Ein Katalysator (umgangssprachlich, "Katze" oder "catcon") ist ein Auspuffemissionskontrollgerät, das toxische Chemikalien im Auslassventil eines inneren Verbrennungsmotors in weniger toxische Substanzen umwandelt. Innerhalb eines Katalysatoren stimuliert ein Katalysator eine chemische Reaktion, in der schädliche Nebenprodukte des Verbrennens zu weniger toxischen Substanzen über katalysierte chemische Reaktionen umgewandelt werden. Die spezifischen Reaktionen ändern sich mit dem Typ von installiertem Katalysator. Die meisten heutigen Fahrzeuge, die auf Benzin laufen, werden mit einem "drei Weg" Konverter, so genannt ausgerüstet, weil es die drei Hauptschadstoffe im Kraftfahrzeugauslassventil umwandelt: Eine oxidierende Reaktion wandelt Kohlenmonoxid (CO) und unverbrannte Kohlenwasserstoffe (HC) um, und eine Verminderungsreaktion wandelt Oxyde des Stickstoffs (NICHT) um, um Kohlendioxyd (CO), Stickstoff (N), und Wasser (HO) zu erzeugen.

Die erste weit verbreitete Einführung von Katalysatoren war auf dem USA-Markt, wo 1975-Musterjahr benzinangetriebene Automobile so ausgestattet wurde, um das Festziehen amerikanischer Umweltbundesbehörde-Regulierungen auf Kraftfahrzeugauspuffemissionen zu erfüllen. Das waren "Zweiwege"-Konverter, die Kohlenmonoxid (CO) und unverbrannte Kohlenwasserstoffe (HC) verbunden haben, um Kohlendioxyd (CO) und Wasser (HO) zu erzeugen. Zweiwegekatalysatoren dieses Typs werden jetzt veraltet betrachtet, außer auf mageren Brandwunde-Motoren durch "dreiseitige" Konverter verdrängt, die auch Oxyde des Stickstoffs (NOx) reduzieren.

Katalysatoren werden noch meistens auf Kraftfahrzeugabgasanlagen verwendet, aber werden auch auf Generatoranlagen verwendet, Gabelstapler, Ausrüstung, Lastwagen, Busse, Lokomotiven, Motorräder, Flugzeuge und anderen Motor abbauend, hat Geräte gepasst. Sie werden auch auf einigen Holzöfen verwendet, um Emissionen zu kontrollieren. Das ist gewöhnlich als Antwort auf die Regierungsregulierung, entweder durch die direkte Umweltregulierung oder durch die Gesundheit und Sicherheitsregulierungen.

Katalytischer oxidisation wird auch verwendet, aber zum Zweck des Safes, flameless Generation der Hitze aber nicht Zerstörung von Schadstoffen in katalytischen Heizungen.

Geschichte

Der Katalysator wurde von Eugene Houdry, einem französischen mechanischen Ingenieur und Experten in der katalytischen Ölraffinierung erfunden, der in den Vereinigten Staaten 1950 gelebt hat. Als die Ergebnisse von frühen Studien des Smogs in Los Angeles veröffentlicht wurden, ist Houdry betroffen um die Rolle des Rauch-Stapel-Auslassventils und Kraftfahrzeugauslassventils in der Luftverschmutzung geworden und hat eine Gesellschaft, Oxy-Katalysator gegründet. Houdry hat zuerst katalytische Bekehrte für Rauch-Stapel genannt Katzen nach dem kurzen entwickelt. Dann angefangene Forschung Mitte der 1950er Jahre, um Katalysatoren für Benzinmotoren zu entwickeln. Er wurde USA-Patent für seine Arbeit zuerkannt.

Die weit verbreitete Adoption von Katalysatoren ist nicht vorgekommen, bis strengere Emissionskontrollregulierungen die Eliminierung von Antischlag-Agenten tetraethyl Leitung vom grössten Teil von Benzin gezwungen haben, weil Leitung ein 'Katalysator-Gift' war und inactivate der Konverter würde, indem sie einen Überzug auf der Oberfläche von Katalysator effektiv gebildet worden ist, es unbrauchbar machend.

Katalysatoren wurden weiter durch eine Reihe von Ingenieuren einschließlich John J. Mooneys und Carl D. Keiths an Engelhard Corporation entwickelt, den ersten Produktionskatalysatoren 1973 schaffend.

Aufbau

Der Katalysator besteht aus mehreren Bestandteilen:

1. Der Katalysator-Kern oder Substrat. Für Automobilkatalysatoren ist der Kern gewöhnlich ein keramischer Monolith mit einer Waffelstruktur. Metallische aus FeCrAl gemachte Folie-Monolithen werden in einigen Anwendungen verwendet. Das ist teilweise ein Kostenproblem. Keramische Kerne, sind wenn verfertigt, in großen Mengen billig. Metallische Kerne sind weniger teuer, um in kleinen Produktionsläufen zu bauen. Jedes Material wird entworfen, um eine hohe Fläche zur Verfügung zu stellen, um den Katalysator washcoat zu unterstützen, und wird häufig deshalb eine "Katalysator-Unterstützung" genannt. Das cordierite keramische in den meisten Katalysatoren verwendete Substrat wurde von Rodney Bagley, Irwin Lachman und Ronald Lewis beim Pökeln des Glases erfunden, für das sie in die Nationale Erfinder-Ruhmeshalle 2002 eingeweiht wurden.
2. Der washcoat. Ein washcoat ist ein Transportunternehmen für die katalytischen Materialien und wird verwendet, um die Materialien über eine hohe Fläche zu verstreuen. Aluminiumoxyd, Titan-Dioxyd, Silikondioxyd, oder eine Mischung der Kieselerde und Tonerde können verwendet werden. Die katalytischen Materialien werden im washcoat vor der Verwendung auf den Kern aufgehoben. Materialien von Washcoat werden ausgewählt, um eine raue, unregelmäßige Oberfläche zu bilden, die außerordentlich die Fläche im Vergleich zur glatten Oberfläche des bloßen Substrats vergrößert. Das maximiert der Reihe nach die katalytisch aktive Oberfläche, die verfügbar ist, um mit dem Motorauslassventil zu reagieren.
3. Der Katalysator selbst ist meistenteils ein Edelmetall. Platin ist der aktivste Katalysator und wird weit verwendet, aber ist für alle Anwendungen wegen unerwünschter zusätzlicher Reaktionen und hoher Kosten nicht passend. Palladium und Rhodium sind zwei andere verwendete Edelmetalle. Rhodium wird als ein Verminderungskatalysator verwendet, Palladium wird als ein Oxydationskatalysator verwendet, und Platin wird sowohl für die Verminderung als auch für Oxydation verwendet. Cerium, Eisen, Mangan und Nickel werden auch verwendet, obwohl jeder seine eigenen Beschränkungen hat. Nickel ist für den Gebrauch in der Europäischen Union (wegen seiner Reaktion mit dem Kohlenmonoxid in Nickel tetracarbonyl) nicht gesetzlich. Kupfer kann überall außer Nordamerika verwendet werden, wo sein Gebrauch wegen der Bildung von Dioxin ungesetzlich ist.

Typen

Zweiwege-

Ein Zweiwege-(oder "Oxydation") Katalysator hat zwei gleichzeitige Aufgaben:

1. Oxydation des Kohlenmonoxids zum Kohlendioxyd: 2CO + O  2CO
2. Oxydation von Kohlenwasserstoffen (unverbrannter und teilweise verbrannter Brennstoff) zum Kohlendioxyd und Wasser: CH + [(3x+1)/2] O  xCO + (x+1) HO (eine Verbrennen-Reaktion)

Dieser Typ des Katalysatoren wird auf Dieselmotoren weit verwendet, um Kohlenwasserstoff und Kohlenmonoxid-Emissionen zu reduzieren. Sie wurden auch auf Benzinmotoren im Amerikaner - und Automobile des kanadischen Marktes bis 1981 verwendet. Wegen ihrer Unfähigkeit, Oxyde des Stickstoffs zu kontrollieren, wurden sie durch dreiseitige Konverter ersetzt.

Dreiseitig

Seit 1981 "dreiseitig" (die Oxydationsverminderung) sind Katalysatoren in Fahrzeugemissionsregelsystemen in den Vereinigten Staaten und Kanada verwendet worden; viele andere Länder haben auch strenge Fahrzeugemissionsregulierungen angenommen, die tatsächlich dreiseitige Konverter auf benzinangetriebenen Fahrzeugen verlangen. Die Verminderung und Oxydationskatalysatoren werden normalerweise in einer allgemeinen Unterkunft jedoch in einigen Beispielen enthalten sie können getrennt aufgenommen werden. Ein dreiseitiger Katalysator hat drei gleichzeitige Aufgaben:

1. Die Verminderung von Stickstoff-Oxyden zum Stickstoff und Sauerstoff: 2NO  xO + N

Oxydation des Kohlenmonoxids zum Kohlendioxyd: 2CO + O  2CO

1. Oxydation von unverbrannten Kohlenwasserstoffen (HC) zum Kohlendioxyd und Wasser: CH + [(3x+1)/2] O  xCO + (x+1) HO.

Diese drei Reaktionen kommen am effizientesten vor, wenn der Katalysator Auslassventil von einem Motor erhält, der ein bisschen über dem stochiometrischen Punkt läuft. Dieser Punkt ist zwischen 14.6 und 14.8 Teil-Luft zu 1 Teil-Brennstoff durch das Gewicht für Benzin. Das Verhältnis für Autobenzin (oder flüssiges Propangas (LPG)), Erdgas und Vinylalkohol-Brennstoffe ist jeder ein bisschen verschiedene, modifizierte Kraftstoffsystemeinstellungen verlangend, wenn es jene Brennstoffe verwendet. Im Allgemeinen werden mit 3-wegigen Katalysatoren ausgerüstete Motoren mit einem computerisierten Feed-Back-Kraftstoffspritzensystem des geschlossenen Regelkreises mit einem oder mehr Sauerstoff-Sensoren ausgestattet, obwohl früh in der Aufstellung von dreiseitigen Konvertern für die Feed-Back-Mischungskontrolle ausgestattete Vergaser verwendet wurden.

Dreiseitige Katalysatoren sind wirksam, wenn der Motor innerhalb eines schmalen Bandes von Luftkraftstoffverhältnissen in der Nähe von der Stöchiometrie bedient, solch wird, dass das Abgas zwischen dem reichen (Brennstoffüberschuss) und mager (Übersauerstoff) Bedingungen schwingt. Jedoch fällt Umwandlungsleistungsfähigkeit sehr schnell, wenn der Motor außerhalb dieses Bandes von Luftkraftstoffverhältnissen bedient wird. Unter der mageren Motoroperation gibt es Übersauerstoff, und die Verminderung dessen wird NICHT nicht bevorzugt. Unter reichen Bedingungen verbraucht der Brennstoffüberschuss den ganzen verfügbaren Sauerstoff vor dem Katalysator, so ist nur versorgter Sauerstoff für die Oxydationsfunktion verfügbar. Systeme der Steuerung mit Rückmeldung sind wegen der widerstreitenden Voraussetzungen für den wirksamen KEINE Verminderung und HC Oxydation notwendig. Das Regelsystem muss KEINEN Verminderungskatalysator davon abhalten, völlig oxidiert zu werden, noch das Sauerstoff-Lagerungsmaterial wieder füllen, um seine Funktion als ein Oxydationskatalysator aufrechtzuerhalten.

Sauerstoff-Lagerung

Dreiseitige Katalysatoren können Sauerstoff vom Abgas-Strom gewöhnlich versorgen, wenn das Luftkraftstoffverhältnis mager geht. Wenn ungenügender Sauerstoff vom Auspuffstrom verfügbar ist, wird der versorgte Sauerstoff veröffentlicht und verbraucht (sieh Cerium (IV) Oxyd). Ein Mangel an genügend Sauerstoff kommt vor, entweder als Sauerstoff auf KEINE Verminderung zurückzuführen gewesen ist, ist nicht verfügbar, oder wenn bestimmte Manöver wie harte Beschleunigung die Mischung außer der Fähigkeit des Konverters bereichern, Sauerstoff zu liefern.

Unerwünschte Reaktionen

Unerwünschte Reaktionen können im dreiseitigen Katalysator, wie die Bildung des wohlriechenden Wasserstoffsulfids und Ammoniaks vorkommen. Die Bildung von jedem kann durch Modifizierungen auf den washcoat und die verwendeten Edelmetalle beschränkt werden. Es ist schwierig, diese Nebenprodukte völlig zu beseitigen. Ohne Schwefel oder Brennstoffe des niedrigen Schwefels beseitigen oder reduzieren Wasserstoffsulfid.

Zum Beispiel, wenn die Kontrolle von Wasserstoffsulfid-Emissionen gewünscht wird, werden Nickel oder Mangan zum washcoat hinzugefügt. Beide Substanzen handeln, um die Absorption des Schwefels durch den washcoat zu blockieren. Wasserstoffsulfid wird gebildet, als der washcoat Schwefel während eines Teils der niedrigen Temperatur des Betriebszyklus absorbiert hat, der dann während des Hoch-Temperaturteils des Zyklus und der Schwefel-Vereinigungen mit HC veröffentlicht wird.

Für Dieselmotoren

Für das Kompressionszünden (d. h., Dieselmotoren), ist der meistens verwendete Katalysator Diesel Oxidation Catalyst (DOC). Dieser Katalysator verwendet O (Sauerstoff) im Abgas-Strom, um CO (Kohlenmonoxid) zu CO (Kohlendioxyd) und HC (Kohlenwasserstoffe) zu HO (Wasser) und CO umzuwandeln. Diese Konverter funktionieren häufig an 90-Prozent-Leistungsfähigkeit, eigentlich Dieselgestank beseitigend und helfend, sichtbaren particulates (Ruß) zu reduzieren. Diese Katalysatoren sind für KEINE Verminderung nicht aktiv, weil jede Reductant-Gegenwart zuerst mit der hohen Konzentration von O in Dieselabgas reagieren würde.

Die Verminderung KEINER Emissionen von Kompressionszünden-Motoren ist vorher durch die Hinzufügung von Abgas zur eingehenden Luftanklage gerichtet worden, die als Abgas-Wiederumlauf (EGR) bekannt ist. 2010 haben die meisten Dieselhersteller der leichten Aufgabe in den Vereinigten Staaten katalytische Systeme zu ihren Fahrzeugen hinzugefügt, um neuen Bundesemissionsanforderungen zu entsprechen. Es gibt zwei Techniken, die für die katalytische Verminderung KEINER Emissionen unter mageren Auspuffbedingungen - auswählende katalytische Verminderung (SCR) und das magere KEINE Falle oder NOx adsorber entwickelt worden sind. Statt des Edelmetall enthaltenden NOx adsorbers haben die meisten Hersteller SCR Grundmetallsysteme ausgewählt, die ein Reagens wie Ammoniak verwenden, um NICHT in den Stickstoff abzunehmen. Ammoniak wird dem Katalysator-System durch die Einspritzung des Harnstoffs ins Auslassventil geliefert, das dann Thermalzergliederung und Hydrolyse in Ammoniak erlebt. Ein Handelsmarke-Produkt der Harnstoff-Lösung, auch gekennzeichnet als Diesel Emission Fluid (DEF), ist AdBlue.

Dieselauslassventil enthält relativ hohe Niveaus der particulate Sache (Ruß), im großen Teil von elementarem Kohlenstoff bestehend. Katalysatoren können elementaren Kohlenstoff nicht aufräumen, obwohl sie wirklich bis zu 90 Prozent des auflösbaren organischen Bruchteils entfernen, so werden particulates durch eine Ruß-Falle oder Diesel particulate Filter (DPF) aufgeräumt. Ein DPF besteht aus einem Substrat von Cordierite oder Silicon Carbide mit einer Geometrie, die den Auspufffluss die Substrat-Wände zwingt, gefangene Ruß-Partikeln zurücklassend. Als der Betrag des Rußes auf den DPF-Zunahmen, so der Zurückdruck in der Abgasanlage Fallen gestellt hat. Periodische Regenerationen (hohe Temperaturausflüge) sind erforderlich, Verbrennen des gefangenen Rußes und dadurch Reduzierens des Auslassventils zurück Druck zu beginnen. Der Betrag des Rußes, der auf dem DPF vor der Regeneration geladen ist, kann auch beschränkt werden, um äußersten exotherms davon abzuhalten, die Falle während der Regeneration zu beschädigen. In den Vereinigten Staaten. Das ganze Licht auf der Straße, mittlere und Hochleistungsfahrzeuge, die durch den Diesel angetrieben sind und nach dem 1. Januar 2007 gebaut sind, muss Diesel particulate Emissionsgrenzen entsprechen, der bedeutet, dass sie effektiv mit einem 2-wegigen Katalysatoren und einem Diesel particulate Filter ausgestattet werden müssen. Bemerken Sie, dass das nur für den im Fahrzeug verwendeten Dieselmotor gilt. So lange der Motor vor dem 1. Januar 2007 verfertigt wurde, ist das Fahrzeug nicht erforderlich, das DPF System zu haben. Das hat zu einem Warenbestand-Anlauf durch Motorhersteller gegen Ende 2006 geführt, so konnten sie fortsetzen, pre-DPF Fahrzeuge gut in 2007 zu verkaufen.

Magere Brandwunde-Funken-Zünden-Motoren

Für Magere Brandwunde-Motoren des Funken-Zündens wird ein Oxydationskatalysator auf dieselbe Weise wie in einem Dieselmotor verwendet. Emissionen von Mageren Brandwunde-Funken-Zünden-Motoren sind Emissionen von einem Dieselkompressionszünden-Motor sehr ähnlich.

Installation

Viele Fahrzeuge haben Ende-verbundene in der Nähe vom Abgaskrümmer des Motors gelegene Katalysatoren. Diese Einheit heizt schnell wegen seiner Nähe zum Motor an und nimmt ab Kalt-Motoremissionen durch das Abbrennen von Kohlenwasserstoffen von der extrareichen Mischung haben gepflegt, einen kalten Motor anzufangen.

Lufteinspritzung

Als Katalysatoren zuerst eingeführt wurden, haben die meisten Fahrzeuge Vergaser verwendet, die ein relativ reiches Luftkraftstoffverhältnis zur Verfügung gestellt haben. Sauerstoff (O) Niveaus im Auspuffstrom war für die katalytische Reaktion allgemein ungenügend, effizient vorzukommen, so haben die meisten Installationen sekundäre Lufteinspritzung eingeschlossen, die Luft in den Auspuffstrom eingespritzt hat, um den verfügbaren Sauerstoff zu vergrößern und dem Katalysator zu erlauben, zu fungieren.

Einige dreiseitige Katalysator-Systeme haben Luftspritzensysteme mit der Luft, die zwischen dem ersten (KEINE Verminderung) eingespritzt ist und (Oxydation von HC and CO) Stufen des Konverters zweit ist. Als in den Zweiwegekonvertern stellt diese eingespritzte Luft Sauerstoff für die Oxydationsreaktionen zur Verfügung. Stromaufwärts ist Luftspritzenpunkt, vor dem Katalysatoren, auch manchmal da, um Sauerstoff während des Motoraufwärmens zur Verfügung zu stellen, das unverbrannten Brennstoff veranlasst, sich in der Auspufffläche vor dem Erreichen des Katalysatoren zu entzünden. Das reduziert die für den Katalysatoren erforderliche Motordurchlaufzeit, um sein "Licht - von" oder Betriebstemperatur zu erreichen.

Viele moderne Fahrzeuge haben Luftspritzensysteme nicht. Statt dessen stellen sie eine ständig unterschiedliche Luftkraftstoffmischung dass schnell und ständig Zyklen zwischen dem mageren und reichen Auslassventil zur Verfügung. Sauerstoff-Sensoren werden verwendet, um den Auspuffsauerstoff-Inhalt vorher und nach dem Katalysatoren zu kontrollieren, und diese Information wird durch die Elektronische Kontrolleinheit verwendet, um die Kraftstoffeinspritzung anzupassen, um das erste (KEINE Verminderung) Katalysator davon zu verhindern, Sauerstoff-geladen zu werden, während er das zweite sichert (HC and CO oxidization), ist Katalysator genug Sauerstoff-durchtränkt.

Schaden

Vergiftung

Katalysator-Vergiftung kommt vor, wenn der Katalysator ausgestellt wird, um auszuströmen, Substanzen enthaltend, die die Arbeitsoberflächen anstreichen, den Katalysator kurz zusammenfassend, so dass es sich nicht in Verbindung setzen und das Auslassventil behandeln kann. Die meisten - bemerkenswerter Verseuchungsstoff ist Leitung, so können mit Katalysatoren ausgestattete Fahrzeuge nur auf unverbleiten Brennstoffen geführt werden. Andere allgemeine Katalysator-Gifte schließen Kraftstoffschwefel, Mangan ein (in erster Linie aus dem Benzinzusatz MMT entstehend), und Silikon, das in den Auspuffstrom eingehen kann, wenn der Motor eine Leckstelle hat, die Kühlmittel in den Verbrennungsraum erlaubt. Phosphor ist ein anderer Katalysator-Verseuchungsstoff. Obwohl Phosphor in Benzin nicht mehr verwendet wird, wurde er (und Zink, ein anderer auf niedriger Stufe Katalysator-Verseuchungsstoff) bis neulich in Motorölantitragen-Zusätzen wie Zink dithiophosphate (ZDDP) weit verwendet. 2006 beginnend, hat ein schneller phaseout von ZDDP in Motorölen begonnen.

Abhängig vom Verseuchungsstoff kann Katalysator-Vergiftung manchmal durch das Laufen des Motors unter einer sehr schweren Last seit einer verlängerten Zeitspanne umgekehrt werden. Die vergrößerte Auspufftemperatur kann manchmal verflüssigen oder den Verseuchungsstoff sublimieren, es von der katalytischen Oberfläche entfernend. Jedoch ist die Eliminierung von Leitungsablagerungen auf diese Weise gewöhnlich wegen des hohen Siedepunkts der Leitung nicht möglich.

Schmelzen

Jede Bedingung, die anomal hohe Niveaus von unverbrannten Kohlenwasserstoffen — Rohstoff oder teilweise verbranntem Brennstoff veranlasst — den Konverter zu erreichen, wird dazu neigen, seine Temperatur bedeutsam zu erheben, die Gefahr eines Schmelzens des Substrats und der resultierenden katalytischen Deaktivierung und der strengen Auspuffbeschränkung bringend. Mit OBD-II diagnostischen Systemen ausgestattete Fahrzeuge werden entworfen, um den Fahrer zu einer Fehlzündungsbedingung mittels der Verwahrung des "Kontrolle" Motorlichtes auf den Armaturenbrett zu alarmieren.

Regulierungen

Emissionsregulierungen ändern sich beträchtlich von der Rechtsprechung bis Rechtsprechung. Die meisten Kraftfahrzeugmotoren des Funken-Zündens in Nordamerika sind mit Katalysatoren seit 1975 ausgerüstet worden, und die in Nichtautomobilanwendungen verwendete Technologie basiert allgemein auf der Automobiltechnologie.

Regulierungen für Dieselmotoren werden mit einigen Rechtsprechungen ähnlich geändert, die sich NICHT (Stickstoffoxyd und Stickstoff-Dioxyd) Emissionen und andere konzentrieren, die sich particulate (Ruß) Emissionen konzentrieren. Diese Durchführungsungleichheit ist für Hersteller von Motoren schwierig, weil es nicht wirtschaftlich sein kann, um einen Motor zu entwerfen, um zwei Sätze von Regulierungen zu entsprechen.

Regulierungen der Kraftstoffqualität ändern sich über Rechtsprechungen. In Nordamerika werden Europa, Japan und Hongkong, Benzin und Diesel hoch geregelt, und komprimiertes Erdgas und LPG (Autobenzin) werden für die Regulierung nachgeprüft. Im grössten Teil Asiens und Afrikas sind die Regulierungen häufig — an einigen Stellen locker der Schwefel-Inhalt des Brennstoffs kann 20,000 Teile pro Million (2 %) erreichen. Jeder Schwefel im Brennstoff kann zu SO (Schwefel-Dioxyd) oder trotzdem (Schwefel-Trioxid) im Verbrennungsraum oxidiert werden. Wenn Schwefel einen Katalysator überträgt, kann er weiter im Katalysator oxidiert werden, d. h., kann weiter SO zu SO oxidiert werden. Schwefel-Oxyde sind Vorgänger zu Schwefelsäure, einem Hauptbestandteil des sauren Regens. Während es möglich ist, Substanzen wie Vanadium zum Katalysator washcoat hinzuzufügen, um mit dem Schwefeloxydbildung zu bekämpfen, wird solche Hinzufügung die Wirksamkeit des Katalysators reduzieren. Die wirksamste Lösung ist, weiter Brennstoff an der Raffinerie zu raffinieren, um ultraniedrigen Schwefel-Diesel zu erzeugen. Regulierungen in Japan, Europa und Nordamerika schränken dicht den Betrag des in Motorbrennstoffen erlaubten Schwefels ein. Jedoch kann der Aufwand, solchen sauberen Brennstoff zu erzeugen, es unpraktisch für den Gebrauch in Entwicklungsländern machen. Infolgedessen leiden Städte in diesen Ländern mit hohen Niveaus des Fahrzeugverkehrs unter dem sauren Regen, der Stein und Holzbearbeitung von Gebäuden beschädigt, Menschen und andere Tiere vergiftet, und lokale Ökosysteme beschädigt.

Negative Aspekte

Einige frühe Konverter-Designs haben außerordentlich den Fluss des Auslassventils eingeschränkt, das negativ Fahrzeugleistung, Fahreigenschaften und Kraftstoffwirtschaft betroffen hat. Weil sie mit der genauen Kraftstoffluft-Mischungskontrolle unfähigen Vergasern verwendet wurden, konnten sie heißlaufen und feuergefährliche Materialien unter dem Auto in Brand setzen. Das Entfernen eines modernen Katalysatoren in der neuen Bedingung wird Fahrzeugleistung ohne Wiedereinstimmung nicht vergrößern, aber ihre Eliminierung oder "das Ausweiden" gehen weiter. In solchen Fällen kann der Konverter durch einen geschweißten - in der Abteilung der gewöhnlichen Pfeife ersetzt werden, oder ein flanged "Testpfeife" hat scheinbar bedeutet zu überprüfen, ob der Konverter durch das Vergleichen behindert wird, wie der Motor mit gegen ohne den Konverter läuft, der Neuinstallation des Konverters erleichtert, um einen Emissionstest zu bestehen. In vielen Rechtsprechungen ist es ungesetzlich, einen Katalysatoren aus irgendeinem Grund außer seinem direkten und unmittelbaren Ersatz zu entfernen oder unbrauchbar zu machen. In den Vereinigten Staaten, zum Beispiel, ist es eine Übertretung des Abschnitts 203 (a) (3) (A) des 1990-Bundesimmissionsschutzgesetzes für eine Fahrzeugautowerkstatt, um einen Konverter von einem Fahrzeug zu entfernen, oder einen Konverter zu veranlassen, von einem Fahrzeug entfernt zu werden, außer, um es durch einen anderen Konverter zu ersetzen. und Abschnitt 203 (a) (3) (B) macht es ungesetzlich für jede Person, jeden Teil zu verkaufen oder zu installieren, der umgehen, vereiteln, oder unwirksam jedes Emissionsregelsystem, Gerät oder Designelement machen würde. Fahrzeuge ohne fungierende Katalysatoren fehlen allgemein Emissionsinspektionen. Der Automobilfolgemarkt liefert Konverter des hohen Flusses für Fahrzeuge mit beförderten Motoren, oder dessen Eigentümer eine Abgasanlage mit der als Lager größeren Kapazität bevorzugen.

Aufwärmen-Periode

Fahrzeuge strahlen den grössten Teil ihrer Verschmutzung während der ersten fünf Minuten der Motoroperation aus, bevor sich der Katalysator genug erwärmt hat, um wirksam zu sein.

1999 hat BMW einen elektrisch erhitzten Katalysator eingeführt, den sie "E-computerunterstütztes-Testen", in ihrem 750iL Limousine genannt haben. Die Heizung von Rollen innerhalb der Katalysator-Bauteile wird gerade nach dem Motoranfang elektrisiert, dem Katalysator bis zur Betriebstemperatur sehr schnell dazu bringend, das Fahrzeug für die Benennung des niedrigen Emissionsfahrzeugs (LEV) zu qualifizieren.

Umweltauswirkung

Katalysatoren haben sich erwiesen, zuverlässig und im Reduzieren schädlicher Auspuffrohr-Emissionen wirksam zu sein. Jedoch haben sie auch einige Mängel und nachteilige Umwelteinflüsse in der Produktion:

• Obwohl Katalysatoren an umziehenden Kohlenwasserstoffen und anderen schädlichen Emissionen wirksam sind, reduzieren sie die Emission des Kohlendioxyds erzeugter (CO) nicht, wenn fossile Brennstoffe verbrannt werden. Von fossilen Brennstoffen erzeugtes Kohlendioxyd ist eines der Treibhausgase, die durch die Internationale Tafel auf der Klimaveränderung (IPCC) angezeigt sind, um eine "wahrscheinlichste" Ursache der Erderwärmung zu sein. Zusätzlich hat die amerikanische Umweltbundesbehörde (EPA) festgestellt, dass Katalysatoren eine bedeutende und wachsende Ursache der Erderwärmung, wegen ihrer Ausgabe von Stickoxyd (NO), einem Treibhausgas sind, das mehr als dreihundertmal stärker ist als Kohlendioxyd. Der EPA stellt fest, dass Kraftfahrzeuge etwa 50 % von Stickstoffoxydemissionen beitragen, setzt Stickoxyd 7.2 % Treibhausgase zusammen.
• Ein mit einem dreiseitigen Katalysator ausgestatteter Motor muss am stochiometrischen Punkt laufen, was bedeutet, dass mehr Brennstoff verbraucht wird als in einem Motor der mageren Brandwunde. Das bedeutet abwechselnd relativ mehr CO Emissionen vom Fahrzeug. Dennoch erzeugen Katalysator-ausgestattete Motoren saubereres Auslassventil als Motoren der mageren Brandwunde.
• Katalysator-Produktion verlangt Palladium oder Platin; ein Teil der Weltversorgung dieser Edelmetalle wird in der Nähe von Norilsk, Russland erzeugt, wo die Industrie (unter anderen) Norilsk veranlasst hat, zur Liste des Time Magazines von am meisten beschmutzten Plätzen hinzugefügt zu werden.

Diebstahl

Wegen der Außenposition und des Gebrauches von wertvollen Edelmetallen einschließlich Platins, Palladiums und Rhodiums, sind Konverter ein Ziel für Diebe. Das Problem ist unter Spät-Musterlastwagen und SUVs, wegen ihrer hohen Boden-Abfertigung und leicht entfernten Bolzens - auf Katalysatoren besonders üblich. Geschweißt - in Konvertern sind auch gefährdet des Diebstahls, weil sie mit einer Erwiderung leicht entfernt werden können, hat gesehen. Die Diebstahl-Eliminierung des Konverters kann häufig die Verdrahtung des Autos oder Kraftstofflinie unachtsam beschädigen, die auf gefährliche Folgen hinausläuft. Anstiege von Metallkosten in den Vereinigten Staaten während letzter Jahre haben zu einer großen Zunahme in Diebstahl-Ereignissen des Konverters geführt, der dann gut mehr als 1,000 $ kosten kann, um zu ersetzen.

Diagnostik

Verschiedene Rechtsprechungen bewirken jetzt Diagnostik an Bord durch Gesetze, um die Funktion und Bedingung des Emissionsregelsystems einschließlich des Katalysatoren zu kontrollieren. Diagnostische Systeme an Bord nehmen mehrere Formen an.

Temperatursensoren

Temperatursensoren werden zu zwei Zwecken verwendet. Das erste ist als ein Warnungssystem, normalerweise auf Zweiwegekatalysatoren, die noch manchmal auf dem LPG Gabelstapler verwendet werden. Die Funktion des Sensors ist, vor der Katalysator-Temperatur über der sicheren Grenze dessen zu warnen. Neuere Katalysator-Designs sind nicht als empfindlich gegen den Temperaturschaden und können gestützten Temperaturen dessen widerstehen. Temperatursensoren werden auch verwendet, um Katalysator-Wirkung — gewöhnlich zu kontrollieren, zwei Sensoren, werden mit einem vor dem Katalysator und ein danach geeignet, um den Temperaturanstieg über den Katalysator-Kern zu kontrollieren. Für jeden 1 % von CO im Abgas-Strom wird sich die Abgas-Temperatur um 100 °C erheben.

Sauerstoff-Sensoren

Der Sauerstoff-Sensor ist die Basis des Systems der Steuerung mit Rückmeldung auf einem Funken-entzündeten Motor der reichen Brandwunde; jedoch wird es auch für die Diagnostik verwendet. In Fahrzeugen mit OBD II wird ein zweiter Sauerstoff-Sensor nach dem Katalysatoren geeignet, um die O Niveaus zu kontrollieren. Der Computer an Bord macht Vergleiche zwischen den Lesungen der zwei Sensoren. Wenn beide Sensoren dieselbe Produktion zeigen, erkennt der Computer an, dass der Katalysator entweder nicht fungiert oder entfernt worden ist, und ein "Kontrolle" Motorlicht bedienen und Motorleistung verzögern wird. Einfache "Sauerstoff-Sensorsimulatoren" sind entwickelt worden, um dieses Problem durch das Simulieren der Änderung über den Katalysatoren mit Plänen und die vorgesammelten im Internet verfügbaren Geräte zu überlisten. Obwohl diese für den Gebrauch auf der Straße nicht gesetzlich sind, sind sie mit Mischergebnissen verwendet worden. Ähnliche Geräte wenden einen Ausgleich auf die Sensorsignale an, dem Motor erlaubend, eine mehr kraftstoffwirtschaftliche magere Brandwunde zu führen, die jedoch den Motor oder den Katalysatoren beschädigen kann.

KEINE Sensoren

KEINE Sensoren sind äußerst teuer und werden im Allgemeinen nur verwendet, wenn ein Kompressionszünden-Motor mit einem Konverter der auswählenden katalytischen Verminderung (SCR) oder KEINEM Absorber-Katalysator in einem Feed-Back-System ausgerüstet wird. Wenn geeignet, an ein SCR System kann es einen oder zwei Sensoren geben. Wenn ein Sensor geeignet wird, wird es Vorkatalysator sein; wenn zwei geeignet werden, wird der zweite Postkatalysator sein. Sie werden aus denselben Gründen und auf dieselbe Weise wie ein Sauerstoff-Sensor verwendet — der einzige Unterschied ist die Substanz, die wird kontrolliert.

Siehe auch

• Kraftfahrzeugemissionen kontrollieren
• Katalyse
• Cerium (III) Oxyd
• Abgasanlage
• NOx adsorbers
• Straße-Luftstreuung, modellierend

Links

• Howstuffworks: "Wie Katalysator-Arbeit"
• Hohe Temperaturisolierungswolle — Automobilanwendungen

Patente

• Keith, C. D., u. a. - - "Apparat, um Abgase eines inneren Verbrennungsmotors" - am 29. April 1969 zu reinigen
• Lachman, ich. M. u. a. - - "Anisotropic Cordierite Monolith" (Keramisches Substrat) - am 5. November 1973
• Charles H. Bailey, - - "Kombinationsauspufftopf und Katalysator, der niedrig backpressure" - am 13. Juni 1978 hat
• Charles H. Bailey, - - '"Caseless monolithischer Katalysator" - am 10. Februar 1981
• Srinivasan Gopalakrishnan - - "Prozess Und Synthesizer Für die Molekulare Technik Von Materialien" - am 13. März 2002