- materiály pro žáky
- třída 3.A
- AUT (3.A)
- 12) Katalyzátory
12) Katalyzátory
12) Katalyzátory
Množství škodlivin vznikajících u zážehových motorů lze snižovat různými opatřeními :
a) Ovlivněním směšovacího poměru a tvorby směsi ( viz palivové soustavy zážehového a vznětového motoru )
b) Vnitřními opatřeními u motoru k ovlivnění průběhu spalování
c) Dodatečnou redukcí škodlivých emisí za motorem
U výfukového systemu lze škodliviny snižovat :
1) Recirkulací výfukových plynů – zavedením určitého množství výfukových plynů zpět do sání motoru se může výrazně snížit emise NO2. Lze použít vnitřní recirkulaci větším úhlem překrytí ventilů ( sacího a výfukového ) nebo vnější recirkulaci. Používají se systémy pneumatické, mechanické nebo řízené elektronicky. Děj probíhá v závislosti na poloze škrtící klapky a na tlaku plnícího vzduchu proti tlaku ve výfukovém systemu.
2) Katalyzátory – chemicky je katalyzátor látka, která ovlivňuje průběh reakce, aniž se jí sama zúčastňuje; správný název zařízení je katalytický konvertor. Katalyzátor není tedy filtr, který by zachycoval nečistoty. Katalyzátorem jsou vrstvy vzácných kovů ( platina, rhodium ), které vyvolávají reakci produktů nedokonalého hoření se zbytkovým kyslíkem a oxidy dusíku. Pro urychlení oxidačního procesu se využívá nejčastěji platina, redukční proces urychluje rhodium.
Podle provedení rozlišujeme katalyzátory :
• Oxidační ( dvojcestné ) – snižují CO a CmHn
• Redukční ( jednocestné ) – snižují NO
• Kombinované ( třícestné ) – snižují všechny tři složky škodlivin
Oxidační katalyzátor pracuje s přebytkem vzduchu a přeměňuje pomocí oxidace ( tj. spalování ) CO a uhlovodíky na vodní páru CO2. Ke snížení oxidů dusíku oxidačními katalyzátory nedochází. U motorů se vstřikováním se získá kyslík potřebný k oxidaci většinou prostřednictvím chudé směsi s přebytkem vzduchu ( λ˃1 ). Oxidační katalyzátory byly v důsledku zpřísňujících se limitů emisí škodlivých plynů poprvé použity v roce 1975 v USA.
Redukční katalyzátor se používal u tzv. dvoukomorových katalyzátorů ( dva za sebou řazené katalyzátory ). Výfukové plyny proudí nejdříve přes redukční katalyzátor a pak přes oxidační katalyzátor. Mezi nimi dochází k přefukování plynů. V prvním katalyzátoru jsou přeměněny oxidy dusíku, ve druhém uhlovodíku a CO. Redukce NOx je u tohoto systemu výrazně horší než u jednokomorového třícestného katalyzátoru s regulací lambda.
Kombinovaný ( třícestný ) katalyzátor výrazně redukuje všechny tři škodlivé složky ( CO,CmHn, NOx ) zároveň. Předpokladem pro jeho činnosti je, aby složení směsi přiváděné do válců odpovídalo poměru λ=1. Dnes je třícestný katalyzátor ve spojení s regulací lambda ( třícestný řízený katalyzátor ) nejúčinnějším systémem redukce škodlivých emisí výfukových plynů. Většina dne seriově vyráběných vozidel je vybavena tímto systémem. ( Běžně se užívá výrazu třícestný, ale správné označení je trojúčinný nebo třínožkový katalyzátor ).
Z konstrukčního hlediska se nejvíce používá keramický monolitický katalyzátor. V současné době mají tyto katalyzátory 60 až 65 kanálků na 1 cm2.
To představuje podle velikosti katalyzátoru okolo 5 000 kanálků v celém příčném průřezu.
Používají se i katalyzátory kovové ( svinutá kovová folie ).
Druhy katalyzátorů podle řízení :
• Neřízený bez kyslíkové lambda sondy ( zážehové motory s klasickým karburátorem )
• Řízený s kyslíkovou lambda sondou ( zážehové motory s elektronicky řízeným karburátorem nebo elektronicky řízeným vstřikováním paliva ).
Nejlépe redukuje škodlivé látky ve výfukových plynech řízený katalyzátor. Před vstupem výfukových plynů do katalyzátoru je umístěna kyslíková lambda sonda.