Намаляване на токсичността на отработените газове (Fiesta 4)

Бензинът се състои основно от въглеродни и кислородни молекули. Когато бензинът гори в цилиндрите на двигателя, въглеродът се свързва с кислорода във въздуха, което води до образуването на въглероден диоксид (въглероден диоксид CO₂), водородът се свързва с кислород, образувайки вода (H2O). От 1 литър бензин се получават приблизително 0,9 литра вода, която обикновено не се вижда, тъй като напуска изпускателната система под формата на пара, която се превръща в под въздействието на висока температура. Само когато двигателят е студен, особено през студения сезон, се виждат бели облаци от изгорели газове, образувани от кондензирана вода.

Тези продукти на горене се образуват при смесване на въздух и гориво в оптимално съотношение (14,7:1). Но, за съжаление, това съотношение не винаги се поддържа, поради което в отработените газове присъстват вредни вещества.

Fiesta е оборудвана с контролиран трипътен каталитичен конвертор, а дизеловият двигател с окислителен каталитичен конвертор

Всички превозни средства без изключение са оборудвани с контролиран трипътен каталитичен конвертор; превозните средства с дизелови двигатели Endura-DE са оборудвани с окислителен каталитичен конвертор. Контролираният каталитичен конвертор намалява въглеродните оксиди с приблизително 85%, въглеводородите с 80% и азотните оксиди със 70%. Окислителните каталитични конвертори нямат ефект върху концентрацията на азотни оксиди. С увеличаване на пробега ефективността на каталитичния конвертор намалява. Обозначението "контролиран" показва, че при работещ двигател съставът на отработените газове се следи постоянно с помощта на датчик за концентрация на кислород и съдържанието на вредни вещества в газовете се намалява до стандартите, предписани от закона.

Функция на сензора за концентрация на кислород (ламбда сонда)

Ориз. 11.4. Местоположение на сензора за концентрация на кислород (1) в приемната изпускателна тръба (2), където температурата на отработените газове е максимална

Сензорът за концентрация на кислород (HO2S) на Fiesta е монтиран пред катализатора в предната изпускателна тръба (фиг. 11.4) и работи на принципа на галваничен елемент с твърд електролит под формата на керамичен материал, изработен от циркониев диоксид и итрий. Керамичният материал на сензора е изложен отвън на изгорелите газове, вътрешната му повърхност е свързана с околния въздух. За да се намали времето, необходимо за привеждане на сензора в нормален режим на работа, той е оборудван с електрическо отопление. Поради разликата в съдържанието на кислород в отработените газове и околния въздух възниква потенциална разлика в сензора, която се увеличава значително при определено съдържание на остатъчен кислород в отработените газове. Този скок на напрежението възниква точно при съотношението гориво/въздух l=1. При липса на кислород (l < 1), т.е. с богата смес въздух-гориво, напрежението е 0,9–1,1 V. С бедна смес (l > 1) напрежението намалява до 0,1 V.



Сигналът от сензора за концентрация на кислород се предава към блока за управление на системата за впръскване на гориво. Устройството обогатява или обеднява сместа въздух-гориво, за да поддържа съотношението гориво-въздух възможно най-близо до оптималното l=1.

Работна зона на каталитичен конвертор

Степента на ефективност на каталитичния конвертор е функция на работната температура. Неутрализаторът започва да работи при температура около 300°C, която се достига след 25–30 секунди движение. Работните температури в диапазона 400–800°C осигуряват оптимални условия за постигане на максимална ефективност и дълъг експлоатационен живот на неутрализатора.

Керамичният каталитичен конвертор е податлив на екстремни температури. Ако температурата му превиши 900°C, започва процесът на интензивно стареене, а при температури над 1200°C експлоатационните му характеристики се нарушават напълно.

Активният слой се състои от метали, които са чувствителни към съдържанието на олово в горивото, при чието отлагане активността на каталитичния слой бързо намалява. Следователно двигателите с каталитични конвертори трябва да работят само с безоловен бензин.



Ориз. 11.5. Схема на работа на каталитичен конвертор. Вредните вещества NOx (азотни оксиди), CO (въглероден окис) и CH (въглеводороди) идват от двигателя, а след реакцията в катализатора излизат N₂ (азот), CO₂ (въглероден диоксид) и H2O (вода): 1,2 - метална мрежа; 3 – тяло; 4 – перфорирана фуния



Катализаторът има пореста керамична основа, покрита с благородните метали платина и родий и затворена в корпус от неръждаема стомана. Керамичната основа, разположена върху телена мрежа, е пронизана с голям брой успоредни канали. Върху стените на канала се нанася междинен слой за увеличаване на активната повърхност на катализатора (фиг. 11.5).

Катализаторът съдържа 2-3 g благородни метали, като платината подпомага окисляването, а родият намалява азотните оксиди.

Катализаторът неутрализира вредни вещества като въглероден оксид, въглеводороди и азотни оксиди (затова се нарича трипътен катализатор).



ПРАКТИЧЕСКИ СЪВЕТ

Експлоатация на автомобили с катализатор

Ако двигателят на вашата Fiesta не стартира поради слаба батерия, не се опитвайте да стартирате двигателя чрез бутане или теглене на автомобила. Много неизгоряло гориво ще попадне в катализатора, което в крайна сметка ще го направи неизползваем.

Ако има прекъсвания в запалването или прекъсвания на запалването, трябва незабавно да проверите системата за запалване и при по-нататъшно шофиране избягвайте високи обороти на двигателя.

Преди да нанесете защитна мастика върху дъното, внимателно затворете катализатора, в противен случай може да възникне пожар.



Не забравяйте да проверявате топлинните щитове всеки път, когато повдигате автомобила си.

Теч в изпускателната система (изгоряло уплътнение, пукнатина поради висока температура и др.) пред сензора за концентрация на кислород води до неправилни резултати от измерването (високо съдържание на кислород). Следователно електронният блок за управление на двигателя ще обогати сместа, което ще доведе до повишен разход на гориво и преждевременно износване на катализатора.



ТЕХНИЧЕСКИ РЕЧНИК

Състав на отработените газове

Въглероден оксид (въглероден оксид - CO).

Колкото по-богата е сместа въздух-гориво, толкова повече въглероден окис се произвежда. Прецизният контрол на количеството впръскано гориво, правилно зададеният момент на запалване и равномерното разпределение на сместа в горивната камера намаляват съдържанието на въглероден оксид в отработените газове. Никога не измервайте въглеродния окис на закрито, защото въглеродният окис е отровен и дори малки концентрации на закрито могат да бъдат фатални. Във въздуха въглеродният окис се свързва относително бързо с кислорода, за да образува въглероден диоксид. Въпреки факта, че въглеродният диоксид не е отровен, той участва в образуването на "парниковия" ефект.



Въглеводороди (CH).

Въглеводородните съединения са обединени в една група. Съдържанието на CH зависи от конструкцията на двигателя (фиксирана стойност). Твърде богата или твърде бедна смес въздух/гориво също повишава съдържанието на CH в отработените газове. Някои от тях са безопасни, други могат да причинят рак. Всички въглеводородни съединения заедно с азотните оксиди (NOx) образуват смог (силно разтворими мъгливи облаци от отработени газове).

Азотни оксиди (NOx или NO) -

се образуват основно поради наличието на азот във въздуха, постъпващ в горивната камера (над 3/4). Тяхната концентрация е особено висока при двигатели с нисък разход на гориво и ниско съдържание на CO и CH в отработените газове. Тези двигатели се характеризират с високи температури на горене и бедна въздушно-горивна смес. При високи концентрации азотните оксиди могат да увредят дихателната система. Когато се комбинира с вода, се образува киселинен дъжд.

Въглероден диоксид (CO₂).

Образува се по време на изгарянето на гориво, съдържащо въглерод, когато се комбинира с кислорода във въздуха. Въглеродният диоксид намалява полезните ефекти на озоновия слой на Земята, който предпазва от вредното ултравиолетово лъчение от Слънцето.

Токсични вещества, съдържащи се в отработените газове на дизеловите двигатели.

Когато дизеловият двигател работи, се генерират малки количества CO и CH. Поради по-високата компресия, дизеловият двигател отделя по-малко азотни оксиди. Но дизеловият двигател се характеризира с други вредни вещества в продуктите от горенето. Например саждите са типичен компонент на дизеловите отработени газове. Саждите се състоят от неизгорели въглероди и пепел. При вдишване от дихателната система частиците сажди стават ракови патогени. Серен диоксид (SO2) също се образува, когато има сяра, предимно в дизеловото гориво. Подпомага образуването на сярна или сярна киселина при дъжд (киселинен дъжд). Автомобилите с дизелови двигатели причиняват 3% от киселинните валежи.



Въглеродният диоксид се получава, когато дизеловото гориво гори само при по-високи концентрации.

(Оригиналният източник на тази статия може да бъде намерен на FordBook)