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.