Каталитический нейтрализатор

На такте выпуска из камеры сгорания выводятся отработавшие газы. Основными составными частями отработавших газов являются азот (), углекислый газ () и водяной пар (). Азот, являясь основной частью воздуха, не участвует в процессе горения и тем самым составляет приблизительно 71% отработанного газа. Но в незначительном количестве азот реагирует с кислородом, образуя окислы азота . Содержащийся в топливе, связанный химически, углерод образует при полном сгорании углекислый газ , который составляет примерно 14% отработавших газов. Содержащийся в топливе водород образует при полном сгорании водяной пар , который большей частью конденсируется при остывании. Все вышеперечисленные компоненты (кроме ) являются безвредными для человека и окружающей среды.

На токсичность отработавших газов можно воздействовать в трех направлениях:

- подготовка топливовоздушной смеси (перед двигателем);

- оптимизация процессов горения (в двигателе);

- последующая доработка отработавших газов на выпуске двигателя.

В последнем случае речь идет о дожигании не полностью сгоревшего топлива. Дожигание производится с помощью катализатора. Он способствует последующему догоранию (окислению) окиси углерода СО и углеводородов СН, преобразуя их в безвредные углекислый газ и воду , а также производит снижение концентрации окислов азота , преобразуя их в нейтральный азот (восстановление азота). При помощи катализатора свыше 90% вредных веществ можно преобразовать в безвредные. Нейтрализаторы, устанавливаемые на автомобилях «ВАЗ», являются трехкомпонентными, т.е. производят одновременную доработку всех трех вредных веществ (СО, СН, ). Они оснащены трубчатым каркасом из керамики, которая покрыта слоем благородных металлов (платина и родий). Окислительным катализатором является платина, восстановительным катализатором – родий. Повышенное содержание кислорода в отработавших газах (при сгорании бедных смесей) затрудняет восстановление азота. Пониженное содержание кислорода в отработавших газах (при сгорании богатых смесей) затрудняет окисление окиси углерода и углеводородов.

Наиболее полное сгорание и максимальная эффективность нейтрализации вредных компонентов достигается при стехиометрическом составе топливовоздушной смеси. Вот почему наличие нейтрализатора в выпускной системе двигателя требует введения в систему управления датчика кислорода.

Применение нейтрализатора накладывает определенные требования на условия эксплуатации автомобилей:

- автомобили с нейтрализатором должны заправляться только неэтилированным бензином, т.к. свинец разрушает каталитическое действие благородных металлов, резко снижая эффективность нейтрализации отработавших газов;

- двигатели автомобилей должны работать без перебоев в воспламенении топливовоздушной смеси, так как при большом уровне пропусков воспламенения несгоревшая топливовоздушная смесь попадает в нейтрализатор, где воспламеняется. Происходит перегрев нейтрализатора и его разрушение.

Рис.. Система выпуска автомобиля ВАЗ–21102.

1 – управляющий датчик кислорода, 2 – керамический элемент нейтрализатора, 3 – нейтрализатор, 4 – диагностический датчик кислорода, 5 – дополнительный глушитель