Нейтрализаторы отработавших газов

Токсичные компоненты отработавших газов двигателей можно снижать путем термической и каталитической нейтрализации.

Термическая нейтрализация предполагает дожигание СН и СО и превращение их в С02 и Н20 при температуре газов выше 700 "С. Для этого используют термические реакторы. В случае работы двигателя при б = 0,8...0,9 содержание углеводородов в отработавших газах понижается до 50 %. В объем термического реактора вторичный воздух подается специальным насосом с ременным приводом или за счет использования волновых явлений в системе выпуска. Организация работы двигателя на обогащенной смеси, повышение противодавления на выпуске, а также затраты энергии на привод насоса вызывают значительное (до 15 %) увеличение расхода топлива.

Каталитическая нейтрализация отработавших газов основана на повышении скорости протекания химических процессов за счет использования специальных катализаторов. При прохождении газов вдоль поверхностей, покрытых активным каталитическим слоем, происходят три основных процесса: адсорбция, собственно сами химические реакции и десорбция.

Такие системы классифицируют по следующим признакам:

по типу — окислительные (окисляют СО и СН до С02 и Н20), восстановительные (восстанавливают азот из NOx) и трехкомпо-нентные (окисляют СО, СН и восстанавливают NOx);

по назначению — главные и пусковые;

по исполнению — одно- и двухкамерные;

по типу носителя катализатора — с насыпным или монолитным носителем;

по материалу носителя — с керамическим или металлическим

носителем;

по материалу активного каталитического слоя — с благородными или обычными материалами.

В окислительных нейтрализаторах увеличиваются скорости протекания реакций преобразования СН и СО в С02, Н20, Н2 при наличии 02. Для работы такого нейтрализатора необходим свободный кислород. Поэтому в двигателе с искровым зажиганием при б < 1 перед нейтрализатором в поток отработавших газов вводят дополнительное количество кислорода (с вторичным воздухом).

В нейтрализаторах восстановительного типа происходят реакции превращения СН, СО и N0 в С02, Н20, Н2. Нейтрализаторы этого типа в настоящее время не используются, поскольку для их эффективного применения необходима работа двигателя при б < 1, что ухудшает экономичность двигателя.

Металлический носитель обеспечивает небольшое гидравлическое сопротивление, быстрый прогрев до рабочих температур, высокую прочность, термическую стойкость, малые габаритные размеры при высокой эффективности нейтрализации, но имеет высокую стоимость.

Для нормальной работы нейтрализатора необходимо поддерживать требуемый состав смеси, обеспечивать рабочий температурный режим, создавать необходимое соотношение объемов отработавших газов и нейтрализатора.

Нейтрализатор начинает работать при температуре 250 °С. Поэтому очень важно быстро прогревать его на режимах пуска двигателя. Эту проблему можно решать путем приближения нейтрализатора к двигателю, дополнительным подогревом или установкой специального пускового нейтрализатора. С наибольшей эффективностью нейтрализатор работает при температурах 400... 800 "С. При температурах выше 800... 1000 °С происходит спекание промежуточного и каталитических активных слоев, что уменьшает активную поверхность катализатора. Поэтому нейтрализатор размещают перед глушителем на расстоянии от двигателя, исключающем его перегрев.

При слишком позднем зажигании температура отработавших газов может доходить до 1400 °С и выше, что также за короткий срок может расплавить поверхность носителя. Избежать этого позволяет электронное зажигание.