Каталізатор
- 1 - корпус,
- 2 - ущільнення,
- 3 - стільники каталізатора
Елементи, що входять до каталізатора та продукти, що виходять з каталізатора
На всіх автомобілях встановлюються каталізатори зменшення кількості шкідливих речовин, що викидаються в атмосферу з вихлопними газами.
Каталізатор відпрацьованих газів має корпус з нержавіючої сталі, до якого зварюванням приєднані впускний та випускний конуси з патрубками та кріпильними фланцями, а також тепловідбивачі, що утримують керамічну обшивку. Весь внутрішній об'єм корпусу зайнятий пористим керамічним монолітом, зафіксованим кільцями або сіткою з нержавіючої сталі. Структура моноліту є звичайним фільтром, але вся внутрішня і зовнішня поверхня пор, що контактують з газами, покрита дуже тонким молекулярним шаром сплаву, який містить платину, родій і паладій. Пористість моноліту має велику площу поверхні, покритої цим сплавом з дуже дорогих металів, що в основному визначає високу ціну каталізаторів, див. мал. Каталізатор.
У каталізаторі відбувається реакція, в результаті якої потенційно небезпечний вуглеводень і окис вуглецю у вихлопних газах перетворюються на безпечні гази та водяну пару.
[Оригінальний матеріал доступний на порталі vwmanual.ru]
Двигун викидає в атмосферу разом із відпрацьованими газами продукти повного (водяна пара Н ₂ О, азот N ₂ і т.п.) та неповного (оксид вуглецю, а також CnHm, оксиди азоту NOx) згоряння палива. Загальна кількість компонентів, які містяться в цих газах, перевищує кілька сотень, і більшість із них є шкідливими для здоров'я людини.
Відпрацьовані гази, проникаючи через пористу поверхню моноліту, по-перше, нагрівають його, а по-друге, доокислюються. З CO виходить CO ₂, тобто нетоксичний вуглекислий газ, CnHm в кілька етапів переходить в CO ₂ і Н ₂ О, NOx перетворюється на молекулярний N₂, який міститься у звичайному повітрі, і у воду. Словом, у каталізаторі відбуваються досить складні хімічні реакції завдяки високій температурі та наявності спеціального покриття з дорогих металів.
Головний позитивний ефект каталізатора – повна нейтралізація трьох компонентів – СО, CnHm, NOx – яких у відпрацьованих газах більше, ніж інших шкідливих речовин. І досягається він не тільки завдяки наявності платини, родію та паладію. Важливу роль відіграє температура, яка витримується у межах 300–800°C. Якщо вона знижується до 250°C, хімічні реакції нейтралізації, CnHm, NOx, незважаючи на наявність металів-каталізаторів, не відбудуться. А за температури близько 900°C починає плавитися і руйнуватися каталітична плівка.
Бензинові двигуни
На всіх моделях з каталізатором система живлення паливом замкнутого типу, тобто на підставі сигналу від датчика кисню, встановленого у вихлопній системі, блок управління постійно оптимізує склад паливо-повітряної суміші. Залежно від вмісту кисню у вихлопних газах датчик кисню індукує напругу від 0,1 В (високий вміст кисню, бідна суміш) до 0,9 В (низький вміст кисню, багата суміш). На підставі цих даних блок управління двигуном змінює час відкриття паливних форсунок і змінює співвідношення палива паливо-повітряної суміші. Метричне співвідношення паливної суміші, при якому відбувається її повне згоряння та у вихлопних газах відсутні шкідливі речовини, – це 14,7 вагових частин повітря на 1 частину палива, див. мал. Елементи, що входять до каталізатора та продукти, що виходять з каталізатора.
Каталізатор працює ефективно за температури +300°C – +800°C.
Дизельні двигуни
На автомобілях з дизельними двигунами очищення вихлопних газів проводиться не регульованим окисним каталізатором.
Зменшення відсоткового вмісту оксидів азоту у вихлопних газах дизельного двигуна досягається за рахунок встановлення на автомобілі системи повторного спалювання частини відпрацьованих газів (EGR). Клапан EGR системи повторного спалювання відпрацьованих газів встановлений у коліні вихлопної системи та керується вакуумним регулятором. Клапана EGR на прогрітому двигуні направляє частину відпрацьованих газів у камери згоряння двигуна, внаслідок чого знижується температура і при цьому зменшується відсоток оксидів азоту у вихлопних газах.
Коментарі відвідувачів