Работы по созданию новых типов и конструкций нейтрализаторов продолжают во многих странах, но требования надежности и долговечности привели пока лишь к усложнению подобных приборов.

Одно из направлений состоит в снижении токсичности отработавших газов в результате их рециркуляции, т. е. повторного засасывания в цилиндры (вместе с порцией новой горючей смеси) с целью дожигания СО и СН и снижения количества окислов азота непосредственно в цилиндрах двигателя. Однако это ведет к некоторому ухудшению характеристик двигателя, не говоря уже об усложнении конструкции двигателя.

Катализаторы отработавших газов в выпускной системе бензиновых двигателей

В конце 60-х годов, когда мегаполисы Америки и Японии стали буквально задыхаться от смога, инициативу взяли на себя правительственные комиссии. Именно законодательные акты об обязательном снижении уровня токсичных выхлопов новых автомобилей вынудили промышленников усовершенствовать двигатели и разрабатывать системы нейтрализации.

В 1970 году в Соединенных Штатах был принят закон, в соответствии с которым уровень токсичных выхлопов автомобилей 1975 модельного года должен был быть в среднем наполовину меньше, чем у машин 1960 года выпуска: СН - на 87%, СО - на 82% и NOх - на 24%. Аналогичные требования были узаконены в Японии и в Европе.

Первым делом инженеры бросились совершенствовать системы питания и зажигания. Но было очевидно, что добиться столь существенного улучшения ситуации с токсичностью без применения дополнительных устройств просто невозможно.

В 1975 году на американских машинах появились первые катализаторы отработавших газов - тогда еще двухкомпонентные, так называемого окислительного типа. Двухкомпонентными они назывались потому, что могли нейтрализовать только два токсичных компонента - СО и СН. Окислительными - потому, что происходившие реакции представляли из себя окисление (то есть фактически дожигание) молекул СО и СН с образованием углекислого газа СО2 и воды Н2О.

В 1995 году фирма ”Эмитек” разработала технологию подогрева катализатора мощным электрическим сопротивлением. Основанная на этом принципе модель катализатора ”6С” (или ”Эмикэт”) была установлена на ”БМВ-Альпина В12”.

Ну и, наконец, в 2000 году появилась цеолитовая ловушка углеводородов (СН), задерживающая их при пуске мотора и лишь после нагрева до 220°С отдающая на "съедение" готовому к работе катализатору.

Система каталитического дожигания работает следующим образом.

Для дожигания лишнего СО необходима температура около 800 градусов. Естественно, что в середине выпускного тракта такой температуры нет. Катализатор как раз и служит такой печкой, которая работает на бензине и дает нужную температуру. Устройство его - керамические пластины с сотовой структурой для увеличения поверхности. Покрыты платиново-родиевым сплавом, который и есть катализатор. При попадании паров бензина при температуре около 300 градусов происходит каталитическая реакция окисления углеводорода - паров бензина- с выделением тепла. При этом температура повышается до необходимых 800 градусов и СО дожигается. Процессом подачи бензина управляет лямбда-зонд, дающий сигнал на Мотроник о необходимости обеднить или обогатить смесь. Состав выхлопа можно представить упрощенно следующим образом 100% = %(2СО + О2)+CO2. Лямбда-зонд как раз и измеряет содержание О2 в выхлопе. Если сгорание СО неполное, то % (2CO + О2) в выхлопе увеличивается. Датчик содержания кислорода-лямбда-зонд, подает сигнал на обогащение смеси. Температура сгорания в цилиндрах повышается, на катализатор попадает большее количество бензина и температура возрастает. При этом более интенсивно происходит окисление СО кислородом О2 до состояния СО2, т.е., углекислого газа, который безопасен.

Разрушение может начаться по причине спекания керамических пластин катализатора. Происходит это чаще всего при несоблюдении условий эксплуатации. Например, при попытке завести автомобиль «с толчка», если двигатель не заводится - на катализатор попадает чистый бензин. В этом случае после того, как двигатель заведется, температура на пластинах растет очень резко. Керамика трескается, могут появиться мелкие керамические частицы. При малейшем нарушении фаз газораспределения (изношенный ремень, распредвал) керамические частицы могут на некоторых режимах работы засасываться в цилиндры из выпускного тракта.

Способ очистки отработавших газов

Еще статьи по теме

Экологическая маркировка для бизнеса - производителей и продавцов
Сохранение своего здоровья и здоровья потомков - одна из приоритетных задач, стоящих перед каждым человеком. Озабоченность этой важнейшей проблемой достигла такого уровня, что для ее решения необходимо выйти за рамки здравоохранения и объ ...

Современные биотехнологии в охране окружающей среды
В настоящее время человечество стоит перед проблемой экологического кризиса, т.е. такого состояния среды обитания, при котором вследствие произошедших в ней изменений среда обитания оказывается непригодной для жизни людей. Экологический кр ...