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触媒コンバーターは、内燃機関の排気ガスに含まれる有毒ガスや汚染物質を、酸化還元反応を触媒することによって毒性の低い物質に変換する排気ガス浄化装置です。触媒コンバーターは通常、ガソリンまたはディーゼル燃料を使用する内燃機関（リーンバーンエンジンを含む）で使用され、灯油ヒーターやストーブにも使用されることがあります。
触媒コンバーターが最初に広く導入されたのは、米国の自動車市場でした。米国環境保護庁の排気ガス規制の厳格化に対応するため、1975年モデル以降のほとんどのガソリン車には触媒コンバーターが装備されています。[ 1 ] [ 2 ] [ 3 ]これらの「双方向」酸化コンバーターは、酸素を一酸化炭素（CO）および未燃焼炭化水素（HC）と結合させて、二酸化炭素（ CO2）と水（H2O ）を生成します。
窒素酸化物（NOx ）も低減する「三元触媒コンバーター」は、ボルボがカリフォルニア仕様の1977年型240で初めて商品化しました。[ 4 ] 1981年モデルイヤーから米国連邦排出ガス規制でNOxの厳しい管理が求められるようになると、ほとんどすべての自動車メーカーが三元触媒コンバーターと関連するエンジン制御システムでより厳しい基準を満たしました。[ 5 ]酸化のみの二元触媒コンバーターは、粒子状物質と炭化水素排出物を酸化するために、リーンバーンエンジン（通常リーン燃焼を使用するディーゼルエンジンを含む）で今でも使用されています。これは、三元触媒コンバーターがNOxを効果的に低減するために燃料過剰または理論空燃比の燃焼を必要とするためです。
触媒コンバーターは自動車の排気システムに最も一般的に使用されていますが、発電機、フォークリフト、鉱山機械、トラック、バス、機関車、オートバイ、船舶にも使用されています。まれに、触媒コンバーターに似た装置が、薪ストーブなどの機器で排出ガスを制御するために使用されています。[ 6 ]
触媒コンバーターのプロトタイプは、道路を走る「オイルカー」がわずか数千台だった19世紀末にフランスで初めて設計されました。これらのプロトタイプは、不活性な粘土ベースの材料を白金、ロジウム、パラジウムでコーティングし、二重の金属シリンダーに密封したものでした。[ 7 ]数十年後、フランスの機械技師であるウジェーヌ・ウードリーが触媒コンバーターの特許を取得しました。ウードリーは触媒による石油精製の専門家であり、現代のすべての精製の基礎となっている触媒分解プロセスを発明しました。 [ 8 ]ウードリーは1930年に米国に移住し、フィラデルフィアの製油所の近くに住み、触媒精製プロセスを開発しました。
ロサンゼルスのスモッグに関する初期の研究結果が発表されると、Houdry は煙突の排気と自動車の排気が大気汚染に果たす役割を懸念し、Oxy-Catalyst という会社を設立しました。Houdry は最初に煙突用の触媒コンバーターを開発し、後に無鉛ガソリンで動く倉庫用フォークリフト用の触媒コンバーターを開発しました。[ 9 ] 1950 年代半ば、彼は自動車に使用されるガソリンエンジン用の触媒コンバーターの開発の研究を開始し、その研究に対して米国特許2,742,437を取得しました。 [ 10 ]
触媒コンバーターは、エンゲルハード社のカール・D・キース、ジョン・J・ムーニー、アントニオ・エレアザール、フィリップ・メッシーナなどのエンジニアによってさらに開発され、1973年に最初の量産型触媒コンバーターが誕生した。[ 11 ] [ 12 ]
触媒コンバーターが最初に広く導入されたのは、米国の自動車市場でした。米国環境保護庁の新しい排気ガス規制に準拠するため、1975年以降に製造されたガソリン車のほとんどには触媒コンバーターが装備されています。初期の触媒コンバーターは「双方向」で、酸素を一酸化炭素（CO）および未燃焼炭化水素（HC、燃料中のC m H nの形の化学化合物）と結合させて二酸化炭素（CO 2）と水（H 2 O）を生成します。 [ 5 ] [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ]これらの厳しい排出ガス規制により、大気中の鉛を減らすために、自動車用ガソリンからアンチノック剤であるテトラエチル鉛が除去されました。鉛とその化合物は触媒毒であり、触媒の表面を覆うことで触媒コンバーターを汚染します。鉛の除去が義務付けられたことで、規制の他の排出基準を満たすために触媒コンバーターを使用できるようになりました。[ 13 ]
有害なNO x排出量を削減するために、1970 年代にツイン触媒システムが開発されました。これは、エア ポンプの手前でNO xを低減する別の (ロジウム/プラチナ) 触媒を追加し、その後、二元触媒コンバータ (パラジウム / プラチナ) で HC と CO を除去するというものでした。[ 14 ]この扱いにくく高価なシステムは、ある条件下では最初の触媒も HC と CO を除去することがわかったため、すぐに不要になりました。これが、電子制御とエンジン管理の発展により可能になった三元触媒の開発につながりました。[ 14 ]
ウィリアム・C・フェファーレは1970年代初頭にガスタービン用の触媒燃焼器を開発し、窒素酸化物や一酸化炭素の生成を大幅に抑えながら燃焼を可能にした。[ 15 ] [ 16 ]また、エンジン排気から微粒子を除去する4元触媒コンバーターも開発されている。これらの微粒子のほとんどは未燃焼炭化水素であるため、燃焼させて二酸化炭素に変換することができる。[ 17 ] [ 18 ]
触媒コンバーターの構造は以下のとおりです。
触媒コンバーターは故障した場合、廃棄するのではなくリサイクルすることができる。コンバーター内部の貴金属（プラチナ、パラジウム、ロジウム）が抽出される。
触媒コンバーターが効果的に機能するには、 400 ℃（750 °F）の温度が必要です。そのため、エンジンのできるだけ近くに設置するか、排気マニホールドの直後に1つまたは複数の小型触媒コンバーター（「プレキャット」と呼ばれる）を設置します。
2ウェイ触媒コンバーター（または「酸化触媒」、時には「オキシキャット」とも呼ばれる）には、2つの同時的な役割があります。
二元触媒コンバーターは、炭化水素と一酸化炭素の排出量を削減するためにディーゼルエンジンで広く使用されています。また、1981 年まではアメリカとカナダの自動車市場でガソリンエンジンにも使用されていました。窒素酸化物を制御できないため、メーカーは一時的に、 NO xを還元するロジウム/プラチナ触媒をエアポンプの前に配置したツイン触媒システムを搭載し、これが三元触媒コンバーターの開発につながりました。[ 14 ]二元触媒コンバーターは、2000 年にEuro 3 排出基準が導入されるまでNO x排出量が一律に規制されていなかったヨーロッパなどの一部の市場で、特定の低価格車にも引き続き使用されていました。 [ 22 ]
三元触媒コンバーターには、一酸化窒素（NO）と二酸化窒素（NO 2）（両方ともNO xと略され、亜酸化窒素（N 2 O）と混同しないように）の排出を制御するという利点もあります。NO xは酸性雨とスモッグの前駆物質です。[ 23 ]
1981年以来、三元触媒コンバーター（酸化還元触媒）は米国とカナダの車両排出ガス制御システムに使用されています。他の多くの国も、ガソリン車に三元コンバーターを事実上義務付ける厳しい車両排出ガス規制を採用しています。還元触媒と酸化触媒は通常、共通のハウジングに収められていますが、場合によっては別々に収められていることもあります。三元触媒コンバーターは、次の3つのタスクを同時に実行します。[ 23 ]
炭素、炭化水素、一酸化炭素の二酸化炭素への酸化
これらの 3 つの反応は、エンジンが理論空燃比に近い狭い範囲の空燃比で運転されているときに最も効率的に発生します。[ 24 ]エンジンがこの範囲外で運転されると、全体の変換効率は非常に急速に低下します。理論空燃比よりわずかにリーンな場合、エンジンからの排気ガスには過剰な酸素が含まれ、エンジンによるNO xの生成が増加し、 NO xを還元する触媒の効率が急速に低下します。ただし、利用可能な酸素により HC と CO の変換は非常に効率的で、H 2 O と CO 2に酸化されます。理論空燃比よりわずかにリッチな場合、エンジンによる CO と未燃焼 HC の生成が劇的に増加し始め、利用可能な酸素が減少し、特に貯蔵酸素が枯渇すると、CO と HC を酸化する触媒の効率が大幅に低下します。ただし、NO xを還元する触媒の効率は良好で、エンジンによるNO xの生成は減少します。
触媒効率を維持するには、空燃比を理論空燃比に近づけ、リッチまたはリーン状態が長時間続かないようにする必要があります。そのため、制御式三元触媒コンバーターを搭載したエンジンには、NOxの効率的な還元と HC+CO の酸化に必要なリッチとリーンのバランスを継続的に管理するためのクローズドループフィードバックキャブレターまたは燃料噴射エンジン制御システムが備わっています。制御システムにより、わずかにリッチな運転条件下では触媒から酸素が放出され、NOx の還元にも有利な条件下で CO と HC が酸化されます。蓄えられた酸素が枯渇する前に、制御システムは空燃比をわずかにリーンにシフトさせ、HC と CO の酸化を改善しながら、NOx 還元効率をわずかに低下させながら触媒材料に追加の酸素を蓄えます。その後、空燃比はわずかにリッチに戻され、CO と HC の酸化効率をわずかに低下させながら、このサイクルが繰り返されます。理論空燃比付近でのこの振動が小さく、注意深く制御されている場合に効率が向上します。[ 25 ]
軽負荷から中負荷時の閉ループ制御は、排気システムに1つ以上の酸素センサーを使用することで実現されます。センサーが酸素を検出すると、空燃比は理論空燃比より希薄になり、酸素が検出されない場合は濃くなります。制御システムは、この信号に基づいてエンジンに供給される燃料の量を調整し、触媒変換効率を最大化するために空燃比を理論空燃比付近に保ちます。制御アルゴリズムは、燃料流量の調整とセンサーによる空燃比の変化の検出との間の時間遅延、および酸素センサーのシグモイド応答にも影響されます。一般的な制御システムは、空燃比を理論空燃比付近でわずかに振動するように迅速に掃引し、蓄積された酸素と未燃焼HCのレベルを管理しながら、最適な効率点付近にとどまるように設計されています。[ 24 ]
閉ループ制御は、高負荷/最大出力運転中に停止されることがよくあります。このとき、排出量の増加が許容され、出力を増加させて排気ガス温度が設計限界を超えないようにするために、濃い混合気が指令されます。これは、制御システムと触媒の設計にとって課題となります。このような運転中、エンジンは大量の未燃焼HCを生成し、触媒が酸素を放出する能力をはるかに超えます。触媒の表面はすぐにHCで飽和します。出力が低下し、空燃比が希薄になるとき、制御システムは過剰な酸素が触媒に急速に到達するのを防ぐ必要があります。過剰な酸素は、すでに高温になっている触媒内でHCを急速に燃焼させ、触媒の設計温度限界を超える可能性があるからです。触媒温度が過剰になると、触媒が早期に劣化し、設計寿命に達する前に効率が低下する可能性があります。過剰な触媒温度は、シリンダーの失火によっても引き起こされる可能性があります。シリンダーの失火は、未燃焼HCと酸素が結合して高温の触媒に継続的に流れ込み、触媒内で燃焼して温度を上昇させます。[ 26 ]
望ましくない反応によって硫化水素とアンモニアが生成され、触媒が劣化する。硫化水素の排出量を抑制するために、ウォッシュコートにニッケルやマンガンが添加されることがある。無硫黄燃料または低硫黄燃料を使用することで、硫化水素による問題を解消または最小限に抑えることができる。
圧縮着火式（ディーゼル）エンジンでは、最も一般的に使用されている触媒コンバーターはディーゼル酸化触媒（DOC）です。DOCは、アルミナに担持されたパラジウムまたはプラチナ を含んでいます。この触媒は、粒子状物質（PM）、炭化水素、一酸化炭素を二酸化炭素と水に変換します。これらのコンバーターは、多くの場合90%の効率で動作し、ディーゼル臭をほぼ完全に除去し、目に見える粒子状物質の削減に役立ちます。これらの触媒はNOxには効果がないため、ディーゼルエンジンからのNOx排出量は排気ガス再循環（EGR）によって制御されます。
2010年、米国のほとんどの小型ディーゼル車メーカーは、連邦排出ガス規制を満たすために車両に触媒システムを追加しました。希薄排気条件下でのNOx排出ガスの触媒還元には、選択的触媒還元（SCR）とNOx吸着器の2つの技術が開発されています。
貴金属を含むNO x吸収剤の代わりに、ほとんどのメーカーは、アンモニアなどの試薬を使用してNO x を窒素と水に還元する卑金属 SCR システムを選択しました。[ 27 ]アンモニアは、尿素を排気ガスに注入することによって触媒システムに供給され、その後、熱分解と加水分解を受けてアンモニアになります。尿素溶液は、ディーゼル排気液(DEF)とも呼ばれます。
ディーゼル排気ガスには比較的高いレベルの粒子状物質が含まれています。触媒コンバーターはPMの20～40%しか除去しないため、粒子状物質は煤トラップまたはディーゼル微粒子フィルター（DPF）によって浄化されます。米国では、2007年1月1日以降に製造されたすべてのオンロードの軽・中・大型ディーゼル車はディーゼル微粒子排出制限の対象となり、2ウェイ触媒コンバーターとディーゼル微粒子フィルターが装備されています。エンジンが2007年1月1日より前に製造された限り、車両にDPFシステムを搭載する必要はありません。このため、エンジンメーカーは2006年後半に在庫を積み増し、2007年までDPF未搭載車両を販売し続けることができました。[ 28 ]
希薄燃焼式火花点火エンジンでは、ディーゼルエンジンと同様に酸化触媒が使用されます。希薄燃焼式火花点火エンジンからの排出ガスは、ディーゼル圧縮点火エンジンからの排出ガスと非常によく似ています。
多くの車両には、エンジンの排気マニホールド付近に近接配置された触媒コンバーターが搭載されています。コンバーターは非常に高温の排気ガスにさらされるため、すぐに加熱され、エンジンの暖機運転中に不要な排出物を低減します。これは、冷間始動に必要な濃混合気によって発生する過剰な炭化水素を燃焼させることで実現されます。
触媒コンバーターが初めて導入された当時、ほとんどの車両はキャブレターを使用しており、比較的濃い空燃比を提供していました。そのため、排気ガス中の酸素（O₂ ）濃度は、触媒反応を効率的に行うには一般的に不十分でした。そこで、当時のほとんどの設計では、排気ガス中に空気を注入する二次空気噴射が採用されていました。これにより利用可能な酸素量が増加し、触媒が本来の機能を発揮できるようになりました。
3元触媒コンバーターシステムの中には、コンバーターの第1段階（NOx還元）と第2段階（HCおよびCO酸化）の間に空気を噴射するエアインジェクションシステムを備えているものがあります。2元触媒コンバーターと同様に、この噴射された空気は酸化反応に必要な酸素を供給します。また、触媒コンバーターの手前に、エンジンの暖機運転期間中のみ追加の酸素を供給するためのエアインジェクションポイントが設けられている場合もあります。これにより、未燃焼燃料が排気管内で着火し、触媒コンバーターに到達するのを防ぎます。この技術により、触媒コンバーターが「点灯温度」または作動温度に達するのに必要なエンジンの運転時間を短縮できます。
最近の車両のほとんどは電子燃料噴射システムを搭載しており、排気系に空気噴射システムを必要としません。代わりに、燃料と空気の混合比を精密に制御し、希薄燃焼と濃燃焼を迅速かつ連続的に切り替えます。酸素センサーは触媒コンバーターの前後の排気中の酸素濃度を監視し、エンジン制御ユニットはこの情報に基づいて燃料噴射量を調整し、最初の触媒（NOx還元）が酸素で飽和するのを防ぐと同時に、2番目の触媒（HCおよびCO酸化）が十分に酸素飽和状態になるようにします。
触媒の被毒は、触媒コンバーターが排気ガスにさらされ、作動面が物質で覆われて排気ガスと接触して反応できなくなることで発生します。最も顕著な汚染物質は鉛であるため、触媒コンバーターを搭載した車両は無鉛燃料でのみ走行できます。その他の一般的な触媒被毒物質には、硫黄、マンガン（主にガソリン添加剤MMT由来）、シリコンがあり、エンジンに冷却水が燃焼室に漏れる場合、シリコンが排気ガスに混入する可能性があります。リンも触媒の汚染物質です。リンはもはやガソリンには使用されていませんが、リン（および低濃度の触媒汚染物質である亜鉛）は、ジチオリン酸亜鉛（ZDDP）などのエンジンオイルの耐摩耗添加剤に広く使用されていました。2004年から、 API SMおよびILSAC GF-4規格でエンジンオイル中のリン濃度の制限が採用されました。
汚染物質の種類によっては、エンジンを長時間非常に高い負荷で運転することで触媒の被毒を解消できる場合がある。排気温度の上昇により、汚染物質が気化または昇華し、触媒表面から除去されることがある。しかし、鉛の沸点が高いため、この方法で鉛の堆積物を除去することは通常不可能である。[ 29 ]
触媒コンバーターに異常に高いレベルの未燃焼炭化水素（未燃焼または部分的に燃焼した燃料やオイル）が到達すると、コンバーターの温度が著しく上昇し、基材の溶融、それに伴う触媒機能の喪失、および深刻な排気制限のリスクが生じます。このような状況には、排気システムの上流側コンポーネント（マニホールドまたはヘッダーアセンブリ、および関連するクランプなど、繰り返しの熱サイクル後に排気マニホールドが割れるなど、錆、腐食、または疲労を受けやすいもの）、点火システム（コイルパック、一次点火コンポーネント、ディストリビューターキャップ、ワイヤー、点火コイル、スパークプラグなど）、または損傷した燃料システムコンポーネント（燃料インジェクター、燃料圧力レギュレーター、および関連するセンサーなど）の故障が含まれます。ヘッドガスケットの漏れなどが原因で発生するオイルや冷却水の漏れも、未燃焼炭化水素の増加につながる可能性があります。
排出ガス規制は管轄区域によって大きく異なります。北米のほとんどの自動車の火花点火エンジンには1975年以来触媒コンバーターが装着されており、[ 5 ] [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ]自動車以外の用途で使用される技術は一般的に自動車技術に基づいています。多くの管轄区域では、直接かつ即時の交換以外の理由で触媒コンバーターを取り外したり無効にしたりすることは違法です。それにもかかわらず、一部の車両所有者は車両の触媒コンバーターを取り外したり「中身を抜いたり」します。[ 30 ] [ 31 ]そのような場合、コンバーターは溶接された通常のパイプまたはフランジ付きの「テストパイプ」で置き換えられることがあり、表向きはコンバーターの有無でエンジンの動作を比較してコンバーターが詰まっているかどうかを確認することを目的としています。これにより、排出ガス検査に合格するためにコンバーターを一時的に再取り付けすることが容易になります。[ 32 ]
米国では、自動車修理工場がコンバーターを別のコンバーターと交換する場合を除き、車両からコンバーターを取り外したり、車両からコンバーターを取り外させたりすることは、 1990 年改正大気浄化法第 203 条 (a) (3) (A) に違反します。 [ 33 ]また、第 203 条 (a) (3) (B) では、排出ガス制御システム、装置、または設計要素をバイパス、無効化、または機能不全にする部品を販売または取り付けることは違法です。機能する触媒コンバーターのない車両は、一般的に排出ガス検査に合格しません。自動車アフターマーケットでは、エンジンをアップグレードした車両、または純正よりも容量の大きい排気システムを好むオーナー向けに、高流量コンバーターを提供しています。[ 34 ]
触媒コンバーターは、ユーロ1排出基準に準拠するため、1993年1月1日以降、欧州連合および英国で販売されるすべての新型ガソリン車に義務付けられています。[ 35 ]
故障した触媒コンバーターや、損傷のない初期型のコンバーターは排気の流れを制限し、車両の性能や燃費に悪影響を与える可能性があります。[ 30 ]現代の触媒コンバーターは排気の流れを著しく制限しません。たとえば、1999年型ホンダ シビックで行われた2006年のテストでは、純正の触媒コンバーターを取り外しても最大馬力はわずか3%しか増加せず、新しい金属コアのコンバーターはコンバーターなしの場合と比較して馬力の低下はわずか1%でした。[ 32 ]
1981年以前の車両に搭載されているフィードバック式燃料空気混合制御のないキャブレターは、エンジンに燃料を過剰に供給しやすく、触媒コンバーターが過熱して、車の下にある可燃性物質に引火する可能性がある。[ 36 ]
触媒コンバーターを搭載した車両は、エンジン作動開始後最初の5分間に総汚染物質の大部分を排出します。つまり、触媒コンバーターが十分に温まって完全に機能するようになる前のことです。[ 37 ]
2000年代初頭には、より迅速な暖機のために、触媒コンバーターを排気マニホールドのすぐ隣、エンジンの近くに配置することが一般的になった。1995年、アルピナは電気加熱式触媒を導入した。「E-KAT」と呼ばれるこの触媒は、BMW 750iをベースにしたアルピナの B12 5,7 E-KAT に使用された。[ 38 ]触媒コンバーターアセンブリ内の加熱コイルは、エンジン始動直後に通電され、触媒を非常に迅速に作動温度まで上昇させ、車両を低排出ガス車(LEV) の認定に適合させる。[ 39 ] BMW は後に、Emitec、アルピナ、BMW が共同開発した同じ加熱式触媒を、1999 年に 750i に導入した。 [ 38 ] [ 39 ]
一部の車両には、メイン触媒コンバーターの上流にある小型触媒コンバーターであるプレキャットが搭載されており、車両始動時に早く加熱されるため、冷間始動に伴う排出ガスが低減されます。プレキャットは、トヨタMR2ロードスターのように、自動車メーカーが超低排出ガス車（ULEV）の評価を得ようとする際に最も一般的に使用されます。[ 40 ]
触媒コンバーターは、有害な排気ガスを削減する上で信頼性が高く効果的であることが証明されている。しかし、使用上の欠点や、製造過程における環境への悪影響もいくつか存在する。
触媒コンバーターは外部に設置されていることと、プラチナ、パラジウム、ロジウムなどの貴重な貴金属を使用していることから、盗難の標的となっています。この問題は、地上高が高く、ボルトオン式の触媒コンバーターが簡単に取り外せるため、特に最近のピックアップトラックやトラックベースのSUVでよく見られます。溶接式のコンバーターも簡単に切断できるため、盗難の危険があります。ハイブリッド車（最も多いのはトヨタ プリウス）は、従来の内燃機関車に比べて触媒コンバーターが適切に機能するためにより多くの貴金属を必要とするため、高価な標的とみなされています。これは、従来の車両に搭載されているものよりも燃焼エンジンの作動頻度が低いため、ハイブリッド車に搭載されているものほど高温にならないためです。[ 46 ] [ 47 ] [ 48 ]
パイプカッターはコンバーターを静かに取り外すためによく使用されますが[ 49 ] [ 50 ] 、携帯用レシプロソーなどの他のツールは、酸素センサー、配線、燃料ラインなどの車の他のコンポーネントを損傷し、危険な結果を招く可能性があります。
2023年、触媒コンバーターの盗難対策を目的とした超党派法案が米国上院に提出された。自動車リサイクル盗難防止法（PART法）は、新車に搭載される触媒コンバーターに追跡可能な識別番号を付けることを義務付けるものである。さらに、この法案は触媒コンバーターの盗難を連邦犯罪とするものである。[ 51 ]
2000年代の商品ブームによる米国の金属価格の高騰は、触媒コンバーターの盗難の大幅な増加につながった。触媒コンバーターの交換には1,000ドル以上かかる場合があり、盗難中に車両が損傷した場合はさらに高額になる。[ 52 ] [ 53 ] [ 54 ] 盗難は車両の他のシステムを損傷するだけでなく、窃盗犯の死亡や負傷の原因にもなる。[ 55 ]
触媒コンバーターの盗難は、2010年代後半から2020年代初頭にかけて米国で10倍以上に増加したが、これはコンバーターに含まれる貴金属の価格上昇が原因と考えられる。[ 56 ]調査結果によると、平均価格弾力性は1.98であり、これは金属価格が10%上昇すると盗難が約20%増加することを意味する。[ 57 ]全米保険犯罪局によると、2018年には1,298件の触媒コンバーター盗難が報告されたが、2020年には14,433件に増加した。[ 58 ] 2022年には、米国における触媒コンバーター盗難件数が年間合計153,000件に急増したと報告されている。[ 57 ]
2019年から2020年にかけて、英国では窃盗犯が旧型ハイブリッド車（トヨタのハイブリッド車など）を標的にしていた。これらの車は新型車よりも貴金属が多く含まれており、場合によっては車の価値よりも価値が高いため、貴金属の不足や交換の長期遅延につながっていた。[ 59 ]
2021年、コンゴ民主共和国で、触媒コンバーターが違法な路上麻薬の製造に盗まれているとされる傾向が現れた。この麻薬は「ボンベ」と呼ばれる粉末で、粉末状の錠剤/ビタミンと粉砕された触媒コンバーターのハニカム構造の混合物であると言われていた。[ 60 ]しかし、2023年にこの麻薬のさまざまなサンプルを調査した結果、触媒排気ガス由来であるという主張は根拠がないことが判明した。[ 61 ]
現在、さまざまな管轄区域で、触媒コンバーターを含む排出ガス制御システムの機能と状態を監視するために車載診断システムが義務付けられています。OBD -II診断システムを搭載した車両は、ダッシュボードの「エンジンチェック」ランプを点灯させることによって、または現在の失火状態が触媒コンバーターを損傷する可能性があるほど深刻な場合は点滅させることによって、ドライバーに失火状態を警告するように設計されています。[ 62 ]車載診断システムにはいくつかの形態があります。
温度センサーは2つの目的で使用されます。1つ目は、LPGフォークリフトなどで使用される双方向触媒コンバーターなどの警告システムとしてです。センサーの機能は、触媒コンバーターの温度が安全限界である750 ℃（1,380 °F）を超えた場合に警告することです。最新の触媒コンバーターは温度による損傷を受けにくく、900 ℃（1,650 °F）の高温にも耐えることができます。温度センサーは触媒の動作を監視するためにも使用されます。通常、触媒コンバーターコアの温度上昇を監視するために、触媒の前と後にそれぞれ1つずつ、計2つのセンサーが取り付けられます。
酸素センサーは、火花点火式リッチバーンエンジンのクローズドループ制御システムの基礎となるものですが、診断にも使用されます。OBD II搭載車両では、触媒コンバーターの後ろに2つ目の酸素センサーが取り付けられ、 O₂レベルを監視します。O₂レベルは、燃焼プロセスの効率を確認するために監視されます。車載コンピューターは、2つのセンサーの読み取り値を比較します。読み取り値は電圧測定によって取得されます。両方のセンサーが同じ出力を示すか、後部のO₂が「切り替わる」場合、コンピューターは触媒コンバーターが機能していないか取り外されていると認識し、故障表示灯を点灯させ、エンジンの性能に影響を与えます。この問題を回避するために、触媒コンバーターの両端の変化をシミュレートするシンプルな「酸素センサーシミュレーター」が開発されており、設計図や組み立て済みのデバイスがインターネット上で入手可能です。これらは公道での使用は合法ではありませんが、使用されており、結果はまちまちです。[ 63 ]同様のデバイスはセンサー信号にオフセットを適用し、エンジンがより燃費の良い希薄燃焼を実行できるようにしますが、エンジンや触媒コンバーターを損傷する可能性があります。[ 64 ]
NOxセンサーは非常に高価であり、一般的には圧縮着火エンジンに選択触媒還元（SCR）コンバーター、またはフィードバックシステム内のNOx吸収器が装備されている場合にのみ使用されます。SCRシステムに装着される場合、センサーは1つまたは2つになります。センサーが1つ装着されている場合は触媒前、2つ装着されている場合は触媒後になります。これらのセンサーは酸素センサーと同じ理由と方法で使用されます。唯一の違いは、監視対象の物質です。
排気システムは1975年に奇妙な新部品が追加されるまで、実質的に変更されることはありませんでした。それは触媒コンバーターと呼ばれるものです。
現行モデルの BMW 750iL の最大電気負荷は 428 アンペア (5.9
kW) です。この車では、最大負荷の半分以上が触媒コンバーターの短時間の電気加熱によるものです。
