1 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Что такое нейтрализатор в двигателе

Устройство автомобилей

Нейтрализаторы служат для снижения концентрации в отработавших газах токсичных компонентов. Основными токсичными веществами в отработавших газах являются оксид углерода (СО), группа оксидов азота (NOx, основной из них NO2) и углеводороды (CmHn).

Различают термические и каталитические нейтрализаторы.

В термических нейтрализаторах происходит полное восстановление СО в СО2 и догорании СН. Оксид углерода (СО) обладает значительной теплотой сгорания, но горит при температуре выше 700 ˚С.
Для сжигания оксида углерода отработавшие газы подогревают (при необходимости) в термоизолированной камере и подают в нее дополнительную порцию воздуха. Применение дополнительной подачи топлива для подогрева газов и нагнетание воздуха приводят к увеличению расхода топлива до 15 %.

Наиболее распространены каталитические нейтрализаторы. Их действие основано на понижении энергии, выделяющейся при химических процессах окисления токсических веществ, путем применения катализаторов (платины, палладия, родия).

Каталитические нейтрализаторы делятся по типу на окислительные (переводят СО в СО2) и восстановительные (расщепляют NOx на свободный азот и кислород), а также трехкомпонентные (нейтрализуют все три токсина – СО, СН и NOx, т. е. являются окислительно-восстановительными).

Каталитические нейтрализаторы могут быть однокамерными и двухкамерными. Носитель может быть керамический или металлический.

Чаще всего применяют трехкомпонентные нейтрализаторы. Наиболее эффективно они работают в сочетании с λ-зондами, однако и без них способны снизить выбросы токсинов на 50 %.
λ-зонд представляет собой датчик определения количества свободного кислорода в отработавших газах. По полученным от датчика данным электронный микропроцессор определяет коэффициент избытка воздуха α, корректируя после этого количество подаваемого в цилиндры топлива.

Эффективная работа каталитического нейтрализатора соответствует очень узкому диапазону значений коэффициента избытка воздуха (0,98≤α≤1). При отклонении состава горючей смеси от указанных значений эффективность действия катализатора резко падает.
Использование микропроцессора совместно с λ-зондом позволяет поддерживать состав смеси с точностью ±1 %.

Устройство каталитического нейтрализатора

Каталитический нейтрализатор состоит из металлического корпуса ( Рис. 7 ), в котором находится носитель 2, покрытый активным каталитическим слоем.
Носитель может быть насыпной или монолитный, керамический или металлический. Чаще применяют монолитные нейтрализаторы из термостойкой керамики. В их корпусе выполнены каналы квадратного сечения. Поверхности каналов покрыты тонкой пленкой катализатора – платиной, палладием, родием (в соотношении 1:16:1). На один нейтрализатор требуется 1,5…3 г благородных металлов. Платина способствует окислительным процессам, родий – восстановительным.
Слоем благородных металлов покрывают предварительно нанесенный на керамику слой оксида алюминия, который увеличивает активную поверхность катализатора и стимулирует ускорение реакций.

Чтобы повысить сопротивление керамики ударным нагрузкам и компенсировать термическое расширение металлических деталей, между корпусом и перегородками помещают набивку из высоколегированной проволоки. Нормальная работа каталитических нейтрализаторов протекает при температуре 250 ˚С, т. е. после значительного прогрева двигателя. Наиболее эффективно они работают при температуре 400…800 ˚С, т. е. в оптимальном тепловом режиме двигателя. При более высокой температуре происходит спекание промежуточного слоя с катализатором, эффективность работы нейтрализатора снижается, и он преждевременно теряет работоспособность.

Причины выхода из строя катализаторов

В нормальных условиях автомобильный катализатор может выйти из строя после сгорания каталитического слоя — из-за уменьшения его площади катализатор не в состоянии дожигать до конца выхлопные газы и поэтому количество вредных веществ на выходе из глушителя увеличивается.

Наиболее часто катализаторы приходят в негодность из-за неисправности системы смесеобразования или системы зажигания. В этом случае соты забиваются и не дают возможности катализатору окислять смесь.
Повреждение автомобильного катализатора может произойти и из-за плохого качества бензина, в составе которого для искусственного увеличения октанового числа содержится большое количество тетраэтилсвинца. Тетраэтилсвинец покрывает часть каталитического слоя и не дает устройству полноценно выполнять свои функции.
Кроме того, причиной выхода катализатора из строя может быть попадание в камеру сгорания масла или антифриза, либо попадание воды на катализатор. Вредное влияние на долговечность катализаторов оказывает длительная работа двигателя на холостом ходу.

Как проверить: работает или нет

У катализатора бывает ТРИ состояния: рабочее, полурабочее, нерабочее. Рассмотрим эти три состояния и как ведет себя машина при каждом из них. В рабочем состоянии машина работает нормально, лампочка ошибки на панели приборов не загорается при работе двигателя, претензий ни к чему нет.

В «полурабочем» состоянии начинаются проблемы. Машина ведет себя как-то не так:

  • Временами (или всегда) пропадает тяга и «приемистость» на больших оборотах; вчера «тянула» нормально, а сегодня ее вроде бы что-то «за зад держит».
  • По утрам и в состоянии «на горячую» машина стала заводиться хуже, двигатель приходится долго «гонять» стартером, чтобы завелся.
  • Иногда «куда-то пропадают обороты»: давите на педаль газа, а стрелка тахометра с трудом добирается до двух или четырех тысяч и там останавливается. Машина начинает чрезмерно потреблять бензин.

Возможна еще такая проверка — подтверждение «полурабочего» состояния. Когда у Вас начались подобные проблемы, надо завести двигатель и «утопить» педаль до упора. Если двигатель начнет медленно поднимать обороты и остановится где-то на двух-трех тысячах, а дальше — ни в какую — возможны проблемы с катализатором.

В «нерабочем» состоянии машина заводится долго, а когда заведется – то глохнет почти сразу же или не заводится, т.е. даже не «схватывает».

Засоряется от некачественных (или несгоревших) топлив и масел. Разрушается при уларах. Обычно двигатель не запускается при правильности всех параметров, т.к. отработанным газам некуда выходить — выпускная система забита.

Если возникли подозрения на неисправность нейтрализатора, необходимо проверить давление газов перед нейтрализатором. Холостой ход — не более 0,9 bar и режим нагрузок (примерно 3000 оборотов) не более 2,5 bar. Если нет измерительного манометра — просто выкрутить кислородный датчик для выпуска отработанных газов. Если двигатель запустился, значит нейтрализатор «забит». Признаком неисправности нейтрализатора служат раскалённые газы, идущие из выпускной системы; перегрев двигателя и «хлопки» во впускной коллектор.

Так что такое катализатор?

Вспомним химию. Катализатор — вещество, которое вызывает или ускоряет химическую реакцию. Катализаторы участвуют в реакциях, но ни реагенты, ни продукты реакции, они катализируют. В человеческом организме, ферменты естественных катализаторов ответственность за многие важные биохимические реакции.

При каталитической очистке газов протекают одновременно две химические реакции:

1. Реакция восстановления, в результате которой у некоторых компонентов газов отбирается кислород:

2. Реакция окисления, в результате которой другие компоненты газов окисляются -дожигаются.

На сегодняшний день существует два различных типа работы катализатора: катализатором восстановления и окисления. Оба типа состоят из керамической структуры покрыта металлическим катализатором, обычно платина, родий и(или) палладий. Идея состоит в том, чтобы создать структуру, которая предоставляет максимальную площадь поверхности катализатора в поток выхлопных газов, а также сведение к минимуму количество катализатора требуется, так как материалы стоят очень дорого. Некоторые новейшие преобразователи даже начали использовать золото смешивается с более традиционными катализаторами. Золото стоит дешевле, чем другие материалы и может привести к увеличению окисления, химические реакции, что снижает загрязняющих веществ, до 40 %.

Снижение катализатора первой стадии каталитического нейтрализатора. Он использует платину и родий для снижения выбросов NOx. Когда NO или NO2 молекула связывается с катализатором, катализатор срывает азота атом из молекулы и имеет на нее, освобождая кислород в форме O2.Связи атомов азота с другими атомами азота, которые также застряли в катализаторе, образуя N2.

2NO => N2 + O2 2NO2 или => N2 + 2O2

Катализатора окисления является вторым этапом каталитического нейтрализатора. Это снижает не сгоревших углеводородов и окиси углерода при сжигании (окислительный) их в присутствии катализатора платины и палладия. Этот катализатор помогает реакция СО и углеводородов, а остальные кислорода в выхлопных газах. Например:

Читать еще:  Датчик давления топлива на двигатель hdi

Есть два основных типа конструкций, используемых в каталитических нейтрализаторов — сотовая и керамические бусы. Большинство автомобилей сегодня используют сотовую структуру.

Третий этап преобразования системы управления, которая контролирует поток выхлопных газов, и использует эту информацию для управления системой впрыска топлива. Там на датчик кислорода установлен на входе в каталитический нейтрализатор, то есть это ближе к двигателю, чем преобразователь. Этот датчик сообщает движка, сколько кислорода в выхлопных газах. Двигатель компьютера можно увеличить или уменьшить количество кислорода в выхлопе, регулируя воздух-топливо. Эта схема управления позволяет двигателю компьютер, чтобы убедиться, что двигатель работает на близком к стехиометрической точке, а также чтобы убедиться, что есть достаточное количество кислорода в выхлопе, чтобы окисление катализатора для сжигания не сгоревших углеводородов и СО

Каталитический нейтрализатор делает большую работу по снижению загрязнения, но он все еще может быть существенно улучшилась. Одной из самых больших недостатков является то, что он работает только при достаточно высокой температуре. При запуске холодного автомобиля, каталитический нейтрализатор практически ничего не делает, чтобы уменьшить загрязнение в выхлопных газах.

Одним из простых решений этой проблемы состоит в перемещении каталитический нейтрализатор ближе к двигателю. Это означает, что горячие выхлопные газы достигают конвертер и он нагревается быстрее, но это может также сократить срок службы преобразователя, выставляя его на очень высоких температурах. Большинство автопроизводителей положение преобразователя под передним пассажирским сиденьем, достаточно далеко от двигателя для поддержания температуры до уровня, который не повредит ее.

Подогрев каталитического нейтрализатора является хорошим способом для сокращения выбросов. Самый простой способ для подогрева преобразователя является использование электрических нагревателей сопротивления. К сожалению, 12-вольтовых электрических систем на большинстве автомобилей не обеспечивают достаточной энергии или мощности для нагрева каталитического конвертера достаточно быстро. Большинство людей не будет ждать несколько минут, каталитический нейтрализатор, чтобы нагреться, прежде чем начать свою машину. Гибридные автомобили, которые имеют большой, высокого напряжения батареи может обеспечить достаточно энергии, чтобы разогреть каталитический конвертер очень быстро.

Катализаторы в дизельных двигателях не работают, а также в сокращении выбросов NOx. Одной из причин является то, что дизельные двигатели запустить прохладнее, чем стандартные двигатели и преобразователи работают лучше, так как они нагреваются. Некоторые из ведущих экспертов-экологов автоматического придумали новую систему, которая помогает бороться с этим. Они вводят раствор мочевины в выхлопную трубу, прежде чем он попадает на преобразователь, испаряться и смешиваться с выхлопными и создают химическую реакцию, которая приведет к снижению выбросов NOx. Мочевина, также известная как карбамид, является органическое соединение углерода, азота, кислорода и водорода. Это обнаруживается в моче млекопитающих и земноводных. Мочевина реагирует с NOx, чтобы производить азот и водяной пар, располагая более чем на 90 процентов окислов азота в выхлопных газах.

Каталитические нейтрализаторы по типу носителя делят на керамические и металлические. Носителем выступает керамика в виде сот или метал. На сегодня более распространены керамические катализаторы. Основной недостаток керамического катализатора — хрупкость. Каталитический нейтрализатор находится за приёмной трубой глушителя (встречается объединенный) или непосредственно в выпускном коллекторе, очень редко за ним. При втором варианте ремонт очень трудоемкий и затратный. Катализатор в выпускном коллекторе установлен в большинстве новых автомобилях. Позволяет добиться экологических норм ЕВРО-4.

Катализатор — устройство предназначенное для снижения выброса вредных веществ в атмосферу с отработавшими газами образовавшимися в двигателе внутреннего сгорания автомобиля.

Система нейтрализации отработавших газов — совокупность компонентов, обеспечивающих снижение выбросов загрязняющих веществ с отработавшими газами при работе двигателя.

Какой срок службы катализатора?
Срок службы автомобильного катализатора главным образом зависит от качества автомобильного бензина. При определенных условиях катализатор можно убить выездив полный бак некачественного топлива. Средний срок службы катализатора от 180 до 200 тысяч километров.

Металлические

Это дорогостоящие катализаторы, в процессе производства требуют сложного технологического оборудования. В результате устройство не подвержено механическим воздействиям, колебаниям температуры. Металлическая передняя часть блока может служить нагревательным элементом. Тонкие стенки несущего материала обеспечивают невысокое аэродинамическое сопротивление, что позволяет использовать катализатор во всех разновидностях техники, в том числе повышенной мощности. Среди преимуществ – пониженный расход топлива и длительный срок эксплуатации.

Автомобильный транспорт

1882 год: «Электромот»

В 1882 году Вернер фон Сименс представил первый в мире троллейбус – транспортное средство, двигатель которого получал питание от воздушной контактной сети. Над этим изобретением он работал в течение десятков лет.

Транспортное средство, получившее название «Электромот» (Elektromote), снабжалось электроэнергией от кабеля, протянутого в воздухе между опорами. Небольшая восьмиколесная тележка (Kontaktwagen) двигалась по контактному проводу вслед за повозкой «Электромота» и служила в качестве токосъемника. Она подключалась к троллейбусу с помощью медных кабелей, по которым подавалась электроэнергия, питающая два двигателя мощностью три лошадиные силы каждый. Напряжение в контактной сети постоянного тока составляло 550 вольт.

«Электромот» мог двигаться со средней скоростью 12 километров в час. Хотя это транспортное средство было более экономичным, чем рельсовый транспорт, испытания вскоре прекратились – главным образом из-за слишком низкого качества дорожного покрытия улиц, что приводило к постоянным перебоям в работе линии.

Около 1900 года инженер Макс Шиман (Max Schiemann) в сотрудничестве с компанией «Сименс и Гальске» вернулся к этой идее. А начиная с 1920-х годов безрельсовые электрические транспортные средства (получившие впоследствие название троллейбусов) стали важным видом транспорта не только в Германии, но и во многих других странах.

1924 год: светофор на Потсдамской площади, Берлин

Первый светофор, работавший на газе, был установлен в Лондоне в 1868 году, однако он вскоре взорвался, убив при этом управлявшего им констебля. Следующий светофор появился только в 1914-м, на этот раз в США и с использованием электрических ламп. В 1924 году на Потсдамской площади в Берлине компанией «Сименс» была установлена первая в Германии автоматическая система регулирования дорожного движения. Сигнальные лампы, смонтированные одна над другой на столбе, были красного, желтого и зеленого цветов.

Новая эра развития светофорных технологий началась с появлением в 1990-х годах светодиодов. Они не только потребляют намного меньше энергии, чем обычные лампы накаливания, но и имеют значительно больший срок службы. При их использовании снижаются затраты на эксплуатацию и техническое обслуживание, так как устраняется необходимость в регулярной замене ламп. Еще одно преимущество современных светодиодных осветительных приборов состоит в том, что они обеспечивают максимальную видимость в любую погоду и в любое время дня и ночи

Тематическая страница: «Светофорам исполняется 100 лет»

1996 год: каталитический нейтрализатор для дизельных двигателей

В 1986 году компанией «Сименс» и автопроизводителем «Уни Кардан» (Uni Cardan) было основано совместное предприятие «Эмитек» (Emitec), специализировавшееся на проектировании и производстве каталитических нейтрализаторов. Предприятие было успешным. Каталитический нейтрализатор с подогревом «Эмитек», разработанный в 1992 году, эффективно сокращал выбросы загрязняющих веществ даже при запуске холодного двигателя.

В 1996 году компания «Сименс» представила специальный каталитический нейтрализатор для дизельных двигателей, который уменьшал содержание вредного оксида азота в выхлопных газах на целых 95 процентов. Система нейтрализации выхлопных газов SINOx «Сименс» помогла оптимизировать работу выхлопных систем грузовых автомобилей с дизельными двигателями. Одно из многих ее технических преимуществ заключалось в том, что каталитический модуль снижал выбросы оксида азота примерно на 70 процентов, а сажи – на 50 процентов, благодаря чему грузовые автомобили с дизельными двигателями могли удовлетворять даже самым строгим требованиям к объему выбросов оксидов азота NO.

Читать еще:  Что такое запас мощности двигателя

В 2001 году инженеры компании «Сименс» использовали в каталитическом нейтрализаторе плазменную обработку, благодаря чему дизельные двигатели легковых автомобилей удовлетворяли самым строгим экологическим нормам.

2000 год: мировой рекордсмен – пьезоэлектрическая форсунка для дизельных двигателей

В 1989 году компанией «Сименс» был создано отдельное структурное подразделение, специализировавшееся на разработке и производстве автомобильной техники. Помимо отдельных компонентов, таких как подушки безопасности, системы ABS и навигационные системы, это подразделение также производило комплексные системы управления двигателем. В 1992 году оно приступило к разработке систем впрыска высокого давления для дизельных двигателей.

Главным элементом этой технологии, получившей название «коммон рейл» (common rail), был пьезогидравлический клапан форсунки, разработанный в 2000 году. Время его переключения составляло 0,1 миллисекунды, что являлось мировым рекордом. Возможность дозировать топливо с очень высокой точностью привела к значительному улучшению технологии прямого впрыска.

Пьезопривод форсунок был в пять раз быстрее, чем обычный электромагнитный привод. Он создавал достаточный напор и усилие для работы клапана, мог функционировать при температуре двигателя до 150 °C и регулироваться при напряжениях, подаваемых бортовой сетью электропитания. Его также отличали продолжительный срок службы и надежность, что особенно важно для транспортных средств, используемых в пассажирских перевозках.

Причины и симптомы неисправности катализатора

Каталитический нейтрализатор или катализатор — неотъемлемая часть выхлопной системы современных автомобилей. Это механическое устройство помогает уменьшить вредные выбросы, превращая их в безвредные соединения, не загрязняющие воздух.

Речь идет о таких вредных газах, как окись углерода, окись азота и несгоревшие углеводороды. Они представляют опасность для здоровья человека, а также для окружающей среды, особенно вызывая смог и кислотные дожди. Сегмент маслкаров V8 фактически прекратил свое существование в 1970-х годах. Это изменение ознаменовало начало отношения автомобильной промышленности к более чистому контролю за выбросами, что привело к разработке каталитического нейтрализатора в 1975 году.

Большинство каталитических нейтрализаторов расположены между выпускным коллектором и глушителем и напоминают уменьшенную версию глушителя выхлопных газов. Однако в зависимости от типа автомобиля их можно найти в разных положениях. Поскольку каталитический нейтрализатор расположен между двигателем и является частью выхлопной системы, работает при очень высоких температурах и прикреплен к днищу автомобиля, он часто подвергается различным внешним и внутренним воздействиям, которые могут засорить или повредить его.

Катализатор рассчитан на эффективную работу до десяти лет, но по ряду причин отказ всегда может произойти задолго до этого. На самом деле причин действительно может быть много.

Каталитические нейтрализаторы начинают свою работу по разложению и преобразованию токсичных газов в более чистые (например, кислород, воду и углекислый газ) сразу после запуска двигателя.

Внутреннее устройство каталитического нейтрализатора

Состоит из двух керамических блоков, которые напоминают сотовую конструкцию. Они выглядят так из-за того, как они устроены: тысячи микросотовых каналов, покрытых дорогими металлами, такими как платина, родий и палладий.

Что происходит, когда каталитический нейтрализатор выходит из строя?

К счастью, вероятность того, что проблемный каталитический нейтрализатор — редкость, но, как и все механические устройства, всегда есть вероятность поломки. Некоторые катализаторы могут протянуть до 10000 км, десять лет или даже весь срок службы транспортного средства. В то же время другие катализаторы потерпят неудачу раньше, если машина не используется для поездок, где они могут достичь оптимальной температуры для правильной работы, прежде чем двигатель будет выключен.

Другие причины включают перегрев, загрязнение и физическое или случайное повреждение самого преобразователя, как внутреннего, так и внешнего, во время движения. Обычно единственным решением является не ремонт, а замена преобразователя, что обычно является дорогостоящим ремонтом.

Каталитический нейтрализатор, который выходит из строя из-за неисправности двигателя , может нагреться до такой высокой температуры, что он может расплавить драгоценные металлы внутри или даже разрушить сотовый материал. Причины, по которым катализатор перестает работать, происходят из-за простых механических проблем, которые можно легко предотвратить с помощью регулярного технического обслуживания двигателя. Они варьируются от изношенных свечей зажигания, неисправного датчика кислорода, неправильной смеси воздуха и топлива, неправильного времени работы двигателя или любой другой проблемы, которая позволяет несгоревшему топливу покинуть камеру сгорания, разрушая каталитический нейтрализатор.

Между тем, предположим, что двигатель вашего автомобиля страдает серьезными проблемами, такими как изношенные поршневые кольца, плохие уплотнения клапанов или неисправная прокладка. В этом случае это может привести к попаданию жидкостей, не предназначенных для попадания в выхлопную систему автомобиля, таких как масло или антифриз, что приведет к непоправимому повреждению преобразователя. Если это произойдет, керамический катализатор будет покрыт значительным слоем углеродной сажи, которую невозможно отремонтировать без замены. Иногда эта сажа накапливается даже при нормальном вождении и при регулярном уходе за автомобилем, и это может привести к засорению катализатора.

Основные симптомы неисправности или засорения катализатора

Снижение производительности двигателя или время простоя.
Если вы заметили, что ваш двигатель работает с перебоями, даже если вы нажали педаль акселератора, это может быть проблема с каталитическим нейтрализатором. Когда каталитический нейтрализатор забивается или блокируется, это препятствует прохождению через него газов и создает противодавление в выхлопной системе, что влияет на производительность и производительность двигателя.

Тепловой удар из-за перегрева

Тепловой удар обычно является результатом очень богатой топливной смеси, содержащей несгоревшее топливо. Эта смесь попадает в катализатор, горит прямо в нем, плавит подложку и вызывает засорение преобразователя.

Чтобы проверить, в порядке ли ваш каталитический нейтрализатор, вам нужно посмотреть, что показывает кислородный датчик, который находится в выхлопной трубе, и показывает, является ли топливная смесь богатой или бедной. Другой способ проверить это — осмотреть катализатор снаружи на предмет видимых повреждений. Если вы заметили изменение цвета или искажение в футляре, это означает, что вам следует посетить мастерскую, поскольку, скорее всего, ваш катализатор забился из-за теплового удара / удара.

Выхлопные газы пахнут серой

Если в течение некоторого времени вы чувствовали, что выходящие из выхлопной системы вашего автомобиля газы пахнут серой, в 99,9% случаев это означает, что у вас проблема с каталитическим нейтрализатором. Причина, по которой газы сильно пахнут серой, связана с неправильным смешиванием топлива или неправильной обработкой выхлопных газов. К сожалению, этот симптом появляется довольно поздно, и в очень редких случаях восстановить катализатор удается.

Повышенный расход топлива

Повышенный расход топлива — один из основных симптомов, указывающих на то, что катализатор может быть забит. Причина увеличения расхода топлива в том, что каталитический нейтрализатор забит и не может поддерживать оптимальную температуру для преобразования вредных газов в безвредные.

Пытаясь восстановить оптимальную температуру и работу преобразователя, система впрыска кислорода (датчик кислорода) автоматически увеличивает подачу кислорода, но он не достигает двигателя и работает более интенсивно и потребляет больше топлива.

Повышенный уровень выбросов

Попадание антифриза и моторного масла в двигатель иногда может нарушить нормальную работу каталитического нейтрализатора. Если это произойдет, вы значительно увеличите свой углеродный след. Вы не только чувствуете запах серы, но и дым выхлопных газов может быть слишком темным.

Читать еще:  Чем запускают двигатель самолета

Если вы обнаружите такую ​​проблему, вы должны немедленно принять меры и заменить забитый или поврежденный каталитический нейтрализатор, прежде чем он повредит всю выхлопную систему и приведет к выбросу большого количества вредных выбросов.

На приборной панели загорается Check Engine

За работой каталитического нейтрализатора управляет кислородный датчик (лямбда зонд). Если датчик обнаруживает падение давления, неправильное обращение с газом или другую проблему, индикаторы на приборной панели загораются и предупреждают вас о проблеме с каталитическим нейтрализатором.

Вы слышите дребезжащий звук из-под вашего автомобиля

Дребезжащий звук, исходящий из вашей машины, никогда не является хорошим знаком. Повреждение каталитического нейтрализатора может привести к разрыву или разрушению внутренней части сотовой сетки. Когда вы включаете автомобиль, эти детали будут вибрировать и издавать дребезжащий звук.

Для профилактических мер для прочистки катализатора рекомендуем Pro-Tec OXICAT P1180.

Каталитическое обезвреживание выхлопных газов тяжёлой техники

Тарарыкин А.Г., Успенская А.Ю.

Что служит основным источником загрязнения воздуха?

В общем деле загрязнения атмосферы вследствие человеческой деятельности, двигатели внутреннего сгорания (ДВС), безусловно, находятся на первом месте. И не просто лидируют, а значительно опережают все остальные вместе взятые техногенные источники. «Первенство» объясняется просто подавляющим численным преимуществом именно этих загрязнителей, по сравнению с суммой всех остальных техногенных источников.

Бензиновые ДВС

Относительно «малотоксичный» бензиновый ДВС, кроме полезной работы, «производит» вредные выбросы в атмосферу, лишь из того, что у него имеется в бензобаке. Поэтому в выхлопе бензинового двигателя содержится какое-то количество недогоревшего топлива (СxНy) и угарного газа (СО). Для успешного их окисления в нейтрализаторе бензинового ДВС существуют вполне благоприятные условия:

вредные продукты – легко окисляемы, а необходимый для реакции каталитического окисления (сжигания) кислород в достаточном количестве присутствует в выхлопе двигателя.

Поэтому, нормально отрегулированный бензиновый двигатель, оснащённый каталитическим нейтрализатором выхлопных газов, достаточно легко и надёжно окисляет вредные примеси до безопасных уровней: углекислого газа (CO2) и воды (H2O):

Дизельный двигатель существенно вреднее своего бензинового «собрата»

Как источник загрязнения атмосферы, дизельный ДВС существенно более опасен. И дело вовсе не в распространенном заблуждении, что дизельное топливо (в просторечии солярка), якобы – хуже или грязнее бензинов высоких экологических стандартов.

Дизельный ДВС также, как и работающий на бензине, разумеется, обеспечивает поступление в атмосферу стандартного набора из угарного газа и остатков недогоревшего топлива. К сожалению этим дело не ограничивается. Повышенная опасность дизельных ДВС «обеспечивается» ещё двумя дополнительными и абсолютно объективными причинами. Первая причина. Более высокие параметры работы дизеля, а именно – давление и температура в цилиндрах уже достаточны для запуска процесса химического синтеза высокотоксичного «букета» – оксидов азота, общей формулы (NОх).

Причём сырьём для этого химического процесса, служат кислород (О2) и азот (N2), то есть обычный чистый воздух, потребляемый дизельным двигателем для работы:

Ни качество топлива, ни регулировки двигателя, или какиелибо другие параметры не способны отменить законы химии и термодинамики при работе дизельного ДВС. Цилиндры двигателя становятся «химическими реакторами», синтезирующими одни из самых токсичных видов атмосферных загрязнений непосредственно из чистого воздуха.

Вторая причина повышенной опасности. В то время как нейтрализация выхлопа бензинового ДВС – это окисление примесей имеющимся в достатке кислородом, нейтрализация же оксидов азота NOx – это строго противоположный процесс химического восстановления. И присутствие кислорода в выхлопе двигателя препятствует процессу нейтрализации, вплоть до полного его прекращения. Таким образом, при каталитической нейтрализации токсичных продуктов дизельного ДВС, нужно организовать протекание в нейтрализаторе двух, строго говоря, несовместимых процессов – окисления и восстановления одновременно. Тем не менее, современные разработки катализаторов уже дают примеры достаточно результативного обезвреживания выхлопа дизельных ДВС.

Дизельные двигатели карьерной, дорожной и строительной техники

Дизельный ДВС грузового автомобиля, равномерно двигающегося по карьерной дороге или шоссе или его стационарный аналог, например, работающий в составе дизель-электрогенератора, основное время работы выдают полезную мощность в стационарном режиме.

Существенно снизить вред, наносимый окислами азота организму человека и окружающей среде, в таком случае возможно с помощью современных каталитических нейтрализаторов, например работающих по технологии Селективного Каталитического Восстановления (SCR), где используются специальные катализаторы или даже химические добавкиреагенты.

Совсем иное дело – работающий экскаватор, оснащённый дизельной силовой установкой. Назвать эксплуатацию его дизельного двигателя «нестационарной» было бы сильным преувеличением: мгновенный набор мощности, остановки, вибрации, рывки и удары, и снова остановки. Ни о каких оптимальных регулировках работы двигателя, здесь не может быть и речи. Процесс дозирования и смешения реагентов, как и сам химический процесс нейтрализации – инерционны, и для режимов работы тяжёлой горной техники – неприменимы по определению. Видимо поэтому на экскаваторах, грейдерах, гидромолотах даже ведущие мировые производители нейтрализаторы не устанавливают, предполагая, что свежий ветер стройки и карьера, способен разогнать облака токсичных выхлопов.

Наихудший вариант – дизельные двигатели тяжёлой техники, помещенные в шахту, тоннель, глубокий карьер

В ситуации закрытого объёма (тоннель, шахта, глубокий разрез) все ядовитые компоненты выброса остаются в призабойном пространстве работы машины, где свежего ветра – не предвидится. Даже качественная вентиляция – не способна полностью устранить проблему локальных избыточных концентраций токсичных веществ. А проблема из области экологии переходит в область здоровья и безопасности людей.

Существуют ли способы разрешения этой проблемы?

И всё-таки, устранение проблемы возможно с помощью каталитических технологий очистки выхлопных газов ДВС.

Для этого достаточно использовать грамотно спроектированный каталитический реактор-нейтрализатор, устанавливаемый вместо штатного глушителя.

В корпусе нейтрализатора располагается перфорированная корзина, куда засыпается гранулированный катализатор (ШПК-1), изготавливаемый на основе специального шарикового носителя с платиной в качестве активного каталитического элемента.

В комплексе это позволяет преодолеть большинство трудностей, возникающих при эксплуатации в замкнутых объёмах шахт и тоннелей таких сложных объектов, как тяжёлая горная техника. Механические воздействия – вибрации и удары – не сильно сказываются на работоспособности шарикового катализатора. Дымовые выбросы элементарной сажи компенсируются самоочищающимся действием вибрирующего слоя катализатора. Локальные термические перегревы в сочетании с выбросом водяных паров не способны привести к растрескиванию шарикового носителя, как это бывает с монолитными керамическими блоками сотовой структуры, где имеются узкие длинные микроканалы, которые помимо растрескивания, могут забиваться сажей и коксовыми отложениями.

Отработанная конструкция самого реактора, предусматривающая гранулированную засыпку, исключает необходимость в специальных уплотнениях блоков, термокомпенсациях и прочих ухищрениях. А если нет уплотнений, то, следовательно, нечему и разрушаться, создавая каналы, через которые отработанные газы выбрасываются в атмосферу неочищенными. Такая система проверена несколькими десятилетиями успешной эксплуатации нейтрализаторов.

Служит ли каталитический нейтрализатор панацеей, снимающей все проблемы?

Условия эксплуатации, которые рассмотрены в данной статье, не могут принести полного устранения проблемы очистки и токсичных выхлопов. Однако, такие компоненты как угарный газ (СО) и остатки топлива (СХНy) могут быть нейтрализованы практически полностью, а объёмы выбросов наиболее сложных – оксидов азота, за счёт высокого качества катализатора реально снижаются на 15–40%.

Несколько сотен единиц работающей в нашей стране техники, оснащённой такими нейтрализаторами, реально и ежедневно подтверждают это.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector