Katalizator trójdrożny, opis

D07.04-1140-11

Przedstawiono na przykładzie typu 906 w prawym rzędzie cylindrów

158 Katalizator

G3/18 Sonda lambda z prawej strony w katalizatorze

G8/4 Sonda lambda z prawej strony przed katalizatorem

Położenie

Przy silniku, w przedniej części układu wydechowego

Zadania

Zmniejszanie stężenia następujących związków w spalinach:

- tlenku węgla (CO)

- węglowodoru

- tlenków azotu (NOX)

P49.10-2419-76

Budowa

Katalizator (schematycznie)

1 Ceramiczny blok monolitowy

2 Siatka druciana (zabezpieczenie mechaniczne)

3 Obudowa z podwójnymi ściankami (izolacja)

4 Warstwa nośna (tzw. washcoat) z czynną powłoką z platyny i rodu

W każdym katalizatorze znajdują się dwa ceramiczne bloki monolitowe, w każdym z nich występuje ok. 600 kanalików. Przez kanaliki te przedostają się spaliny. Elementy ceramiczne są wykonane z odpornego na wysokie temperatury glinokrzemianu magnezu.

Bardzo podatne na naprężenia bloki monolitowe są zabezpieczone elastyczną siatką z drutów stalowych o wysokiej wytrzymałości i umocowane w obudowie z podwójnymi ściankami, wykonanej ze stali nierdzewnej.

Bloki ceramiczne wymagają warstwy nośnej z tlenku glinu, tzw. "washcoat", która zwiększa powierzchnię czynną katalizatora o współczynnik 7000.

Umieszczona na warstwie nośnej katalitycznie czynna powłoka w katalizatorach trójdrożnych jest wykonana głównie z platyny i rodu.

Platyna przyspiesza oksydację węglowodorów i CO, rod redukcję NOX.

Właściwa sonda lambda w katalizatorze jest położona z boku przy odpowiednim katalizatorze i wystaje do komory pomiędzy obydwoma blokami monolitowymi.

P49.10-2420-76

Działanie

Składniki spalin

CO Tlenek węgla

CO2 Dwutlenek węgla

H2O Woda

HC Węglowodór

N2 Azot

NOx Tlenki azotu

Proces regulacji

A Spaliny

B Oczyszczone spaliny

F Bogata mieszanka

M Uboga mieszanka

λ Lambda (stosunek powietrza do paliwa)

Przedostające się przez katalizator spaliny stykają się z metalami szlachetnymi, z platyną i rodem.

Mają przy tym miejsce następujące procesy:

 Przez utlenianie tlenek węgla jest przekształcany w dwutlenek węgla a węglowodory w wodę i dwutlenek węgla. Potrzebny tlen jest pobierany z tlenu resztkowego zawartego w spalinach.

 Poprzez redukcję NOX są przekształcane w azot i dwutlenek węgla.

Czynnikiem decydującym przy przekształcaniu szkodliwych związków jest stężenie resztkowe tlenu w spalinach. Określane jest regulacją lambda i podczas normalnego trybu pracy utrzymywane na poziomie λ = 1.

-----------------------------------------------------------------------------------------

Warunki działania

Tak samo jak w przypadku sond lambda bardzo ważnym czynnikiem wpływającym na działanie katalizatora jest temperatura pracy. Godna uwagi konwersja (przekształcenie) szkodliwych związków następuje dopiero po osiągnięciu temperatury pracy ok. 250 °C. Na skutek położenia przy silniku, izolowanych szczeliną powietrzną kolektorów wydechowych i funkcji wdmuchiwania powietrza właściwa temperatura pracy po rozruchu silnika jest osiągana szybko.

Idealne warunki pracy dla wysokich wydajności przekształcenia i długiej trwałości panują w zakresie temperatur od ok. 400 do
800 °C.

Na skutek nieprawidłowego działania silnika, jak np. zaniki zapłonów, temperatura katalizatora może przekroczyć 1400 °C. Tak wysokie temperatury powodują zniszczenie katalizatora przez stopienie ceramicznych bloków monolitowych. Poza tym dla prawidłowej, długotrwałej eksploatacji konieczne jest stosowanie wyłącznie bezołowiowego paliwa. Związki ołowiu osadzają się na powierzchni i nie dopuszczają do kontaktu spalin z katalitycznie czynną warstwą.

-----------------------------------------------------------------------------------------

 Określenie "katalizator trójdrożny" wynika z właściwości jednoczesnego redukowania emisji trzech szkodliwych związków.