6.3.3 Будова трикомпонентного каталітичного нейтралізатора
Каталітичний нейтралізатор (рис. 6.3) складається із сталевого корпусу 6, підложки-носія 5 і активного каталітичного покриття з благородних металів 4. Поширено два типи підкладки-носія: керамічні і металеві моноліти.
Керамічні моноліти
Керамічні моноліти представляють собою керамічні тіла, пронизані декількома тисячами дрібних каналів, по яких перепускаються ВГ. Кераміка виготовляється з термостійкого магніє-алюмінієвого силікату. Моноліт, що надзвичайно чутливо реагує на механічну напругу, закріплений в металевому корпусі. Для цього застосовуються мінеральні мати 2 (рис. 6.3), які при першому нагріванні розширюються, надійно фіксуючи моноліт в необхідному положенні. Керамічні моноліти є найбільш часто вживаними в даний час підкладками-носіями каталітичного покриття.
Металеві моноліти
Металевий моноліт, що є альтернативою керамічному, виготовлений з дрібногофрованої металевої фольги завтовшки 0,05 мм і закріплений методом високотемпературного паяння. Завдяки тонкостінній структурі, розміщається більше газових каналів на одній і тій же площі. Це означає менший опір пропуску ВГ, що важливо для потужних форсованих двигунів.
Керамічне покриття
Керамічні і металеві моноліти вимагають покриття з оксиду алюмінію (А12О3) — так званий абсорбційний шар 4 (рис. 6.3).
Цей шар збільшує ефективну поверхню каталітичного нейтралізатора в 7000 разів. Нанесений поверх нього каталітичний шар містить благородні метали: у окислювальних каталітичних нейтралізаторах — платину і (або) паладій, а в трикомпонентних каталітичних нейтралізаторах — додатково родій. Платина і паладій прискорюють окислення вуглеводнів і оксиду вуглецю, а родій прискорює очищення ВГ від оксидів азоту. Вміст благородних металів в каталітичному нейтралізаторі складає близько 1-3 гр. Ця величина залежить від робочого об'єму двигуна.
1 – лямбда-зонд; 2 – мінеральний розширювач; 3 – тепло ізолятор; 4 – абсорбційний шар; 5 – підложка; 6 – корпус
Рисунок 6.3 – Будова трикомпонентного каталітичного нейтралізатора
6.3.4 Умови роботи трикомпонентного каталітичного нейтралізатора
Робоча температура
Температура каталітичного нейтралізатора грає дуже важливу роль в забезпеченні ефективності очищення ВГ. Перетворення шкідливих речовин в трикомпонентному каталітичному нейтралізаторі починається лише при робочій температурі понад 300 °С. Ідеальні умови роботи, що забезпечують високий ступінь очищення ВГ і тривалий термін служби нейтралізатора, знаходяться в діапазоні температур 400-800 °С. Термічне старіння сильно зростає в діапазоні 800-1000 °С за рахунок спікання благородних металів і шару А12О3, що приводить до зменшення активної поверхні нейтралізатора. При цьому великий вплив відіграє також тривалість роботи в цьому температурному діапазоні. Понад 1000 °С термічне старіння сильно зростає і призводить до повної втрати ефективності каталітичного нейтралізатора.
В результаті порушень в роботі двигуна (наприклад, перебої в запаленні) температура в каталітичному нейтралізаторі може піднятися до 1400 °С. Такі температури приводять до повного руйнування каталітичного нейтралізатора за рахунок плавлення матеріалу підкладки-носія. Щоб цього не допустити, система запалення повинна працювати особливо надійно і не вимагати технічного обслуговування. Сучасні системи управління двигуном можуть визначати перебої в запаленні і згоранні. Якщо необхідно, вони припиняють вприскування палива у відповідний циліндр, завдяки чому незгоріла суміш не потрапляє в систему випуску.
Іншою умовою надійної і тривалої роботи нейтралізатора є робота двигуна на неетильованому паливі. Сполуки свинцю осідають в порах активної зовнішньої поверхні і знижують їх кількість. Незгорілі частинки моторного масла, що потрапляють у ВГ, теж можуть «отруїти» каталітичний нейтралізатор, тобто пошкодити його так, що він стає неефективним.