4.2 Каталитический нейтрализатор
- каталитический нейтрализатор осуществляет очистку отработавших газов двигателей с искровым зажиганием (может устанавливаться и на дизелях). Содержит керамические блочные носители с покрытием из активного каталитического вещества.
Каталитический нейтрализатор (англ. catalytic converter – конвертер) – устройство в выхлопной системе, предназначенное для снижения токсичности отработавших газов посредством восстановления оксидов азота и использования полученного кислорода для дожига угарного газа и недогоревших углеводородов.
Задачей автомобильного каталитического нейтрализатора является снижение количества вредных веществ в выхлопных газах. Среди них: окись углерода (СО) — ядовитый газ без цвета и запаха (угарный газ); углеводороды (CH), также известные как летучие органические соединения – один из главных компонентов смога, образуется за счет неполного сгорания топлива; оксиды азота (NO и NO2, которые часто объединяют под обозначением NOx) – также являются компонентом смога, а также кислотных дождей, оказывают влияние на слизистую человека.
Каталитический нейтрализатор расположен либо на приемной трубе, либо сразу после нее. Внутри корпуса каталитического нейтрализатора (рисунок 2) находится керамическая сотовая конструкция. Соты нужны для того, чтобы увеличить площадь контакта выхлопных газов с поверхностью, на которую нанесен тонкий слой платиноиридиевого сплава. Недогоревшие остатки (CO, CH, NO) касаясь поверхности каталитического слоя, окисляются до конца кислородом, присутствующим также в выхлопных газах. В результате реакции выделяется тепло, разогревающее катализатор и, тем самым, активизируется реакция окисления. В конечном итоге на выходе из катализатора (исправного) выхлопные газы содержат в основном N2 и СО2.
Рисунок 2 – Каталитический нейтрализатор
Каталитические преобразователи дизельных двигателей плохо справляются с сокращением выбросов NOx. Одна из причин в том, что дизельные двигатели сами по себе функционируют в более низком температурном режиме, чем бензиновые, а преобразователи работают лучше при нагреве. Некоторые ведущие эксперты в области «зеленого» автомобилестроения придумали новую выхлопную систему, которая помогает исправить этот недостаток. Они впрыскивают водный раствор мочевины в выхлопную трубу до того, как газы достигнут преобразователя. При этом возникает химическая реакция, которая уменьшает количество NOx. Карбамид, также известный как мочевина — органическое соединение углерода, азота, кислорода и водорода. Его можно обнаружить в моче млекопитающих и земноводных, что и объясняет такое название. Мочевина реагирует с NOx с получением азота и водяного пара, снижая количество оксидов азота в выхлопных газах более чем на 90%.
Глушитель
- глушители сглаживают пульсаций в потоке отработавших газов и максимально возможного снижают шум на выпуске.
В глушителях применяются в основном два физических эффекта – звукопоглощение (рисунок 3, а) и резонанс (рисунок 3, b). Большинство глушителей используют комбинацию этих эффектов (рисунок 3, с).
Рисунок 3 – Глушители
Резонаторные глушители состоят из камер различной длины, соединенных между собой трубами. Различия в площадях поперечных сечений труб и камер, отклонения потока отработавших газов и наличие резонаторов, образованных соединительными трубами и камерами обеспечивают эффективное глушение шума, особенно на низких частотах Чем больше камер, тем эффективнее процесс глушения шума, но такой глушитель имеет большую массу и приводит к большим потерями мощности.
Шумопоглощающие глушители имеют одну камеру, заполненную звукопоглощающим материалом, через которую проходит перфорированная труба. Звуковые колебания через отверстия в перфорированной трубе взаимодействуют со звукопоглощающим материалом и преобразуются в теплоту. Звукоизолирующий материал обычно состоит из длинноволокнистой минеральной ваты (на основе базальта или силикатов), плотность которой составляет от 120 до 150 г/л. Степень глушения шума зависит от плотности, звукопоглощающих свойств материала, а также длины и толщины стенки камеры. Глушение происходит в широком диапазоне звуковых частот.