13 Контроль содержания кислорода в отработавших газах.

Так как газы, не содержащие в молекуле атомов углерода ИК-излучение практически не поглощают, концентрация кислорода измеряется с помощью датчика, действующего по принципу гальванического элемента с твердым электролитом в виде пористого керамического материала, изготовленного из диоксида циркония и оксида иттрия. Конструкция такого датчика показана на рис. 2.10.

Рис. 2.10. Схема циркониевого датчика кислорода: 1 – труба подачи отработавших газов; 2 – корпус датчика; 3 – контактные площадки; 4 – керамический защитный слой; 5 – платиновые электроды; 6 – твердый электролит

Напряжение электрического тока, обратно-пропорциональное содержанию кислорода в ОГ, создается на электродах из платины, напыленной на металлокерамику. Температурный диапазон работы датчика составляет 300…1000^оС. При меньшей и большей температурах он не работоспособен. Поэтому предусматривается электроподогрев датчика.

14 История внедрения на автомобильном транспорте нейтрализаторов каталитического окисления вредных веществ.

Первые каталитические нейтрализаторы появились на американских автомобилях в 1975 году. Керамическая трубка, покрытая драгоценными металлами (платина, палладий, родий), превращала угарный газ СО в углекислый СО₂. Но катализатор эффективно работает только в зоне, так называемого, «Лямбда – окна» при коэффициенте избытка воздуха  = 0,98…1,01.

Карбюратор стабильности состава обеспечить не мог, и поэтому вспомнили о преждевременно изобретенной впрысковой топливной системе. Такая система имеет электронный коммутатор с обратной связью по составу отработавших газов.

Для этого в выпускном коллекторе устанавливают датчик кислорода, напряжение на котором резко падает в момент перехода от богатой смеси к бедной.

В 1977 году к имеющейся секции добавили «противоазотную», для нейтрализации NO_x, а в 1979 году нейтрализатор стал улавливать и несгоревшие углеводороды С_nH_m. Такой нейтрализатор называется трехкомпонентным (иногда его неправильно называют трехступенчатым).

Первоначально нейтрализатор располагался под днищем автомобиля, представляя собой самостоятельную конструкцию. Однако при такой компоновке нейтрализатор слишком долго прогревался. В 1990 году, для более быстрого его прогрева до рабочих 300⁰С, нейтрализатор объединили с выхлопным коллектором, образовав единый узел – катколлектор .

Через пять лет появился мощный электроподогрев, что позволило приводить нейтрализатор в рабочее состояние в течение 10 секунд.

Однако в начальной стадии работы двигателя в нейтрализатор может попасть несгоревшее топливо, которое, выгорая после прогрева, разрушает керамические соты. Для борьбы с этим явлением корпорация «Хонда» разработала цеолитовую ловушку углеводородов, которая поглощает топливо при температуре менее 200⁰С, а после прогрева начинает его постепенно отдавать. Нейтрализатор с цеолитовой ловушкой обеспечивает значительно более чистый выхлоп, чем требует Евро-4 (СО – 0,1 г/км, СН – 0,02 г/км).

Совершенствуется и сам нейтрализатор. Сейчас губка нейтрализатора делается из вспененной керамики с количеством сот около 60 на 1 см² поверхности. Фирма «Эмитекс» (США) разработала набивку из тончайшей (25 мкм) фольги «Алюхром» с плотностью ячеек до 200 на 1 см². Габариты нейтрализатора стали втрое меньше, а стоимость во столько же раз больше.

Сегодня на изготовление автомобильных нейтрализаторов идет до 35 % мировой добычи платины, 45% палладия и до 90% родия.