Нейтрализация отработавших газов

Устройства, предназначенные для обработки ОГ в выпускной системе двигателя, называются нейтрализаторами.

Окислительные каталитические нейтрализаторы. Эти нейтрализаторы служат для окисления СО и СН, они эффективно работают при температуре 300...800 °С. При более высокой температуре и особенно при использовании этилированного бензина наступает быстрая дезактивация нейтрализатора. В качестве катализаторов используют платину и палладий. Окислительные нейтрализаторы при α< 1 требуют применения специальных воздушных насосов, а также оставляют нерешенной проблему выбросов N0_х.

Трехкомпонентные каталитические нейтрализаторы. Для нейтрализации NO используются реакции его восстановления до азота N₂ и аммиака NH₃. В качестве восстановителей используются находящиеся в ОГ СО, СН и Н₂. При работе двигателя на стехиометрической смеси основным продуктом восстановления NO является N₂, а на богатых смесях больше образуется NH₃.

При восстановлении NO одновременно происходит окисление СО и СН. Такой нейтрализатор называется трехкомпонентным или бифункциональным, т. е. восстановительным и окислительным.

Степень каталитического превращения различных газов в нейтрализаторе оценивают коэффициентом преобразования

К_i= ,

где К_i — коэффициент преобразования i-гo компонента; С_iвх, С_iвых—концентрация этого компонента на, входе и на выходе из нейтрализатора соответственно.

Рис. 54.

Рис.55

Наибольшая величина K_i (рис. 54.) одновременно по трем нормируемым компонентам (K_i ~0,9) достигается при работе двигателя слегка обогащенной смеси (α=0,98...0,99), так как в этом случае количество кислорода, освобождающегося при восстановлении NO, оказывается достаточным для окисления Н₂, СО и СН. Вблизи стехиометрической смеси коэффициенты преобразования изменяются очень резко, поэтому для эффективной работы нейтрализатора требуется обеспечить поддержание состава смеси (α~ 1) с высокой точностью, что удается достичь только путем использования систем впрыскивания топлива с электронным управлением с отрицательной обратной связью (рис. 55).

При переходе состава смеси через стехиометрическое значение в область обедненных смесей напряжение на выхо­де кислородного датчика резко снижает­ся от 700...1000 до 50...100 мВ (рис. 56). Характеристика λ-зонда позволяет опре­делить стехиометрический состав сме­си с погрешностью не более ±0,5%.

рис.56

Наиболее эффективная работа λ-зонда происходит при t= 850...900 °С. При температуре свыше 900 °С даже кратковременная работа может вызвать начало разрушения защитного слоя электродов. Обычно λ-зонд устанавливают или на выходе из выпускного коллектора, или в начале приемной трубы.