Katalizator
- 1 - tijelo,
- 2 - brtva,
- 3 - saćasti katalizator
Elementi uključeni u katalizator i proizvodi koji napuštaju katalizator
Katalizatori se ugrađuju u sve automobile kako bi se smanjila količina štetnih tvari koje se ispuštaju u atmosferu s ispušnim plinovima.
Katalizator ispušnih plinova ima kućište od nehrđajućeg čelika na koje su zavareni ulazni i izlazni konusi s mlaznicama i montažnim prirubnicama, kao i reflektori topline koji drže keramičku oblogu. Cijeli unutarnji volumen kućišta zauzima keramički porozni monolit, fiksiran prstenovima ili mrežom od nehrđajućeg čelika. Struktura monolita je konvencionalni filter, ali je cijela unutarnja i vanjska površina pora u kontaktu s plinovima prekrivena vrlo tankim molekularnim slojem legure koja sadrži platinu, rodij i paladij. Poroznost monolita ima veliku površinu prekrivenu ovom legurom vrlo skupih metala, što uglavnom određuje visoku cijenu katalizatora, vidi sl. Katalizator.
U katalizatoru se odvija reakcija koja pretvara potencijalno opasne ugljikovodike i ugljikov monoksid u ispušnim plinovima u bezopasne plinove i vodenu paru.
Motor zajedno s ispušnim plinovima ispušta kompletne proizvode u atmosferu (vodena para H 2 O, dušik N 2, itd.) i nepotpuna (ugljikov monoksid CO, kao i CnHm, dušikovi oksidi NOx) izgaranje goriva. Ukupan broj komponenti sadržanih u ovim plinovima prelazi nekoliko stotina, a većina njih je štetna za ljudsko zdravlje.
Ispušni plinovi, koji prodiru kroz poroznu površinu monolita, prvo ga zagrijavaju, a drugo, dodatno oksidiraju. Iz CO se dobiva CO 2, odnosno neotrovni ugljikov dioksid, CnHm u nekoliko faza prelazi u CO 2 i H 2 O, NOx se pretvara u molekularni N2, koji se nalazi u normalnom zraku i vodi. Jednom riječju, u katalizatoru se odvijaju prilično složene kemijske reakcije, zbog visoke temperature i prisutnosti posebnog premaza skupih metala.
Glavni pozitivni učinak katalizatora je potpuna neutralizacija tri komponente - CO, CnHm, NOx - kojih ima više u ispušnim plinovima nego ostalih štetnih tvari. I to se postiže ne samo zbog prisutnosti platine, rodija i paladija. Važnu ulogu igra temperatura koja se održava u rasponu od 300–800°C. Ako se spusti na 250°C, kemijske reakcije neutralizacije CO, CnHm, NOx, unatoč prisutnosti metala katalizatora, neće se dogoditi. A na temperaturi od oko 900°C, katalitički film počinje se topiti i raspadati.
Benzinski motori
Na svim modelima s katalizatorom sustav dovoda goriva je zatvorenog tipa, odnosno na temelju signala senzora za kisik ugrađenog u ispušni sustav, upravljačka jedinica stalno optimizira sastav smjese goriva i zraka. Ovisno o sadržaju kisika u ispušnim plinovima, senzor za kisik inducira napon od 0,1 V (visok sadržaj kisika, siromašna smjesa) do 0,9 V (niska koncentracija kisika, bogata smjesa). Na temelju tih podataka upravljačka jedinica motora mijenja vrijeme otvaranja mlaznica za gorivo i mijenja omjer goriva u smjesi goriva i zraka. Metrički omjer smjese goriva, pri kojem dolazi do potpunog izgaranja i nema štetnih tvari u ispušnim plinovima, iznosi 14,7 težinskih dijelova zraka po 1 dijelu goriva, vidi sl. Elementi uključeni u katalizator i proizvodi koji napuštaju katalizator.
Katalizator učinkovito djeluje na temperaturama od +300°S – +800°S.
Dizel motori
Kod vozila s dizelskim motorima ispušni plinovi se čiste nereguliranim oksidacijskim katalizatorom.
Smanjenje postotka dušikovih oksida u ispušnim plinovima dizelskog motora postiže se ugradnjom sustava za dopaljivanje dijela ispušnih plinova na vozilo (EGR). EGR ventil sustava za ponovno izgaranje ispušnih plinova ugrađen je u koljeno ispušnog sustava i njime upravlja regulator vakuuma. EGR ventil na toplom motoru usmjerava dio ispušnih plinova u komore za izgaranje motora, što rezultira smanjenjem temperature i, u isto vrijeme, postotka dušikovih oksida u ispušnim plinovima.
Komentari posjetitelja