных и качественных устройств современного автомобиля, именно поэтому о его замене можно говорить исключительно в ключе «самостоятельного» ремонта. Данное мнение основано на утверждении, что каталитический конвертер имеет все шансы прослужить автолюбителю ровно такой срок, который прослужит сама машина. Но благодаря сложившейся многолетней практике можно точно сказать, что это утверждение абсолютно несовершенно.

В каких случаях нейтрализатор может выйти из строя?

Первое, на что жалуются автолюбители касаемо каталитического нейтрализатора – это значительное оплавление «шахматной» поверхности устройства, которое практически полностью перестаёт работать в соответствии с установленными стандартами. Основной причиной подобного исхода принято считать превышение температурного режима, о котором мы говорили выше, его примерный показатель равен – 850-900 градусов.

Следующей причиной выхода из строя катализатора является частичное крошение керамической поверхности детали. В данном случае происходит разрушение определённых частей устройства, которые уже нельзя восстановить без полной замены всей детали.

И наконец, третья причина поломки каталитического конвертера – это загрязнение поверхности керамического слоя детали. Такая ситуация чревата полным выходом из строя катализатора, что подвергает окружающую среду серьёзной опасности.

Часто для того, чтобы предупредить возможные вышеупомянутые причины поломки катализатора, производители стараются создавать катализаторы не с керамической поверхностью, а с металлической. Такое покрытие среди автомобилистов считается наиболее износостойким и практичным.

Первый вариант поломки нейтрализатора, выражающийся в оплавлении детали, чаще всего определяется посредством диагностики двигателя и его мощности. Если показатели неожиданно падают, это является первым признаком того, что виной этому дефекту может быть именно оплавление устройства. Тенденцию к уменьшению мощности двигателя каждый опытный водитель может заметить в момент набора разгона. Данная процедура уже не будет, как прежде, производиться быстро и легко. Также стоит отметить, что и запуск двигателя будет значительно ухудшаться, а впоследствии и вовсе мотор перестанет работать. При наличии подобной проблемы на приборах автомобиля высветится определённое сообщение, которое и покажет текущее состояние каталитического нейтрализатора.

Если первый вариант ещё можно заметить, то вот вторую причину поломки нейтрализатора, а именно, превращение керамического покрытия в крошку, достаточно трудно диагностировать. Предпосылкой к такому исходу в основном становится использование некачественных топливных материалов, часто разбавленных специальными веществами.

Что касается загрязнения внутренних цилиндров посредством заброса отработанных газов, то это, конечно же, не самая распространённая причина выхода из строя каталитического нейтрализатора. Тем более, что опасность такой ситуации представляется не всем современным автомобилям. Грамотные конструкторы большинства автомобильных производителей сумели качественно и эффективно создать систему очищения выхлопных газов, применяя новые технологии. Проблема осталась исключительно утех транспортных средств, которые обладают выхлопной системой, расположенной под дном кузова.

Что говорит гарантия?

Отличным примером для рассмотрения данной проблемы станет вполне реальная ситуация с мотором автогиганта «Nissan», установленным, в основном на модель «X-Trail». Уже при показателях на счётчике в 35-40 тыс. км реальной становилась та проблема, о которой мы говорили чуть выше. Моторы подвергались преждевременному выходу из строя исключительно из-за невероятного износа цилиндров вследствие разрушения керамического покрытия. Учитывая мудрость внутренней политики, высококвалифицированная команда «Nissan» приняла единственно правильное решение – меняла по гарантии шорт-блок и катализатор. Аналогичная проблема коснулась и другого представителя автомобильного мира – компанию «Toyota». Владельцы серии «Camry» прочувствовали все «прелести» выхода из строя катализатора уже после 100 тыс. км пробега. Большинству приверженцев данной модели удалось реализовать законное право на гарантию, но были и те, кто по каким-то причинам этого не сделал.

И если эти две компании достаточно лояльно отнеслись к собственным техническим промахам, то представители «Kia» установили довольно непонятные правила на гарантийное обслуживание автомобильного катализатора. В данном случае гарантийный километраж не должен был превышать 1000 км пробега. А это значит, что среднестатистическому водителю хватило бы нескольких топливных заправок отечественным бензином, чтобы прибегнуть к реализации права на гарантию. Своевременная работа над ошибками помогла «Kia» правильно оценить возможности «своего» двигателя в условиях российского топлива, что выражалось в продлении гарантии на каталитический нейтрализатор с 1. тыс. км до 150 тыс. км пробега.

Подводя итог тематики гарантийного обслуживания катализатора, можно смело заявить, что исходя из обычной практики, срок гарантии на устройство должен быть приравнен к сроку гарантийного обслуживания автомобиля.

Основные предпосылки к поломке катализатора:

Низкое качество топливных материалов, что становится причиной отсрочки зажигания, приводящей к повышению температурного режима выхлопных газов.
Нарушение работы зажигания. То есть, в данном случае, топливный материал, который не претерпел полное сгорание в цилиндре, начинает гореть в самом катализаторе.
Повреждения катализатора вследствие вибрации и механических ударов, что приводит к крошению основного покрытия.
Резкие перепады температурного режима, влияющие непосредственно на нейтрализатор в действии.
Неисправность датчика кислорода или же плохая герметизация форсунок.
Понижение октанового числа в топливе или изменение концентрации составляющих топлива, чаще всего, приводящие к повышению температуры сгорания.
Минимальное время на прогрев двигателя. Современные автомобили оснащены такой системой прогрева каталитического конвертера, которая способствует быстрому прогреванию устройства.
Производственный брак устройства. Одним из самых известных примеров производственного брака катализатора является массовая замена каталитических нейтрализаторов компанией «Suzuki».

Персональный опыт

В конце прошлого столетия у меня был опыт работы в одной коммерческой организации, где я занимал должность менеджера автопарка. Был случай, когда начальник, вызвавший меня на ковёр, заявил: Нам нужно продать «ToyotaCarina», поэтому тебе следует съездить на автомобильную мойку и хорошо вымыть мотор, чтобы он блестел.

Естественно, я отправился в назначенное место, где сообщил пожелания моего начальника. Двигатель того автомобиля имел впрысковую систему и был оснащен одной катушкой зажигания, с высоковольтным распределителем. Уже после непосредственной отправки я заметил неисправности в работе мотора. Учитывая, что до основного места работы было не более трёхсот метров, доехать до него я так и не смог. Причина была в постоянном прекращении работы двигателя, который заводясь, начинал издавать непонятные звуки под дном кузова автомобиля. Машина находилась в состоянии постоянной вибрации. В момент, когда я вышел наружу и посмотрел, что происходит с выхлопной системой, я увидел поток чёрной гари, выходящей в тандеме с искрами.

Такое действие недолго продолжалось, вскоре гарь перестала выходить, после чего я открыл капот и соответственно решил оценить состояние распределителя, открыв и его. Что я увидел? – Огромную лужу. Утилизировав жидкость, качественно высушив поверхность, я всё же смог доехать до места работы. Вот теперь вопрос: Как вы думаете, где происходил процесс сгорания топлива?

Неужели это конец?

Претерпевший поломку каталитический нейтрализатор на автомобиле, который не является участником гарантийного обслуживания по каким-либо причинам, менять катализатор на оригинальный навряд ли кто-то изъявит желание. Это, во-первых, дорого, а, во-вторых, не всегда осуществимо. Что же делать?

Первое, что приходит на ум, это устранение «начинки» каталитического конвертера. Такое действие может, скорее всего, потребовать перезапуска блока управления. То есть систему нужно обмануть.
Утилизировать начинку и вмонтировать на её место пламегаситель. Его строение – это несколько оболочек (камер), которые имеют ровные полости, отвечающие за уменьшение температурного режима и давления газов. Такое действие сможет минимизировать звуковой эффект и снять нагрузку с некоторых составляющих выхлопной системы.
Заменить керамический нейтрализатор универсальным металлическим. Естественно уровень очищения выхлопных газов будет несколько ниже, но особого вреда окружающей среде вы не нанесёте.

А теперь, вы поделитесь, каким образом обстоят дела с вашим «монстром под днищем кузова» — автомобильным катализатором: находится в исправном состоянии, удалён или претерпел замену?

Устройство и принцип работы каталитического нейтрализатора

В составе выхлопных газов автомобиля содержится довольно много токсичных веществ. Для предотвращения их попадания в атмосферу используется специальное устройство, получившее название «каталитический нейтрализатор» (более известный как «катализатор»). Он устанавливается на автомобилях, оснащенных двигателями внутреннего сгорания, работающих как на бензине, так и на дизельном топливе. Зная принцип работы катализатора, вы сможете понять важность его работы и оценить последствия, которые может вызвать его удаление.

Конструкция и функции каталитического нейтрализатора

Устройство каталитического нейтрализатора

Нейтрализатор является частью системы выхлопа. Он располагается сразу за выпускным коллектором двигателя. Катализатор состоит из:

Металлический корпус (монтажный мат), имеющий входной и выходной патрубки.
Керамический блок (монолит). Представляет собой пористую структуру с множеством ячеек, которые увеличивают площадь соприкосновения выхлопных газов с рабочей поверхностью.
Каталитический слой — специальное напыление на поверхностях ячеек керамического блока, состоящее из платины, палладия и родия. В последних моделях для напыления иногда используется золото — драгоценный металл, который имеет более низкую стоимость.
Металлический кожух. Выполняет функции теплоизоляции и защиты катализатора от механических повреждений.

Главная функция каталитического нейтрализатора — это нейтрализация трех основных токсических компонентов отработавших газов, поэтому он получил свое название — трехкомпонентный. Вот эти нейтрализуемые компоненты:

Окислы азота NOx – компонент смога, причина кислотных дождей, ядовиты для человека.
Угарный газ СО – смертельно опасен для человека при концентрации в воздухе от 0,1%.
Углеводороды CH – компонент смога, отдельные соединения канцерогены.

Принцип действия катализатора

На практике трехкомпонентный каталитический нейтрализатор имеет следующий принцип действия:

Выхлопные газы из двигателя попадают внутрь керамических блоков, где проникают в ячейки, полностью заполняя их.
Металлы-катализаторы палладий и платина провоцируют реакцию окисления, в результате которой несгоревшие углеводороды СН преобразуются в водяной пар, а угарный газ СО в углекислый.
Восстановительный металл-катализатор родий преобразует NOx (оксид азота) в обычный безвредный азот.
В атмосферу выпускаются очищенные отработавшие газы.

Если в автомобиле установлен дизельный двигатель, то возле катализатора всегда находится сажевый фильтр. Иногда эти два элемента могут быть совмещены в единую конструкцию.

Читайте также: Принцип работы и особенности эксплуатации сажевого фильтра

Рабочая температура катализатора играет решающую роль в эффективности процесса нейтрализации токсичных компонентов. Реальное преобразование начинается только после достижения 300°С. Идеальной, с точки зрения эффективности и срока службы, считается температура от 400 до 800°С. В диапазоне температур от 800 до 1000°С наблюдается ускоренное старение нейтрализатора. Длительная работа при температуре свыше 1000°С оказывает губительное воздействие на катализатор. Альтернативой керамике, выдерживающей высокие температуры, является металлическая матрица из гофрированной фольги. Катализаторами в такой конструкции выступают платина и палладий.

Срок службы катализатора

Разрушение керамического блока катализатора

Средний ресурс катализатора составляет 100 тыс. километров пробега, но при правильной эксплуатации он может исправно функционировать и до 200 тыс. километров. Основные причины раннего износа — неисправность двигателя и качество топлива (топливовоздушной смеси). При наличии обедненной смеси происходит перегрев, а при слишком богатой возникает засорение пористого блока остатками несгоревшего топлива, что препятствует протеканию необходимых химических процессов. Это приводит к тому, что срок службы каталитического нейтрализатора существенно снижается.

Еще одной распространенной причиной неисправности керамического катализатора являются механические повреждения (трещины), возникающие при механических воздействиях. Они провоцируют быстрое разрушение блоков.

При возникновении неисправностей работа каталитического нейтрализатора ухудшается, что фиксируется при помощи второго лямбда-зонда. В этом случае электронный блок управления сообщит о неисправности, выдав на приборной панели ошибку «CHECK ENGINE». Также признаками выхода из строя являются дребезжание, увеличение расхода топлива и ухудшение динамики. В этом случае его меняют на новый (оригинального производства или универсальный). Почистить или восстановить катализаторы невозможно, а поскольку это устройство имеет высокую цену, многие автомобилисты предпочитают просто удалить его.

Можно ли удалить катализатор

При удалении катализатора его очень часто заменяют на пламегаситель. Последний выравнивает поток выхлопных газов. Его установка рекомендуется для устранения неприятных шумов, которые возникают при удалении катализатора. При этом, если вы выбрали именно удаление, лучше полностью снять устройство и не прибегать к рекомендациям некоторых автомобилистов пробить в нем отверстие. Подобная процедура улучшит ситуацию только на время.

В автомобилях, соответствующих экологическим стандартам Евро-3, помимо удаления катализатора необходима перепрошивка электронного блока управления. Ее обновляют до версии, в которой отсутствует каталитический нейтрализатор. Также можно установить эмулятор сигнала кислородного датчика, который избавит от необходимости перепрошивать ЭБУ.

Читайте также: Устройство и принцип работы кислородного датчика

Наилучшим решением при поломке каталитического нейтрализатора будет его замена на оригинальную деталь в специализированном сервисе. Таким образом будет исключено вмешательство в конструкцию автомобиля, а его экологический класс будет соответствовать заявленному производителем.

(3 оценок, среднее: 5,00 из 5) Загрузка…

Что такое катализатор и чем он опасен для мотора — DRIVE2

Каталитический нейтрализатор — один из важнейших компонентов любого современного автомобиля с двигателем внутреннего сгорания. Именно эта неприглядная деталь помогает сохранить атмосферу от вредных выбросов и уберечь экологию планеты. Несмотря на очевидные плюсы, катализатор может доставить автовладельцу немало проблем и даже полностью убить двигатель машины. Разбираемся в устройстве системы и вовремя устраняем неполадки каталитического нейтрализатора.

Устройство

Каталитический нейтрализатор входит в систему выпуска отработавших газов и располагается в непосредственной близости от выпускного коллектора автомобиля. Именно в него попадает раскалённый выхлоп из коллектора ДВС, и уже после, существенно замедленным, охлаждённым и очищенным от вредных веществ оказывается в резонаторе и в глушителе.

Принцип работы устройства основан на химических реакциях, нейтрализующих вредные выбросы окиси азота, углерода и всевозможных групп углеводородов. Основной элемент катализатора выполнен в виде массивного керамического или металлического блока с мелкими сотами, на стенки которых нанесены драгоценные металлы — сплав иридия и платины, а также родия и палладия. При касании химически активных поверхностей вредные соединения сгорают и выводятся из выхлопной трубы в виде безвредных N2 и CO2. Платина и палладий выполняют в устройстве роль окислителей и сильно ускоряют горение углеводородов. Активный элемент помещён в металлический кожух и снабжён слоем теплоизоляции.

Каталитический нейтрализатор не просто улавливает и нейтрализует вредные соединения, но и непосредственно влияет на работу двигателя. Сигналы с датчиков, расположенных на входе и выходе в устройство, постоянно считываются «мозгами» автомобиля и помогают наилучшим образом оптимизировать рабочую смесь.

Признаки неисправности

Срок службы дорогостоящего катализатора обычно примерно равен сроку службы всего автомобиля, однако нередко он ломается гораздо быстрее положенного и может утянуть за собой мотор. Важно помнить, что каталитический нейтрализатор не выходит из строя без причин. Его поломка — признак неправильной работы системы зажигания, неполного сгорания смеси в цилиндрах, сильного износа мотора или длительного использования некачественного топлива.

Понять, что ваш катализатор просится в утиль, можно по нескольким характерным симптомам:

— снижение производительности мотора

Наиболее распространённым симптомом выхода из строя катализатора является сильное снижение мощности двигателя. Автомобиль начинает терять динамику и плохо разгоняется. Двигатель работает неустойчиво, перегревается и «троит». Это случается при сильном уменьшении пропускной способности катализатора: соты разрушаются, оплавляются и спекаются, закупоривая отверстие и мешая свободному проходу отработавших газов. На начальной стадии неисправности автомобиль будет разгоняться до относительно невысокой скорости, а при запущенном случае мотор начинает тяжело запускаться, а затем «задыхаться» и глохнуть. Топливная экономичность также заметно ухудшается. Также во время холодного пуска появляется резкий неприятный запах.

— грохот под днищем

Громкий грохот под днищем автомобиля говорит о том, что активный элемент каталитического нейтрализатора начал разрушаться и распадаться на части. Керамические осколки под действием потока выхлопных газов хаотично бьются о стенки кожуха и создают неприятный грохот. Как правило, наиболее чётко это проявляется на повышенных оборотах работы мотора и во время запуска.

— слабый напор выхлопных газов из глушителя

Если поднести руку к выхлопной трубе, можно почувствовать пульсацию — выпускные клапаны цилиндров работают поочерёдно. Если на холостых оборотах поток выхлопа ровный и постоянный, это верный признак забитого катализатора. Если повысить обороты, а затем заглушить мотор, выхлопные газы продолжат непродолжительное время создавать напор — выходят газы, скопившиеся в закупоренной трубе.

Наиболее универсальный признак поломки катализатора — ошибка системы, активирующая значок «неполадки двигателя» на приборной панели. При появлении этого симптома нужно безотлагательно считать диагностическим сканером код ошибки и устранить неполадку. Если «мозги» автомобиля обнаруживают неверные показатели на кислородных датчиках, они сразу же оповещают об этом водителя, а заодно переводят систему управления мотором в аварийный режим. Это нередко сопровождается ухудшением динамики и увеличенным потреблением топлива. Компьютерная диагностика в этом случае часто обнаруживает ошибки P0420 (низкая пропускная способность катализатора) или Р0430.

Причины и последствия

А теперь обратимся к главному — почему выходит из строя катализатор и какие последствия это за собой влечёт.

Выход из строя каталитического нейтрализатора не происходит внезапно и беспричинно. При исправной работе всех остальных систем он верой и правдой служит многие годы вплоть до момента утилизации транспортного средства (а нередко и переживает его). Если устройство сломалось на вашем автомобиле — оплавилось или рассыпалось, вам почти наверняка предстоит диагностика и ремонт системы зажигания или питания.

Как правило, катализатор выводится из строя именно благодаря некорректной работе этих двух систем. При неисправной системе зажигания топливо в одном или нескольких цилиндрах не сгорает полностью, а попадает в систему выхлопа. Раскалённый катализатор вынужден дожигать повышенные объёмы углеводородов, которые разогревают соты до сверхвысоких температур, что приводит к их спеканию. Причиной крупной неприятности могут быть свечи зажигания, катушки или высоковольтные провода. К аналогичным поломкам приводит и неисправность форсунок, которые начинают переливать топливо. Износ или залегание маслосъёмных колец цилиндропоршневой группы или выход из строя маслосъёмных колпачков приводит к такому же результату, только догорает в катализаторе уже моторное масло.

Ещё одной распространённой причиной выхода из строя катализатора является сильное механическое повреждение, приводящее к деформации корпуса. Важно помнить, что тонкостенные соты легко крошатся даже при незначительных физических нагрузках. Выезжая на оффроуд, нелишним будет озаботиться установкой дополнительной защиты днища автомобиля.

Несвоевременный ремонт катализатора опасен тем, что мелкие частицы керамики могут попасть через выпускной тракт прямиком в цилиндры двигателя. Оказавшись там, они моментально царапают стенки цилиндров и полностью выводят из строя мотор. Страдает от керамического мусора и турбина (при наличии таковой). Дополнительный нагрев выпускного тракта приводит к деформациям головки блока цилиндров и сильно сокращает ресурс силового агрегата.

Во избежание критической поломки, не доводите свой автомобиль до плачевного состояния и вовремя устраняйте неисправность катализатора. Благо, сделать это вполне по силам даже своими

Катализатор автомобильный, что это такое, признаки поломки, ремонт

Катализатор – это составляющая выпускной системы автомобиля, главная задача которой заключается в снижении концентрации вредных соединений в выпускных газах. Деталь присутствует на всех машинах экологичностью Евро 3 и выше. Так, обеспечивается задержание оксидов азота, окиси углерода, углеводорода.

Повышается экологичность, безопасность транспортного средства. Выход из строя узла сопровождается многочисленными неполадками. При необходимости проводится замена или удаление.

Устройство и принцип работы каталитического нейтрализатора

Рассматривая катализатор автомобильный, что это такое, признаки поломки, рекомендуется изучить конструкцию и принцип работы. Основной составляющей является матрица – керамические или металлические соты со специальным напылением – платиноиридиевым.

Подобное устройство обеспечивает максимальное соприкосновение выхлопов с плоскостью фильтрующего элемента. А нанесенный каталитический слой способствует окислению опасных соединений, с последующим образованием СО2 и N2. Еще одна функция катализатора заключается в обработке выхлопов – снижении температуры, давления, скорости выходящих газов.

Нейтрализатор является сменной запчастью. Его срок службы достигает 100 000 – 150 000 км, при использовании качественного топлива и регулярного проведения регенераций. Но чаще происходит преждевременное засорение, что сопровождается сигналом – активацией Check Engine на панели управления.

Другие признаки неисправности:

Заметно сокращается мощность машины, возникают сложности при запуске. Причина – засорение сот фильтрующего элемента, сокращение пропускной способности.
Возникает ощущение, что автомобиль держат за задний бампер, что не дает ему нормально двигаться и развивать скорость.
Увеличивается расход топлива. Это связано с попытками системы управления провести регенерацию – самоочистку, сопровождающуюся повышением температуры. А для этого используются дополнительные порции горючего.
Меняется запах выхлопов, становится более едким, химическим.

Такие признаки неисправности указывают на необходимость обращения к специалистам. Дальнейшая эксплуатация транспорта приведет к росту противодавления, нарушениям в работе силовой установки, капитальному ремонту.

Как работает засоренный нейтрализатор

Заполнение фильтрующего элемента – неизбежный процесс, признаки забитого катализатора появляются постепенно.

Оценивая имеющиеся неполадки, можно выделить три этапа работоспособности:

Рабочее состояние – нет неполадок, отмечается хорошая пропускная способность, лампочка Check Engine не загорается.
Полу рабочее состояние – сопровождается периодическим проявлением неисправности. Временами пропадает тяга, мощность, отзывчивость. Иногда возникают проблемы с запуском, плавают обороты.
Нерабочее состояние – активируется аварийный режим, машина плохо заводится, а после старта глохнет.

Если катализатор засорен, требуется замена или удаление. Выбор оригинальной запчасти не всегда целесообразен, учитывая стоимость.

Сложность конструкции и использование драгоценных металлов определяет цену – около 1000 евро за один нейтрализатор. А их в конструкции авто может быть несколько.

Как проверить катализатор

Иногда появляются не все признаки неисправности, а только некоторые из них. Сигнальная лампочка на панели также не всегда загорается. Обычно это происходит при серьезных механических повреждениях, при износе каталитического покрытия или при проблемах с электропроводкой. В остальных ситуациях сигнал загорается и тухнет. Поскольку дальнейшая эксплуатация наносит урон автомобилю, стоит задуматься, как проверить катализатор на забитость, не снимая.

На что обратить внимание:

При средней степени засорения падает пропускная способность. Если нажать на педаль, двигатель начнет работать, поднимая обороты. При наличии неисправности процесс будет медленным, показатель не превысит более 2 000 – 3 000.
Когда мотор запущен, стоит подойти к выхлопной трубе – запах выхлопов становится химическим.
Приложив руку к трубе, легко заметить, что давления практически нет – выхлопы не выходят нормально.
Вмятины на защитном корпусе – свидетельствуют о механических повреждениях, которые часто приводят к разрушению матрицы, фильтрующего элемента.

Точно убедиться в засорении матрицы можно, осмотрев деталь на просвет. Но для этого потребуется ее демонтировать. Процедура сопряжена со сложностью, так как деталь находится на днище – требуется яма, подъемник. Сам процесс изъятия отличается для разных автомобилей, крепления часто прикипают.

Другие методы оценки работоспособности нейтрализатора

Проверка на противодавление – еще один метод диагностики без демонтажа. Это наиболее распространенный и простой способ, предполагающий измерение давления выхлопов, последующее сравнение показателей. Задумываясь, как проверить катализатор, нужно подготовить манометр и переходник для подсоединения.

Тонкости диагностики:

Автомобиль загоняют на яму.
Демонтируется первый датчик кислорода.
Используя переходник, подключают манометр. В качестве переходника выбирают резиновый шланг. Важно обеспечить герметичность соединения.
Запустив мотор, нужно поднять и на протяжении 15 секунд поддерживать обороты на уровне 2 500 – 3 000.
В этот момент изучаются данные манометра.
Проводится сравнение, оценка работоспособности.

При показателях в 0,3 кгс/см2 можно утверждать, что система исправна. Более высокие значения – до 0,35 допускаются в случае доработок, тюнинга мотора, иначе это свидетельствует о неполадках. При данных в 0,5 кгс/см2 отмечаются явные неполадки.

В сервисе используются и другие методики, позволяющие точно выявить неисправность. В распоряжении специалистов имеется специальное оборудование, позволяющее оценить состав выхлопов, выполнить диагностику мотор-тестером, провести сканирование, что дает наиболее точные результаты.

Варианты восстановления

При выходе из строя каталитического нейтрализатора нельзя просто изъять деталь, так как воздействие горячих выхлопов приведет к прогоранию остальных элементов выпускной системы. Для замены обычно используется универсальная запчасть или пламегаситель.

Преимущества установки аналога:

деталь обладает более простой конструкцией, что способствует снижению цены;
также обеспечивается очистка выхлопов, сохраняется экологичность автомобиля;
отличное решение для гарантийных, машин часто пересекающих границу стран, где действуют жесткие экологические нормы;

Стоит обратить внимание, что универсальный катализатор не обладает большим сроком службы, вскоре потребует замены. Эффективность работы устройства зависит от выбора модели.

Преимущества пламегасителя:

наиболее доступное решение;
срок службы детали достигает 10 лет;
навсегда решается проблема нейтрализатора;

качество топлива не влияет на работоспособность системы.

Предварительный резонатор не очищает выхлопы, он лишь обеспечивает их обработку. Поэтому снижается экологичность авто. На машинах, где используется второй датчик кислорода, необходима обманка для нормального образования топливной смеси.

Выбор оптимального варианта для замены катализатора определяется в зависимости от модели, года выпуска, характеристик, условий эксплуатации.

Автомобильный катализатор — это… Что такое Автомобильный катализатор?

Автомобильный катализатор: Wikimedia Foundation. 2010.

Автомобильный катализатор и его роль в выхлопной системе

Катализатор имеет удивительно простое устройство, но воздействие его очень велико. Из этой статьи вы узнаете, какие загрязняющие вещества образуются в результате работы двигателя, и как каталитический преобразователь справляется с каждым из них, сокращая выбросы вредных выхлопных газов.

Автомобильные катализаторы

На дороги ежедневно выезжают миллионы автомобилей, и каждый из них — источник загрязнения воздуха. Особенно это чувствуется в крупных городах, где выхлопные газы автомобилей могут создавать большие проблемы.

Каталитический преобразователь или катализатор

Для решения этих проблем каждая страна издает свои законы, которые ограничивают допустимый уровень загрязнения, который может создавать каждая машина. За прошедшее время автопроизводители внесли много улучшений в конструкцию автомобильного двигателя и топливных систем, чтобы соответствовать этим требованиям. Одно из значительных изменений произошло в 1975 году — именно в этом году появилось новое устройство, называемое каталитическим преобразователем (конвертером) или просто катализатором. Работа каталитического преобразователя заключается в преобразовании вредных выхлопных газов в менее вредные прежде, чем они покинут выхлопную систему автомобиля.

Выбросы загрязняющих веществ

В целях сокращения выбросов, современные автомобильные двигатели тщательно контролируют количество сжигаемого ими топлива. Их задача — сохранить соотношение «воздух-топливо» как можно ближе к идеальной точке, называемой стехиометрической. Теоретически, при этом соотношении все топливо сгорит с использованием всего имеющегося в воздухе кислорода. Для бензина стоихиометрический коэффициент — около 14,7:1, что значит, что при сожжении одной единицы бензина будет сожжено 17,4 единицы воздуха. фактически во время езды сгорание топливной смеси немного отличается от идеального соотношения. Иногда смесь может быть бедной (при коэффициенте «воздух-топливо» выше, чем 14,7), или, наоборот, насыщенной (при более низком коэффициенте).

Основные загрязняющие вещества, вырабатываемые двигателем, это:

газообразный азот (N₂) — воздух состоит на 78 процентов из газообразного азота, и большая часть его проходит сквозь автомобильный двигатель
диоксид углерода (СО₂) — один из продуктов сгорания. Углерод из топлива соединяется с кислородом воздуха.
водяной пар (H₂O) — еще один продукт сгорания. Водород из топлива соединяется с кислородом воздуха.

Это выбросы в основе своей не опасны, хотя, как считается, выброс углекислого газа (СО₂) способствует глобальному потеплению. Но так как процесс горения никогда не совершенен, небольшое количество гораздо более вредных выхлопных газов выделяется при работе двигателя автомобиля. Именно на снижение их уровня ориентированы каталитические преобразователи:

окись углерода (СО) — ядовитый газ без цвета и запаха
углеводороды, также известные как летучие органические соединения — один из главных компонентов смога, образуется за счет неполного сгорания топлива
оксиды азота (NO и NO₂, которые часто объединяют под обозначением NO_x) — также являются компонентом смога, а также кислотных дождей, оказывают влияние на слизистую человека.

В следующем разделе мы рассмотрим, какие именно процессы происходят внутри каталитического преобразователя.

Как катализаторы сокращают вредные выбросы в выхлопных газах

Если вспомнить химию, то катализатор — это вещество, которое ускоряет или вызывает химическую реакцию, само не входя в продукты реакции. Катализаторы участвуют в реакции, но не являются не реактивом, ни продуктом реакции. Так, для человеческого организма естественным катализатором многих важных биохимических реакций являются ферменты.

В каталитических преобразователях существуют два различных типа катализаторов: восстанавливающий катализатор и окислительный катализатор. Оба типа состоят из керамической структуры, покрытой металлическим катализатором (обычно это платина, родий и/или палладий). Идея заключается в том, чтобы создать структуру, которая подставляет под поток выхлопных газов максимальную площадь катализатора и свести к минимуму задействованное при этом количество самого катализатора, так как используемые материалы весьма дороги. В некоторых преобразователях даже стали использовать золото с примесью более традиционных катализаторов. Золото дешевле по сравнению с остальными катализаторами, и может повысить степень окисления на 40 процентов, что необходимо для снижения количества вредных газов.

Большинство современных выхлопных систем в автомобилях оснащены тремя каталитическими преобразователями, по одному для каждого из веществ, выброс которых необходимо уменьшить.

Восстанавливающий катализатор — первый этап каталитического преобразователя. Он использует платину и родий чтобы уменьшить выбросы NO_x. Когда молекула NO или NO₂ встречается с молекулами катализатора, от нее отделяется атом азота, высвобождая кислород — O₂. Атом азота же связывается с другим атомом азота, образуя N₂.

Окислительный катализатор — второй этап каталитического преобразователя. Он снижает количество несгоревшего топлива и окиси углерода в результате их сжигания (окисления) с помощью таких катализаторов, как платина и палладий. Этот катализатор также помогает СО вступить в реакцию с несгоревшим кислородом, образуя углекислый газ СО₂.

Существуют два основных вида конструкций, используемых в каталитическом преобразователе — это конструкция по типу «соты» и «керамические бусины». Большинство автомобилей используют сотовые структуры.

Следующий раздел посвещен третьей стадии процесса преобразования, и тому, как добиться от своего каталитического преобразователя лучшего результата.

Контроль загрязнения и повышение эффективности выхлопной системы

Третьим этапом преобразования является система управления, которая контролирует поток выхлопных газов и использует эту информацию для управления системой впрыска топлива. Один датчик кислорода установлен выше автомобильного катализатора, то есть ближе к двигателю, чем сам преобразователь. Этот датчик говорит компьютеру двигателя, сколько кислорода содержится в выхлопе. Компьютер двигателя уменьшает или увеличивает количество кислорода в выхлопных газах за счет регулировки количества воздуха, поступающего к топливу. Эта схема позволяет контролировать двигатель компьютера, чтобы убедиться, что двигатель работает на соотношении, близком к стехиометрической точке, а также чтобы убедиться, что в выхлопных газах достаточно кислорода для работы окислительного катализатора для окисления несгоревших углеводородов и СО.

Каталитический преобразователь проделывает большую работу по уменьшению загрязнения окружающей среды, но его производительность может быть существенно улучшена. Одним из недостатков является то, что каталитический преобразователь работает только при достаточно большой температуре. Когда вы только заводите машину, каталитический преобразователь почти не работает.

Простое решение этой проблемы состоит в том, чтобы передвинуть каталитический преобразователь ближе к двигателю. Тогда выхлопные газы, поступающие в каталитический преобразователь, будут более горячими,и он нагреется быстрее, но это одновременно сокращает срок службы конвертера из-за воздействия чрезмерно высоких температур. Большинство автопроизводителей размещает каталитический преобразователь под передним пассажирским сиденьем, достаточно далеко от двигателя, именно для того, чтобы высокие температуры не вредили ему.

Подогрев каталитического преобразователя — хороший способ снижения выбросов. Самый простой способ подогреть катализатор — использование электрических нагревателей. К сожалению, 12-вольтовая электрическая система, установленная на большинстве машин, не может нагреть каталитический преобразователь достаточно быстро. Большинство людей не будет ждать несколько минут, пока нагреется каталитический преобразователь. Гибридные машины имеют большие, высоковольтные батареи, которые могут достаточно быстро нагреть автомобильный катализатор.

Каталитические преобразователи дизельных двигателей плохо справляются с сокращением выбросов NO_x. Одна из причин в том, что дизельные двигатели сами по себе функционируют в более низком температурном режиме, чем обычные, а преобразователи работают лучше при нагреве. Некоторые ведущие эксперты в области «зеленого» автомобилестроения придумали новую выхлопную систему, которая помогает исправить этот недостаток. Они впрыскивают водный раствор мочевины в выхлопную трубу до того, как газы достигнут преобразователя. При этом возникает химическая реакция, которая уменьшает количество NO_x. Карбамид, также известный как мочевина — органическое соединение углерода, азота, кислорода и водорода. Его можно обнаружить в моче млекопитающих и земноводных, что и объясняет такое название. Мочевина реагирует с NO_x с получением азота и водяного пара, снижая количество оксидов азота в выхлопных газах более чем на 90 процентов.

Источник: Авто Релиз.ру.

Что такое автомобильный катализатор — Katalizator1

Знать, что такое автомобильный катализатор и как он работает, необходимо каждому автолюбителю. Понимая принцип действия запчасти, вы сможете вовремя выявить основные признаки неисправности и устранить проблему. Каталитический нейтрализатор представляет собой важный элемент топливной системы, который выполняет две функции:

Снижение уровня токсичных компонентов в составе отработанных выхлопных газов.
Полное удаление выхлопов из камеры сгорания.

Автокатализаторы устанавливаются на транспортные средства как с бензиновым, так и с дизельным типом двигателя. В первом случае чаще используются запчасти, в которых преобладает палладий, во втором – платиносодержащие элементы.

Принцип работы

Автонейтрализатор устанавливается сразу за выпускным коллектором двигателя и представляет собой конструкцию, состоящую из трех основных элементов:

Металлический корпус, который отличается стойкостью к температурным перепадам и другим внешним воздействиям, а также защищает устройство от механических повреждений.
Носитель из металла или керамики. Эта деталь имеет ячеистую структуру – минимальная удаленность «сот» друг от друга увеличивает площадь соприкосновения выхлопных газов с поверхностью катализатора. В результате отработанные выбросы удаляются быстрее.
Рабочая поверхность, обработанная тонким слоем редких драгоценных металлов: родий, платина, палладий (в отечественных нейтрализаторах встречается также золото). Именно эти материалы обеспечивают запчасти каталитические свойства.

В составе выхлопов присутствует три токсичных элемента, которые при попадании в воздух в определенной концентрации загрязняют атмосферу – угарный газ, оксид азота, углеводороды. Задача нейтрализатора – преобразовать эти вещества в безопасные для человека и окружающей среды. Процесс фильтрации выхлопных газов происходит следующим образом:

Выбросы попадают в ячейки автонейтрализатора.

Благодаря напылению из драгоценных металлов компоненты окисляются и преобразуются в безвредные углекислый газ и водяной пар.
Родий превращает азотный оксид в обычный азот, не представляющий опасности для живых организмов.
Очищенные газы поступают в атмосферу.

Обратите внимание: эффективность работы катализатора напрямую зависит от его температуры. Чем сильнее разогревается устройство, тем быстрее и качественнее происходит фильтрация. Однако регулярная эксплуатация детали в режиме свыше 1000 градусов может привести к преждевременному выходу из строя. На срок службы запчасти влияют и другие факторы – особенно неисправностям подвержены керамические нейтрализаторы, которые отличаются высокой хрупкостью и слабой устойчивостью к различным воздействиям.

Основные причины поломки катализатора

Несмотря на то, что в среднем автонейтрализаторы рассчитаны на пробег 100 000 километров, детали часто изнашиваются гораздо раньше срока, заявленного производителем. К неисправности катализатора могут привести:

Пренебрежение регулярным техническим обслуживанием.
Использование недоброкачественного бензина с большим количеством присадок и добавок.
Плохое состояние автомобильных дорог – особенно эта проблема актуальна для жителей регионов.
Особенности климата: резкие температурные перепады в течение дня, сильная жара или, наоборот, преобладание слишком низких температур.
«Экстремальный» стиль вождения, частая езда в условиях бездорожья.
Несоблюдение рекомендаций производителя по эксплуатации устройства.

Понять, что катализатор требует замены, достаточно просто. О проблемах свидетельствуют следующие признаки:

Выхлопные газы приобрели неприятный едкий запах, который ощущается даже в салоне авто – это самый верный знак, что нейтрализатор не справляется со своей главной задачей.
Увеличилось количество выхлопов.
Автомобиль стал чаще глохнуть, а в некоторых случаях, совсем перестает заводиться.
При попытке набрать скорость ощущаются вибрации, слышны стуки, посторонние шумы.
Без видимых причин повысился расход топлива, а мощность мотора, наоборот, снизилась.
Ухудшилась динамика авто: машину «заносит» на поворотах, при выполнении различных маневров.
На приборной панели загорается надпись «Check engine». Стоит отметить, что этот симптом характерен и для других проблем, например, недостаточное количество машинного масла, неисправности двигателя или топливного фильтра.
Система охлаждения стала запускаться чаще, чем обычно.

Совокупность нескольких тревожных сигналов говорит о том, что катализатор пора менять. В некоторых случаях, проблемы возникают из-за «забитых» сажей и грязью ячеек устройства. Чтобы устранить неисправность, достаточно снять автонейтрализатор, и «продуть» соты специальным чистящим средством. Однако если вы видите, что ячейки основательно разрушены, смысла «реанимировать» запчасть нет. Лучший способ избавиться от сломанной или отработанной детали – сдать в скупку.

Понравилась информация? Поделись с друзьями

Принцип работы катализатора в автомобиле

На чтение 3 мин. Просмотров 1.1k.

Большинство автолюбителей даже не имеют представление о том, что такое автомобильный катализатор и в чем заключается принцип его работы. Именно поэтому сегодня мы попытаемся рассказать что это такое катализатор автомобильный.

Машины являются одним из самых крупных источников загрязнений атмосферы, так как они выбрасывают в атмосферу около 15 000 химических соединений, к которым относится газ и пыль. Компании по производству автомобилей постоянно стараются уменьшить количество вредных выбросов, именно это и привело к созданию автомобильного каталитического нейтрализатора системы выхлопа или как его еще называют катализатор.

Катализатор входит в состав выхлопной системы автомобиля и предназначается для понижения уровня выбросов вредоносных веществ вместе с продуктами горения.

Катализатор автомобильный

В представленной статье мы более подробно поговорим о катализаторе, а именно обсудим такие вопросы:

Что такое автомобильный катализатор?
Конструкция автомобильного катализатора;
В чем заключается принцип работы?
Распространенные поломки каталитического нейтрализатора, при которых необходима его полная замена;
Признаки неисправности, указывающие на то, что необходима замена;
Как правильно проводится замена каталитического нейтрализатора выхлопной системы?

Основная информация о каталитическом нейтрализаторе

Большинство автолюбителей даже не имеют представления о том, что такое автомобильный катализатор и в чем заключается принцип его работы. Именно поэтому сегодня мы попытаемся рассказать основную информацию о каталитическом нейтрализаторе. Итак, автомобильный нейтрализатор это элемент выхлопной системы транспортного средства, снижающий температуру выхлопных газов, очищающий выхлопные газы и обеспечивающий догорание топливной смеси.

Каталитический нейтрализатор используется на бензиновых и дизельных двигателях автомобиля. Представленное устройство чаще всего располагается за коллектором выпускной системы или же перед глушителями.

Схема катализатора автомобильного

Основными элементами катализатора являются: теплоизоляция, корпус и блок-носитель. На сегодняшний момент существует несколько видов нейтрализаторов, которые соответствуют разному содержанию выхлопных газов в автомобильном двигателе.

К основным типам автомобильного катализатора выхлопной системы относятся: восстановительный, окислительный и окислительно-восстановительный.

Для правильной замены каталитического нейтрализатора должны соблюдаться некие условия, для соблюдения этих условий применяется лямбда-зонд. Благодаря данному устройству посылается обновленная информация и регулируется состав топливной смеси.

Признаки неисправности, указывающие на то, что необходима замена

При нормальном функционировании катализатор ломается только после полного сгорания каталитического слоя. Такое формулирование даже не совсем правильно, так как он не ломается, а просто из-за уменьшения каталитического слоя он не может полностью сжигать выхлопные газы. То есть эффективность работы уменьшается, а токсичность продуктов горения повышается. Автомобильный катализатор достаточно редко выходит из строя, но все же каждый автолюбитель должен знать, как поступать в таком случае. Поэтому давайте рассмотрим, как проводится самостоятельная замена каталитического нейтрализатора.

Для начала давайте рассмотрим основные признаки неисправности каталитического нейтрализатора выхлопной системы:

Снизилась мощность автомобиля, это свидетельствует о том, что нейтрализатор забит.
Во время передвижения транспортного средства на холостых оборотах двигателя заметно плаванье стрелочки тахометра.
И выхлопной трубки чувствуется запах аммиака.

Итак, как же правильно проводится замена катализатора?

Открутите болтики, закрепляющие устройство на дополнительном глушителе;
Снимите болтики вместе с шайбой;
Открутите болтики, которые закрепляют устройство на приемной трубке;
Достаньте болтики вместе с пружинными шайбами;
Достаньте устройство под днищем автомобиля;
ПРоведите замену и соберите все в обратном порядке.

Как видите, замена катализатора системы выхлопа довольно проста и с ней сможет справиться даже не очень опытный автолюбитель. Обратите внимание на то, что в момент функционирования он может нагреваться до температуры около 600 градусов. Поэтому прежде чем перейти к замене катализатора дождитесь полного его охлаждения.

Катализатор автомобильный, что это такое? ⋆ ГК «Катализаторофф»

С целью обеспечения сохранения экологической ситуации в Мире все крупные автопроизводители стали оснащать свою продукцию — современные автомобили — специальным элементом. Деталь, монтируемая в выхлопную систему авто, получила название каталитический нейтрализатор автомобильных выхлопов.

Разберем чуть подробнее, катализатор автомобильный — что это такое и как он функционирует.

Прежде всего, обратим внимание на название автодетали — каталитический нейтрализатор или просто катализатор. Название содержит суть работы агрегата. Катализаторами называют вещества, способные ускорять те или иные химические процессы. Такие вещества и входят в конструкцию каталитического преобразователя. Это металлы платиновой группы: платина, палладий, родий, иридий, а в последнее время и золото.

Именно эти металлы-катализаторы и обеспечиваются процесс превращения тяжелый и вредных компонентов автовыхлопов в безопасные составляющие, которые и попадают в земную атмосферу.

Где же размещаются указанные ценные металлы. Для этого разберем общую конструкцию катализатора.

Устройство и принцип работы катализатора

При внешнем обзоре катализатора представляется утолщением трубы или бочкообразным параллелепипедом с входным и выходным отверстиями. С помощью этих патрубков фильтр монтируется в выхлопную систему транспортного средства. К патрубкам подсоединяется два датчика — лямбда-зонды, они контролируют процесс очистки газов и передают параметры на электронный блок управления (ЭБУ) авто.

Учитывая, что для протекания химической реакции доокисления выхлопных газов необходима температура не ниже 350°С, монтаж катализатора осуществляется под днищем авто сразу за выхлопным коллектором. Именно там температура отработанных газов соответствующая.

Указанный бочкообразный параллелепипед — это внешний защитный корпус (кожух) фильтра, предназначенный от оберегания внутренних компонентов от внешних ударов или прочих помех. Изготавливается кожух из стали.

Внутри корпуса размещается особый наполнитель — монолит. Между монолитом и корпусом укладывается термоизолирующий слой.

Особого внимания заслуживает наполнитель каталитического нейтрализатора выхлопных газов, так как это центральная деталь агрегата. Материалом изготовления монолита служит либо огнеупорная керамика, либо стальные листы. В итоге все катализаторы делятся на две основные группы: металлические и керамические катализаторы.

Принцип работы у них одинаковый, но из-за материала каждый их фильтров обладает своими преимуществами и недостаткам.

В разрезе структура монолита напоминает пчелиные соты, совокупность очень мелких продольных сквозных ячеек. Такая схема придумана неслучайно. Цель — достижение максимальной поверхности наполнителя. Именно на эту поверхность и наносится особый слой (каталитический) с содержанием металлов-катализаторов.

Раскаленные выхлопные газы, пройдя через входной патрубок (фиксирующий исходный состав выхлопов), заполняют ячейки монолита. Соприкоснувшись с каталитическим напылением, газы начинают разлагаться на безопасные компоненты.

Далее через выходной патрубок очищенные газы попадают в глушитель и оттуда уже в атмосферу. Состав выхлопов с расщепленными компонентами фиксируется вторым лямбда-зондом. С помощью этого датчика ЭБУ и определяет насколько качественно прошла реакция разложения.

что это такое и что ценного в нем, признаки неисправностей и их устранение

Автомобильный катализатор – он же каталитический нейтрализатор – это деталь, которая призвана уменьшить объем вредных веществ, выбрасываемых из выхлопной трубы автомобиля в атмосферу. Достаточно сложное устройство и принцип работы – причины, по которым катализаторы нередко доставляют автовладельцам массу проблем. Что нужно знать об этой детали и надо ли ее убрать?

Что такое катализатор и для чего он нужен?

Выхлопные газы – продукты окисления углеводородного топлива, не полностью сгораемого внутри автомобильного двигателя. В составе выхлопа есть как безвредные, так и токсичные вещества. К первым относится азот, кислород, углекислый газ. Спектр вредных компонентов значительно шире:

угарный газ;
углеводороды;
оксиды азота;
альдегиды;
бензпирен;
частицы сажи.

Все перечисленные выше вещества являются токсичными, а сажа и бензпирен еще и сильные канцерогены. Неправильная настройка двигателя приводит к тому, что концентрация вредных выбросов увеличивается от двух раз для бензиновых моторов и до двадцати раз для дизельных.

Задача катализатора – нейтрализовать негативное действие углеводородов, оксидов углерода и азота в выхлопных газах, и тем самым снизить вред автомобиля с ДВС для окружающей среды. Сам процесс нейтрализации происходит в ходе окислений либо восстановления в зависимости от типа нейтрализатора. В результате реакций токсины превращаются в свободный азот и углекислый газ.

Для контроля катализатора в выхлопной системе устанавливается особый датчик – лямбда-зонд. Он отслеживает концентрацию кислорода в отработанных газах. Показания кислородного датчика влияют на режим работы двигателя авто, от чего в свою очередь зависит состав выхлопных газов.

Как устроен автомобильный катализатор?

Каталитические нейтрализаторы в современных автомобилях имеют весьма простое устройство:

корпус из нержавеющей стали;
керамический наполнитель;
термическая защитная прокладка;
кислородный датчик (лямбда-зонд).

В зависимости от типа детали в качестве наполнителя используются металлические либо керамические мелкие соты, покрытие тончайшим слоем редких металлов – иридия, палладия и родия. Лямбда-зонд устанавливается на входе в катализатор и на выходе, т.е с обеих его сторон.

Принцип работы катализатора

Точный принцип работы автомобильного катализатора зависит от того, к какому типу он относится:

В восстанавливающем элементе происходит разложение оксидов азота на кислород и молекулярный азот. За эти химические реакции отвечают драгметаллы платина и родий.
В окисляющем элементе свободный кислород вступает в активную реакцию окисления с углеводородами и угарным газом из выхлопа, связывая их в безопасные соединения.

В обоих перечисленных случаях вредность отработанных газов для природы заметно уменьшается.

Виды катализаторов

В первую очередь каталитические нейтрализаторы классифицируются по принципу работы на два типа – восстанавливающие и окисляющие. Они уже были рассмотрены ранее. Кроме типа реакций, которые протекают внутри этих устройств, оба типа различаются составом. В первых используется платина и родий, во вторых – платина и палладий. Соответственно, это влияет на стоимость детали.

Второй признак, по которому различаются детали – материал, из которого сделана сотовая сетка:

Керамические. Главное достоинство деталей с сеткой из керамики – низкая цена. Это обусловлено дешевизной материала и технологии изготовления. Отсюда же вытекает основной недостаток – хрупкость. Даже небольшого удара хватит для растрескивания.
Металлические. Отличаются долговечностью, прочностью, надежностью. Хорошо переносят воздействие влажности, удары, вибрацию, тряску. В связи с этим стоимость металлических катализаторов существенно больше, если сравнивать их с керамическими.

Следующий критерий для классификации каталитических нейтрализаторов – место установки в выхлопной системе автомобиля. По этому признаку устройства делятся всего на две категории:

Монтируемые на приемной трубе. Деталь может располагаться как на самой трубе, так и сразу после нее, непосредственно перед резонатором. Это удобный в плане замены и ремонта тип размещения, так как демонтировать устройство с приемной трубы очень легко.
Монтируемые внутри коллектора. В этом случае элемент является частью выпускного коллектора. Первый серьезный недостаток – неремонтопригодность такого катализатора. Второй – деталь быстро и сильно нагревается до критических температур.

Исходя из преимуществ, оптимальный вид нейтрализатора – керамический с установкой прямо на приемной трубе выхлопной системы. Если позволяет бюджет, лучше купить металлическую деталь.

Причины и признаки неисправности

В теории катализатор может работать на протяжении многих десятилетий, так как расход редких металлов в его составе очень небольшой. На практике все получается не так радужно. Есть целый ряд причин, по которым каталитический нейтрализатор выхлопных газов может выйти из строя:

механическое воздействие – критично для керамических катализаторов;
попадание воды (особенно холодной) на раскаленную поверхность детали;
взрыв топлива внутри катализатора из-за проблем в системе зажигания;
регулярное использование низкокачественного и загрязненного топлива;
применение этилированного бензина – катализатор может прогореть;
попадание в нейтрализатор масла, охлаждающей жидкости или промывки.

Перечисленные причины могут привести к таким распространенным поломкам нейтрализатора, как выгорание активного слоя, оплавление, появление нагара на внутренних стенках устройства.

Эксплуатация автомобиля с неисправным катализатором уменьшает ресурс самого двигателя. По этой причине нельзя откладывать ремонт или замену детали на потом – это выйдет очень дорого.

Как проверить катализатор?

Не надо быть специалистом, чтобы догадаться о неисправности автомобильного катализатора. На его выход из строя и необходимость замены указывает ряд достаточно специфичных признаков:

увеличенный расход топлива без видимых причин;
автомобиль медленнее набирает скорость;
возникли проблемы с тягой, упала мощность мотора;
загорелась лампочка проверки двигателя;
несколько увеличился расход масла;
при нажатии на педаль газа мотор откликается не сразу;
при запуске двигателя чувствуется неприятный запах.

Лучший способ диагностики неисправности нейтрализатора – осмотр. Также своего рода средством проверки является приборная панель, а именно лампочка «Check engine» и соответствующий поломке лямбда-зонда или катализатора код ошибки в бортовом компьютере.

Еще один способ – измерить давление выхлопных газов с помощью манометра, после чего сравнить показания с нормативами. Так, нормой считается давление 0,3 кгс/см2. Если это значение больше, скорее всего с деталью есть проблемы, и нужна помощь специалистов из автосервиса.

Как почистить катализатор?

Засорившийся с течением времени катализатор рекомендуется быстро и тщательно прочистить. В противном случае двигатель начнет «задыхаться», его мощность упадет, а расход топлива, наоборот, вырастет. На необходимость заняться очисткой нейтрализатора указывают признаки:

упавшая мощность мотора и медленный разгон;
возникают проблемы с запуском двигателя;
мотор самопроизвольно отключается на ходу;
двигатель нестабильно работает на холостом ходу;
цвет выхлопа изменился, стал более выраженным.

Визуально на необходимость прочистки нейтрализатора указывает его загрязненность продуктами горения, смолами, маслом и прочими посторонними включениями. Есть два способа его очистки:

Механическая. Для такой прочистки применяется наждачная бумага. Нужно демонтировать нейтрализатор, взять кусочек наждачки и счистить налет с металлических или керамических сот, аккуратно надавливая на них. Оставшиеся после процедуры частицы грязи, масла и сажи удаляются из нейтрализатора сжатым воздухом, подаваемым под давлением.
Жидкостная. Используется специальная промывка, которую можно купить в магазине автодеталей. Если такой возможности нет, можно использовать этанол или жидкость для очистки карбюратора. Порядок работ – демонтаж катализатора и его погружение в тару. Далее соты обильно поливаются промывкой, а через 20-30 минут – струей горячей воды.

В конце жидкостной очистки нужно тщательно просушить нейтрализатор с помощью сжатого воздуха. Если чистота детали вас не удовлетворит, процедура повторяется еще раз с самого начала.

В случае с механической очисткой важно проявить аккуратность и не давить наждачкой на соты слишком сильно. Керамические детали могут треснуть, раскрошиться и от небольшого давления.

Зачем вырезают катализатор из автомобиля?

Весьма популярна практика самостоятельного удаления катализатора из выхлопной системы авто. Делается это не просто так – демонтаж нейтрализатора предоставляет водителю преимущества:

не надо покупать новую деталь;
увеличение мощности двигателя;
можно заливать «грязное» топливо;
уменьшение расхода топлива;
отсутствие ошибок лямбда-зонда;
нет проблем с запуском двигателя.

Автомобиль вполне исправно работает и без каталитического нейтрализатора. Но последствия все же есть, и в первую очередь для окружающей среды. Выхлоп становится грязным и приобретает неприятный запах. В выхлопной системе могут появляться посторонние звуки, шумы и вибрации.

Если удаление было сделано неправильно, на приборной панели регулярно будут отображаться ошибки. Также машина без катализатора не сможет пройти регулярный технический осмотр.

Как удалить устройство из выхлопной системы?

Для демонтажа катализатора потребуется установить автомобиль над смотровой ямой. Далее из положения снизу демонтируется та часть выхлопной трубы, на которой установлен этот элемент. После этого нейтрализатор срезается болгаркой, и труба заваривается, либо разбирается, если такая возможность предусмотрена конструктивно. Последний этап – монтаж пламегасителя. Он обеспечит нормальную работу резонатора выхлопной трубы и устранит ряд плохих последствий.

Сложность удаления катализатора заключается в риске повредить выхлопную трубу, резонатор или выпускной коллектор в зависимости от того, где установлен элемент. Несмотря на возможность самостоятельного демонтажа катализатора, рекомендуется доверять эту работу специалистам из автосервиса. Так риск негативных последствий для автомобиля будет минимальным или нулевым.

Заключение

Каталитический нейтрализатор, несмотря на благородное предназначение, доставляет водителю больше проблем, нежели пользы. Невысокое качество и чистота топлива делают из теоретически «вечной» детали часто выходящий из строя рудимент. Все больше автовладельцев предпочитают удалять катализатор и устанавливать на его место обманку – такой шаг обходится заметно дешевле.

Каждый автомобилист сам решает, изымать нейтрализатор из выхлопной системы своего авто, или нет. Однако в развитых странах Европы давно приняли решение – наличие катализатора в авто играет большую роль для всей природы и для каждого человека в отдельности. Вот по этой причине катализаторы в обязательном порядке устанавливаются на все современные автомобили мира.

7.1: Каталитические преобразователи — Chemistry LibreTexts

Каталитический нейтрализатор — это устройство, используемое для снижения выбросов от двигателя внутреннего сгорания (используется в большинстве современных автомобилей и транспортных средств). Недостаточно кислорода для полного окисления углеродного топлива в этих двигателях до двуокиси углерода и воды; таким образом образуются токсичные побочные продукты. Каталитические преобразователи используются в выхлопных системах, чтобы обеспечить место для окисления и восстановления токсичных побочных продуктов (например, оксидов азота, монооксида углерода и углеводородов) топлива до менее опасных веществ, таких как диоксид углерода, водяной пар и газообразный азот.

Введение

Каталитические нейтрализаторы

были впервые широко внедрены в автомобили американского производства в 1975 году из-за правил EPA по сокращению токсичных выбросов. Закон Соединенных Штатов о чистом воздухе требовал сокращения выбросов всех новых моделей автомобилей после 1975 года на 75%, причем снижение должно было осуществляться с использованием каталитических нейтрализаторов. Без каталитических нейтрализаторов автомобили выделяют углеводороды, оксид углерода и оксид азота. Эти газы являются крупнейшим источником приземного озона, который вызывает смог и вреден для растений.Каталитические нейтрализаторы также можно найти в генераторах, автобусах, грузовиках и поездах — почти все, что имеет двигатель внутреннего сгорания, имеет форму каталитического нейтрализатора, прикрепленного к его выхлопной системе.

Каталитический нейтрализатор — это простое устройство, в котором используются базовые окислительно-восстановительные реакции для уменьшения количества загрязняющих веществ, производимых автомобилем. Он преобразует около 98% вредных паров, производимых автомобильным двигателем, в менее вредные газы. Он состоит из металлического корпуса с керамической сотовой внутренней частью с изолирующими слоями.Этот сотовый интерьер имеет тонкостенные каналы, покрытые тонким слоем оксида алюминия. Это пористое покрытие увеличивает площадь поверхности, позволяя протекать большему количеству реакций и содержит драгоценные металлы, такие как платина, родий и палладий. В одном конвертере уходит не более 4-9 граммов этих драгоценных металлов.

Конвертер использует простые реакции окисления и восстановления для преобразования нежелательных паров. Вспомните, что окисление — это потеря электронов, а восстановление — это их получение.Драгоценные металлы, упомянутые ранее, способствуют переносу электронов и, в свою очередь, преобразованию токсичных паров.

Последняя секция преобразователя управляет системой впрыска топлива. Этой системе управления помогает датчик кислорода, который отслеживает, сколько кислорода находится в выхлопном потоке, и, в свою очередь, сообщает компьютеру двигателя, что нужно отрегулировать соотношение воздух-топливо, поддерживая работу каталитического нейтрализатора на стехиометрической точке и около 100%. эффективность.

Функции

Трехкомпонентный каталитический нейтрализатор выполняет одновременно три функции:

Восстановление оксидов азота до элементарного азота и кислорода: \ [NO_x \ rightarrow N_x + O_x \]
Окисление окиси углерода до двуокиси углерода: \ [CO + O_2 \ rightarrow CO_2 \]
Окисление углеводородов до диоксида углерода и воды: \ [C_xH_ {4x} + 2xO_2 \ rightarrow xCO_2 + 2xH_2O \]

Есть два типа «систем», работающих в каталитическом нейтрализаторе: «обедненная» и «богатая».«Когда система работает« на обедненной смеси », кислорода больше, чем требуется, и поэтому реакции способствуют окислению монооксида углерода и углеводородов (за счет восстановления оксидов азота). Напротив, когда система работает «богатый», топлива больше, чем необходимо, и реакции способствуют восстановлению оксидов азота до элементарного азота и кислорода (за счет двух реакций окисления). При постоянном дисбалансе реакций система никогда не достигает 100% эффективность.

Примечание: конвертеры могут накапливать «лишний» кислород в потоке выхлопных газов для дальнейшего использования. Это хранилище обычно происходит, когда система работает экономно; газ выделяется, когда в выхлопном потоке недостаточно кислорода. Выделяемый кислород компенсирует недостаток кислорода, полученный в результате восстановления NO _x, или когда происходит резкое ускорение, и система соотношения воздух-топливо обогащается быстрее, чем каталитический нейтрализатор может адаптироваться к этому. Кроме того, высвобождение накопленного кислорода стимулирует процессы окисления CO и C _x H _4x.

Опасности загрязняющих веществ

Без окислительно-восстановительного процесса для фильтрации и преобразования оксидов азота, монооксидов углерода и углеводородов качество воздуха (особенно в больших городах) становится вредным для человека.

Оксиды азота: Эти соединения относятся к тому же семейству, что и диоксид азота, азотная кислота, закись азота, нитраты и оксид азота. Когда NO _x выбрасывается в воздух, он вступает в реакцию, стимулируемую солнечным светом, с органическими соединениями в воздухе; результат — смог.Смог является загрязнителем и оказывает вредное воздействие на легкие детей. NO _x, реагируя с диоксидом серы, производит кислотный дождь, который очень разрушителен для всего, на что он попадает. Кислотный дождь разъедает автомобили, растения, здания, национальные памятники и загрязняет озера и ручьи до непригодной для рыбы кислотности. NO _x также может связываться с озоном, создавая биологические мутации (например, смог) и уменьшая пропускание света.

Окись углерода: Это опасный вариант природного газа, CO ₂.Не имеющий запаха и цвета, этот газ не выполняет многих полезных функций в повседневных процессах.

Углеводороды: Вдыхание углеводородов из бензина, бытовых чистящих средств, топлива, керосина и других видов топлива может быть смертельным для детей. Дополнительные осложнения включают нарушения центральной нервной системы и сердечно-сосудистые проблемы.

Каталитическое ингибирование и разрушение

Каталитический нейтрализатор — это чувствительное устройство с внутренним покрытием из драгоценных металлов.Без этих металлов окислительно-восстановительные реакции не могут происходить. Есть несколько веществ и химикатов, которые тормозят работу каталитического нейтрализатора.

Свинец: Большинство автомобилей работают на неэтилированном бензине, в котором весь свинец удален из топлива. Однако, если свинец добавляется в топливо и сжигается, он оставляет осадок, покрывающий каталитические металлы (Pt, Rh, Pd и Au) и предотвращающий контакт с выхлопными газами, что необходимо для проведения необходимых окислительно-восстановительных реакций.
Марганец и кремний: Марганец в основном содержится в металлоорганическом соединении ММТ (метилциклопентадиенил-трикарбонил марганца).MMT — это соединение, используемое в 1990-х годах для увеличения октанового числа топлива (более высокое октановое число указывает на то, что газ с меньшей вероятностью воспламеняется, вызывая взрыв двигателя. Это важно, поскольку двигатели с более высокими рабочими характеристиками имеют высокую степень сжатия, что может требуется бензин с более высоким октановым числом, чтобы дополнить степень сжатия в двигателе), и в настоящее время запрещен к коммерческой продаже из-за правил EPA. Кремний может просачиваться из камеры сгорания в выхлопной поток из охлаждающей жидкости внутри двигателя.

Эти загрязнения препятствуют нормальной работе каталитического нейтрализатора. Однако этот процесс можно обратить вспять, запустив двигатель при высокой температуре, чтобы увеличить поток горячих выхлопных газов через преобразователь, расплавив или сжижая некоторые загрязнения и удалив их из выхлопной трубы. Этот процесс не работает, если металл покрыт свинцом, потому что свинец имеет высокую температуру кипения. Если отравление свинцом достаточно серьезное, весь преобразователь приходит в негодность и подлежит замене.

Термодинамика каталитических нейтрализаторов

Напомним, что термодинамика предсказывает, являются ли реакция или процесс самопроизвольными при определенных условиях, но не скорость этого процесса. Приведенные ниже окислительно-восстановительные реакции протекают медленно без катализатора; даже если процессы термодинамически благоприятны, они не могут происходить без надлежащей энергии. Эта энергия представляет собой энергию активации (\ (E_a \) на рисунке ниже), необходимую для преодоления начального энергетического барьера, препятствующего реакции.Катализатор способствует термодинамическому процессу за счет снижения энергии активации; сам по себе катализатор не производит продукт, но он влияет на количество и скорость образования продуктов.

Восстановление оксидов азота до элементарного азота и кислорода: \ [NO_x \ rightarrow N_x + O_x \]
Окисление окиси углерода до двуокиси углерода. \ [CO + O_2 \ вправо CO_2 \]
Окисление углеводородов до диоксида углерода и воды. \ [C_xH_ {4x} + 2xO_2 \ стрелка вправо xCO_2 + 2xH_2O \]

Кража каталитического нейтрализатора

Из-за наличия драгоценных металлов в покрытии внутренней керамической конструкции многие каталитические нейтрализаторы стали объектами краж.Преобразователь является наиболее легкодоступным компонентом, поскольку он находится снаружи и под автомобилем. Вор мог легко проскользнуть под машину, пропилить соединительные трубки на каждом конце и уйти вместе с каталитическим нейтрализатором. В зависимости от типа и количества драгоценных металлов внутри каталитический нейтрализатор можно легко продать по 200 долларов за штуку.

Глобальное потепление

Хотя каталитический нейтрализатор помогает снизить токсичность выхлопных газов автомобильных двигателей, он также оказывает вредное воздействие на окружающую среду.При конверсии углеводородов и окиси углерода образуется двуокись углерода. Двуокись углерода — один из наиболее распространенных парниковых газов, вносящий значительный вклад в глобальное потепление. Конвертеры иногда вместе с углекислым газом перестраивают азотно-кислородные соединения с образованием закиси азота. Это то же соединение, которое используется в веселящем газе и в качестве усилителя скорости в автомобилях. Как парниковый газ, закись азота в 300 раз сильнее углекислого газа и пропорционально способствует глобальному потеплению.

Список литературы

Тимберлейк, Карен К. Химия: Введение в общую, органическую и биологическую химию . 10-е изд. Верхняя Седл-Ривер: Высшее образование Прентис-Холл, 2008.
Петруччи, Ральф Х., Уильям С. Харвуд и Джефф Э. Херринг. Общая химия: принципы и современные приложения . 9 изд. Река Аппер Сэдл: Прентис Холл, 2006. d Биологическая химия . 10-е изд. Тимберлейк, Карен К. Химия: Введение в общие, органические и биологические Chmi

Проблемы

Каковы потенциальные опасности токсичных веществ, выбрасываемых автомобилем без каталитического нейтрализатора?
Какие 3 окислительно-восстановительные реакции происходят в трехкомпонентном каталитическом нейтрализаторе?
Каталитический нейтрализатор работает со 100% эффективностью? Почему или почему нет?
Как можно повредить или неправильно использовать каталитические нейтрализаторы?
Почему кражи каталитических нейтрализаторов?

Авторы

Каталитический нейтрализатор

— обзор

2.5.2 Современные низкосортные схемы

Доступность больших объемов каталитических нейтрализаторов для автомобилей (автокотов) привела к развитию технологий плавки, основанных на улавливании железа и меди (Mishra and Reddy, 1987; Hoffmann, 1988). Энгельхард разработал пирометаллургические и гидрометаллургические технологии для концентрирования и очистки различных материалов, содержащих низкие содержания драгоценных металлов, включая золото (Benson et al., 2000). Это отход от типичных плавильных печей с автокатастрофой, где золото не рассматривается как сырье для печи.

Плавильный завод представляет собой угольную дугу под флюсом мощностью 2,5 МВА с трехэлектродным кольцом (AC) и работает как печь сопротивления шлака. Плотность мощности этой специализированной печи относительно высока и составляет 320 кВт / м. ² для подачи высокоглиноземистого сырья. Печь футерована огнеупором и охлаждается тремя водоохлаждаемыми медными пластинами для разработки футеровки замораживания. Операция полунепрерывная; выпуск шлака производится каждые 3 часа через водоохлаждаемую шлакобезьянку, а выпуск сплава производится один раз в день через выпускное отверстие в глиноземном блоке.Брызговик используется для открытия и закрытия летки из сплава, а летка для шлака открывается и закрывается вручную.

Поток отходящего газа проходит через термоокислитель для окисления CO до CO ₂, смешивается с охлаждающим воздухом и фильтруется с использованием статического мешка для первичной очистки. Затем отходящий газ очищается щелочью и проходит через электрофильтр перед окончательным выбросом в атмосферу.

Для плавки доступно довольно большое количество разнообразных материалов, включая остатки нефтепереработки, образующиеся во внутренних контурах гидрометаллургической переработки; автокатализаторы (также называемые autocats ) от внутреннего производства и сторонних источников, а также отработанные катализаторы от химической промышленности.Остатки нефтепереработки представляют собой нерастворимые материалы, обычно остатки выщелачивания, содержащие значительное содержание МПГ, включая золото и серебро вместе со значительными количествами натрия и хлорида.

При производстве Autocat образуется значительный объем отходов с небольшим, но значительным содержанием МПГ. Эти керамические подложки представляют собой алюмосиликаты с высокой температурой плавления, а именно кордиерит [Mg ₂ Al ₄ Si ₅ O ₁₈] и муллит [Al ₆ Si ₂ O ₁₃], с различными количества глинозема.Автокошки после продажи значительно различаются по содержанию МПГ, с загрязнителями, которые включают железо, никель, хром, свинец, фосфор, цинк и редкоземельные металлы, такие как CeO ₂.

Отработанные катализаторы представляют собой тугоплавкие материалы с широким спектром составов, от оксида алюминия, алюмосиликатов, цеолитов и силикатов до карбидов кремния. Содержание металлов колеблется от 0,1% до 5% МПГ, а составы варьируются от отдельных МПГ (Pt на Al ₂ O ₃) до отдельных МПГ плюс основного металла (Pt / Fe на Al ₂ O ₃). , к смешанным МПГ (Au / Pd на Al ₂ O ₃).Эти материалы обычно имеют относительно небольшое содержание МПГ и большую площадь поверхности и плохо реагируют на выщелачивание из-за значительной потери МПГ, которая происходит при повторной абсорбции.

Более традиционные очистители также добавляются в цикл плавки и включают в себя очистители для ювелиров, которые обычно содержат менее 0,1% золота, а также полировальные помады, которые представляют собой смеси тугоплавких абразивных материалов, таких как оксиды железа, корунд [Al ₆ Si ₂ O ₁₃] и оксид алюминия [Al ₂ O ₃].Плавка таких сложных смесей требует хорошего химического анализа для расчета добавок извести и других флюсов для образования жидких шлаков в диапазоне 1500–1600 ° C. Для этого при компаундировании плавильных смесей делается ссылка на тройные фазовые диаграммы для CaO – Al ₂ O ₃ –SiO ₂ и CaO – FeO – SiO ₂.

Механизм сбора, по сути, использует карботермическую реакцию между гематитом и углеродом с образованием мелкодисперсных частиц железа, которые действуют как коллектор.Считается, что условия плавки являются окислительными, когда большая часть железа выводится в шлак в виде FeO, но некоторая часть оксида железа восстанавливается до металла, образуя плотную мелкодисперсную металлическую фазу. Мелкодисперсный коллектор железа проходит через расплавленный шлак, сталкиваясь с золотом и МПГ, и при достижении критического размера частиц гравитационные силы заставляют частицы оседать на поду.

Основные карботермические реакции резюмируются следующим образом:

(47.1) Fe2O3 + C → 2FeO + CO (г)

(47,2) FeO + C → Fe + CO (г)

Оксид железа — не единственный источник металла-коллектора. При температуре 1600 ° C большинство оксидов металлов восстанавливается до металла, что приводит к дополнительному выпадению металла, что снижает содержание МПГ в сплаве. Это особенно верно в присутствии SiO ₂, где восстановление до кремния термодинамически выгодно при температурах выше 1600 ° C. Восстановление приводит к образованию в сплаве ферросилиция, что нежелательно с гидрометаллургической точки зрения.Образованный сплав имеет плотность 7–8 г / см ³ и значительно плотнее шлака, который обычно составляет 2–4 г / см ³. Содержание МПГ в получаемом сплаве обычно находится в диапазоне 10–15%.

Коэффициенты распределения D _x интересующих металлов между фазой сплава и шлака сведены в Таблицу 47.3.

Таблица 47.3. Коэффициенты распределения для МПГ при типичных условиях плавки

Элемент	D _x
Au	130

Rh	230

D _x (% (м / м) металла X) _сплав / (% (м / м) металла X) _шлак .

На рис. 47.3 показана типовая технологическая схема для концентрации МПГ из глинозема и алюмосиликатного сырья в плавильных и гидрометаллургических установках.

Рисунок 47.3. Типовая технологическая схема каталитических нейтрализаторов плавки и выщелачивания.

IPA — Международная ассоциация металлов платиновой группы

Автокатализатор — это цилиндр или эллиптическое поперечное сечение, изготовленное из керамики или металла, сформированное в виде мелких сот и покрытое раствором химикатов и комбинацией платины, родия и / или палладия.Он установлен внутри канистры из нержавеющей стали (весь узел называется каталитическим нейтрализатором) и установлен в выхлопной трубе автомобиля, где он преобразует загрязняющие вещества, образующиеся при сгорании топлива, в безвредные газы.

В каталитической системе для бензиновых двигателей при прохождении выхлопных газов через устройство автокатализатор преобразует газообразные углеводороды, CO и NO _x в воду, CO ₂ и азот. В каталитической системе для дизельных двигателей дополнительно используется фильтр для удаления мелких частиц (сажи), которые являются серьезной причиной заболеваний легких и сердечно-сосудистых заболеваний.Фильтр улавливает эти частицы и обычно покрыт МПГ, чтобы помочь сжечь их и регенерировать фильтр.

Дизельные двигатели работают при более низких температурах, чем бензиновые, и работают на более бедном газовом потоке, содержащем много кислорода. В этих условиях платина является более активным катализатором превращения CO и углеводородов в безвредные выбросы. Однако добавление палладия к платиновому катализатору может улучшить его термическую стабильность. Это преимущество при уменьшении выбросов твердых частиц дизельного топлива в выхлопных газах.Этот процесс включает улавливание твердых частиц или сажи в фильтре с последующим повышением температуры системы для окисления сажи до CO ₂. При этих более высоких температурах палладий улучшает термическую стойкость катализатора, помогая ему работать оптимально в течение всего срока службы автомобиля.

Без PGM желаемые реакции конверсии в каталитическом нейтрализаторе не имели бы места, в результате чего автомобиль не соответствовал бы нормам по выбросам. Были опробованы и другие материалы, но они не отвечали долгосрочным требованиям к активности и долговечности современных систем контроля выбросов.

Активность МПГ позволяет реакциям происходить в условиях низких температур, которые существуют при холодном запуске транспортного средства, когда выбросы наиболее высоки. Долговечность важна, поскольку каталитические нейтрализаторы должны работать в течение всего срока службы автомобиля. Это также означает, что при утилизации автомобиля драгоценный металл, содержащийся в каталитическом нейтрализаторе, доступен для вторичной переработки, создавая ценный дополнительный источник добычи для производства новых автокатализаторов.

Q&A: Как выходят из строя каталитические нейтрализаторы в автомобилях и почему это важно

В современных автомобилях используются каталитические нейтрализаторы для удаления окиси углерода, углеводородов и других вредных химикатов из выхлопных газов.

Для этого они полагаются на дорогостоящие металлы, обладающие особыми химическими свойствами, эффективность которых со временем снижается. Доцент Маттео Карнелло и докторант Эммет Гудман недавно возглавили команду, которая предложила новый способ снизить стоимость и продлить срок службы этих материалов, решив проблему, которая долгие годы беспокоила автомобильных инженеров.В процессе Карнелло и его коллеги сделали нечто замечательное: совершили прорыв в зрелой области, где изменения происходят медленно, если вообще происходят.

Что насчет каталитических нейтрализаторов?

Новый каталитический нейтрализатор может стоить 1000 долларов и более, что делает его одной из самых дорогих деталей в любом автомобиле. Они дороги, потому что в них используются дорогие металлы, такие как палладий, для ускорения химических реакций, очищающих выхлопные газы. Палладий стоит около 50 долларов за грамм — больше, чем золото, — и каждый катализатор содержит его около 5 граммов.Такие металлы, как палладий, являются катализаторами — особым классом материалов, которые ускоряют химические реакции, но не меняют сами себя химически. Теоретически катализаторы можно использовать снова и снова, бесконечно долго. Однако на практике характеристики катализаторов со временем ухудшаются. Чтобы компенсировать это, мы вынуждены заранее использовать больше этих дорогих металлов, что увеличивает стоимость. Наша цель — лучше понять причины этого ухудшения и способы борьбы с ним.

Почему катализаторы портятся?

В идеале катализаторы должны быть сконструированы так, чтобы иметь максимально возможную площадь поверхности, способствующую наибольшему количеству химических реакций.Поэтому производители обычно разбрасывают множество мелких частиц по поверхности нового каталитического нейтрализатора. Из прошлых исследований мы знаем, что со временем атомы металла начинают двигаться, образуя все более и более крупные частицы, которые имеют меньшую площадь поверхности и, следовательно, становятся менее эффективными. Мы называем этот процесс комкования «спеканием». Чтобы противодействовать спеканию, производители используют чрезмерное количество металла, чтобы преобразователь соответствовал нормам выбросов в течение 10-15-летнего срока службы автомобиля. Наша команда обнаружила, что спекание — не единственная причина дезактивации.Фактически, этот новый механизм дезактивации оказывается прямо противоположным спеканию. В некоторых случаях вместо того, чтобы увеличиваться в размерах, частицы распадаются на более мелкие частицы и в конечном итоге становятся отдельными атомами, которые по существу неактивны. Это новое понимание, которое, как мы полагаем, никто не представляло раньше, побудило нас искать совершенно новый способ увеличения срока службы и производительности металлов в каталитических нейтрализаторах.

Что мы можем сделать, чтобы катализаторы прослужили дольше?

Наши исследования показывают, что если мы тщательно контролируем и размер, и расстояние между металлическими частицами, частицы палладия не будут ни спекаться в большие сгустки, ни распадаться на отдельные атомы.Раньше многие люди в каталитическом сообществе думали, что если вы хотите сделать частицы стабильными, вы должны держать их как можно дальше друг от друга, чтобы предотвратить миграцию частиц. Мы опровергли это понятие, объединив команду, которая изучила деградацию по-новому. Аарон Джонстон-Пек из Национального института стандартов и технологий использовал передовую микроскопию, чтобы визуализировать присутствие отдельных атомов. Саймон Бэр из Национальной ускорительной лаборатории SLAC использовал рентгеновские методы, чтобы доказать, что каталитические материалы начинаются как частицы и заканчиваются как отдельные атомы.Чтобы поместить эти экспериментальные результаты в теоретическую основу, мы работали с Фрэнком Абильдом-Педерсеном из Центра изучения взаимодействия и катализа и SLAC SUNCAT, а также с Филиппом Плессоу из Технологического института Карлсруэ в Германии. У них были вычислительные ресурсы, чтобы помочь нам смоделировать механизм деактивации в атомарном масштабе. В конце концов, мы предоставили научную основу, которая могла бы позволить поддерживать сокращение загрязнения, используя меньше драгоценных металлов и снижая стоимость каталитических нейтрализаторов.Если автомобильные инженеры в конечном итоге подтвердят и осуществят эти выводы, это станет огромной победой для потребителей в долгосрочной перспективе.

Эта работа была поддержана Министерством энергетики США, Центром изучения интерфейсов и катализа SUNCAT, Стэнфордским источником синхротронного излучения и Национальной ускорительной лабораторией SLAC.

Связанные | Маттео Карнелло, доцент кафедры химического машиностроения, а также материаловедения и инженерии.

Доля рынка автомобильных катализаторов, компании, размер 2021-2027

ГЛАВА 1: ВВЕДЕНИЕ

1.1. Описание отчета
1.2. Ключевые преимущества для заинтересованных сторон
1.3. Ключевые сегменты рынка
1.4. Методология исследования

1.4.1. Первичные исследования
1.4.2. Вторичные исследования
1.4.3. Инструменты и модели аналитика

ГЛАВА 2: КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ

2.1. Перспектива CXO

ГЛАВА 3: ОБЗОР РЫНКА

3.1. Определение и объем рынка
3.2. Основные выводы

3.2.1. Основные факторы воздействия
3.2.2. Верхние инвестиционные карманы
3.2.3. Лучшие выигрышные стратегии

3.3. Анализ пяти сил Портера
3.4. Анализ доли рынка (2017)
3.5. Динамика рынка

3.5.1. Драйверы

3.5.1.1. Постановления правительства о контроле за выбросами
3.5.1.2. Увеличение производства автомобилей
3.5.1.3. Внедрение нанотехнологий в каталитических нейтрализаторах

3.5.2. Ограничение

3.5.2.1. Рост производства электромобилей
3.5.2.2. Дороговизна автомобильных катализаторов

3.5.3. Возможности

3.5.3.1. Инновации в автомобильных катализаторах
3.5.3.2. Инициативы правительства по сокращению выбросов в развивающихся странах

ГЛАВА 4: РЫНОК АВТОМОБИЛЬНЫХ КАТАЛИЗАТОРОВ, ПО ВИДАМ МЕТАЛЛОВ

4.1. Обзор
4.2. Платина

4.2.1. Ключевые рыночные тенденции, факторы роста и возможности
4.2.2. Объем и прогноз рынка по регионам
4.2.3. Анализ рынка по странам

4.3. Палладий

4.3.1. Основные рыночные тенденции, факторы роста и возможности
4.3.2. Объем и прогноз рынка по регионам
4.3.3. Анализ рынка по странам

4.4. Родий

4.4.1. Основные рыночные тенденции, факторы роста и возможности
4.4.2. Объем и прогноз рынка по регионам
4.4.3. Анализ рынка по странам

4.5. Другое

4.5.1. Основные рыночные тенденции, факторы роста и возможности
4.5.2. Объем и прогноз рынка по регионам
4.5.3. Анализ рынка по странам

ГЛАВА 5: РЫНОК АВТОМОБИЛЬНЫХ КАТАЛИЗАТОРОВ ПО ТИПАМ ДВИГАТЕЛЕЙ

5.1. Обзор
5.2. Бензиновый двигатель

5.2.1. Основные рыночные тенденции, факторы роста и возможности

5.2.1.1. Трехкомпонентный катализатор
5.2.1.2. 4-х ходовой катализатор

5.2.2. Объем и прогноз рынка по регионам
5.2.3. Анализ рынка по странам

5.3. Дизельный двигатель

5.3.1. Основные рыночные тенденции, факторы роста и возможности

5.3.1.1. Катализатор окисления дизельного топлива
5.3.1.2. Дизельный сажевый фильтр
5.3.1.3. Селективное каталитическое восстановление.

5.3.2. Объем и прогноз рынка по регионам
5.3.3. Анализ рынка по странам

ГЛАВА 6: РЫНОК АВТОМОБИЛЬНЫХ КАТАЛИЗАТОРОВ, ПО ВИДАМ АВТОМОБИЛЯ

6.1. Обзор
6.2. Легковой автомобиль

6.2.1. Ключевые рыночные тенденции, факторы роста и возможности
6.2.2. Объем и прогноз рынка по регионам
6.2.3. Анализ рынка по странам

6.3. Легкий коммерческий автомобиль

6.3.1. Основные рыночные тенденции, факторы роста и возможности
6.3.2. Объем и прогноз рынка по регионам
6.3.3. Анализ рынка по странам

6.4. Тяжелый коммерческий автомобиль

6.4.1. Основные рыночные тенденции, факторы роста и возможности
6.4.2. Объем и прогноз рынка по регионам
6.4.3. Анализ рынка по странам

6.6. Мотоцикл

6.6.1. Основные рыночные тенденции, факторы роста и возможности
6.6.2. Объем и прогноз рынка по регионам
6.6.3. Анализ рынка по странам

ГЛАВА 7: РЫНОК АВТОМОБИЛЬНЫХ КАТАЛИЗАТОРОВ, ПО РЕГИОНАМ

7.1. Обзор
7.2. Северная Америка

7.2.1. Основные рыночные тенденции, факторы роста и возможности
7.2.2. Объем и прогноз рынка по видам металлов
7.2.3. Объем и прогноз рынка по типам двигателей
7.2.4. Объем и прогноз рынка по типам автомобилей
7.2.5. Анализ рынка по странам

7.2.5.1. США

7.2.5.1.1. Объем и прогноз рынка по металлам Тип
7.2.5.1.2. Объем и прогноз рынка по типам двигателей
7.2.5.1.3. Объем и прогноз рынка, по транспортным средствам

7.2.5.2. Канада

7.2.5.2.1. Объем и прогноз рынка по видам металлов
7.2.5.2.2. Объем и прогноз рынка по типам двигателей
7.2.5.2.3. Объем и прогноз рынка по видам транспортных средств

7.2.5.3. Мексика

7.2.5.3.1. Объем и прогноз рынка по видам металла
7.2.5.3.2. Объем и прогноз рынка по типам двигателей
7.2.5.3.3. Объем и прогноз рынка по видам транспортных средств

7.3. Европа

7.3.1. Основные рыночные тенденции, факторы роста и возможности
7.3.2. Объем и прогноз рынка по видам металлов
7.3.3. Объем и прогноз рынка по типам двигателей
7.3.4. Объем и прогноз рынка по видам транспортных средств
7.3.5. Анализ рынка по странам

7.3.5.1. Великобритания

7.3.5.1.1. Объем и прогноз рынка по видам металла
7.3.5.1.2. Объем и прогноз рынка по типам двигателей
7.3.5.1.3. Объем и прогноз рынка по видам транспорта

7.3.5.2. Германия

7.3.5.2.1. Объем и прогноз рынка по видам металла
7.3.5.2.2. Объем и прогноз рынка по типам двигателей
7.3.5.2.3. Объем и прогноз рынка по видам транспортных средств

7.3.5.3. Франция

7.3.5.3.1. Объем и прогноз рынка по видам металла
7.3.5.3.2. Объем и прогноз рынка по типам двигателей
7.3.5.3.3. Объем и прогноз рынка по типам транспортных средств

7.3.5.4. Испания

7.3.5.4.1. Объем и прогноз рынка по видам металлов
7.3.5.4.2. Объем и прогноз рынка по типам двигателей
7.3.5.4.3. Объем и прогноз рынка по видам транспортных средств

7.3.5.5. Россия

7.3.5.5.1. Объем и прогноз рынка по видам металла
7.3.5.5.2. Объем и прогноз рынка по типам двигателей
7.3.5.5.3. Объем и прогноз рынка по видам транспортных средств

7.3.5.6. Остальная Европа

7.3.5.6.1. Объем и прогноз рынка по видам металла
7.3.5.6.2. Объем и прогноз рынка по типам двигателей
7.3.5.6.3. Объем и прогноз рынка по видам транспортных средств

7.4. Азиатско-Тихоокеанский регион

7.4.1. Основные рыночные тенденции, факторы роста и возможности
7.4.2. Объем и прогноз рынка по видам металлов
7.4.3. Объем и прогноз рынка по типам двигателей
7.4.4. Объем и прогноз рынка по видам транспорта
7.4.5. Анализ рынка по странам

7.4.5.1. Китай

7.4.5.1.1. Объем и прогноз рынка по видам металла
7.4.5.1.2. Объем и прогноз рынка по типам двигателей
7.4.5.1.3. Объем и прогноз рынка по видам транспортных средств

7.4.5.2. Индия

7.4.5.2.1. Объем и прогноз рынка по видам металла
7.4.5.2.2. Объем и прогноз рынка по типам двигателей
7.4.5.2.3. Объем и прогноз рынка по видам транспортных средств

7.4.5.3. Южная Корея

7.4.5.3.1. Объем и прогноз рынка по видам металла
7.4.5.3.2. Объем и прогноз рынка по типам двигателей
7.4.5.3.3. Объем и прогноз рынка по типам транспортных средств

7.4.5.4. Япония

7.4.5.4.1. Объем и прогноз рынка по видам металлов
7.4.5.4.2. Объем и прогноз рынка по типам двигателей
7.4.5.4.3. Объем и прогноз рынка по видам транспортных средств

7.4.5.5. Остальные страны Азиатско-Тихоокеанского региона

7.4.5.5.1. Объем и прогноз рынка по видам металлов
7.4.5.5.2. Объем и прогноз рынка по типам двигателей
7.4.5.5.3. Объем и прогноз рынка по видам транспортных средств

7.5. LAMEA

7.5.1. Основные рыночные тенденции, факторы роста и возможности
7.5.2. Объем и прогноз рынка по видам металлов
7.5.3. Объем и прогноз рынка по типам двигателей
7.5.4. Объем и прогноз рынка по видам транспортных средств
7.5.5. Анализ рынка по странам

7.5.5.1. Латинская Америка

7.5.5.1.1. Объем и прогноз рынка по видам металлов
7.5.5.1.2. Объем и прогноз рынка по типам двигателей
7.5.5.1.3. Объем и прогноз рынка по видам транспортных средств

7.5.5.2. Ближний Восток

7.5.5.2.1. Объем и прогноз рынка по видам металла
7.5.5.2.2. Объем и прогноз рынка по типам двигателей
7.5.5.2.3. Объем и прогноз рынка по видам транспортных средств

7.5.5.3. Африка

7.5.5.3.1. Объем и прогноз рынка по видам металлов
7.5.5.3.2. Объем и прогноз рынка по типам двигателей
7.5.5.3.3. Объем и прогноз рынка по видам транспортных средств

ГЛАВА 8: ПРОФИЛИ КОМПАНИИ

8.1. BASF SE

8.1.1. Обзор компании
8.1.2. Снимок компании
8.1.3. Операционные бизнес-сегменты
8.1.4. Продуктовый портфель
8.1.5. Результаты деятельности
8.1.6. Ключевые стратегические шаги и разработки

8.2. Джонсон Матти

8.2.1. Обзор компании
8.2.2. Снимок компании
8.2.3. Операционные бизнес-сегменты
8.2.4. Продуктовый портфель
8.2.5. Результаты деятельности
8.2.6. Ключевые стратегические шаги и разработки

8.3. Umicore

8.3.1. Обзор компании
8.3.2. Снимок компании
8.3.3. Операционные бизнес-сегменты
8.3.4. Продуктовый портфель
8.3.5. Результаты деятельности
8.3.6. Ключевые стратегические шаги и разработки

8.4. Tenneco Inc.

8.4.1. Обзор компании
8.4.2. Снимок компании
8.4.3. Операционные бизнес-сегменты
8.4.4. Продуктовый портфель
8.4.5. Результаты деятельности
8.4.6. Ключевые стратегические шаги и разработки

8.5. Clean Diesel Technologies, Inc.

8.5.1. Обзор компании
8.5.2. Снимок компании
8.5.3. Операционные бизнес-сегменты
8.5.4. Продуктовый портфель
8.5.5. Результаты деятельности
8.5.6. Ключевые стратегические шаги и разработки

8.6. Cummins Inc.

8.6.1. Обзор компании
8.6.2. Снимок компании
8.6.3. Операционные бизнес-сегменты
8.6.4. Продуктовый портфель
8.6.5. Результаты деятельности
8.6.6. Ключевые стратегические шаги и разработки

8.7. Эберспчер

8.7.1. Обзор компании
8.7.2. Снимок компании
8.7.3. Операционные бизнес-сегменты
8.7.4. Продуктовый портфель
8.7.5. Результаты деятельности
8.7.6. Ключевые стратегические шаги и разработки

8.8. Ecocat India Pvt. ООО

8.8.1. Обзор компании
8.8.2. Снимок компании
8.8.3. Продуктовый портфель
8.8.4. Ключевые стратегические шаги и разработки

8.9. ООО «Клариус Продактс»

8.9.1. Обзор компании
8.9.2. Снимок компании
8.9.3. Продуктовый портфель
8.9.4. Ключевые стратегические шаги и разработки

8.10.Клариант

8.10.1. Обзор компании
8.10.2. Снимок компании
8.10.3. Операционные бизнес-сегменты
8.10.4. Продуктовый портфель
8.10.5. Результаты деятельности
8.10.6. Ключевые стратегические шаги и разработки

СПИСОК ТАБЛИЦ

ТАБЛИЦА 01. МИРОВОЙ РЫНОК АВТОМОБИЛЬНЫХ КАТАЛИЗАТОРОВ, ПО ВИДАМ МЕТАЛЛОВ, 2017-2025 гг. (МЛН. Долл. США) МЛН. ДОЛЛАРОВ)
ТАБЛИЦА 03. ДОХОДЫ РЫНКА АВТОМОБИЛЬНЫХ КАТАЛИЗАТОРОВ ОТ ПАЛЛАДИЯ, ПО РЕГИОНАМ 2017-2025 (МЛН. ДОЛЛАРОВ)
ТАБЛИЦА 04.ДОХОДЫ НА РЫНКЕ АВТОМОБИЛЬНЫХ КАТАЛИЗАТОРОВ ОТ РОДИА, ПО РЕГИОНАМ 2017-2025 (МЛН. ДОЛЛ. МЛН.)
ТАБЛИЦА 07. ДОХОДЫ НА РЫНКЕ АВТОМОБИЛЬНЫХ КАТАЛИЗАТОРОВ ДЛЯ БЕНЗИНОВЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ, ПО РЕГИОНАМ 2017-2025 (МЛН. ДОЛЛ. РЫНОК КАТАЛИЗАТОРОВ, ПО АВТОМОБИЛЯМ, 2017-2025 гг. (МЛН. Долл. США)
ТАБЛИЦА 10.ДОХОДЫ НА РЫНКЕ АВТОМОБИЛЬНЫХ КАТАЛИЗАТОРОВ ДЛЯ ЛЕГКИХ КОММЕРЧЕСКИХ АВТОМОБИЛЕЙ, ПО РЕГИОНАМ 2017-2025 (МЛН. ДОЛЛ. АВТОМОБИЛИ, ПО РЕГИОНАМ 2017-2025 (МЛН. ДОЛЛАРОВ)
ТАБЛИЦА 13. ДОХОД НА РЫНКЕ АВТОМОБИЛЬНЫХ КАТАЛИЗАТОРОВ, ПО РЕГИОНАМ 2017-2025 (МЛН. ДОЛЛАРОВ)
ТАБЛИЦА 14. СЕВЕРНАЯ АМЕРИКА РЫНОК АВТОМОБИЛЬНЫХ КАТАЛИЗАТОРОВ, ПО ВИДУ МЕТАЛЛОВ, 2017-2025 15.РЫНОК АВТОМОБИЛЬНЫХ КАТАЛИЗАТОРОВ В СЕВЕРНОЙ АМЕРИКЕ, ПО ТИПАМ ДВИГАТЕЛЕЙ, 2017-2025 гг. (МЛН. Долл. США)
ТАБЛИЦА 16. РЫНОК АВТОМОБИЛЬНЫХ КАТАЛИЗАТОРОВ В СЕВЕРНОЙ АМЕРИКЕ, ПО ВИДАМ АВТОМОБИЛЕЙ, 2017-2025 гг. МЛН.)
ТАБЛИЦА 18. РЫНОК АВТОМОБИЛЬНЫХ КАТАЛИЗАТОРОВ В США, ПО ВИДАМ ДВИГАТЕЛЕЙ, 2017–2025 гг. (МЛН. Долл. США)
ТАБЛИЦА 19. РЫНОК АВТОМОБИЛЬНЫХ КАТАЛИЗАТОРОВ США, ПО ВИДАМ АВТОМОБИЛЕЙ, 2017–2025 гг. (МЛН. Долл. США)
ТАБЛИЦА 20. РЫНОК АВТОМОБИЛЬНЫХ КАТАЛИЗАТОРОВ В КАНАДЕ, ПО ВИДАМ КАТАЛИЗАТОРОВ, ПО ВИДАМ АВТОМОБИЛЕЙ, 2017–2025 гг. , 20172025 (МЛН. $)
ТАБЛИЦА 21.РЫНОК АВТОМОБИЛЬНЫХ КАТАЛИЗАТОРОВ В КАНАДЕ, ПО ВИДАМ ДВИГАТЕЛЕЙ, 20172025 ГОД (МЛН. ДОЛЛ.
ТАБЛИЦА 24. РЫНОК АВТОМОБИЛЬНЫХ КАТАЛИЗАТОРОВ В МЕКСИКЕ, ПО ВИДАМ ДВИГАТЕЛЕЙ, 20172025 гг. (МЛН. Долл. США)
ТАБЛИЦА 25. РЫНОК АВТОМОБИЛЬНЫХ КАТАЛИЗАТОРОВ В МЕКСИКЕ, ПО ВИДАМ АВТОМОБИЛЕЙ, 2017-2025 гг. (МЛН. Долл. США) (МЛН $)
ТАБЛИЦА 27.ЕВРОПЕЙСКИЙ РЫНОК АВТОМОБИЛЬНЫХ КАТАЛИЗАТОРОВ, ПО ТИПАМ ДВИГАТЕЛЕЙ, 2017–2025 гг. (МЛН. Долл. США)
ТАБЛИЦА 28. РЫНОК АВТОМОБИЛЬНЫХ КАТАЛИЗАТОРОВ В ЕВРОПЕ, ПО ВИДАМ АВТОМОБИЛЕЙ, 2017–2025 гг. (МЛН. Долл. США)
ТАБЛИЦА 30. РЫНОК АВТОМОБИЛЬНЫХ КАТАЛИЗАТОРОВ В ВЕЛИКОБРИТАНИИ, ПО ВИДАМ ДВИГАТЕЛЕЙ, 2017-2025 гг. (МЛН $)
ТАБЛИЦА 31. РЫНОК АВТОМОБИЛЬНЫХ КАТАЛИЗАТОРОВ В Великобритании, ПО ВИДАМ АВТОМОБИЛЕЙ, 2017-2025 гг. (МЛН. Долл. США) (МЛН $)
ТАБЛИЦА 33.РЫНОК АВТОМОБИЛЬНЫХ КАТАЛИЗАТОРОВ В ГЕРМАНИИ, ПО ВИДАМ ДВИГАТЕЛЕЙ, 2017-2025 ГОД (МЛН. ДОЛЛАРОВ)
ТАБЛИЦА 34. РЫНОК АВТОМОБИЛЬНЫХ КАТАЛИЗАТОРОВ ГЕРМАНИИ, ПО ВИДАМ АВТОМОБИЛЕЙ, 2017-2025 гг. (МЛН. Долл. США)
ТАБЛИЦА 36. РЫНОК АВТОМОБИЛЬНЫХ КАТАЛИЗАТОРОВ ФРАНЦИИ, ПО ВИДУ ДВИГАТЕЛЕЙ, 2017-2025 гг. (МЛН $)
ТАБЛИЦА 37. РЫНОК АВТОМОБИЛЬНЫХ КАТАЛИЗАТОРОВ, ПО ВИДАМ АВТОМОБИЛЕЙ, 2017-2025 (МЛН. Долл. США) (МЛН $)
ТАБЛИЦА 39.РЫНОК АВТОМОБИЛЬНЫХ КАТАЛИЗАТОРОВ В ИСПАНИИ, ПО ВИДАМ ДВИГАТЕЛЕЙ, 20172025 ГОД (МЛН. ДОЛЛ.
ТАБЛИЦА 42. РОССИЙСКИЙ РЫНОК АВТОМОБИЛЬНЫХ КАТАЛИЗАТОРОВ, ПО ВИДАМ ДВИГАТЕЛЕЙ, 2017-2025 гг. (МЛН $)
ТАБЛИЦА 43. РОССИЙСКИЙ РЫНОК АВТОМОБИЛЬНЫХ КАТАЛИЗАТОРОВ, ПО ВИДАМ АВТОМОБИЛЕЙ, 2017-2025 гг. (МЛН. Долл. США) , 20172025 (МЛН. $)
ТАБЛИЦА 45.РЫНОК АВТОМОБИЛЬНЫХ КАТАЛИЗАТОРОВ В ЕВРОПЕ, ПО ТИПАМ ДВИГАТЕЛЕЙ, 2017–2025 гг. (МЛН $)
ТАБЛИЦА 46. РЫНОК АВТОМОБИЛЬНЫХ КАТАЛИЗАТОРОВ В ЕВРОПЕ, ПО ВИДАМ АВТОМОБИЛЕЙ, 2017–2025 гг. (МЛН долл. США) , 20172025 (МЛН. ДОЛЛАРОВ)
ТАБЛИЦА 48. АЗИАТСКО-ТИХООКЕАНСКИЙ РЫНОК АВТОМОБИЛЬНЫХ КАТАЛИЗАТОРОВ, ПО ВИДАМ ДВИГАТЕЛЕЙ, 2017–2025 гг. (МЛН ДОЛЛ. РЫНОК АВТОМОБИЛЬНЫХ КАТАЛИЗАТОРОВ В КИТАЕ, ПО ВИДАМ МЕТАЛЛОВ, 2017-2025 гг. (МЛН. Долл. США)
ТАБЛИЦА 51.КИТАЙСКИЙ РЫНОК АВТОМОБИЛЬНЫХ КАТАЛИЗАТОРОВ, ПО ТИПАМ ДВИГАТЕЛЕЙ, 20172025 ГОД (МЛН. ДОЛЛАРОВ)
ТАБЛИЦА 52. КИТАЙСКИЙ РЫНОК АВТОМОБИЛЬНЫХ КАТАЛИЗАТОРОВ, ПО ВИДАМ АВТОМОБИЛЕЙ, 2017-2025 гг. (МЛН. Долл. США)
ТАБЛИЦА 53. ИНДИЙСКИЙ РЫНОК АВТОМОБИЛЬНЫХ КАТАЛИЗАТОРОВ, В МЛН.
ТАБЛИЦА 54. ИНДИЙСКИЙ РЫНОК АВТОМОБИЛЬНЫХ КАТАЛИЗАТОРОВ, ПО ВИДАМ ДВИГАТЕЛЕЙ, 2017-2025 гг. (МЛН. $)
ТАБЛИЦА 55. ИНДИЙСКИЙ РЫНОК АВТОМОБИЛЬНЫХ КАТАЛИЗАТОРОВ, ПО ВИДАМ АВТОМОБИЛЕЙ, 2017-2025 гг. (МЛН. Долл. США)
ТАБЛИЦА 56. МЕТАЛЛ. 20172025 (МЛН. $)
ТАБЛИЦА 57.РЫНОК АВТОМОБИЛЬНЫХ КАТАЛИЗАТОРОВ В ЮЖНОЙ КОРЕЕ, ПО ТИПАМ ДВИГАТЕЛЕЙ, 2017-2025 гг. (МЛН. Долл. США)
ТАБЛИЦА 58. РЫНОК АВТОМОБИЛЬНЫХ КАТАЛИЗАТОРОВ В ЮЖНОЙ КОРЕЕ, ПО ВИДАМ АВТОМОБИЛЕЙ, 2017-2025 гг. (МЛН долл. США) МЛН.)
ТАБЛИЦА 60. РЫНОК АВТОМОБИЛЬНЫХ КАТАЛИЗАТОРОВ В ЯПОНИИ, ПО ВИДАМ ДВИГАТЕЛЕЙ, 2017-2025 гг. (МЛН. Долл. США)
ТАБЛИЦА 61. ЯПОНИЯ РЫНОК АВТОМОБИЛЬНЫХ КАТАЛИЗАТОРОВ, ПО ВИДАМ АВТОМОБИЛЕЙ, 2017-2025 гг. (МЛН. Долл. США) ПО ВИДАМ МЕТАЛЛОВ, 20172025 (МЛН. ДОЛЛАРОВ)
ТАБЛИЦА 63.ОСТАЛЬНЫЙ РЫНОК АВТОМОБИЛЬНЫХ КАТАЛИЗАТОРОВ, ПО ПРИМЕНЕНИЮ, 2017–2025 гг. (МЛН. Долл. США)
ТАБЛИЦА 64. ОСТАВЛЕНИЕ РЫНКА АВТОМОБИЛЬНЫХ КАТАЛИЗАТОРОВ, ПО ВИДАМ АВТОМОБИЛЕЙ, 2017–2025 гг. ТИП, 2017–2025 (МЛН. ДОЛЛАРОВ)
ТАБЛИЦА 66. РЫНОК АВТОМОБИЛЬНЫХ КАТАЛИЗАТОРОВ LAMEA, ПО ВИДАМ ДВИГАТЕЛЕЙ, 2017–2025 гг. (МЛН ДОЛЛ. РЫНОК КАТАЛИЗАТОРОВ ПО ВИДАМ МЕТАЛЛОВ, 20172025 гг. (МЛН. Долл. США)
ТАБЛИЦА 69.РЫНОК АВТОМОБИЛЬНЫХ КАТАЛИЗАТОРОВ В ЛАТИНСКОЙ АМЕРИКЕ, ПО ТИПАМ ДВИГАТЕЛЕЙ, 2017-2025 гг. (МЛН. Долл. США)
ТАБЛИЦА 70. РЫНОК АВТОМОБИЛЬНЫХ КАТАЛИЗАТОРОВ В ЛАТИНСКОЙ АМЕРИКЕ, ПО ТЕХНОЛОГИЯМ, 2017-2025 гг. (МЛН долл. США)
ТАБЛИЦА 71. СРЕДНЕВОСТОЧНЫЙ РЫНОК АВТОМОБИЛЬНЫХ КАТАЛИЗАТОРОВ, 2017 г. МЛН.)
ТАБЛИЦА 72. РЫНОК АВТОМОБИЛЬНЫХ КАТАЛИЗАТОРОВ БЛИЖНЕГО ВОСТОКА, ПО ВИДАМ ДВИГАТЕЛЕЙ, 2017–2025 гг. (МЛН ДОЛЛ. ТИП, 20172025 (МЛН. $)
ТАБЛИЦА 75.АФРИКАНСКИЙ РЫНОК АВТОМОБИЛЬНЫХ КАТАЛИЗАТОРОВ, ПО ВИДАМ ДВИГАТЕЛЕЙ, 2017–2025 гг. (МЛН ДОЛЛ.
ТАБЛИЦА 79. BASF SE: ПОРТФЕЛЬ ПРОДУКЦИИ
ТАБЛИЦА 80. BASF SE: КЛЮЧЕВЫЕ СТРАТЕГИЧЕСКИЕ ДВИЖЕНИЯ И РАЗВИТИЯ
ТАБЛИЦА 81. ДЖОНСОН МЭТТИ: ОБЗОР КОМПАНИИ
ТАБЛИЦА 82. ДЖОНСОН МЭТТИ: ОПЕРАЦИОННЫЕ СЕГМЕНТЫ
ТАБЛИЦА 83. ДЖОНСОН МЭТТИ: ОПЕРАЦИОННЫЕ СЕГМЕНТЫ
ТАБЛИЦА 83. 84.ДЖОНСОН МЭТТИ: КЛЮЧЕВЫЕ СТРАТЕГИЧЕСКИЕ ДВИЖЕНИЯ И РАЗРАБОТКИ
ТАБЛИЦА 85. UMICORE: ОПЕРАЦИОННЫЕ СЕГМЕНТЫ
ТАБЛИЦА 86. UMICORE: ОПЕРАЦИОННЫЕ СЕГМЕНТЫ
ТАБЛИЦА 87. UMICORE: ПОРТФЕЛЬ ПРОДУКТОВ
ТАБЛИЦА 88. UMICORE: КЛЮЧЕВЫЕ СТРАТЕГИЧЕСКИЕ ДВИЖЕНИЯ 9033. ТАБЛИЦА ДВИЖЕНИЙ 9033. : ОБЗОР КОМПАНИИ
ТАБЛИЦА 90. TENNECO INC: ОПЕРАЦИОННЫЕ СЕГМЕНТЫ
ТАБЛИЦА 91. TENNECO INC: ПОРТФЕЛЬ ПРОДУКЦИИ
ТАБЛИЦА 92. TENNECO INC: КЛЮЧЕВЫЕ СТРАТЕГИЧЕСКИЕ ДВИЖЕНИЯ И РАЗРАБОТКИ
КОМПАНИЯ ТАБЛИЦА 93. CLEAN DIESEL TECHNOLOGY 94. .CLEAN DIESEL TECHNOLOGIES: РАБОЧИЕ СЕГМЕНТЫ
ТАБЛИЦА 95. CLEAN DIESEL TECHNOLOGIES, INC .: ПОРТФЕЛЬ ПРОДУКЦИИ
ТАБЛИЦА 96. CLEAN DIESEL TECHNOLOGIES, INC: ОСНОВНЫЕ СТРАТЕГИЧЕСКИЕ ДВИЖЕНИЯ И РАЗРАБОТКИ КОМПАНИИ
ТАБЛИЦА 97. ХХХ. INC: ОПЕРАЦИОННЫЕ СЕГМЕНТЫ
ТАБЛИЦА 99. XXXX CUMMINS INC: ПОРТФЕЛЬ ПРОДУКТОВ
ТАБЛИЦА 100. CUMMINS INC: ОСНОВНЫЕ СТРАТЕГИЧЕСКИЕ ДВИЖЕНИЯ И РАЗВИТИЯ
ТАБЛИЦА 101. EBERSPCHER: ОБЗОР КОМПАНИИ
ТАБЛИЦА 102. EBERSPCHER: ОПЕРАЦИОННАЯ ТАБЛИЦА
.EBERSPCHER: ПОРТФЕЛЬ ПРОДУКЦИИ
ТАБЛИЦА 104. EBERSPCHER: ОСНОВНЫЕ СТРАТЕГИЧЕСКИЕ ДВИЖЕНИЯ И РАЗВИТИЯ
ТАБЛИЦА 105. ECOCAT INDIA PVT. LTD .: КОМПАНИЯ SNAPSHOT
ТАБЛИЦА 106. ECOCAT INDIA PVT. LTD .: ПОРТФЕЛЬ ПРОДУКЦИИ
ТАБЛИЦА 107. ECOCAT INDIA PVT. LTD .: КЛЮЧЕВЫЕ СТРАТЕГИЧЕСКИЕ ДВИЖЕНИЯ И РАЗВИТИЯ
ТАБЛИЦА 108. KLARIUS PRODUCTS LTD .: КОМПАНИЯ SNAPSHOT
ТАБЛИЦА 109. KLARIUS PRODUCTS LTD .: ПОРТФЕЛЬ ПРОДУКТОВ
ТАБЛИЦА 110. KLARIUS PRODUCTS LTD. : ОСНОВНЫЕ СТРАТЕГИЧЕСКИЕ ДВИЖЕНИЯ И РАЗВИТИЯ
ТАБЛИЦА 111.CLARIANT: ОБЗОР КОМПАНИИ
ТАБЛИЦА 112. CLARIANT: ОПЕРАЦИОННЫЕ СЕГМЕНТЫ
ТАБЛИЦА 113. CLARIANT: ПОРТФЕЛЬ ПРОДУКЦИИ
ТАБЛИЦА 114. CLARIANT: КЛЮЧЕВЫЕ СТРАТЕГИЧЕСКИЕ ДВИЖЕНИЯ И РАЗВИТИЯ

СПИСОК ЦИФР РИСУНКОВ 01.

. КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ
РИСУНОК 03. КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ
РИСУНОК 04. ОСНОВНЫЕ ВЛИЯЮЩИЕ ФАКТОРЫ
РИСУНОК 05. ОСНОВНЫЕ ИНВЕСТИЦИОННЫЕ КАРМАНЫ
РИСУНОК 06. ОСНОВНЫЕ СТРАТЕГИИ ВЫИГРЫША, ПО ГОДУ, 20142018 *
РИСУНОК 07. ЛУЧШИЕ СТРАТЕГИИ ВЫИГРЫША 9033 * 201420 08.ОСНОВНЫЕ СТРАТЕГИИ ВЫИГРЫШЕЙ, ПО КОМПАНИЯМ, 20142018 *
РИСУНОК 09. ПЕРЕГОВОРНАЯ МОЩНОСТЬ ПОСТАВЩИКОВ ОТ СРЕДНИХ К ВЫСОКИМ
РИСУНОК 10. УМЕРЕННАЯ И ВЫСОКАЯ УГРОЗА НОВЫХ ЗАЯВИТЕЛЕЙ
РИСУНОК 11. УМЕРЕННАЯ УГРОЗА ЗАМЕЩЕНИЙ
-РИСУНОК 12. БОЛЬШАЯ -УМЕРЕННАЯ ИНТЕНСИВНОСТЬ КОНКУРСА
РИСУНОК 13. СРЕДНЯЯ ТОРГОВАЯ СПОСОБНОСТЬ ПОКУПАТЕЛЕЙ
РИСУНОК 14. АНАЛИЗ ДОЛИ НА РЫНКЕ (2017)
РИСУНОК 15. ДОЛЯ НА РЫНКЕ МИРОВЫХ АВТОМОБИЛЬНЫХ КАТАЛИЗАТОРОВ, ПО ВИДАМ МЕТАЛЛОВ, 20172025 (%)
(%)
. СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ДОЛИ РЫНКА АВТОМОБИЛЬНЫХ КАТАЛИЗАТОРОВ ДЛЯ ПЛАТИНА, ПО СТРАНАМ, 2017 и 2025 гг. (%)
РИСУНОК 17.СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ДОЛИ РЫНКА АВТОМОБИЛЬНЫХ КАТАЛИЗАТОРОВ ДЛЯ ПАЛЛАДИЯ, ПО СТРАНАМ, 2017 и 2025 гг. (%)
РИСУНОК 18. СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ДОЛИ РЫНКА АВТОМОБИЛЬНЫХ КАТАЛИЗАТОРОВ ДЛЯ РОДА ПО СТРАНАМ, 2017 и 2025 гг. ДРУГИЕ РЫНКИ АВТОМОБИЛЬНЫХ КАТАЛИЗАТОРОВ, ПО СТРАНАМ, 2017 и 2025 гг. (%)
РИСУНОК 20. ДОЛЯ НА МИРОВОМ РЫНКЕ АВТОМОБИЛЬНЫХ КАТАЛИЗАТОРОВ, ПО ВИДАМ ДВИГАТЕЛЕЙ, 20172025 (%)
РИСУНОК 21. ДОЛЯ НА ГЛОБАЛЬНОМ РЫНКЕ АВТОМОБИЛЬНЫХ КАТАЛИЗАТОРОВ, ПО НАЗНАЧЕНИЮ КАТАЛИЗАТОРА на 3-х 2017-2025 гг. (%)
РИСУНОК 22.ДОЛЯ МИРОВОГО РЫНКА АВТОМОБИЛЬНЫХ КАТАЛИЗАТОРОВ, ПО 4-WAY CATALYST, 20172025 гг. (%)
РИСУНОК 23. СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ДОЛИ РЫНКА АВТОМОБИЛЬНЫХ КАТАЛИЗАТОРОВ ДЛЯ БЕНЗИНОВЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ, ПО СТРАНАМ, 2017 и 2025 гг. ПО КАТАЛИЗАТОРАМ ОКИСЛЕНИЯ ДИЗЕЛЯ, 20172025 (%)
РИСУНОК 25. ДОЛЯ НА МИРОВОМ РЫНКЕ АВТОМОБИЛЬНЫХ КАТАЛИЗАТОРОВ, ПО ДИСКУЛЯЦИОННЫМ ФИЛЬТРАМ, 20172025 (%) .СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ДОЛИ РЫНКА АВТОМОБИЛЬНЫХ КАТАЛИЗАТОРОВ ДЛЯ ДИЗЕЛЬНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ, ПО СТРАНАМ, 2017 и 2025 гг. (%)
РИСУНОК 28. ДОЛЯ НА МИРОВОМ РЫНКЕ АВТОМОБИЛЬНЫХ КАТАЛИЗАТОРОВ, ПО АВТОМОБИЛЯМ, 20172025 (%)
АВТОМОБИЛИ, ПО СТРАНАМ, 2017 и 2025 гг. (%)
РИСУНОК 30. СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ДОЛИ РЫНКА АВТОМОБИЛЬНЫХ КАТАЛИЗАТОРОВ ДЛЯ ЛЕГКИХ КОММЕРЧЕСКИХ АВТОМОБИЛЕЙ, ПО СТРАНАМ, 2017 и 2025 гг. (%) АВТОМОБИЛИ, ПО СТРАНАМ, 2017 и 2025 гг. (%)
РИСУНОК 32.СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ДОЛИ РЫНКА АВТОМОБИЛЬНЫХ КАТАЛИЗАТОРОВ ПО СТРАНАМ, 2017 и 2025 гг. (%)
РИСУНОК 33. РЫНОК АВТОМОБИЛЬНЫХ КАТАЛИЗАТОРОВ, ПО РЕГИОНАМ, 2017-2025 гг. (%) , 20172025 (%)
РИСУНОК 35. РЫНОК АВТОМОБИЛЬНЫХ КАТАЛИЗАТОРОВ США, 20172025 гг. (МЛН. Долл. США)
РИСУНОК 36. РЫНОК АВТОМОБИЛЬНЫХ КАТАЛИЗАТОРОВ В КАНАДЕ, 2017–2025 гг. (МЛН долл. США)
РИСУНОК 37. РЫНОК АВТОМОБИЛЬНЫХ КАТАЛИЗАТОРОВ В Мексике, 2017–2025 гг. .СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ДОЛИ РЫНКА АВТОМОБИЛЬНЫХ КАТАЛИЗАТОРОВ, ПО СТРАНАМ, 2017-2025 (%)
РИСУНОК 39. РЫНОК АВТОМОБИЛЬНЫХ КАТАЛИЗАТОРОВ, 2017-2025 гг. (МЛН $)
РИСУНОК 40. РЫНОК АВТОМОБИЛЬНЫХ КАТАЛИЗАТОРОВ В ГЕРМАНИИ, 2017-2025 гг. РЫНОК, 2017-2025 (МЛН. $)
РИСУНОК 42. РЫНОК АВТОМОБИЛЬНЫХ КАТАЛИЗАТОРОВ В ИСПАНИИ, 2017-2025 гг. (МЛН. $)
РИСУНОК 43. РОССИЙСКИЙ РЫНОК АВТОМОБИЛЬНЫХ КАТАЛИЗАТОРОВ, 2017-2025 гг. (МЛН. $)
РИСУНОК 44. ОСТАВЛЕНИЕ ЕВРОПЫ АВТОМОБИЛЬНЫХ КАТАЛИЗАТОРОВ, 2017 г. )
РИСУНОК 45.СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ДОЛИ РЫНКА АВТОМОБИЛЬНЫХ КАТАЛИЗАТОРОВ, ПО СТРАНАМ, 2017-2025 (%)
РИСУНОК 46. КИТАЙСКИЙ РЫНОК АВТОМОБИЛЬНЫХ КАТАЛИЗАТОРОВ, 2017-2025 гг. (МЛН. Долл. США)
РИСУНОК 47. РЫНОК АВТОМОБИЛЬНЫХ КАТАЛИЗАТОРОВ В ИНДИИ, 2017-2025 гг. РЫНОК КАТАЛИЗАТОРОВ, 2017–2025 гг. (МЛН. Долл. США)
РИСУНОК 49. РЫНОК АВТОМОБИЛЬНЫХ КАТАЛИЗАТОРОВ В ЯПОНИИ, 2017–2025 гг. (МЛН долл. США)
РИСУНОК 50. ОСТАВШИЙСЯ РЫНОК АВТОМОБИЛЬНЫХ КАТАЛИЗАТОРОВ, 2017–2025 гг. РЫНКИ, ПО СТРАНАМ, 20172025 (%)
РИСУНОК 52.РЫНОК АВТОМОБИЛЬНЫХ КАТАЛИЗАТОРОВ В ЛАТИНСКОЙ АМЕРИКЕ, 2017–2025 гг. (МЛН. Долл. США)
РИСУНОК 53. РЫНОК АВТОМОБИЛЬНЫХ КАТАЛИЗАТОРОВ БЛИЖНЕГО ВОСТОКА, 2017–2025 гг. (МЛН долл. США)
РИСУНОК 54. РЫНОК АВТОМОБИЛЬНЫХ КАТАЛИЗАТОРОВ В АФРИКЕ, 2017–2025 гг. (МИЛЛИОН долл. США) (МЛН. Долл. США)
РИСУНОК 56. BASF: ДОЛЯ ВЫРУЧКИ ПО СЕГМЕНТАМ, 2017 г. (%)
РИСУНОК 57. ДЖОНСОН МЭТТИ: ДОХОД, 2015–2017 гг. (МЛН. РИСУНОК 59. JOHNSON MATTHEY: ДОЛЯ ДОХОДОВ ПО ГЕОГРАФИЯМ, 2017 г. (%)
РИСУНОК 60.UMICORE: ВЫРУЧКА, 2015-2017 (МЛН. ДОЛЛАРОВ)
РИСУНОК 61. UMICORE: ДОЛЯ ВЫРУЧКИ ПО СЕГМЕНТАМ, 2017 (%)
РИСУНОК 62. UMICORE: ДОЛЯ ДОХОДА ПО ГЕОГРАФИИ, 2017 ГОД
РИСУНОК 63. TENNECO INC: ВЫРУЧКА, 2015-2017
РИСУНОК 64. TENNECO INC: ДОЛЯ ВЫРУЧКИ ПО СЕГМЕНТАМ, 2017 г. (%)
РИСУНОК 65. ДОЛЯ ВЫРУЧКИ TENNECO INC: ГЕОГРАФИЯ, 2017 г. (%)
РИСУНОК 66. CLEAN DIESEL TECHNOLOGIES, INC.
РИСУНОК 67. CLEAN DIESEL TECHNOLOGIES, INC .: ДОЛЯ ВЫРУЧКИ ПО СЕГМЕНТАМ, 2017 (%)
РИСУНОК 68.CLEAN DIESEL TECHNOLOGIES, INC .: ДОЛЯ ВЫРУЧКИ ПО ГЕОГРАФИЯМ, 2017 г. (%)
РИСУНОК 69. CUMMINS INC .: ВЫРУЧКА, 2015-2017 гг. (МЛН $)
РИСУНОК 70. CUMMINS INC .: ДОЛЯ ВЫРУЧКИ ПО СЕГМЕНТАМ, 2017 г. (%)
РИСУНОК 71. CUMMINS INC .: ДОЛЯ ВЫРУЧКИ ПО ГЕОГРАФИЯМ, 2017 (%)
РИСУНОК 72. Выручка EBERSPCHER, 2015-2017 (МЛН. $)
РИСУНОК 73. EBERSPCHER: ДОЛЯ ВЫРУЧКИ ПО СЕГМЕНТАМ, 2017 (%)
РИСУНОК 74. Выручка EBERSPCHER ГЕОГРАФИЯ, 2017 (%)
РИСУНОК 75. КЛАРИАНТ: ДОХОД, 2015-2017 (МЛН. ДОЛЛАРОВ)
РИСУНОК 76.КЛАРИАНТ: ДОЛЯ ДОХОДА ПО СЕГМЕНТАМ, 2017 (%)
РИСУНОК 77. КЛАРИАНТ: ДОЛЯ ДОХОДА ПО ГЕОГРАФИИ, 2017 (%)

TWC — Трехкомпонентный каталитический нейтрализатор

ИСТОРИЯ ВОПРОСА — CATCON

Каталитический нейтрализатор (или catcon) в вашем автомобиле, на самом деле, очень важный элемент выхлопной системы автомобиля, поскольку он удаляет вредные оксиды азота (NO _X, x = 1,2,3) и окись углерода (CO). от остатков сгорания до того, как они попадут в окружающую среду. Он называется каталитическим нейтрализатором, потому что он превращает CO в повсеместно распространенный CO ₂ и NO _X в N ₂ и O ₂ посредством химических реакций на твердом катализаторе.Катализатор — это химическое соединение, которое помогает реакции протекать быстрее за счет снижения энергетического барьера активации реакции. Во время реакции не расходуется. В случае каткона катализатор представляет собой твердую поверхность платины (Pt) или палладия (Pd), на которой адсорбируются и реагируют реагенты из газовой фазы. Этот процесс реакции, которому способствует катализатор, который находится в фазе, отличной от фазы реагентов, известен как гетерогенный катализ. (Узнайте больше о катализаторах на этом сайте.)

Каталитический нейтрализатор — демонтированный

На рисунке выше показаны основные компоненты каталитических нейтрализаторов. Основными компонентами являются два сотовых монолита, покрытых тонким слоем Pt / Rh (первый монолит) и Pd / Rh (второй). Они обеспечивают поверхность, на которой происходит реакция. Как упоминалось ранее, реакции окисления происходят на поверхности металлического катализатора. Поскольку реакция зависит от поверхности, на которой частицы могут адсорбироваться и реагировать, чем больше площадь поверхности, тем больше будет конверсия.Другими словами, скорость реакции и конверсия прямо пропорциональны площади поверхности катализатора.

Роль сотовой структуры монолитов заключается в увеличении открытой площади поверхности, покрытой слоем катализатора. По мере увеличения количества каналов в монолите увеличивается площадь поверхности. Как показано, поверхность монолитов покрыта тонким слоем из довольно аморфного силикатного материала, который увеличивает площадь поверхности за счет придания ей шероховатости.

Чтобы узнать больше о площади поверхности катализатора, посетите этот веб-сайт.

Дальнейшие детали его конструкции можно проиллюстрировать на следующем видео:

Химические реакции в TWC

Как видно на видео, наиболее очевидные реакции, происходящие внутри каткона, следующие:

Тем не менее, в этой небольшой части вашего автомобиля происходит по крайней мере 15 реакций одновременно.Их можно разделить на четыре основные категории: окисление, преобразование воды в газ и пар, восстановление закиси азота и хранение кислорода. Вы можете найти больше об этом в разделе кинетики.

Материально-энергетический баланс

Скорость химических реакций также зависит от температуры, как показано уравнением Аррениуса. Следовательно, мы также должны учитывать передачу энергии (тепла) через наш реактор, потому что каталитический нейтрализатор, по сути, является реактором.Кроме того, каждый канал монолитов служит мини-реактором, поскольку реакции происходят в каналах. В этой системе есть три основных механизма теплопередачи:

1) Теплопроводность по монолиту

2) Конвекционная теплопередача от газообразных частиц к стенкам монолита.

3) Выделение тепла в результате химических реакций (эти реакции окисления являются экзотермическими)

Величина каждого вида скорости теплопередачи будет зависеть от параметров реактора, таких как теплопроводность материалов, из которых он сделан.Кроме того, скорости реакции являются функцией концентрации реагентов, поэтому очень важно учитывать их транспортировку и расход вдоль реактора. Это также будет зависеть от параметров реактора, таких как коэффициент диффузии, который определяет, насколько быстро частицы могут перемещаться по материалу.

Границы | Анализ влияния каталитического нейтрализатора на производительность автомобильных двигателей с помощью имитационных моделей в реальном времени

Введение

В последние десятилетия постоянная потребность в сокращении выбросов загрязняющих веществ от двигателей внутреннего сгорания (ДВС) побудила производителей оригинального оборудования усовершенствовать существующие подсистемы (например,g., впрыск топлива, системы срабатывания клапана и т. д.) и внедрять инновационные решения (с особым вниманием к устройствам доочистки). Фактически, для того, чтобы эти технологии были действительно эффективными, требуется надлежащая и одновременная разработка компоновки предприятия, систем контроля и стратегий управления.

Сложность систем и большое количество управляющих переменных требуют глубокого понимания процессов, которые определяют поведение управляемой трансмиссии как системы в целом.Проектирование архитектуры системы и ее устройств управления определенно требует прочной теоретической поддержки со стороны физических моделей, чтобы описать общее поведение системы, которое в большинстве случаев является нелинейным и поэтому трудно предсказуемым. Математические модели являются мощным инструментом для оценки влияния компоновки системы и стратегий управления на конечный результат, что сокращает путь от проектных спецификаций до дорожных испытаний (Guzzella and Onder, 2010).

Применение быстрых математических моделей при проектировании силовых агрегатов и связанных с ними систем управления хорошо известно уже более десяти лет, и несколько примеров можно найти в литературе (Gambarotta and Lucchetti, 2011).Подробный сценарий изложен в (Guzzella and Onder, 2010). Обычно подходы наполнения и опорожнения (F&E) и квази-установившегося потока (QSF) используются для построения моделей с сосредоточенными параметрами 0D, которые используются как для впускных и выпускных систем, так и для процессов в цилиндрах, но при этом учитывают « моделирование в реальном времени »(Gambarotta et al., 2011; Gambarotta and Lucchetti, 2013). Даже если химические и физические процессы, происходящие в цилиндре, очень сложны, «быстрые» модели требуют упрощенных однозонных 0D-подходов, в которых сгорание рассматривается посредством определения надлежащей функции сжигания топлива (Heywood, 1988), а реакции образования загрязняющих веществ с помощью упрощенного механизмы или — чаще — модели черного ящика (Guzzella, Onder, 2010).Большинство коммерческих инструментов основано на этих методологиях (как описано в Gambarotta and Lucchetti, 2011, 2013).

Этот сценарий подчеркивает важную роль быстрых математических моделей в моделировании сложных систем, общее поведение которых возникает из-за взаимодействия различных компонентов и процессов сложным и нетривиальным образом. После этого рассмотрения и с целью исследования влияния различных подложек катализатора на характеристики силовых агрегатов была разработана модель системы последующей обработки, которая сочетается с моделью двигателя с «углом поворота коленчатого вала» (Gambarotta and Lucchetti, 2013).Особое внимание было уделено пенам как инновационному материалу для подложек (Bach and Dimopoulos Eggenschwiler, 2011). Полученные результаты представлены в статье.

Пенопласт с открытыми ячейками — это ячеистые материалы, состоящие из соединенных между собой твердых распорок, расположенных в ячейках, которые охватывают пустотные области и открытое окно или поры. Такие пены могут быть легко изготовлены с использованием различных технологий и материалов, начиная от полимеров, керамики (Al ₂ O ₃, кордиерита или SiC) и металлов (Santoliquido et al., 2017). Пенопласт с открытыми ячейками — это инновационные субстраты, характеризующиеся высокой пористостью, низкой плотностью и высокой механической прочностью. В последние годы они были рассмотрены для различных промышленных применений, таких как фильтры, теплоизоляторы, поглотители механической энергии, глушители, теплообменники и каталитические реакторы. В качестве подложек катализаторов они обладают рядом преимуществ по сравнению с сотовыми монолитами и насадочными слоями. Структура с открытыми ячейками обеспечивает более высокую однородность потока, что является критическим фактором для эффективности преобразования загрязняющих веществ и долговечности катализатора (Zygourakis, 1989; Martin et al., 2000; Gaiser et al., 2003). В сотовых монолитах ламинарный поток в каналах приводит к низкому тепло- и массообмену. Вместо этого сеть твердых стоек решеток открытых ячеек характеризуется извилистыми путями, которые усиливают взаимодействие газа со стенкой и вносят вклад в более низкую тепловую инерцию (Giani et al., 2005; Lucci et al., 2016). В автомобильной промышленности критическим параметром является падение давления, которое влияет на эффективность двигателя. Пены имеют более высокий перепад давления по сравнению с монолитом с такими же размерами (Twigg, Richardson, 2007; Lucci et al., 2015; Фон Рикенбах и др., 2015). Это может быть компенсировано увеличением массопереноса, что позволяет уменьшить размер катализатора (Dimopoulos Eggenschwiler et al., 2009) или другой геометрической конфигурацией реактора (Koltsakis et al., 2008). Некоторые усилия были потрачены на их моделирование. С одной стороны, было проанализировано высококачественное сканирование пенопласта с помощью КТ (компьютерной томографии), с другой стороны, чтобы уменьшить вычислительную нагрузку, пены были смоделированы как регулярные структуры с ячейками Кельвина (Boomsman et al., 2003; Джани и др., 2005; Инаят и др., 2011). Было продемонстрировано, что обычные субстраты с ячейками Кельвина работают лучше, чем их соответствующие рандомизированные пены, с точки зрения компромисса между массопереносом и падением давления (Lucci et al., 2016).

Недавно было предложено изменение структуры пены, основанное на достижениях технологий аддитивного производства (AM). Такие «пены» состоят из повторяющихся элементарных ячеек разной формы (Inayat et al., 2016; Bracconi et al., 2018; Papetti et al., 2018). Были предложены различные элементарные ячейки для построения взаимосвязанных структур. (Papetti et al., 2018) описывает систематическую геометрическую оптимизацию обычной подложки с открытыми ячейками и сочетает в себе численное моделирование и методы AM для реализации первой в мире, насколько известно авторам, подложки катализатора с 3D-печатью из кордиерита для реальных транспортных средств. Приложения.

Определить количественно влияние структуры подложки катализатора на характеристики двигателя непросто из-за различного динамического поведения сотов и пен во время переходных процессов, а также из-за высокой нелинейности всей системы двигателя.Для сравнения влияния сотовых и вспененных подложек был разработан оригинальный математический инструмент 0D, который использовался для моделирования современного дизельного двигателя с турбонаддувом объемом 1,6 л. Результаты моделирования, полученные в отношении ездового цикла EUDC, представлены в документе, показывающем влияние этих различных опор на термические переходные процессы катализатора и расход топлива.

Моделирование в реальном времени системы последующей обработки двигателя и выхлопных газов

Двигатель с углом поворота коленчатого вала Модель

Для целей данной работы модель двигателя, описанная в Gambarotta et al.(2011) и Gambarotta and Lucchetti (2013), рассматривая двигатель с турбонаддувом и системой рециркуляции отработавших газов. Процессы внутрицилиндрового обмена и газообмена были описаны с использованием подхода QSF для впускных и выпускных клапанов и метода F&E для коллекторов и цилиндров. Сгорание считается определяющим надлежащую скорость тепловыделения (HRR), а образование загрязняющих веществ оценивается с помощью подмоделей черного ящика. Был разработан оригинальный алгоритм для интеграции уравнений сохранения в цилиндре с подходящим временным шагом (настроенным на сохранение углового шага ~ 1 ° CA для любой частоты вращения двигателя n ), при сохранении большего общего временного шага для впуска. и выхлопные системы.Модель топливной системы учитывает динамику топливной рампы (через ее объемный модуль), характеристики потока форсунок и утечки и позволяет рассчитать расход впрыскиваемого топлива на основе давления в рампе p _Rail и времени подачи питания ET. Модели на основе карт черного ящика использовались для компрессора C и турбины с изменяемой геометрией (VGT).

Усредненное за цикл значение коэффициента эквивалентности φ рассчитывается из общей массы всасываемого воздуха (полученной путем интегрирования массового расхода воздуха по каждому циклу) и общей массы впрыскиваемого топлива за цикл (оценивается на основе расхода впрыскиваемого топлива).Массовые расходы рассматриваемых загрязняющих веществ (CO, HC и PM), необходимые для расчета концентраций загрязняющих веществ X _mi в выхлопных газах, а затем тепла, выделяемого реакциями окисления внутри катализатора (см. Модель катализатора), являются оценивается как функция коэффициента эквивалентности φ и частоты вращения двигателя n с помощью экспериментальных карт, расположенных в справочных таблицах в следующей форме:

Модель и схема ее причинно-следственной связи описаны в Gambarotta et al.(2011) и Гамбаротта и Луккетти (2013). Он использовался для моделирования нескольких автомобильных двигателей (как SI, так и дизельных), откалиброванных и проверенных для сравнения выходных данных модели с экспериментальными данными, как подробно описано в Gambarotta and Lucchetti (2011, 2013) и Gambarotta (2017). Предложенная модель также использовалась в оригинальной системе Hardware-in-the-Loop (HiL) на базе ПК, разработанной авторами (Gambarotta et al., 2012), демонстрируя хорошую способность предсказывать поведение и производительность движка и связанных с ним. подсистемы как в установившихся, так и в переходных режимах работы.

Выхлопная система и катализатор модели

Процессы теплопередачи в выхлопной системе играют ключевую роль в моделировании ДВС из-за значительного влияния температуры выхлопных газов на эффективность систем последующей обработки. Следовательно, тщательное описание процессов теплообмена является фундаментальным, особенно во время критических переходных процессов (например, «отключение» катализатора, регенерация улавливателя твердых частиц и т. Д.). Другими критическими фазами работы двигателя по выбросам являются длительная работа при низкой нагрузке, когда система последующей обработки значительно охлаждается, а также при максимальной нагрузке, когда температуры достаточно высоки, но массовый расход выхлопных газов вынуждает катализатор работать с пониженной массой. дефицит передачи.По этой причине, несмотря на ограничения, накладываемые подходом 0D, особое внимание было уделено моделированию теплового поведения выхлопной системы.

Рабочая жидкость рассматривается как смесь идеальных газов, определяемая вектором массовых концентраций X _mi, относящимся к 7 химическим веществам, то есть N ₂, O ₂, CO ₂, H ₂ O, CO, H ₂ и NO. Экстенсивные свойства ρ и c _p рассчитываются как средневзвешенное значение с учетом состава смеси, а k = c _p / c _v известно из c _p и константа газовой смеси R .Таким образом нельзя рассчитать интенсивные свойства μ, Pr и λ. Динамическая вязкость μ рассчитывается как функция отношения эквивалентности φ посредством экспериментальной корреляции (Heywood, 1988):

μ = 3,3 · 10-7Tm0,71 + 0,027φ, дюйм [Па · с]

Pr оценивается следующим выражением (Heywood, 1988):

Pr = 0,05 + 4,2 (k-1) -6,7 (k-1) 2, для φ≤1

Наконец, λ получается из определения Pr :

Модель выпускного коллектора

Математическая модель выпускного коллектора была разработана на основе подхода F&E.Температура и давление получаются из уравнений сохранения массы и энергии, применяемых к коллектору, рассматриваемому как объем 0D. Оценивая тепловой поток через стенки коллектора, как это было предложено в Guzzella и Onder (2010), уравнение сохранения энергии для выхлопных газов внутри коллектора можно записать следующим образом:

dUdt = m˙exhhexh-m˙turhtur-m˙EGRhEGR-Q˙in

где Q˙in — тепловой поток от газовой смеси к стенкам коллектора. Энтальпия газов, выходящих из коллектора h _tur и h _EGR рассчитывается с учетом того, что температура газа равна температуре внутри коллектора.

В представленной модели тепловая инерция выпускного коллектора была учтена при заданной общей массе m _w и постоянной удельной теплоемкости c _w для стенок коллектора (рисунок 1). Температура стенок коллектора была принята однородной, и ее изменения были оценены с помощью следующего дифференциального уравнения:

dTwdt = 1 мВт · cw (Q˙in-Q˙out)

где Q˙in и Q˙out — тепловой поток между газовым потоком и стенками и между стенками и окружающим воздухом соответственно.Эти тепловые потоки могут быть рассчитаны со ссылкой на хорошо известное схематическое описание, представленное на рисунке 1, где тепло передается за счет конвекции и излучения между газовым потоком и внутренними стенками, за счет теплопроводности через стены и за счет конвекции и излучения между внешними стенами и окружающей средой. воздух. Однако в предложенной модели внутреннее излучение считается незначительным. Даже если реальная геометрия коллектора сложна, он был смоделирован как одиночная цилиндрическая труба с надлежащей длиной L , чтобы уменьшить вычислительную нагрузку в рамках подхода 0D.

Рисунок 1 . Схема потоков выхлопного коллектора.

Для оценки Q˙в использовалась конкретная корреляция, предложенная в литературе для систем впуска и выпуска ДВС в следующей форме (Depcik and Assanis, 2001):

Член Pr ^c часто принимает значение, близкое к 1, а значения для a и b определяются на основе измерений. Значение Nu было оценено на основе корреляции Гниелинского, описанной в Konstantinidis et al.(1997) и Кандилас и Стамателос (1999), предложив подходящий коэффициент конвективного увеличения для учета нестабильности и турбулентности потока, определенный следующим образом:

, где Nu _eff и Nu _th — эффективное и теоретическое значение соответственно. Последнее значение можно оценить с помощью хорошо известных корреляций из Konstantinidis et al. (1997) и Кандилас и Стамателос (1999):

Nuth = (f / 8) (Re-1000) Pr1.07 + 12,7 (f / 8) 1/2 (Pr2 / 3-1) 104 и

Nuth = (f / 8) RePr1.07 + 12,7 (f / 8) 1/2 (Pr2 / 3-1) Re <104

где

f = (0,790lnRe-1,64) -2 3000 Тогда можно рассчитать коэффициент конвекции и тепловой поток, так как:

Q˙in = Айнхин (Texh_man-Tw)

, где Pr , μ и λ для выхлопных газов оцениваются как T _{exh _ man} температура, принимаемая как однородная в выпускном коллекторе.

Оценка конвективного теплового потока от стенок коллектора в окружающий воздух более трудна из-за геометрии компонентов и внешнего вида потока. Для простоты геометрия коллектора была принята как цилиндрическая, а внешнее поле потока однородно и связано со скоростью транспортного средства. Модель основана на корреляции, предложенной в Konstantinidis et al. (1997) и Кандилас и Стамателос (1999), таким образом оценивая Nu следующим образом:

Nuout = 0,3 + Nuout_lam2 + Nuout_tur2, 10 , где Nu _{out _ lam} и Nu _{out _ tur} — это функции Re и Pr , номера следующим образом:

Nuout_lam = 0.664Ре1 / 2Пр1 / 3

Nuout_tur = 0,037Re0,8Pr1 + 2443Re-0,1 (Pr2 / 3-1)

Из Nu _из Коэффициент конвекции и тепловой поток можно рассчитать, начиная с

Q˙conv_out = Острие (Тв-Цур)

, где A _out — внешняя область коллектора. Термодинамические свойства Pr , ρ, μ и λ оцениваются со ссылкой на температуру пленки (т. Е. На среднее значение между температурой стенок коллектора T _w и температурой окружающего наружного воздуха T _sur).

Поток тепла внешнего излучения Q˙rad_out был оценен в предположении, что внешняя стенка коллектора представляет собой серую поверхность в полости бесконечной протяженности. Следовательно, его можно рассчитать с помощью хорошо известных соотношений Стефана-Больцмана (Incropera et al., 2013):

Q˙rad_out = Aoutεσ (Tw4-Tsur4)

, где A _out — внешняя площадь коллектора, ε — коэффициент излучения, σ — постоянная Стефана-Больцмана и T _w и T _sur являются стеной и температуры наружного окружающего воздуха соответственно.

Общий тепловой поток Q˙out от коллектора можно рассчитать исходя из значений конвекции и излучения как

Q˙out = Q˙conv_out + Q˙rad_out

Модель катализатора

Каталитический нейтрализатор представляет собой сложный компонент с точки зрения как потока газа, так и химических реакций. Гидродинамика, процессы тепломассопереноса играют важную роль в его поведении, и их следует тщательно учитывать. Принимая во внимание цели представленной работы, ни 3D (например, Lucci et al., 2014, 2015; Von Rickenbach et al., 2014), ни метод одномерного моделирования (например, Shamim et al., 2002; Pontikakis et al., 2004) не использовались. Применялся 0D-подход, предполагающий для каждого компонента однородное пространственное распределение термодинамических параметров и применение уравнений сохранения с эмпирическими корреляциями там, где это необходимо. Доказано, что разработанная модель способна моделировать поведение катализатора и его влияние на характеристики трансмиссии во время значительных переходных процессов (например, ездовых циклов) с очень коротким временем расчета и с учетом компоновки системы, размеров компонентов и стратегий управления, принятых во время переходных процессов.

Модель была разработана в соответствии с причинно-следственной связью, представленной на Рисунке 2. Были рассмотрены два объема (выделены голубым цветом до и после каталитического ядра) в соответствии с подходом F&E. Модель ядра (выделена оранжевым цветом) была основана на процедуре QSF (т.е., предполагая отсутствие накопления массы и энергии). Поскольку процессы в каталитическом нейтрализаторе являются сложными и, как правило, трехмерными, необходимо было ввести правильные допущения, чтобы уловить их общие эффекты, все еще ограничивая нагрузку на моделирование.Поэтому процессы, происходящие в активной зоне, были упрощены путем разделения модели на два модуля, как показано на рисунке 3: «модель газа», которая описывает поток газа в катализаторе, и «модель монолита», которая воспроизводит тепловое поведение ядро катализатора. На каждом временном шаге массовый расход и изменения температуры через активную зону оценивались, решая две системы алгебраических уравнений из двух модулей, которые связаны посредством теплообмена между выхлопным газом и стенками подложки (в соответствии с рисунком 3).

Рисунок 2 . Схема и причинно-следственная связь модели катализатора.

Рисунок 3 . Макет ядра катализатора.

«Модель газа» была разработана, как показано на рисунке 4. На каждом временном шаге значения давления p и температуры T в двух соседних объемах используются для вычисления разности давлений Δ p , среднего давления p _м и температура T _м (с учетом направления потока).Предполагая, что ядро катализатора представляет собой концентрированное сопротивление потоку (без накопления массы), массовый расход газа можно оценить с помощью эмпирической алгебраической корреляции в следующей форме:

, где ρ и μ (как другие свойства жидкости) рассчитываются при p _m и T _m с учетом состава выхлопных газов. Геометрия катализатора включает как габаритные размеры ядра, так и его морфологические характеристики (соты / пена, пористость и т. Д.).). Затем температура газа на выходе из активной зоны может быть определена путем интегрирования уравнения сохранения энергии в одномерном и установившемся режиме:

m˙cpdTdx = hA ′ (Tmon-T) + qgen

, где аксиальный теплообмен и изменение кинетической и потенциальной энергии в газе не учитываются (как обычно считается; Pontikakis et al., 2004), A ‘ — удельная площадь контакта на единицу длины и q _gen — одномерное распределение тепловыделения по осевой длине сердечника (между x = 0 и x = L ).Свойства газа оцениваются на уровне p _м и T _м и принимаются постоянными.

Рисунок 4 . Структура модуля «модель газа» (входные и выходные переменные выделены зеленым и красным цветом соответственно).

Конвективный теплообмен между газом и активной зоной описывается, как обычно, с помощью коэффициента конвекции h , полученного из Nu , рассчитанного с помощью эмпирической корреляции в следующей форме (Konstantinidis et al., 1997; Кандилас и Стамателос, 1999):

Температура стенки монолита T _mon предполагается постоянной на временном шаге, т.е. как осевой, так и радиальный градиенты температуры не учитываются в соответствии с подходом 0D, чтобы ограничить время моделирования.

Молекулярная диффузия различных частиц и химические реакции в газовой смеси и в активной зоне не рассматривались. Однако общие эффекты окисления несгоревших частиц воспроизводятся с точки зрения выделяемого тепла с помощью следующего выражения (в [Вт / м]):

, который представляет собой одномерное распределение тепловыделения по осевой длине сердечника (между x = 0 и x = L ).Q˙gen — это общий тепловой поток (в [Вт]), производимый в объеме активной зоны из-за реакций окисления загрязняющих веществ, и оценивается по массовому расходу выхлопных газов ṁ, концентрация загрязняющих веществ X _mi, что соответствует более низкому теплотворная способность LHV _i и коэффициент преобразования η _i следующим образом:

Q˙gen = ∑i = 1Nm˙ · Xmi · LHVi · ηi

Номер N и тип загрязнителей зависят от конкретного применения.В представленной модели были рассмотрены CO и один или несколько видов, представляющих HC, поскольку их реакции окисления были приняты как наиболее важные при определении температуры катализатора. Следует отметить, что рабочая жидкость рассматривалась как смесь 7 химических веществ, то есть N ₂, O ₂, CO ₂, H ₂ O, CO, H ₂ NO. Вектор концентраций загрязняющих веществ { X _mi} в выхлопных газах (т.е.е., выхлопные газы двигателя) могут быть получены из экспериментальных данных в виде справочных таблиц как функции рабочих параметров двигателя (например, коэффициент эквивалентности φ, частота вращения двигателя n и выходная мощность; Fiorani et al., 2008). Таким же образом вектор {η _i} эффективности преобразования может быть определен с помощью справочных таблиц, определенных экспериментально как функция температуры монолита T _mon и скорости газа (Fiorani et al., 2008) . Этот подход (который в основном представляет собой черный ящик, как это обычно требуется для моделей реального времени) позволяет учитывать дальнейшие реакции, которые могут происходить в катализаторе, путем введения надлежащих эмпирических корреляций для моделирования различных каталитических преобразователей и систем доочистки.

Член q _gen (который является функцией осевой координаты x , длины активной зоны L , числа N вовлеченных загрязняющих веществ и общего теплового потока Q˙gen от окисления несгоревшие соединения) зависит от скоростей реакции в ядре катализатора, на которые влияют многие сложные процессы: химическая кинетика при низких температурах, диффузия в порах монолита при средних температурах и диффузия в газовой фазе при высоких температурах.Следовательно, если температуры достаточно высоки, химические вещества могут реагировать мгновенно, как только они достигают стенок субстрата. Предполагая, что концентрация химических веществ в текущих газах экспоненциально падает вдоль осевой абсциссы, и учитывая, что диффузионный массообмен пропорционален разнице в концентрациях, было принято экспоненциальное распределение тепла, выделяемого несгоревшими соединениями, выраженное в следующей форме:

Коэффициенты a и b могут быть определены, если интеграл q _gen вдоль длины подложки равен общему тепловому потоку Q˙gen, генерируемому в сердечнике, т.е.э.,:

и предполагая, что отношение q _gen (0) / q _gen (L) = 100. Следовательно, получаются следующие выражения для a и b :

a = N · ln (N) · Q˙genL · (N-1) и b = — ln (N) L

Интегрирование уравнения сохранения энергии в 1D и в установившемся режиме между x = 0 и x = L позволяет определить изменения температуры газа вдоль активной зоны.Для x = л можно определить температуру газа на выходе T _{на выходе}.

Тепловой поток между газом и монолитом на каждом временном шаге можно оценить с помощью уравнения:

Q˙int = Q˙gen-m˙ · cp · (Tout-Tin)

Следует отметить, что, поскольку свойства газовой смеси определяются относительно средней температуры в активной зоне, значение T _out оценивается посредством итерационного расчета (процедура do-while , рисунок 4 ) с 0.Порог 1К.

Для оценки изменения средней температуры монолита T _mon можно использовать уравнение сохранения энергии в следующем виде:

dTmondt = 1mmon · cmon · (Q˙int-Q˙ext)

Помимо теплового потока, обмениваемого с газами Q˙int и теплоемкости монолита м _mon · c _mon, требуется также тепловой поток во внешний окружающий воздух Q˙ext.

Даже если могут быть найдены различные конфигурации, наиболее распространенным методом является установка монолита в металлический кожух со слоем вставленного изоляционного материала: такая компоновка была предусмотрена в разработанной модели, как схематично показано на рисунке 5.Передача тепла от монолита к окружающему воздуху происходит сначала за счет теплопроводности через слой изоляционного материала и металлический кожух, а затем за счет конвекции и излучения от внешних стен к окружающему воздуху. В этом случае конвекция может быть принудительной или естественной в зависимости от скорости автомобиля v , которая, следовательно, представляет собой входной параметр для модели. Следуя квазистационарному подходу, установившийся процесс теплопередачи может быть смоделирован на каждом временном шаге, предполагая два последовательно соединенных тепловых сопротивления, поэтому общее тепловое сопротивление может быть выражено как:

Rt_tot = Rt_cond + Rt_conv · Rt_irrRt_conv + Rt_irr

, где R _{t _ cond} связано с проводимостью, а R _{t _ conv} и R _{t _ irr} связано с конвекцией и излучением передача тепла наружу.

Рисунок 5 . Схема процессов течения и теплообмена в ядре катализатора.

Принимая во внимание только слой изоляционного материала (т. Е. Пренебрегая термическим сопротивлением металлического корпуса) и предполагая цилиндрическую геометрию, R _{t _ cond} был рассчитан по следующей формуле (Incropera et al. ., 2013):

Rt_cond = Tmon-TwQ˙ext = ln (rins_extrins_int) 2π · L · λins

Принудительную конвекцию в окружающий воздух можно рассматривать, принимая цилиндрический корпус с радиусом, равным r _ext: следовательно,

Rt_conv = Tw-TextQ˙conv = 1Aext · hconv

где

с учетом коэффициента усиления 3/2 для учета осевой проводимости в металлическом корпусе.

Коэффициент конвекции h получается, начиная с Nu (Incropera et al., 2013): следующая корреляция из Черчилля и Бернштейна (которая не требует коэффициентов, которые изменяются с Re и действительна для широкого диапазона Re и Pr ) было использовано:

Nuconv = 0,3 + 0,62Re1 / 2Pr1 / 3 [1+ (0,4 / Pr) 2/3] 1/4 [1+ (Re282000) 5/8] 4/5

где

v — скорость невозмущенного потока, предположительно равная скорости транспортного средства.Тогда h можно рассчитать по следующей формуле:

Что касается теплового излучения, если предположить, что внешняя стенка металлического кожуха представляет собой серое тело внутри большой полости, соответствующий тепловой поток можно оценить как Incropera et al. (2013):

Q˙irr = Aext · ε · σ · (Tw4-Text4)

, из которых

Rt_irr = 1Aext · ε · σ · (Tw2 + Text2) · (Tw + Text)

Наконец, тепловой поток к внешнему окружающему воздуху можно рассчитать как:

Параметры принудительной и естественной конвекции рассчитаны с учетом свойств жидкости при средней температуре:

, где T _w известно из уравнения:

Следовательно, значение T _w оценивается посредством итеративного вычисления с 0.Порог 1К.

Описанная процедура использовалась для моделирования различных субстратов катализатора (соты или пены) с использованием подходящих корреляций для связи массовых расходов и изменений давления в ядре катализатора (концентрированное сопротивление потоку) и для определения Nu для теплообмена между выхлопной газ и монолит. Конкретные корреляции, используемые для сот и пен, рассматриваемых в настоящей работе, будут представлены в следующем параграфе.

Физическая идентификация модели катализатора

Представленная модель системы последующей обработки была затем откалибрована с учетом конкретных геометрических форм сердцевины, сот и пен.Сопротивление потоку и процессы теплопередачи были определены из корреляций, доступных в литературе, и были использованы стандартные физические и геометрические свойства.

В сотах газ должен двигаться в каналах очень малого сечения, поэтому поток в основном ламинарный. Корреляции, связывающие массовый расход с Δ p , очень похожи на корреляции, полученные для ламинарного потока в трубе, и могут быть выражены в форме p = f (ṁ), которую можно переписать в обратной форме ṁ = f ( p ), что подходит для блок-схемы рисунка 4.В настоящем исследовании использовалось следующее соотношение

ΔpL = 28,5 · μ · m˙ρ · ε · A · Dc2

или, положив Re = ρ · u · ε · Dcμ

, как предложено в Incropera et al. (2013) для полностью развитого ламинарного потока через канал квадратного сечения.

Что касается пены, то первое соотношение было получено из Giani et al. (2005), полученные в результате экспериментальных испытаний металлических пен с высокой пористостью. Геометрия этих пен была схематизирована в предположении кубических ячеек с аккуратно упакованными цилиндрическими стойками.Исходя из выражения для потерь нагрузки внутри пучка труб, авторы предложили следующее соотношение:

ΔpL = 2ds · (0,87 + 13,56Re) · (11-G (ε)) 4 · G (ε) 4 · ρu2

, где в Re характеристический размер — это диаметр стойки d _s, а скорость u получается делением объемного расхода на площадь поперечного сечения A монолита. G ( ε ) — отношение диаметра стойки d _s к диаметру пор D _p: для рассматриваемой геометрии оно зависит только от пористости ε и может быть выражено как следует:

G (ε) = dsDp = (4 · (1-ε) 3π) 1/2

Вторая корреляция, предложенная Луччи и др.(2014), рассмотрено для пен. Чтобы избежать значительного разброса, типичного для экспериментальных данных (из-за изменчивости тестируемых пен), авторы предлагают 3D-моделирование CFD в качестве альтернативы реальным измерениям для характеристики поведения пены (аргументируя необходимость большего контроля над геометрическими параметрами). В частности, со ссылкой на пену, смоделированную как набор ячеек Кельвина (рис. 6), и отмечая, что падение давления в пене возникает из-за сил сопротивления, оказываемых жидкостью на стойки, авторы в Lucci et al.(2014) предлагают следующую корреляцию:

-dpdx = SSA · ρu22 · χ2ε3 · CD

, где χ называется «извилистостью» и представляет собой отношение между длиной фактического пути, по которому проходит жидкость, и соответствующим осевым смещением. Что касается сложной геометрии пен, χ обычно намного больше 1. Чтобы соответствовать результатам трехмерного моделирования, коэффициент сопротивления C _D был определен в следующей форме (Lucci et al., 2014) :

, где Re вычисляется с D _p в качестве характеристической длины, предполагающей среднюю скорость на площади поперечного сечения (поэтому ниже, чем эффективное значение внутри пены: по этой причине в предыдущем уравнении термин χ ² / ε ³ добавлено).Хотя приведенное выше уравнение позволяет оценить градиент давления в осевом направлении (одномерная модель), его можно использовать для расчета общего Δ p , оценки свойств жидкости при p _м и T _м таким образом получив

pL = SSA · ρu22 · χ2ε3 · (0,4 + 30Re0,8)

Оценка теплового потока между выхлопными газами и внутренней поверхностью монолита была основана на расчете коэффициента конвекции h , который можно получить из Nu .Корреляция, используемая для сот, была получена из Giani et al. (2005) следующим образом:

Nu = 2,977 · (1 + 0,095 · Re · Pr · DcL) 0,45

где

Re = ρ · u · Dcμ · ε = m · ˙dsμ · ε · A

Для пен использовались две корреляции из литературы. Первый был предложен Giani et al. (2005), где авторы расширяют результаты, полученные экспериментально, для определения характеристик металлических пен. Nu выражается как функция от Re и Pr с классической формулировкой с двумя поправочными коэффициентами, определенными из экспериментальных данных следующим образом:

, где Re = ρ · u · dsμ = m · ˙dsμ · A.

Вторая корреляция была использована для пен, полученная из Lucci et al. (2014). Для оценки Nu было использовано следующее выражение:

Nu = 1,28 · Hg0,32Pr13ε2,34

, где вместо Re используется число Хагена Hg , определяемое как:

Следует напомнить, что первая корреляция (Giani et al., 2005) основана на схематизации пены как набора кубических ячеек (Рисунок 6), принимая диаметр стойки d _s в качестве характерной длины. .При такой геометрии только два из четырех параметров D _p, ε, d _s и SSA являются независимыми, например, если известны D _p и ε , d _s и SSA получаются из следующих уравнений:

G (ε) = dsDp = [4 · (1-ε) 3π] 12 и SSA = 2Dp [3π (1-ε)] 12

Вторая корреляция (Lucci et al., 2014) получена из моделирования CFD, предполагая диаметр пор D _p как характеристическую длину и моделируя пену как набор ячеек Кельвина (Рисунок 6).Также в этом случае задействованы два независимых параметра и выполняются следующие отношения:

ε = 1-3π2 (dsDp) 2 + 7,54 (dsDp) 3 и SSA = 10,331-εDp-5,81- εDp

В таблице 1 представлены различные соотношения гидравлического сопротивления и свойств передачи для структур, рассматриваемых в этой статье. Более подробную информацию о них можно найти в указанной литературе (Giani et al., 2005; Lucci et al., 2014).

Таблица 1 . Используются соотношения гидравлического сопротивления и переноса.

Общий объем каталитического реактора принят равным 1,5 л при длине реактора 15 см. Стандартная сотовая структура, обозначенная ниже как «h_Giani», используется в качестве эталонного случая и характеризуется пористостью ε = 63%, характерным диаметром канала D _p = 1 мм и специфическим площадь поверхности SSA = 2700 м ² / м ³. Сотовую структуру сравнивают с двумя пеноподобными структурами с открытыми ячейками, настоящей пеной (Giani et al., 2005), идентифицированный как «f_Giani», и синтетическая структура клетки Кельвина (Lucci et al., 2014), идентифицированная как «f_Lucci». Обе ячеистые структуры имеют пористость ε = 73%, что выше, чем у сотовой структуры, меньшую площадь поверхности SSA = 1000 м ² / м ³ и характерный размер пор d _p = 2 мм. Другие параметры, принятые для моделирования, представлены в Таблице 2: объем монолита считается одинаковым для сотовых и пенопластов (даже если для пенопласта требуются меньшие объемы).Значения d _p и ε приводят к сотам около 400 cpsi, что можно считать коммерческими стандартами, а значение D _p приводит к пенам с плотностью 12,7 PPI.

Таблица 2 . Значения параметров, принятые для моделей катализаторов.

Толщина s _ins и λ _ins изоляционного слоя была принята равной 6 мм и среднему значению для пенополиуретана.Значение общего коэффициента излучения полусферы ε для внешней металлической поверхности сильно зависит от отделки поверхности и степени окисления (от 0,1 для полированных поверхностей до 0,9 для сильно окисленных поверхностей): в этом случае, поскольку внешний кожух обычно не имеет определенной отделки. и, кроме того, он мог окисляться, было принято значение 0,6. Удельная плотность ρ _mon и теплоемкость c _mon монолита были определены с учетом кордиерита для сот и Al ₂ O ₃ для пен.

Однако следует помнить, что все вышеперечисленные параметры можно легко изменить в модели, что позволяет тестировать и сравнивать различные геометрические формы.

Разработка и проверка модели двигателя

Выхлопная система и модели с катализатором были соединены с моделью 0D «угол поворота коленчатого вала» дизельного двигателя с турбонаддувом. Структура модели (чередование объемных и не объемных блоков) позволяет избежать численных проблем и алгебраических циклов (Gambarotta and Lucchetti, 2013).

Модель была идентифицирована со ссылкой на дизельный двигатель 1,6 л с турбонаддувом (основные технические данные приведены в таблице 3) на основе экспериментальных данных в установившемся режиме от изготовителя оборудования, которые использовались для определения справочных таблиц и коэффициентов интерполяция функций методом наименьших квадратов (например, коэффициенты расхода впускных / выпускных клапанов, коэффициенты потери давления воздушного фильтра и выхлопной системы и т. д.). Модели компрессоров и турбин были определены на основе их характеристик от производителя (Gambarotta and Lucchetti, 2013).Карты для оценки концентраций загрязняющих веществ в выхлопных газах взяты из Fiorani et al. (2008). Алгоритм, разработанный для интегрирования уравнений модели, использует постоянный главный временной шаг 2 мс и переменный временной шаг для процессов в цилиндре, чтобы сохранить угловой шаг ~ 1 ° CA независимо от частоты вращения двигателя n . В этом приложении на ПК с частотой 2 ГГц и 2 ГБ ОЗУ отношение времени моделирования к физическому времени всегда было заметно ниже 0,65.

Таблица 3 .Основные технические данные рассматриваемого дизельного двигателя.

Входными параметрами являются частота вращения двигателя, массовый расход топлива, управляющие сигналы для VGT и EGR, температура и давление окружающей среды. Выходами может быть каждый из параметров, оцененных моделью двигателя, например крутящий момент, bmep , эффективная выходная мощность, параметры состояния во впускном и выпускном коллекторе (т.е. p, T, X _mi ) и т. д. После идентификации модель двигателя была испытана путем сравнения результатов расчетов с экспериментальными данными, измеренными на испытательном стенде в установившихся рабочих условиях изготовителем оборудования (кроме тех, которые использовались для идентификации), что дало хорошее согласие, как указано в Гамбаротта и Луккетти (2013).

Рабочие условия из цикла движения

Чтобы подчеркнуть влияние характеристик субстрата на поведение двигателя, был выбран раздел «Дополнительный городской ездовой цикл» (EUDC) Нового европейского ездового цикла (NEDC). В этом случае входные параметры (скорость вращения, массовый расход топлива, управляющие сигналы VGT и EGR) были определены с помощью обратной модели транспортного средства (разработанной в Guzzella и Sciarretta, 2005). Данные автомобиля были идентифицированы со ссылкой на Alfa Romeo Giulietta 1.6 JTD. На основе временных характеристик скорости и передачи, предписанных для 400-секундного EUDC, мгновенные запрошенные значения скорости вращения и крутящего момента были вычислены и использованы в качестве входных данных для модели. Различия между целевым и фактическим крутящим моментом двигателя использовались для оценки с помощью алгоритма ПИД-регулирования с обратной связью массового расхода впрыскиваемого топлива.

Результаты моделирования для EUDC

Поведение системы впуска и выпуска

Проведено сравнение термодинамических параметров впускной и выпускной систем, полученных с разными подложками.В качестве примера ниже представлены несколько результатов со ссылкой на EUDC, принимая сотовую основу в качестве базовой линии («h_Giani», сплошной красный цвет), и вычисленные различия между двумя пеноподобными структурами с открытыми ячейками (реальная пена «f_Giani» , »Сплошным зеленым цветом, а структура ячейки Кельвина« f_Lucci »- сплошным синим).

Как и ожидалось, пенопласты приводят к более высоким потерям давления. На Фигуре 7 представлена разность статического давления через катализатор Δ p _DOC, показывающая максимальное увеличение примерно на 10 кПа для обеих рассматриваемых пен.Однако значительная нелинейность из-за типичных процессов во впускной и выпускной системе приводит к общему нетривиальному поведению. Фактически, перепад давления через турбину Δ p _tur немного ниже (Рисунок 8) и, следовательно, изменения давления в выпускном коллекторе p _{exh _ man} (Рисунок 9 ) ниже ожидаемого (т.е. ниже, чем увеличение падения давления Δ p _DOC, рисунок 7).Это приводит к выводу, что более высокие потери давления, вызванные пеной, могут частично уравновешиваться эффектами турбонагнетателя, по крайней мере, при высоких нагрузках двигателя. Результаты на Рисунке 8 показывают, что немного более высокий перепад давления пенных катализаторов приводит к более высокому КПД турбины (за счет немного более высокого уровня давления на выходе из турбины). Таким образом, в любом случае снижение расхода топлива частично компенсируется более высоким КПД турбины.

Рисунок 7 .Расчетные потери давления через различные подложки катализаторов.

Рисунок 8 . Расчетные изменения давления через турбину.

Рисунок 9 . Расчетное давление в выпускном коллекторе.

Температурные профили внутри каталитического реакторного блока представлены на рисунке 10. Из-за более высокой пористости структуры с открытыми ячейками имеют меньшую тепловую инерцию и более короткие тепловые переходные процессы. На рисунке 10 показано, что и пена, и структуры с ячейками Кельвина способны достигать температуры выключения 550 K примерно в два раза быстрее, чем сотовые (следует отметить, что зеленые и синие линии почти полностью накладываются друг на друга).Однако по тем же причинам они характеризуются более быстрой фазой охлаждения.

Рисунок 10 . Расчетная температура подложек.

Прогноз экономии топлива

Модель позволила оценить мгновенный и совокупный расход топлива на рассматриваемой EUDC: результаты представлены на рисунке 11. Сплошная красная линия представляет совокупный расход топлива для двигателя с сотовой подложкой («h_Giani»), который считается эталоном. чтобы подчеркнуть влияние субстратов с открытыми клетками.Таким образом, на Рисунке 11 синяя и зеленая линии показывают отклонение в процентах при использовании пенопласта (зеленая сплошная линия, «f_Giani») и подложек из ячеек Кельвина (синяя сплошная линия, «f_Lucci») по отношению к сотовой подложке («h_Giani» ).

Рисунок 11 . Расчетный совокупный расход топлива во время EUDC.

Анализ мгновенного расхода топлива ṁ _f показывает, что в предполагаемых условиях для сотовой конструкции достигаются более низкие значения, чем для обеих структур пенопласта с открытыми порами.Однако разница в совокупном расходе топлива между вариантами составляет менее 0,20%. Кроме того, среди субстратов с открытыми порами расход топлива с настоящими пенами («f_Giani») немного ниже, чем со структурами с ячейками Кельвина («f_Lucci»).

Как было показано ранее, перепад давления через каталитический нейтрализатор выше для структур с открытыми ячейками (рис. 7) для всех проанализированных случаев, подтверждая, что структуры с открытыми ячейками характеризуются более высоким сопротивлением потоку. Это основная причина более высокого расхода топлива для рассматриваемых структур с открытыми ячейками, особенно при разгоне.При более высоких нагрузках на двигатель и большем массовом расходе выхлопных газов увеличение перепада давления в выпускном коллекторе более выражено. Однако следует отметить, что в настоящем исследовании увеличение расхода топлива вызвано заменой сотовой подложки пенопластом с открытыми ячейками, принимающим одинаковую форму и объем. Но более высокие массообменные свойства структур с открытыми ячейками позволяют создавать более компактные реакторы по сравнению с сотовыми, и это приводит к снижению их гидравлического сопротивления, таким образом компенсируя недостаток в расходе топлива.

Максимальное отклонение, наблюдаемое в мгновенном расходе топлива между всеми случаями, составило 0,35% и проявляется только во время ускорений, когда требуется более высокий крутящий момент. В устойчивых условиях движения при постоянной скорости увеличенный мгновенный расход топлива из-за подложки с открытой ячеистой структурой ниже (приблизительно 0,10%). Эти изменения приводят к увеличению всего впрыскиваемого топлива всего на 0,20% за все 400 с цикла.

Выводы

Математические модели представляют собой интересный (и часто неизбежный) способ получить правильное понимание поведения сложных систем.Фактически, разработка теоретических инструментов требует хорошего компромисса между физическим и эмпирическим подходами для ограничения времени процессора.

В статье была создана быстрая модель каталитического нейтрализатора для автомобильного применения, которая была интегрирована в модель 0D «угла поворота коленчатого вала» дизельного двигателя с турбонаддувом. После улучшения модели теплообмена для выпускного коллектора (для учета тепловой динамики во время переходных процессов) была разработана 0D-модель катализатора для моделирования связанных потоков и тепловых процессов.Затем модель катализатора была соединена с моделью двигателя для исследования поведения всей системы и влияния характеристик подложки катализатора. В этой связи реальный дизельный двигатель объемом 1,6 л с турбонаддувом и системой рециркуляции отработавших газов был смоделирован в рамках ездового цикла EUDC, сравнивая характеристики двигателя с различными субстратами катализатора.

Было проанализировано поведение трех различных каталитических структур: сотовой структуры, вспененных материалов с открытыми ячейками и структур с открытыми ячейками Кельвина. Было показано, что при использовании реакторов того же объема увеличенный перепад давления, вызванный структурами с открытыми ячейками, приводит к увеличению общего расхода топлива не более 0.20%. С другой стороны, структуры с открытыми ячейками демонстрируют более быстрые тепловые переходные процессы из-за их более низкой тепловой инерции и, таким образом, способны быстро достигать температуры выключения.

Следует отметить, что более высокие массообменные свойства структур с открытыми ячейками могут позволить создавать более компактные реакторы по сравнению с сотовыми структурами. Это может помочь снизить общее гидравлическое сопротивление пен, открывая новые возможности для повышения эффективности системы последующей обработки, снижая при этом удельный расход топлива.Представленный математический инструмент оказался очень эффективным для моделирования поведения комплексной системы (двигатель + система последующей обработки) и будет использован в будущем для исчерпывающего исследования этих тем.

Напомним, что в представленной модели рабочая жидкость рассматривалась как смесь 7 химических веществ, то есть N ₂, O ₂, CO ₂, H ₂ O, CO, H ₂ NO. Количество N и тип загрязняющих веществ зависит от конкретного применения.В представленной модели были рассмотрены CO и один или несколько видов, представляющих HC, поскольку их реакции окисления были приняты как наиболее важные при определении температуры катализатора. В ближайшем будущем могут быть рассмотрены различные системы доочистки, например трехкомпонентные катализаторы (что представляет собой очень интересное применение для этих новых решений). Однако моделирование трехкомпонентного катализатора является более сложным, поскольку оно включает кислородный баланс (бензиновые двигатели всегда работают почти в стехиометрическом режиме) и, таким образом, всегда работают в условиях нехватки кислорода.Представленный подход может быть использован для попытки моделирования трехкомпонентного катализатора в реальных условиях движения в режиме реального времени.

Напоследок следует подчеркнуть, что в представленной работе модель транспортного средства еще не проработана. Поэтому необходимые входные параметры (то есть скорость вращения, массовый расход топлива, управляющие сигналы VGT и EGR) были определены с помощью обратной модели транспортного средства (разработанной в Guzzella и Sciarretta, 2005). Поэтому был выбран более простой цикл EUDC, поскольку это модальный цикл движения, все еще достаточно значительный, чтобы можно было проверить эффективность и гибкость предлагаемого инструмента моделирования.На следующем этапе деятельности будет разработана подходящая модель транспортного средства, которая будет интегрирована с моделью двигатель + катализатор, чтобы дать возможность оценивать скорость и крутящий момент двигателя в более сложных переходных циклах движения (как WLTC).

Доступность данных

Наборы данных, созданные для этого исследования, доступны по запросу соответствующему автору.

Авторские взносы

AG, вице-президент и PD участвовали в разработке и проведении исследования, анализе результатов и написании рукописи.

Заявление о конфликте интересов

Авторы заявляют, что исследование проводилось при отсутствии каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могут быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.

Благодарности

Авторы выражают благодарность Швейцарскому федеральному управлению по окружающей среде (FOEN) за финансовую поддержку проектов, Система последующей обработки выхлопных газов для минимального воздействия на окружающую среду, Транспортное средство для доставки на природном газе, Евро 7 и выше (EAS7 +), проект №

.UTF 584.13.18 и имитация катализатора Vertrag Nr. 15.0002.PJ / S122-1359.

Список литературы

Бах К. и Димопулос Эггеншвилер П. (2011). Керамические пенные подложки для катализаторов окисления дизельных двигателей: конверсия загрязняющих веществ и вопросы эксплуатации . Документ SAE № 2011-24-079.

Google Scholar

Бумсман, К., Пуликакос, Д., и Вентикос, Ю. (2003). Моделирование потока через металлические пены с открытыми порами с использованием идеализированной периодической ячеистой структуры. Внутр. J. Heat Mass Trans. 24, 825–834. DOI: 10.1016 / j.ijheatfluidflow.2003.08.002

CrossRef Полный текст

Bracconi, M., Ambrosetti, M., Okafor, O., Sans, V., Ou, X., Pereira, C.F., et al. (2018). Исследование падения давления в трехмерных реплицированных пенопластах с открытыми порами: сопоставление CFD с экспериментальными данными по аддитивным пенам. Chem. Англ. J. DOI: 10.1016 / j.cej.2018.10.060. [Epub перед печатью].

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Депчик, К., и Ассанис, Д. (2001). Универсальная корреляция теплопередачи для впускных и выхлопных потоков в двигателе внутреннего сгорания с искровым зажиганием . Документ SAE 2002-01-0372.

Google Scholar

Димопулос Эггеншуилер, П., Циноглу, Д., Сейферт, Дж., Бах, К., Фогт, У., и Горбар, М. (2009). Подложки из вспененной керамики для автомобильных катализаторов: жидкостно-механический анализ. Exp. Жидкости 47, 209–222. DOI: 10.1007 / s00348-009-0653-2

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Фьорани, П., Гамбаротта, А., Лучкетти, Г., Аузиелло, Ф. П., Де Чезаре, М., и Серра, Г. (2008). Подробная модель среднего значения выхлопной системы автомобильного дизельного двигателя . Технический документ SAE, № 2008-28-0027.

Google Scholar

Гайзер, Г., Остерле, Дж., Браун, Дж., И Заке, П. (2003). Прогрессивное распределение однородного потока по спининлету при жестких условиях . Технический документ SAE № 2003-01-0840.

Google Scholar

Гамбаротта, А.(2017). «Методы математического моделирования турбонагнетателей и двигателей с турбонаддувом», в Turbocharger and Turbocharging: Advancements, Applications and Research (Hauppauge, NY: Nova Science Publishers Inc.,), 375–434.

Гамбаротта А. и Луккетти Г. (2011). Управляемое моделирование автомобильных двигателей на основе угла поворота коленчатого вала . Документ SAE NoICE2011-24-0144.

Google Scholar

Гамбаротта А. и Луккетти Г. (2013). «Модель угла поворота коленчатого вала для моделирования в реальном времени дизельных двигателей в HiL / SiL-приложениях», 13-й Штутгартский международный симпозиум по автомобильным технологиям и технологиям двигателей (Штутгарт).

Гамбаротта А., Лучкетти Г. и Важа И. (2011). Моделирование переходных режимов дизельных двигателей с турбонаддувом в реальном времени. Proc. Inst. Мех. Англ. Pt D J. Automob. Англ. 225, 1186–1203. DOI: 10.1177 / 0954407011408943

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Гамбаротта А., Руджеро А., Шолла М. и Луккетти Г. (2012). Система HiL / SiL для моделирования дизельных двигателей с турбонаддувом. MTZ Worldwide 73, 48–53. DOI: 10.1365 / s38313-012-0143-4

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Джани, Л., Гроппи, Г., и Тронкони, Э. (2005). Характеристики массопереноса металлических пен в качестве носителей для структурированных катализаторов. Ind. Eng. Chem. Res. 44, 4993–5002. DOI: 10.1021 / ie04

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Guzzella, L., and Onder, C.H. (2010). Введение в моделирование и управление системами двигателей внутреннего сгорания . Берлин: Springer-Verlag.

Guzzella, L., и Sciarretta, A. (2005). Двигательные установки транспортных средств .Берлин: Springer Verlag.

Google Scholar

Хейвуд, Дж. Б. (1988). Двигатели внутреннего сгорания, Основы . Нью-Йорк, штат Нью-Йорк: Макгроу-Хилл.

Google Scholar

Инайят, А., Фройнд, Х., Цайзер, Т., и Швигер, В. (2011). Определение удельной поверхности пенокерамики: новый взгляд на модель тетракаидекаэдров. Chem. Англ. Sci. 66, 1179–1188. DOI: 10.1016 / j.ces.2010.12.031

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Инаят, А., Клумпп, М., фон Бейер, М., Фройнд, Х. и Швигер, В. (2016). Разработка нового соотношения падения давления для пен с открытыми порами, полностью основанного на теоретических основаниях: с учетом формы стойки и геометрической извилистости. Chem. Англ. J . 287, 704–719. DOI: 10.1016 / j.cej.2015.11.050

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Инкропера, Ф. П., Девитт, Д. П., Бергман, Т. Л., и Лавин, А. С. (2013). Принципы тепломассообмена, 7-е изд. .Нью-Йорк, Нью-Йорк: Джон Уайли и сыновья.

Кандилас И. П. и Стамателос А. М. (1999). Конструкция выхлопной системы двигателя на основе расчета теплопередачи. Energy Converv. Управлять. 40, 1057–1072. DOI: 10.1016 / S0196-8904 (99) 00008-4

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Кольцакис, Г. К., Кацаунис, Д. К., Самарас, З. К., Науманн, Д., Сабери, С., Бом, А., и др. (2008). Разработка системы доочистки на основе пенопласта для легкового автомобиля с дизельным двигателем .Технический документ SAE № 2008-01-0619.

Google Scholar

Константинидис П. А., Кольцакис Г. К. и Стамателос А. М. (1997). Моделирование переходных процессов теплопередачи в выхлопных системах автомобилей. Proc. Inst. Мех. Англ. Часть C 211, 1–14. DOI: 10.1243 / 0954406971521610

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Луччи, Ф., Делла Торре, А., Черногория, Г., и Димопулос Эггеншвилер, П. (2015). О каталитических характеристиках структур с открытыми ячейками по сравнению с сотовыми структурами. Chem. Англ. J. 264, 514–521. DOI: 10.1016 / j.cej.2014.11.080

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Луччи, Ф., Делла Торре, А., Черногория, Г., Кауфманн, Р., и Димопулос Эггеншвилер, П. (2016). Сравнение геометрических, импульсных и массообменных характеристик реальных пен с решетками ячеек Кельвина для применения в катализаторах. Внутр. J. Тепломассообмен . 108, 341–350. DOI: 10.1016 / j.ijheatmasstransfer

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Луччи, Ф., Делла Торре, А., Фон Рикенбах, Дж., Черногория, Г., Пуликакос, Д., и Димопулос Эггеншвилер, П. (2014). Выполнение рандомизированных структур клеток Кельвина в качестве каталитических субстратов: анализ на основе массопереноса. Chem. Англ. Sci. 112, 143–151. DOI: 10.1016 / j.ces.2014.03.023

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Мартин А. П., Уилл Н. С., Бордет А., Корнет П., Гондойн К. и Мутон X. (2000). Влияние распределения потока на характеристики выбросов каталитических нейтрализаторов .Технический документ SAE № 2000-05-0175.

Google Scholar

Папетти, В., Димопулос Эггеншвилер, П., Делла Торре, А., Луччи, Ф., Ортона, А., и Черногория, Г. (2018). Аддитивные полиэдрические структуры с открытыми порами используются в качестве подложек для автомобильных катализаторов. Внутр. J. Heat Mass Transf. 126, 1035–1047. DOI: 10.1016 / j.ijheatmasstransfer.2018.06.061

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Понтикакис Г. Н., Константас Г. С. и Стамателос А.М. (2004). Моделирование трехкомпонентного катализатора как современный инструмент инженерного проектирования. J. Eng. Газовые турбины Power 126, 906–923. DOI: 10.1115 / 1.1787506

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Сантоликвидо, А., Бьянки, Г., Димопулос Эггеншвилер, П., и Ортона, А. (2017). Аддитивное производство периодических керамических подложек для носителей автомобильных катализаторов. Внутр. J. Appl. Ceram. Technol. 14, 1164–1173. DOI: 10.1111 / ijac.12745

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Шамим, Т., Шен, Х., Сенгупта, С., Сон, С., и Адамчик, А. (2002). Комплексная модель для прогнозирования характеристик трехкомпонентного каталитического нейтрализатора. J. Eng. Газовые турбины Power 124, 421–428. DOI: 10.1115 / 1.1424295

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Твигг М. и Ричардсон Дж. (2007). Основы и области применения структурированных пенокерамических катализаторов. Ind. Eng. Chem. Res. 46, 4166–4177. DOI: 10.1021 / ie061122o

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Фон Рикенбах, Дж., Луччи, Ф., Нараянан, К., Димопулос Эггеншвилер, П., и Пуликакос, Д. (2014). Многомасштабное моделирование гетерогенных реакций, ограниченных массопереносом, в пенопластах с открытыми ячейками. Внутр. J. Тепломассообмен . 75, 337–346. DOI: 10.1016 / j.ijheatmasstransfer.2014.03.060

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Фон Рикенбах, Дж., Луччи, Ф., Нараянан, К., Димопулос Эггеншвилер, П., и Пуликакос, Д. (2015). Влияние диффузионного сопротивления покрытия в сотовых и пенных каталитических реакторах. Chem. Англ. J. doi: 10.1016 / j.cej.2015.03.132

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Зигуракис, К. (1989). Переходный режим монолитных каталитических нейтрализаторов: двумерная модель реактора и эффекты радиально неоднородного распределения потока. Chem. Англ. Sci. 44, 2075–2086.

Google Scholar

Катализатор автомобильный что это

Что такое Автомобильный Катализатор? Скупка катализаторов ?

В каких случаях нейтрализатор может выйти из строя?

Что говорит гарантия?

Персональный опыт

Неужели это конец?

Устройство и принцип работы каталитического нейтрализатора

Конструкция и функции каталитического нейтрализатора

Принцип действия катализатора

Срок службы катализатора

Можно ли удалить катализатор

Что такое катализатор и чем он опасен для мотора — DRIVE2

Катализатор автомобильный, что это такое, признаки поломки, ремонт

Устройство и принцип работы каталитического нейтрализатора

Как работает засоренный нейтрализатор

Как проверить катализатор

Другие методы оценки работоспособности нейтрализатора

Варианты восстановления

Автомобильный катализатор — это… Что такое Автомобильный катализатор?

Смотреть что такое «Автомобильный катализатор» в других словарях:

Автомобильный катализатор и его роль в выхлопной системе

Что такое автомобильный катализатор — Katalizator1

Принцип работы

Основные причины поломки катализатора

Принцип работы катализатора в автомобиле

Основная информация о каталитическом нейтрализаторе

Признаки неисправности, указывающие на то, что необходима замена

Катализатор автомобильный, что это такое? ⋆ ГК «Катализаторофф»

что это такое и что ценного в нем, признаки неисправностей и их устранение

Что такое катализатор и для чего он нужен?

Как устроен автомобильный катализатор?

Принцип работы катализатора

Виды катализаторов

Причины и признаки неисправности

Как проверить катализатор?

Как почистить катализатор?

Зачем вырезают катализатор из автомобиля?

Как удалить устройство из выхлопной системы?

Заключение

7.1: Каталитические преобразователи — Chemistry LibreTexts

Введение

Функции

Опасности загрязняющих веществ

Каталитическое ингибирование и разрушение

Термодинамика каталитических нейтрализаторов

Кража каталитического нейтрализатора

Глобальное потепление

Список литературы

Проблемы

Авторы

— обзор

2.5.2 Современные низкосортные схемы

IPA — Международная ассоциация металлов платиновой группы

Q&A: Как выходят из строя каталитические нейтрализаторы в автомобилях и почему это важно

Что насчет каталитических нейтрализаторов?

Почему катализаторы портятся?

Что мы можем сделать, чтобы катализаторы прослужили дольше?

Доля рынка автомобильных катализаторов, компании, размер 2021-2027

TWC — Трехкомпонентный каталитический нейтрализатор

Границы | Анализ влияния каталитического нейтрализатора на производительность автомобильных двигателей с помощью имитационных моделей в реальном времени

Введение

Моделирование в реальном времени системы последующей обработки двигателя и выхлопных газов

Двигатель с углом поворота коленчатого вала Модель

Выхлопная система и катализатор модели

Модель выпускного коллектора

Модель катализатора

Физическая идентификация модели катализатора

Разработка и проверка модели двигателя

Рабочие условия из цикла движения

Результаты моделирования для EUDC

Поведение системы впуска и выпуска

Прогноз экономии топлива

Выводы

Доступность данных

Авторские взносы

Заявление о конфликте интересов

Благодарности

Список литературы

Номенклатура

Добавить комментарий Отменить ответ