Каталитичен конвертор на отработените газове

Катализатор

• 1 - тяло,
• 2 - печат,
• 3 - пчелни пити на катализатора

Елементи, влизащи в катализатора, и продукти, напускащи катализатора

На всички автомобили се монтират катализатори, за да се намали количеството вредни вещества, изхвърляни в атмосферата с отработените газове.

Катализаторът на отработените газове има корпус от неръждаема стомана, към който са заварени входни и изходящи конуси с дюзи и монтажни фланци, както и топлинни рефлектори, държащи керамичната облицовка. Целият вътрешен обем на корпуса е зает от керамичен порест монолит, закрепен с пръстени от неръждаема стомана или мрежа. Структурата на монолита е конвенционален филтър, но цялата вътрешна и външна повърхност на порите в контакт с газове е покрита с много тънък молекулен слой от сплав, която съдържа платина, родий и паладий. Порьозността на монолита има голяма повърхност, покрита с тази сплав от много скъпи метали, което основно определя високата цена на катализаторите, виж фиг. Катализатор.


В катализатора протича реакция, която превръща потенциално опасните въглеводороди и въглероден окис в отработените газове в безвредни газове и водна пара.

Двигателят отделя в атмосферата заедно с отработените газове пълни (водни пари H₂ O, азот N₂ и др.) и непълни (въглероден оксид CO, като както и CnHm, азотни оксиди NOx) изгаряне на гориво. Общият брой на компонентите, съдържащи се в тези газове, надхвърля няколкостотин и повечето от тях са вредни за човешкото здраве.

Отработените газове, проникващи през порестата повърхност на монолита, първо го загряват и второ, допълнително се окисляват. От CO се получава CO₂, т.е. нетоксичен въглероден диоксид, CnHm на няколко етапа преминава в CO₂ и H₂ O, NOx се превръща в молекулен N2, който се намира в нормалния въздух и във водата. С една дума, в катализатора протичат доста сложни химични реакции, поради високата температура и наличието на специално покритие от скъпи метали.

Основният положителен ефект на катализатора е пълното неутрализиране на три компонента - CO, CnHm, NOx - които са повече в отработените газове, отколкото други вредни вещества. И това се постига не само благодарение на наличието на платина, родий и паладий. Важна роля играе температурата, поддържана в диапазона 300–800°C. Ако тя се понижи до 250°C, химичните реакции на неутрализация на CO, CnHm, NOx, въпреки наличието на метални катализатори, няма да се появят. И при температура от около 900°C, каталитичният филм започва да се топи и разпада.

Бензинови двигатели

При всички модели с катализатор системата за подаване на гориво е от затворен тип, т.е. въз основа на сигнал от кислороден сензор, монтиран в изпускателната система, управляващият блок постоянно оптимизира състава на сместа гориво-въздух. В зависимост от съдържанието на кислород в отработените газове, сензорът за кислород индуцира напрежение от 0,1 V (високо съдържание на кислород, бедна смес) до 0,9 V (ниско съдържание на кислород, богата смес). Въз основа на тези данни блокът за управление на двигателя променя времето за отваряне на горивните инжектори и променя съотношението на горивото в сместа гориво-въздух. Метричното съотношение на горивната смес, при което настъпва пълното й изгаряне и няма вредни вещества в отработените газове, е 14,7 тегловни части въздух на 1 част гориво, виж фиг. Елементи, включени в катализатора, и продукти, напускащи катализатора.


Катализаторът работи ефективно при температури от +300°С – +800°С.

Дизелови двигатели

При автомобили с дизелови двигатели отработените газове се почистват от нерегулиран окислителен катализатор.

Намаляването на процента на азотни оксиди в отработените газове на дизелов двигател се постига чрез инсталиране на част от системата за повторно изгаряне на отработените газове (EGR) на автомобила. EGR клапанът на системата за повторно изгаряне на отработените газове е монтиран в коляното на изпускателната система и се управлява от вакуумен регулатор. EGR клапанът на загрял двигател насочва част от отработените газове в горивните камери на двигателя, което води до намаляване на температурата и в същото време процентното съдържание на азотни оксиди в отработените газове.