Эксплуатационные условия

Рабочая температура

Температура в каталитическом катализаторе играет решающую роль в эффективности процесса снижения вредных выбросов. Ре­альное преобразование токсичных компо­нентов в трёхкомпонентном каталитическом нейтрализаторе начинается только после до­стижения температуры 300° С. Идеальной с точки зрения высокого уровня преобразова­ния и длительного срока службы нейтрали­затора является температура 400...80СГС. В диапазоне температур 8ОО...1ООО°С уско­ряется термическое старение из-за спека­ния благородных металлов и слоя А1₂О₃, что приводит к уменьшению эффективной поверхности нейтрализатора. Губительное влияние на нейтрализатор оказывает про­должительность работы в этом темпера­турном диапазоне, поскольку при темпера­туре свыше 1000° С термическое старение резко ускоряется и приводит к тому, что каталитический нейтрализатор становится практически полностью неэффективным.

Нарушения работы двигателя (пропуски зажигания) могут привести к повышению температуры в каталитическом нейтрали­заторе больше 1400° С. Поскольку при этой температуре плавится материал подложки и полностью разрушается катализатор, не­обходимо обеспечить надёжную работу системы зажигания, которая не должна требовать технического обслуживания. Современные системы управления двига­телей могут определять пропуски зажига­ния и нарушения процесса сгорания, и в таких случаях прекращать впрыск топлива в данный цилиндр, чтобы предотвратить поступление несгоревшей топливовоздуш-ной смеси в выпускную систему.

Неэтилированное топливо Другойпредпосылкой долговременной ра­боты является использование неэтилиро­ванного топлива. В противном случае со­единения свинца осаждаются в порах ак­тивной поверхности нейтрализатора и уменьшают их число. «Отравлять» катали­затор и полностью повреждать его могут также отложения моторного масла.

Место установки

Строгие законодательные нормы по конт­ролю эмиссии вредных веществ требуют применения специальной концепции на­грева каталитического нейтрализатора при пуске двигателя. Такие концепции (напри­мер, подача дополнительного воздуха, уменьшение угла опережения зажигания, то есть позднее зажигание) определяют место установки каталитического нейтра­лизатора. Место установки каталитического нейтрализатора диктуется также его чувствительностью к температурному пре­делу его нагрева. Температурные условия, необходимые для обеспечения высокого уровня преобразования токсичных компо­нентов, делают обязательной установку трёхкомпонентного каталитического ней­трализатора близко к двигателю. Возможна конфигурация с двумя катали­тическими нейтрализаторами, в которой первый нейтрализатор («pre-cat») устанав­ливается рядом с двигателем, а после него под днищем автомобиля устанавливается второй (главный) каталитический нейтра­лизатор. Каталитические нейтрализаторы, располагаемые близко к двигателю, тре­буют специальной технологии покрытия, которая должна быть оптимизирована для обеспечения стабильности при высокой температуре. С другой стороны, нейтрали­заторы, расположенные под днищем авто­мобиля, требуют оптимизации при низких пусковых температурах (так называемые «low light-off») и обеспечения высокого уровня очистки от NO_x. Альтернативой здесь может быть только «об­щий» каталитический нейтрализатор, кото­рый устанавливается близко к двигателю.

Эффективность

Для бензиновых двигателей, работающих на гомогенной топливовоздушной смеси с Л = 1, в настоящее время наиболее эффек­тивным способом очистки отработавших газов является использование трёхкомпонентного каталитического нейтрализатора. В такую систему включён кислородный датчик с замкнутым контуром управления (с обратной связью), отслеживающий со­став топливовоздушной смеси. При ис­пользовании трёхкомпонентного катали­тического нейтрализатора вредные вы­бросы оксида углерода, углеводородов и оксидов азота могут быть практически уст­ранены при условии, что двигатель рабо­тает на распределённой гомогенной топли­вовоздушной смеси стехиометрического состава. Несмотря на то, что эти идеальные условия не всегда могут выполняться, можно исходить из того, что средний уро­вень снижения концентрации вредных ве­ществ при указанных эксплуатационных условиях составляет больше 98%.

Каталитический нейтрализатор NO_X аккумуляторного типа

Назначение

При работе двигателя на бедной смеси трёхкомпонентный каталитический ней­трализатор не может полностью преобра­зовать оксиды азота, которые образовались в процессе сгорания. Именно в таких слу­чаях кислород, который требуется для окисления оксида углерода и углеводоро­дов, не расщепляется из оксидов азота, а используется остаточный кислород, кото­рый в большом количестве содержится в отработавших газах. Каталитический ней­трализатор NO_x аккумуляторного типа снижает содержание оксидов азота другим способом.