Smanjenje toksičnosti ispušnih plinova (Fiesta 4)

Benzin se u osnovi sastoji od molekula ugljika i kisika. Kada benzin izgara u cilindrima motora, ugljik se spaja s kisikom u zraku, što rezultira stvaranjem ugljičnog dioksida (ugljični dioksid CO₂), vodik se spaja s kisikom, stvarajući vodu (H2O). Od 1 litre benzina dobije se otprilike 0,9 litara vode koja se obično ne vidi jer izlazi iz ispušnog sustava u obliku pare koja se pod utjecajem visoke temperature pretvara u. Tek kad je motor hladan, osobito u hladnoj sezoni, vidljivi su bijeli oblaci ispušnih plinova koje stvara kondenzirana voda.

Ovi produkti izgaranja nastaju kada se zrak i gorivo pomiješaju u optimalnom omjeru (14,7:1). Ali, nažalost, ovaj omjer nije uvijek održan, zbog čega su štetne tvari prisutne u ispušnim plinovima.

Fiesta je opremljena kontroliranim trosmjernim katalizatorom, a dizelski motor oksidacijskim katalizatorom

Bez iznimke, sva su vozila opremljena s kontroliranim trosmjernim katalizatorom; vozila s dizelskim motorima Endura-DE opremljena su s oksidacijskim katalizatorom. Kontrolirani katalizator smanjuje ugljikove okside za približno 85%, ugljikovodike za 80%, a dušikove okside za 70%. Oksidacijski katalizatori nemaju utjecaja na koncentraciju dušikovih oksida. Kako se kilometraža povećava, učinkovitost katalizatora se smanjuje. Oznaka "kontrolirano" označava da se tijekom rada motora sastav ispušnih plinova stalno prati pomoću senzora koncentracije kisika i sadržaj štetnih tvari u plinovima svodi na zakonom propisane norme.

Funkcija senzora koncentracije kisika (lambda sonda)

Crtež. 11.4. Položaj osjetnika koncentracije kisika (1) u prihvatnoj ispušnoj cijevi (2), gdje je temperatura ispušnih plinova najveća

Senzor koncentracije kisika (HO2S) na Fiesti ugrađen je ispred katalizatora u prednjoj ispušnoj cijevi (slika 11.4) i radi na principu galvanskog članka s krutim elektrolitom u obliku keramičkog materijala izrađenog od cirkonijev dioksid i itrij. Keramički materijal senzora izvana je izložen ispušnim plinovima, njegova unutarnja površina povezana je s okolnim zrakom. Kako bi se smanjilo vrijeme potrebno za dovođenje senzora u normalni način rada, opremljen je električnim grijanjem. Zbog razlike u sadržaju kisika u ispušnim plinovima i okolnom zraku, u senzoru nastaje potencijalna razlika koja se značajno povećava pri određenom udjelu zaostalog kisika u ispušnim plinovima. Ovaj skok napona događa se točno pri omjeru gorivo/zrak l=1. Uz nedostatak kisika (l < 1), tj. s bogatom smjesom zraka i goriva, napon je 0,9–1,1 V. S siromašnom smjesom (l > 1) napon se smanjuje na 0,1 V.

Signal sa senzora koncentracije kisika prenosi se na upravljačku jedinicu sustava za ubrizgavanje goriva. Jedinica obogaćuje ili smanjuje smjesu zrak-gorivo kako bi održala omjer goriva i zraka što je moguće bliže optimalnom l=1.

Radno područje katalizatora

Stupanj učinkovitosti katalizatora je funkcija radne temperature. Neutralizator počinje djelovati na temperaturi od približno 300°C, koja se postiže nakon 25-30 sekundi kretanja. Radne temperature u rasponu od 400–800°C osiguravaju optimalne uvjete za postizanje maksimalne učinkovitosti i dugog vijeka trajanja neutralizatora.

Keramički katalizator je osjetljiv na ekstremnu toplinu. Ako mu temperatura prijeđe 900°C, počinje proces intenzivnog starenja, a na temperaturama iznad 1200°C njegovo djelovanje je potpuno narušeno.

Aktivni sloj se sastoji od metala koji su osjetljivi na sadržaj olova u gorivu, nakon čijeg taloženja aktivnost katalitičkog sloja brzo opada. Stoga motori s katalizatorom smiju raditi samo na bezolovni benzin.



Crtež. 11.5. Dijagram rada katalizatora. Štetne tvari NOx (dušikov oksid), CO (ugljični monoksid) i CH (ugljikovodici) izlaze iz motora, a nakon reakcije u katalizatoru izlaze N₂ (dušik), CO₂ (ugljični dioksid) i H2O (voda): 1,2 - metalna mreža; 3 – tijelo; 4 – perforirani lijevak

Katalizator ima poroznu keramičku bazu presvučenu plemenitim metalima platinom i rodijem i zatvorenu u školjku od nehrđajućeg čelika. Keramička baza, smještena na žičanoj mreži, prožeta je velikim brojem paralelnih kanala. Međusloj se nanosi na stijenke kanala kako bi se povećala aktivna površina katalizatora (slika 11.5).



Katalizator sadrži 2-3 g plemenitih metala, pri čemu platina potiče oksidaciju, a rodij reducira dušikove okside.

Katalizator neutralizira štetne tvari poput ugljikovog monoksida, ugljikovodika i dušikovih oksida (zato se i zove trosmjerni katalizator).



PRAKTIČNI SAVJETI

Rad vozila s katalizatorom

Ako se motor vaše Fieste ne pokrene zbog slabog akumulatora, ne pokušavajte pokrenuti motor guranjem ili vučom vozila. Puno neizgorjelog goriva dospjet će u katalizator, što će ga na kraju učiniti neupotrebljivim.

Ako dođe do prekida paljenja ili izostanka paljenja, morate odmah provjeriti sustav paljenja i pri daljoj vožnji izbjegavati velike okretaje motora.

Prije nanošenja zaštitne mastike na podvozje, pažljivo zatvorite katalizator, inače može doći do požara.

Svakako provjerite toplinske štitove svaki put kada podižete vozilo.

Propuštanje u ispušnom sustavu (sgorjela brtva, pukotina zbog visoke temperature, itd.) ispred senzora koncentracije kisika dovodi do netočnih rezultata mjerenja (visok sadržaj kisika). Stoga će elektronička upravljačka jedinica motora obogatiti smjesu, što će dovesti do povećane potrošnje goriva i prijevremenog trošenja katalizatora.





TEHNIČKI RJEČNIK

Sastav ispušnih plinova

Ugljični monoksid (ugljični monoksid - CO).

Što je mješavina zraka i goriva bogatija, proizvodi se više ugljičnog monoksida. Precizna kontrola količine ubrizganog goriva, pravilno podešeno vrijeme paljenja i ravnomjerna raspodjela smjese u komori za izgaranje smanjuju sadržaj ugljičnog monoksida u ispušnim plinovima. Nikada nemojte mjeriti ugljični monoksid u zatvorenom prostoru jer je ugljični monoksid otrovan i čak i male koncentracije u zatvorenom mogu biti fatalne. U zraku se ugljični monoksid relativno brzo spaja s kisikom u ugljični dioksid. Unatoč činjenici da ugljični dioksid nije otrovan, on je uključen u stvaranje efekta "staklenika".

Ugljikovodici (CH).

Ugljikovodični spojevi spojeni su u jednu skupinu. Sadržaj CH ovisi o dizajnu motora (fiksna vrijednost). Prebogata ili presiromašna smjesa zrak/gorivo također povećava sadržaj CH u ispušnim plinovima. Neki od njih su sigurni, drugi mogu izazvati rak. Svi spojevi ugljikovodika zajedno s dušikovim oksidima (NOx) tvore smog (teško topljive maglovite oblake ispušnih plinova).

Dušikovi oksidi (NOx ili NO) -



nastaju prvenstveno zbog prisutnosti dušika u zraku koji ulazi u komoru za izgaranje (preko 3/4). Njihova je koncentracija posebno visoka u konstrukcijama motora s niskom potrošnjom goriva i niskim sadržajem CO i CH u ispušnim plinovima. Ove motore karakteriziraju visoke temperature izgaranja i siromašna smjesa zraka i goriva. U visokim koncentracijama dušikovi oksidi mogu oštetiti dišni sustav. U kombinaciji s vodom nastaje kisela kiša.

Ugljični dioksid (CO₂).

Nastaje tijekom izgaranja goriva koje sadrži ugljik u kombinaciji s kisikom u zraku. Ugljični dioksid smanjuje blagotvorno djelovanje Zemljinog ozonskog omotača koji štiti od štetnog ultraljubičastog zračenja Sunca.

Otrovne tvari sadržane u ispušnim plinovima dizelskih motora.

Kada dizel motor radi, stvaraju se male količine CO i CH. Dizelski motor zbog veće kompresije ispušta manje dušikovih oksida. Ali dizelski motor karakteriziraju druge štetne tvari u produktima izgaranja. Na primjer, čađa je tipična komponenta dizelskih ispušnih plinova. Čađa se sastoji od neizgorenog ugljika i pepela. Kada ih udiše dišni sustav, čestice čađe postaju uzročnici raka. Sumporni dioksid (SO2) također nastaje kada je sumpor prisutan, prvenstveno u dizelskom gorivu. Pospješuje stvaranje sumporne ili sumporne kiseline u kiši (kisela kiša). Automobili s dizelskim motorima uzrokuju 3% kiselih oborina.

Ugljični dioksid nastaje kada dizelsko gorivo izgara samo u višim koncentracijama.