5.4 НЕЙТРАЛІЗАЦІЯ ВІДПРАЦЬОВАНИХ ГАЗІВ

 

З відомих способів нейтралізації найбільш поширеною зараз є каталітична нейтралізація відпрацьованих газів. Двосекційні нейтралізатори дозволяють одночасно зменшити викиди всіх основних шкідливих речовин. Для їх нейтралізації необхідно забезпечити перебіг як окислювальних реакцій - для окислення продуктів неповного згоряння палива СО і  до продуктів повного згоряння  і , так і відновлювальних реакцій - для розкладання оксидів азоту у вихідні речовини  і . Для прискорення перебігу вказаних реакцій в нейтралізаторах застосовують каталізатори. Найбільш ефективними, але досить дорогими є каталізатори на основі платини і паладію. Для зменшення вартості застосовують три-металевий каталізатор: платина, паладій і родій у співвідношенні 1:16:1 або 1:28:1.

Каталітичний нейтралізатор (рис. 5.5) має всередині корпуса носій, на поверхні якого наноситься покриття з каталітичного матеріалу. Як носій застосовується гранульована або монолітна керамічна основа. Активний каталітичний шар утворений тонкою плівкою з благородних металів (платина Рt, паладій Ра), чутливих до свинцю, який міститься у паливі. При його відкладанні активність каталітичного шару швидко падає. Тому двигуни з каталітичними нейтралізаторами повинні експлуатуватись виключно на неетилованому бензині. Ступінь ефективності нейтралізатора залежить від робочої температури. Нейтралізатор починає працювати при температурі приблизно 250С, а робочі температури знаходяться в діапазоні 400...800С і забезпечують оптимальні умови для отримання максимальної ефективності та тривалого терміну служби нейтралізатора. Протікання хімічних реакцій в правильно функціонуючому нейтралізаторі супроводжується підвищенням температури в ньому мінімум на 10 %.

 

Рис.5.5. Двосекційний трикомпонентний каталітичний нейтралізатор:

1 - лямбда-зонд; 2 - керамічний моноліт; 3 - дрібносітчастий фільтр; 4 - термостійкий корпус із подвійною стінкою

 

Найбільш ефективно очищують відпрацьовані гази трикомпонентні каталітичні нейтралізатори. Їх застосування на двигунах з іскровим запалюванням вимагає встановлення систем електронного регулювання складу горючої суміші зі зворотнім зв`язком за складом відпрацьованих газів на основі кисневого датчика, що зумовлено забезпеченням максимальної ефективності нейтралізації шкідливих речовин при = 0,98…0,99 (рис. 5.6).

 Пояснюється це тим, що для окислення продуктів неповного згоряння ( і ) потрібний надлишковий кисень, тобто бажано забезпечити збіднення суміші. Для відновлення  надлишковий кисень не потрібний. Таким чином, у випадку відхилення складу суміші від стехіометричного активність нейтралізації по одному із видів шкідливих речовин знижується: в області  < 1 – по продуктах неповного згоряння, а в області  > 1 – по оксидах азоту.

 

 

Рис. 5.6. Ефективність каталітичного нейтралізатора:

1 – викиди шкідливих речовин до трикомпонентного нейтралізатора; 2 – викиди після нейтралізатора; 3 – електросигнал від кисневого датчика; - напруга кисневого датчика

Застосування каталітичного нейтралізатора дозволяє зменшити викиди  і  на 40%, а  - на 75%. Недолік нейтралізаторів – деяке зниження потужності двигуна, а також підвищення питомої витрати палива через зростання протитиску в системі випуску.