Avtomobil katalitik çeviricisi necə işləyir?

Daxili yanma mühərrikinin istismarı zamanı atmosferə tullantı qazları atılır ki, bu da havanın çirklənməsinin əsas səbəblərindən biri deyil, eyni zamanda bir çox xəstəliyin səbəblərindən biridir.

Nəqliyyat vasitələrinin egzoz sistemlərindən çıxan bu qazlar son dərəcə zərərli elementlərdən ibarətdir, buna görə müasir avtomobillər həmişə bir katalizatorun olduğu xüsusi bir egzoz sistemi ilə təchiz olunmuşdur.

Katalitik çevirici işlənmiş qazlardakı zərərli molekulları məhv edir və insanlar və ətraf mühit üçün mümkün qədər təhlükəsiz edir.

Katalizator nədir?

Katalitik konvertor, əsas vəzifəsi avtomobil mühərriklərindən çıxan qazlardan zərərli emissiyaları azaltmaq olan bir cihaz növüdür. Katalizator quruluşu sadədir. Bu, bir avtomobilin egzoz sisteminə quraşdırılmış metal bir qabdır.

Tankda iki boru var. Dönüştürücünün "girişi" mühərrikə bağlanır və işlənmiş qazlar içəridən daxil olur və "çıxış" avtomobilin egzoz sisteminin rezonatoruna bağlanır.

Mühərrik işlənmiş qaz katalizatora daxil olduqda kimyəvi reaksiyalar baş verir. Zərərli qazları məhv edir və ətrafa atıla bilən zərərsiz qazlara çevirirlər.

Katalitik çeviricinin hissələri hansılardır?

Avtomobil katalitik konvertorunun necə işlədiyini bir az daha aydınlaşdırmaq üçün əsas elementlərinin nə olduğunu nəzərdən keçirək. Təfərrüatlara varmadan, yalnız qurulduğu əsas elementləri sadalayırıq.

Substrat

Substrat katalizatorun və qiymətli metalların örtüldüyü katalizatorun daxili quruluşudur. Bir neçə növ substrat var. Onların əsas fərqi onun hazırlandığı materialdır. Çox vaxt səthində aktiv hissəcikləri sabitləşdirən təsirsiz bir maddədir.

Əhatə dairəsi

Aktiv katalizator materialı adətən alüminium oksidindən və serium, sirkonium, nikel, barium, lantan və başqaları kimi birləşmələrdən ibarətdir. Kaplamanın məqsədi substratın fiziki səthini genişləndirmək və qiymətli metalların yerləşdirildiyi əsas kimi xidmət etməkdir.

Qiymətli metallar

Katalitik çeviricidə mövcud olan qiymətli metallar son dərəcə vacib katalitik reaksiyanın həyata keçirilməsinə xidmət edir. Ən çox istifadə edilən qiymətli metallar platin, palladium və rodiumdur, lakin son illərdə çoxlu sayda istehsalçı qızıldan istifadə etməyə başlayıb.

Mənzil

Korpus cihazın xarici qabığıdır və substratı və katalizatorun digər elementlərini ehtiva edir. Korpusun hazırlandığı material adətən paslanmayan poladdır.

Borular

Borular avtomobilin katalitik konvertorunu avtomobilin egzoz sisteminə və mühərrikinə birləşdirir. Paslanmayan poladdan hazırlanır.

Avtomobil katalitik çeviricisi necə işləyir?

Daxili yanma mühərrikinin işləməsi üçün hava yanacaq qarışığının sabit yanma prosesinin silindrlərində baş verməsi vacibdir. Bu proses zamanı zərərli qazlar meydana gəlir, məsələn, karbonmonoksit, azot oksidləri, karbohidrogenlər və s.

Avtomobilin katalitik konvertoru yoxdursa, bu son dərəcə zərərli qazların hamısı, mühərrikdən çıxarılan manifolda atıldıqdan sonra egzoz sistemindən keçərək birbaşa nəfəs aldığımız havaya gedəcəkdir.

Avtomobilin katalitik konvertoru varsa, işlənmiş qazlar mühərrikdən səsboğucusuna substratın pətəkindən axacaq və qiymətli metallarla reaksiya verəcəkdir. Kimyəvi reaksiya nəticəsində zərərli maddələr zərərsizləşdirilir və ətraf mühitə yalnız çoxu karbon dioksid olan zərərsiz egzoz daxil olur.

Kimya dərslərindən bilirik ki, katalizator kimyəvi reaksiyaya təsir etmədən ona səbəb olan və ya sürətləndirən maddədir. Katalizatorlar reaksiyalarda iştirak edirlər, lakin nə reaktivlər, nə də katalitik reaksiyanın məhsulu deyillər.

Katalizatorda zərərli qazların keçdiyi iki mərhələ var: azalma və oksidləşmə. Bu necə işləyir?

Katalizatorun işləmə temperaturu 500 ilə 1200 Fahrenhayt və ya 250-300 dərəcə Selsiyə çatdıqda iki şey baş verir: azalma və bundan dərhal sonra oksidləşmə reaksiyası. Bir az mürəkkəb səslənir, amma əslində maddənin molekullarının eyni zamanda elektronlarını itirməsi və qazanması deməkdir ki, bu da onların quruluşunu dəyişdirir.

Katalizatorda baş verən azalma (oksigen tutma) azot oksidinin ətraf mühitə uyğun bir qaza çevrilməsinə yönəlib.

Avtomobil katalizatoru bərpa mərhələsində necə işləyir?

Bir avtomobilin işlənmiş qazlarından çıxan azot oksidi katalizatora daxil olduqda, içindəki platin və rodyum azot oksidi molekullarının parçalanması üzərində təsir göstərməyə başlayaraq zərərli qazı tamamilə zərərsiz bir hala gətirdi.

Oksidləşmə mərhələsində nə baş verir?

Katalizatorda baş verən ikinci mərhələ, yanmamış karbohidrogenlərin oksigenlə qarışdırılaraq karbon qazına və suya çevrildiyi oksidləşmə reaksiyası adlanır.

Katalizatorda baş verən reaksiyalar işlənmiş qazların kimyəvi tərkibini dəyişdirir və atomlarının quruluşunu dəyişdirir. Zərərli qazların molekulları mühərrikdən katalizatora keçəndə onları atomlara ayırır. Atomlar da öz növbəsində molekullara birləşərək karbon qazı, azot və su kimi nisbətən zərərsiz maddələr əmələ gətirir və egzoz sistemi ilə ətrafa atılır.

Benzin mühərriklərində istifadə olunan katalitik konvertorların əsas növləri ikidir: ikitərəfli və üçtərəfli.

İkitərəfli

İki divarlı (iki tərəfli) katalizator eyni vaxtda iki vəzifəni yerinə yetirir: karbon monoksidi karbon qazına qədər oksidləşdirir və karbohidrogenləri (yanmamış və ya qismən yanmış yanacaq) karbon qazına və suya qədər oksidləşdirir.

Bu tip avtomobil katalizatoru 1981-ci ilə qədər zərərli karbohidrogen və karbon monoksit emissiyalarını azaltmaq üçün dizel və benzin mühərriklərində istifadə edilmişdir, lakin azot oksidlərini çevirə bilmədiyi üçün 81-dən sonra üç yollu katalizatorlarla əvəz edilmişdir.

Üç yollu redoks katalitik çevirici

Bu tip avtomobil katalizatoru, məlum olduğu kimi, 1981-ci ildə təqdim edildi və bu gün bütün müasir avtomobillərə quraşdırılmışdır. Üç yollu katalizator eyni zamanda üç tapşırığı yerinə yetirir:

• azot oksidini azot və oksigenə qədər azaldır;
• karbon monoksidi karbon qazına oksidləşdirir;
• yanmamış karbohidrogenləri karbon qazına və suya oksidləşdirir.

Bu tip katalitik çevirici katalizin həm reduksiya, həm də oksidləşmə mərhələlərini yerinə yetirdiyi üçün öz vəzifəsini 98%-ə qədər səmərəliliklə yerinə yetirir. Bu o deməkdir ki, avtomobiliniz belə katalizatorla təchiz olunarsa, o, ətraf mühiti zərərli emissiyalarla çirkləndirməyəcək.

Dizel mühərriklərindəki katalizator növləri

Dizel mühərrikli nəqliyyat vasitələri üçün bu yaxınlara qədər ən çox istifadə olunan katalitik çeviricilərdən biri Dizel Oksidləşmə Katalizatoru (DOC) idi. Bu katalizator, karbon monoksidi karbon dioksidə, karbohidrogenləri suya və karbon qazına çevirmək üçün egzoz axınında oksigen istifadə edir. Təəssüf ki, bu tip katalizator yalnız 90% səmərəlidir və dizel qoxusunu aradan qaldırmaq və görünən hissəcikləri azaltmaq üçün idarə edir, lakin NO x emissiyalarını azaltmaq üçün təsirli deyil.

Dizel mühərrikləri əsasən elementar karbondan ibarət olan nisbətən yüksək səviyyədə hissəcik maddəsi (hissə) ehtiva edən qazlar buraxır, bu da DOC katalizatorlarının öhdəsindən gələ bilmir, buna görə hissəciklər sözdə partikül filtrləri (DPF) istifadə edərək çıxarılmalıdır.

Katalizatorlar necə saxlanılır?

Katalizatorla bağlı problemlərin qarşısını almaq üçün bunları bilmək vacibdir:

• Orta katalizatorun ömrü təxminən 160000 km-dir. Bu məsafəni qət etdikdən sonra çeviricini dəyişdirməyi düşünməlisiniz.
• Avtomobil katalitik çevirici ilə təchiz olunarsa, qurğuşunlu yanacaqdan istifadə etməməlisiniz, çünki bu, katalizatorun effektivliyini azaldır. Bu vəziyyətdə yeganə uyğun yanacaq qurğuşunsuzdur.

Şübhəsiz ki, bu cihazların ətraf mühitə və sağlamlığımıza faydaları olduqca böyükdür, lakin faydalarından əlavə çatışmazlıqları da var.

Ən böyük dezavantajlarından biri də yalnız yüksək temperaturda çalışmalarıdır. Başqa sözlə, avtomobilinizi işə saldıqda, katalitik konvertor işlənmiş qazları azaltmaq üçün demək olar ki, heç nə etmir.

Yalnız işlənmiş qazlar Selsi üzrə 250-300 dərəcə qızdırıldıqdan sonra səmərəli işləməyə başlayır. Bu səbəbdən bəzi avtomobil istehsalçıları katalizatoru mühərrikə yaxınlaşdıraraq bu problemi həll etmək üçün addımlar atdılar ki, bu da bir tərəfdən cihazın işini yaxşılaşdırır, lakin mühərrikə yaxınlığı onu çox yüksək temperaturlara məruz qoyduğu üçün ömrünü qısaldır.

Son illərdə katalitik konvertorun sərnişin oturacağının altına yüksək mühərrik istiliyinə məruz qalmadan daha səmərəli işləməsini təmin edəcək bir məsafədə yerləşdirilməsinə qərar verildi.

Katalizatorların digər çatışmazlıqları tez-tez tıxanma və tortun yandırılmasıdır. Yanma, adətən, katalitik çevirici yemində alovlanan egzoz sisteminə daxil olan yanmamış yanacağın səbəbiylə baş verir. Tıxanma ən çox zəif və ya uyğun olmayan benzin, normal köhnəlmə, sürücülük tərzi və s.

Bunlar, avtomobil katalizatorlarının istifadəsindən əldə etdiyimiz böyük faydaların fonunda çox kiçik çatışmazlıqlardır. Bu cihazlar sayəsində avtomobillərdən zərərli tullantılar məhdudlaşır.

Bəzi tənqidçilər karbon qazının da zərərli emissiya olduğunu iddia edirlər. Onlar hesab edirlər ki, avtomobildə katalizator lazım deyil, çünki belə emissiyalar istixana effektini artırır. Əslində avtomobildə katalizator yoxdursa və havaya dəm qazı buraxırsa, bu oksid özü atmosferdə karbon qazına çevriləcək.

Katalizatoru kim icad etdi?

Katalizatorlar 1970-ci illərin sonlarına qədər kütləvi şəkildə görünməsə də, tarixləri daha erkən başlamışdır.

Katalizatorun atası 1954-cü ildə "Egzoz Katalitik Konvertoru" adı ilə ixtirasını patentləşdirən fransız kimya mühəndisi Eugene Goudry hesab olunur.

Bu ixtiradan əvvəl Goodry, böyük kompleks üzvi kimyəvi maddələrin zərərsiz məhsullara ayrıldığı katalitik çatlama icad etdi. Sonra fərqli yanacaq növləri ilə təcrübə etdi, məqsədi daha təmiz etmək idi.

Avtomobillərdə katalizatorların həqiqi istifadəsi 1970-ci illərin ortalarında, keyfiyyətsiz benzindən işlənmiş qazdan qurğuşun çıxarılmasını tələb edən daha sərt emissiya nəzarəti qaydaları tətbiq olunduqda baş verdi.

Suallar və cavablar:

Bir avtomobildə katalizatorun varlığını necə yoxlamaq olar? Bunun üçün maşının altına baxmaq kifayətdir. Əsas səsboğucuya və kiçik səsboğucuya (egzoz sisteminin qarşısında oturan rezonator) əlavə olaraq, katalizator başqa bir lampadır.

Avtomobildə katalizator haradadır? Katalizator yüksək temperatur şəraitində işləməli olduğundan, o, mümkün qədər egzoz manifolduna yaxın yerləşdirilir. O, rezonatorun qarşısındadır.

Avtomobildə katalizator nədir? Bu katalitik çeviricidir - egzoz sistemində əlavə bir lampa. Pətəyi qiymətli metalla örtülmüş keramika materialı ilə doldurulur.