Descriere componentă catalizator cu trei căi

P49.10-2426-81

Prezentat motor 272.963 rând cilindri dreapta

158 Catalizator

G3/4 Sondă O2 dreapta, înainte de catalizator

G3/6 Sondă O2 dreapta, după catalizator

Amplasare

Amplasat în apropierea motorului în partea din faţă a instalaţiei de eşapament.

Sarcină

Reducerea următoarelor emisii poluante în gazele arse:

 Monoxid de carbon (CO)

 Hidrocarbură (HC)

 Oxizilor de azot (NOx).

P49.10-2419-76

Structură catalizator (schematică)

1 Monolit ceramic

2 Împletitură din sârmă (inserţie)

3 Carcasă cu pereţi dubli (izolare)

4 Substrat (Washcoat) cu acoperire din platină şi rodiu

În fiecare catalizator se află câte doi monoliţi ceramici cu aproximativ câte 600 de celule. Acestea sunt străbătute de gaze de evacuare. Ceramica este formată din silicat de aluminiu-magneziu rezistent la temperaturi ridicate.

Monolitul care reacţionează extrem de sensibil la tensionări este încorporat într-o împletitură din sârmă elastică de oţel înalt aliat şi fixat într-o carcasă din oţel nobil cu pereţi dubli.

Monoliţii ceramici necesită un substrat din monoxid de aluminiu (Al2O3), aşa-numitul "Washcoat", care măreşte suprafaţa activă a catalizatorului cu factorul 7000.

Stratul catalitic activ aplicat pe substrat este format la catalizatoarele cu trei căi în principal din platină şi rodiu.

Platina accelerează oxidarea hidrocarburilor (HC) şi monoxidului de carbon (CO) iar rodiul reducţia oxizilor de azot (NOx).



Pe baza caracteristicii diminuării simultane a trei componente de emisii poluante se utilizează denumirea "catalizator cu trei căi".

P49.10-2420-76

A Gaze de evacuare nepurificate

B Gaze de evacuare purificate

F Amestec bogat

M Amestec sărac

λ Lambda (raport carburant-aer)

Componente gaze arse:

CO Monoxid de carbon

CO2 Bioxid de carbon

H2O Apă

HC Hidrocarbură

2n Azot

NOx Oxizi de azot

Funcţie

Gazele de evacuare străbat catalizatorul şi aici intră în contact cu metalele nobile platină şi rodiu.

 Prin oxidare monoxidul de carbon (CO) se transformă în bioxid de carbon (CO2) şi hidrocarburile (HC) în apă (H2O) + bioxid de carbon (CO2).

 Prin reducţie oxizii de azot se transformă (NOX) în azot (N2) + bioxid de carbon (CO2).

Decisiv pentru transformarea emisiilor poluante este conţinutul rezidual de oxigen din gazele de evacuare. El va fi determinat prin reglarea Lambda şi va fi menţinut la funcţionare normală la λ=1.

Condiţii de funcţionare

Temperatura de funcţionare joacă şi la catalizator ca şi la sonda O2 un rol foarte important. O conversie substanţială (transformare) a emisiilor poluante are loc abia de la o temperatură de funcţionare de cca. 250 °C. Datorită amplasării în apropierea motorului, a galeriilor de evacuare cu interstiţii izolate şi prin înbogăţirea amestecului se atinge rapid temperatura după pornire.

Condiţiile ideale de funcţionare pentru rate mari de transformare şi durată lungă de viaţă predomină în domeniul de temperaturi începând cu cca. 400 până la 800 °C.

Prin disfuncţionalitatea motorului, precum întreruperi de aprindere, poate să crească temperatura catalizatorului la peste 1400 °C. Astfel de temperaturi duc la deteriorarea catalizatorului prin topirea monoliţilor ceramici.

O altă premisă pentru funcţionarea de lungă durată sigură este întrebuinţarea exclusivă de combustibil fără plumb. Compuşii de plumb se suprapun pe suprafaţa activă şi împiedică astfel contactul gazelor arse cu stratul catalitic.



Dacă se rulează cu exces de aer la injecţia directă în regimul funcţionare secvenţială, atunci catalizatorul nu poate transforma suficient oxizii de azot. Devin necesare catalizatoare de acumulare NOX suplimentare.