כיצד פועל ממיר קטליטי לרכב?

במהלך הפעלת מנוע בעירה פנימית, גזי פליטה משתחררים לאטמוספרה, שהם לא רק אחד הגורמים העיקריים לזיהום אוויר, אלא גם אחד הגורמים למחלות רבות.

גזים אלה, היוצאים ממערכות הפליטה של ​​כלי הרכב, מורכבים מאלמנטים מזיקים ביותר ולכן מכוניות מודרניות מצוידות במערכת פליטה מיוחדת, שבה תמיד נמצא זרז.

הממיר הקטליטי הורס מולקולות מזיקות בגזי הפליטה והופך אותם לבטוחים ככל האפשר עבור אנשים וסביבה.

מהו זרז?

ממיר זרז הוא סוג של מכשיר שתפקידו העיקרי הוא הפחתת פליטות מזיקות מגזי הפליטה של ​​מנועי הרכב. מבנה הזרז פשוט. זהו מיכל מתכת המותקן במערכת הפליטה של ​​מכונית.

יש שני צינורות במיכל. "הקלט" של הממיר מחובר למנוע, וגזי פליטה נכנסים דרכו, וה"פלט "מחובר לתהודה של מערכת הפליטה של ​​הרכב.

כאשר גזי הפליטה מהמנוע נכנסים לזרז, מתרחשות בו תגובות כימיות. הם הורסים גזים מזיקים והופכים אותם לגזים לא מזיקים שעלולים להשתחרר לסביבה.

מהם מרכיבי הממיר הקטליטי?

כדי להבהיר מעט כיצד פועל ממיר קטליטי לרכב, בואו ניקח בחשבון מהם האלמנטים העיקריים שלו. מבלי להיכנס לפרטים, נפרט רק את האלמנטים העיקריים שמהם הוא בנוי.

המצע

המצע הוא המבנה הפנימי של הזרז שעליו מצופים הזרז והמתכות היקרות. ישנם מספר סוגים של מצעים. ההבדל העיקרי שלהם הוא החומר שממנו הוא עשוי. לרוב מדובר בחומר אינרטי המייצב חלקיקים פעילים על פני השטח שלו.

ציפוי

החומר הזרז הפעיל מורכב בדרך כלל מאלומינה ותרכובות כמו צריום, זירקוניום, ניקל, בריום, לנתנום ואחרים. מטרת הציפוי היא להרחיב את פני השטח הפיזיים של המצע ולשמש כבסיס עליו מופקדות המתכות היקרות.

מתכות יקרות

המתכות היקרות הקיימות בממיר הקטליטי משמשות לביצוע תגובה קטליטית חשובה ביותר. מתכות יקרות הנפוצות בשימוש הן פלטינה, פלדיום ורודיום, אך בשנים האחרונות מספר רב של יצרנים החלו להשתמש בזהב.

דיור

הדיור הוא המעטפת החיצונית של המכשיר ומכיל את המצע ואלמנטים אחרים של הזרז. החומר ממנו עשוי המארז בדרך כלל הוא נירוסטה.

צינורות

הצינורות מחברים את הממיר הקטליטי של הרכב למערכת הפליטה והמנוע של הרכב. הם עשויים נירוסטה.

כיצד פועל ממיר קטליטי לרכב?

להפעלת מנוע בעירה פנימית, חשוב כי תהליך בעירה יציב של תערובת דלק האוויר יתקיים בצילינדרים שלו. בתהליך זה נוצרים גזים מזיקים כמו פחמן חד חמצני, תחמוצות חנקן, פחמימנים ואחרים.

אם למכונית אין ממיר קטליטי, כל הגזים המזיקים ביותר הללו, לאחר שהוזרמו לסעפת הפליטה מהמנוע, יעברו דרך מערכת הפליטה ויעברו ישירות לאוויר שאנו נושמים.

אם ברכב יש ממיר קטליטי, גזי פליטה יזרמו מהמנוע אל העמעם דרך חלת הדבש של המצע ויגיבו במתכות יקרות. כתוצאה מתגובה כימית מנוטרלים חומרים מזיקים ורק פליטה לא מזיקה, שהיא בעיקר פחמן דו חמצני, נכנסת לסביבה ממערכת הפליטה.

אנו יודעים משיעורי כימיה שזרז הוא חומר שגורם או מזרז תגובה כימית מבלי להשפיע עליה. זרזים משתתפים בתגובות אך אינם מגיבים ואינם תוצרים של תגובה קטליטית.

ישנם שני שלבים דרכם עוברים גזים מזיקים בזרז: הפחתה וחמצון. איך זה עובד?

כאשר טמפרטורת ההפעלה של הזרז מגיעה ל -500 עד 1200 מעלות פרנהייט או 250-300 מעלות צלזיוס, שני דברים קורים: הפחתה, ומיד לאחר מכן תגובת החמצון. זה נשמע מעט מסובך, אך למעשה פירושו שמולקולות החומר מאבדות וצוברות אלקטרונים בו זמנית, מה שמשנה את המבנה שלהם.

הפחתה (ספיגת חמצן) המתרחשת בזרז מכוונת להמרת תחמוצת החנקן לגז ידידותי לסביבה.

כיצד עובד זרז רכב בשלב ההתאוששות?

כאשר תחמוצת החנקן מגזי הפליטה של ​​מכונית נכנסת לזרז, הפלטינה והרודיום בו מתחילים לפעול על פירוקן של מולקולות תחמוצת החנקן, והופכים את הגז המזיק לא מזיק לחלוטין.

מה קורה בשלב החמצון?

השלב השני המתרחש בזרז נקרא תגובת חמצון, בה ממירים פחמימנים לא שרופים לפחמן דו חמצני ולמים על ידי ערבוב עם חמצן (חמצון).

התגובות המתרחשות בזרז משנות את ההרכב הכימי של גזי הפליטה, ומשנות את מבנה האטום ממנו הם עשויים. כאשר מולקולות של גזים מזיקים עוברות מהמנוע לזרז, הוא מפרק אותן לאטומים. האטומים מצידם מתאחדים למולקולות ליצירת חומרים מזיקים יחסית כמו פחמן דו חמצני, חנקן ומים ומשתחררים לסביבה דרך מערכת הפליטה.

הסוגים העיקריים של ממירים קטליטים המשמשים במנועי בנזין הם שניים: דו כיווני ותלת כיווני.

דוּ צְדָדִי

הזרז הכפול דו-צדדי (דו צדדי) מבצע בו זמנית שתי משימות: מחמצן פחמן חד-חמצני לפחמן דו-חמצני ומחמצן פחמימנים (דלק לא שרוף או שרוף חלקית) לפחמן דו-חמצני ולמים.

סוג זה של זרז רכב שימש במנועי דיזל ובנזין להפחתת פליטות מזיקים של פחמימנים ופחמן חד חמצני עד שנת 1981, אך מכיוון שהוא לא הצליח להמיר תחמוצות חנקן, לאחר 81 הוא הוחלף בזרזים תלת כיווניים.

ממיר קטליטי משולש חיזור

סוג זה של זרז רכב, כפי שהתברר, הוצג בשנת 1981, וכיום הוא מותקן על כל המכוניות המודרניות. הזרז המשולש מבצע שלוש משימות במקביל:

• מפחית תחמוצת החנקן לחנקן וחמצן;
• מחמצן פחמן חד חמצני לפחמן דו חמצני;
• מחמצן פחמימנים לא שרופים לפחמן דו חמצני ולמים.

מכיוון שסוג זה של ממיר קטליטי מבצע הן את שלבי ההפחתה והן את שלבי החמצון של הקטליזה, הוא מבצע את משימתו ביעילות של עד 98%. המשמעות היא שאם המכונית שלכם מצוידת בממיר קטליטי כזה, היא לא תזהם את הסביבה בפליטות מזיקות.

סוגי זרזים במנועי דיזל

עבור רכבי דיזל, עד לאחרונה, אחד הממירים הזרזים הנפוצים ביותר היה זרז חמצון דיזל (DOC). זרז זה משתמש בחמצן בזרם הפליטה כדי להמיר פחמן חד חמצני לפחמן דו חמצני ופחמימנים למים ופחמן דו חמצני. למרבה הצער, סוג זה של זרז יעיל ב 90% בלבד ומצליח לסלק ריח סולר ולהפחית חלקיקים גלויים, אך אינו יעיל בהפחתת פליטת NO x.

מנועי דיזל פולטים גזים המכילים חומר חלקיקי (פיח) גבוה יחסית, המורכב בעיקר מפחמן אלמנטרי, שזרזי DOC אינם יכולים להתמודד איתו, ולכן יש להסיר את החלקיקים באמצעות מה שמכונה פילטרי חלקיקים (DPF).

כיצד מתחזקים זרזים?

כדי להימנע מבעיות בזרז, חשוב לדעת כי:

• חיי הזרז הממוצעים הם כ -160000 ק"מ. לאחר נסיעה למרחק זה, עליך לשקול החלפת המתמר.
• אם הרכב מצויד בממיר קטליטי, אין להשתמש בדלק עופרת, מכיוון שהוא מפחית את יעילות הזרז. הדלק המתאים היחיד במקרה זה הוא נטול עופרת.

אין ספק שהיתרונות של מכשירים אלה לסביבה ולבריאותנו הם עצומים, אך בנוסף ליתרונותיהם, יש להם גם חסרונות.

אחד החסרונות הגדולים ביותר שלהם הוא שהם עובדים רק בטמפרטורות גבוהות. במילים אחרות, כשאתה מתניע את המכונית שלך, הממיר הקטליטי לא עושה כמעט שום דבר כדי להפחית את פליטת הפליטה.

זה מתחיל לעבוד ביעילות רק לאחר שחוממים את גזי הפליטה ל -250-300 מעלות צלזיוס. זו הסיבה שחלק מיצרניות הרכב נקטו בצעדים לטיפול בבעיה זו על ידי קירוב הזרז למנוע, מה שמצד אחד משפר את ביצועי המכשיר אך מקצר את תוחלת החיים שלו מכיוון שקרבתו למנוע חושפת אותו לטמפרטורות גבוהות מאוד.

בשנים האחרונות הוחלט להציב את הממיר הקטליטי מתחת למושב הנוסע במרחק שיאפשר לו לפעול בצורה יעילה יותר מבלי להיחשף לטמפרטורות מנוע גבוהות.

חסרונות נוספים של זרזים הם סתימה תכופה ושריפת עוגה. שחיקה מתרחשת בדרך כלל עקב דלק לא נשרף הנכנס למערכת הפליטה שנדלק בהזנת הממיר הקטליטי. סתימה מתרחשת לרוב עקב בנזין לקוי או לא מתאים, בלאי רגיל, סגנון נהיגה וכו'.

אלה חסרונות קטנים מאוד על רקע היתרונות העצומים שאנו מקבלים משימוש בזרזים לרכב. הודות למכשירים אלה, פליטות מזיקות ממכוניות מוגבלות.

כמה מבקרים טוענים כי פחמן דו חמצני הוא גם פליטה מזיקה. הם מאמינים שאין צורך בזרז במכונית, כי פליטות כאלה מגדילות את אפקט החממה. למעשה, אם לרכב אין ממיר קטליטי והיא פולטת פחמן חד חמצני לאוויר, תחמוצת זו תהפוך בעצמה לפחמן דו חמצני באטמוספרה.

מי המציא את הזרז?

למרות שזרזים לא הופיעו בהמוניהם עד סוף שנות השבעים, ההיסטוריה שלהם החלה הרבה יותר מוקדם.

אביו של הזרז נחשב למהנדס הכימי הצרפתי יוג'ין גודרי, אשר בשנת 1954 רשם פטנט על המצאתו בשם "ממיר קטליטי פליטה".

לפני המצאה זו המציא גודרי פיצוח קטליטי, בו מופרדים כימיקלים אורגניים מורכבים גדולים למוצרים לא מזיקים. ואז הוא התנסה בסוגים שונים של דלק, מטרתו הייתה להפוך אותו לנקי יותר.

השימוש בפועל בזרזים ברכבים התרחש באמצע שנות ה -1970, כאשר הונהגו תקנות מחמירות יותר בנושא בקרת פליטה המחייבות הוצאת עופרת מהפליטה מבנזין באיכות נמוכה.

שאלות ותשובות:

כיצד לבדוק נוכחות של זרז על מכונית? כדי לעשות זאת, פשוט הסתכל מתחת למכונית. בנוסף למשתיק הראשי ולעמעם הקטן (התהודה שיושב מול מערכת הפליטה), הזרז הוא נורה נוספת.

איפה הזרז ברכב? מכיוון שהזרז חייב לפעול בתנאי טמפרטורה גבוהים, הוא ממוקם קרוב ככל האפשר לסעפת הפליטה. זה מול המהוד.

מהו זרז אוטומטי? מדובר בממיר קטליטי - נורה נוספת במערכת הפליטה. הוא מלא בחומר קרמי, שחלת הדבש שלו מכוסה במתכת יקרה.