Накопительный нейтрализатор отработавших газов

По конструкции он не отличается от обычного трехкомпонентного нейтрализатора.

Помимо выполнения функций трехкомпонентного нейтрализатора он способен накапливать оксиды азота. При работе двигателя на гомогенной стехиометрической смеси накопительный нейтрализатор работает как обычный трехкомпонентный нейтрализатор. При работе двигателя на бедных послойной и гомогенной смесях этот нейтрализатор не может преобразовывать оксиды азота обычным способом, но он способен их удерживать. Как только количество удержанных оксидов азота достигает предельного для данного нейтрализатора значения, двигатель переводится на режим регенерации. Содержащаяся в топливе сера также может удерживаться нейтрализатором, занимая место оксидов азота, с которыми она имеет химическое родство.

Принцип действия накопительного нейтрализатора заключается в следующем. В накопительном нейтрализаторе помимо трех прослоек из платины, родия и палладия предусмотрена четвертая прослойка из оксида бария. Эта прослойка способна связывать оксиды азота при работе двигателя на бедных смесях. Процесс связывания оксидов азота начинается с их преобразования в диоксид азота в присутствии платины и завершается реакцией, в результате которой оксид бария переводится в нитрат бария.

Рис. Накопление оксидов азота при коэффициенте избытка воздуха больше единицы

Регенерация производится за счет молекул CO, которые в избытке образуются при работе двигателя на богатых смесях. Сначала нитрат бария вновь окисляется до оксида бария с помощью оксида углерода. В процессе этой реакции образуются также диоксид углерода и оксид азота. В присутствии родия и платины оксиды азота восстанавливаются до азота, а оксид углерода окисляется до диоксида углерода.

Рис. Регенерация при коэффициенте избытка воздуха меньше единицы

Регенерация нейтрализатора производится, если концентрация оксидов азота в прошедших через него газах превысила определенное значение. Таким образом блок управления двигателем «узнает» о переполнении нейтрализатора и невозможности накопления в нем оксидов азота. В результате он переводит двигатель на режим регенерации. При этом производится переход с бедных смесей на обогащенные смеси, вызывающие повышенный выброс углеводородов и оксидов азота с отработавшими газами.

Для выжигания серы необходимо предпринимать особые меры, так как она содержится обычно в виде химически стабильных сульфатов, которые не распадаются в процессе обычной регенерации нейтрализатора NOx. Сера занимает места оксидов азота в покрытии матрицы нейтрализатора, снижая его способность к накапливанию последних и вызывая сокращение времени между процессами регенерации.

Удалить серу из нейтрализатора труднее, чем оксиды азота, так как она устойчива к высоким температурам. При регенерации нейтрализатора от оксидов азота сера не удаляется, а накопляется. Очистку нейтрализатора от серы нужно проводить, если снижается его способность к накоплению оксидов азота, что проявляется в сокращении периодичности его регенерации.

Блок управления двигателем по сокращению периодов регенерации нейтрализатора получает информацию о накоплении в нем серы, которая ограничивает способность к улавливанию оксидов азота. Очистка нейтрализатора от серы производится при движении автомобиля со скоростями, превышающими некоторое минимальное значение, которое зависит от модели автомобиля. Цикл регенерации длится около двух минут, он начинается с следующих операций:

• двигатель переводится на гомогенную смесь
• устанавливается позднее зажигание, в результате чего температура отработавших газов повышается до значений, превышающих 650 °C

Работа двигателя с большой частотой вращения и с большими нагрузками автоматически приводит к выжиганию серы, так как при этом двигатель работает на гомогенной смеси, а температура нейтрализатора повышается до необходимого для окисления серы уровня.

Основным недостатком каталитических нейтрализаторов является высокая стоимость. Кроме того, при их установке на автомобиле не допускается применение этилированных бензинов.