8Июл

Влияние катализатора на работу двигателя: Что такое катализатор и чем он опасен для мотора

Содержание

Влияет ли отсутствие катализатора на работу двигателя .

Влияет ли отсутствие катализатора на работу двигателя

Если ваш автомобиль работает исправно, то вопрос, зачем удалять нейтрализатор выхлопных газов не возникает, но в то же время многих интересует, может ли повлиять неисправный автокат на производительность и функционал двигателя.

Чтобы несведущему автомобилисту разобраться во взаимодействии мотора и автокатализатора, достаточно удалить последний.

Это вполне распространенная практика, так как нейтрализаторы выходят из строя не только по причине окончания срока службы, но и из-за некачественного топлива, неровностей дорог и прочих факторов. В большинстве случаев вместо автоката устанавливают пламегаситель, но есть такие умельцы, которые вообще снимают это устройство, в надежде, что возрастет мощность двигателя и производительность действительно увеличивается, но всего лишь на 3-4 процента.

Нужно сразу оговорить, что автомобильные нейтрализаторы выхлопа неремонтопригодны и их можно только заменить или аналогичным оригинальным автокатом или альтернативным устройством, к которым относятся универсальные, каты, пламегасители, резонаторы, различные обманки и прочее.

Если авто перестает нормально работать по причине выхода из строя катализатора, то самое простое решение – извлечь сотовую внутренность, то есть просто выбить спекшиеся пластины. В этом случае также появится дополнительная мощность. Иногда на место автокатализатора вваривают кусок глушителя и эффект по мощности мотора будет аналогичный. Но как обычно не обойтись без нескольких «но».

  1. После того как автокат выломан, нужно в обязательном порядке перепрограммировать ЭБУ, в ином случае работа всего авто нарушится, так как выхлопная система разработана с расчетом на сопротивление нейтрализатора.
  2. Для кислородного датчика, закрепленного за катом, придется делать обманку, так как этот лямбда-зонд должен реагировать на чистый газ, а он в любом случае будет загрязненным.
  3. Техосмотр машины после удаления катализатора станет невозможным, так как уровень токсинов в выхлопе будет зашкаливать.
  4. В салоне авто поселится запах отработанных газов, особенно это актуально для мегаполисов, когда машины часами стоят в заторах.

Но в целом для мотора удаление катализатора вреда никакого не несет, ведь до середины 1970-х годов они вообще не применялись. Однако удаление катализатора это всегда сделка с совестью, и если в плане функционала машинки отсутствие данного фильтра большого вреда не несет, то без очистки выхлопа интенсивно загрязняется токсинами окружающая атмосфера, в которой существуем и мы.

 

Вредное влияние катализаторов на двигатель: правда или миф?

Вопрос о пользе и вреде катализатора вызывает споры среди автовладельцев. Каждому водителю стоит самостоятельно разобраться в данном вопросе, чтобы понять, стоит ли использовать каталитический нейтрализатор. Такая деталь считается значимой частью выхлопной системы, так как в ней происходит химический процесс окисления для очистки выхлопных газов от разных токсичных компонентов.

Автокатализатор помогает защитить окружающую среду от вредных выбросов. Однако многие автомобилисты продолжают спорить о пользе и вреде данной детали. Некоторые владельцы авто считают информацию о бесполезности детали и вреде для двигателя мифом, а другие утверждают, что можно убрать нейтрализатор и продолжать ездить без него. Так как мнения разделились, у вас так же может быть своя точка зрения по этому вопросу. Чтобы детально разобраться в нем, стоит узнать факты об этой детали.

Каким образом катализаторы влияют на другие системы автомобиля?

Так как катализатор окисляет вредные вещества выхлопа и разбивает поток выхлопных газов, он позволяет всей системе работать более успешно. Однако подобные запчасти следует своевременно менять, а старую деталь можно выгодно сдать в пункт приема катализаторов. Данная деталь оказывает следующее влияние на другие элементы авто:

  • Для успешной работы нейтрализатора не требуется особое топливо. Однако он портится из-за использования этилированного бензина с большим содержанием тетраэтилсвинца, так как при контакте с этим веществом соты могут оплавляться и разрушаться. Такой некачественный бензин негативно воздействует и на другие системы машины.
  • Так как каталитический нейтрализатор берет на себя выполнение функции фильтрования выхлопных газов, он влияет на надежную работу других деталей. Устройство принимает на себя ударную волну при расширении нагреваемых газов и не пропускает ядовитые отработанные элементы к другим частям выхлопной системы для обеспечения их исправной работы. Если же катализатора нет, то выхлопная система работает неэффективно, появляется много дыма и неприятный запах.
  • Если не менять катализатор после поломки или просто убрать его, в области, где находилась деталь, будут возникать посторонние шумы, дребезжание и прочие звуки. Удаление катализатора потребует перепрограммирования блока управления.
  • Есть мнение, что катализатор снижает мощность мотора, однако такая информация не имеет подтверждения. Исправная деталь никак не влияет на мощность двигателя, чего не скажешь о забитом сажей, оплавленном или разрушенном устройстве. Если выхлопные газы будут задерживаться в системе, то машина потеряет мощность.
  • Машина, в которой нет катализатора или используется вышедшая из строя деталь, способна загрязнять окружающую среду, так как в атмосферу будут отправляться вредные примеси.

 

Единственный случай, при котором использование катализатора будет вредным для авто, это применение неисправной детали, вышедшей из строя из-за неправильной эксплуатации или по естественный причинам (истек срок использования). Применение отработанного катализатора будет негативно влиять на разные системы авто, вызывая их поломки. Для обеспечения себе комфортного перемещения на автомобиле, стоит заменить деталь.

Что касается старой запчасти, то специализированные компании (к примеру, «Автокат Ресайкл») осуществляют прием катализаторов в Москве по выгодной цене. Каждый автовладелец сможет продать катализатор б/у, чтобы потратить вырученные средства на новую деталь. Компания «Автокат Рецайкл» предлагает прием катализаторов в любом объеме, а скупка сажевых фильтров осуществляется по самым высоким ценам.

пункт приема катализаторов, прием катализаторов в Москве, продать катализатор б/у, прием катализаторов, скупка сажевых фильтров.

 

что делать и чем это грозит мотору

Каталитический нейтрализатор или по-простому катализатор – это элемент выпускной системы автомобиля. Призван уменьшить количество вредных веществ, выбрасываемых в атмосферу.

Непосредственно на работу мотора он не влияет. Но при этом неисправность катализатора может быстро вывести двигатель из строя. Давайте разберемся, как вовремя заметить проблему и возможен ли ремонт этого узла или только замена?

Устройство катализатора достаточно простое. Основа его конструкции – блок из огнеупорной керамики, состоящий из множества ячеек. На каждой есть напыление из драгоценных металлов для ускорения химических реакций. Конечно, такая «ювелирная» начинка сказывается на цене.

Ресурс катализатора довольно приличный – порядка 120-160 тысяч километров и даже больше.

Однако его состояние напрямую зависит от исправности двигателя и условий эксплуатации. Чаще всего соты забиваются продуктами сгорания некачественного топлива или сомнительных присадок. Другая причина проблем: сбои в системе зажигания или неправильное образование топливной смеси, из-за чего ее часть догорает уже внутри блока, вызывая деформацию элементов.

«Соты начинают слипаться, пропускная способность для выхлопных газов становится меньше. Соответственно, это все сказываться на мощности мотора», – поясняет руководитель отдела продаж официального дилера Александр Новиков.

Как следствие – явная потеря динамики, плюс неустойчивая работа двигателя и повышенный расход. Система самодиагностики при этом зажигает лампу Check engine. Хотите вы этого или нет, но долго ездить с такими симптомами не получится.

«Если катализатор выходит из строя, он может также раскрошиться. И тогда эти крошки могут попасть через циркуляцию выхлопных газов назад в двигатель. Керамика достаточно твердая, попадая в цилиндры, может вызвать большие задиры», – предупреждает руководитель отдела продаж официального дилера Александр Новиков.

Или проще говоря, глубокие царапины, а это уже гарантированный капитальный ремонт.

Причем надо иметь в виду, что в большинстве случаев катализатор не ремонтируется, а меняется. А вот на что – решать вам. Самый простой вариант– поставить оригинальную деталь.

Правда, даже у бюджетных моделей она стоит от 20 тысяч и выше. У некоторых авто катализаторов может быть и два, и даже четыре. Более компромиссное решение – универсальный катализатор. Обойдется он дешевле, но могут возникнуть трудности с подбором под конкретный двигатель.

Наконец, наименее затратный способ – установка так называемого пламегасителя. Стоит он относительно недорого, но требует перепрограммирования блока управления двигателем.

Но главное в этом случае, вы не пройдете обязательный техосмотр, что на фоне ужесточения правил делает этот вариант совсем уж сомнительным.

Катализатор (каталитический конвертор)

Расшифровка чисто химического термина «катализатор» – вещество, не участвующее в реакции непосредственно, в присутствии которого происходит ускорение химической реакции или же вещество, делающее данную реакцию вообще возможной.  Автомобильный каталити́ческий конвертер (в просторечии катализатор) — устройство в выхлопной системе, предназначенное для снижения токсичности отработавших газов посредством восстановления оксидов азота и использования полученного кислорода для дожига угарного газа и недогоревших углеводородов.

 

Основным требованием для успешной работы катализатора является стехиометрическое соотношение топлива и воздуха, действующее вещество – благородные металлы: платина, палладий или родий.


В каталитических конверторах используют два различных типа катализаторов:

— восстанавливающий катализатор и — окислительный катализатор. 

Оба типа состоят из керамической структуры (реже – металлический гофрированный лист), покрытой веществом — катализатором.

Идея заключается в том, чтобы увеличить площадь катализатора и свести к минимуму задействованное при этом количество самого катализатора, так как используемые материалы весьма дороги. Восстанавливающий катализатор — первый этап каталитического преобразователя. Он использует платину и родий чтобы уменьшить выбросы NOx. Когда молекула NO или NO₂ встречается с молекулами катализатора, от нее отделяется атом азота, высвобождая кислород — O₂. Окислительный катализатор — второй этап каталитического преобразователя. Он снижает количество несгоревшего топлива и окиси углерода в результате их взаимодействия со свободным кислородом на поверхности той же платины и палладия. На выходе, вместо страшной смеси окислов углерода, азота и несгоревших углеводородов имеем воду, углекислый газ и чистый азот. Но это в идеале.


Каталитические конверторы являются достаточно чувствительными реакторами. На их работоспособность влияет температура, состав топлива и отработанных газов, расход масла двигателем, сорт масла, режим работы двигателя.


Широкое использование каталитических преобразователей началось в 1975 году. Но создали их намного раньше, в 1953 году в Америке, когда инженер Юджин Хоудри, ознакомившись со сводками по увеличению быстрыми темпами смога в различных городах, был просто шокирован данными. После чего он и решил разработать прибор, который смог бы защитить окружающую среду от влияния на нее человеческого фактора. Но созданное устройство оказалось малоэффективным, так как необходимая очистка не получалась из-за содержания в бензине большого процента тэтраэтилсвинца (присадка для повышения октанового числа), и этот химический элемент не был запрещен к использованию в бензине почти до конца 20 века. Промышленный выпуск автокатализаторов был бессмысленным до тех пор, пока не внесли поправки в закон «Чистый воздух», запрещающие использование свинца.

Наличие соединений свинца в выхлопных газах приводило к оплавлению керамических сот каталитического конвертора и выхлопному газу становилось просто некуда выходить.


С запретом этилированного бензина, жизнь автомобильного катализатора не стала безоблачной.  

— Во-первых, со временем расходуются материалы катализатора, благородные металлы и ресурс катализатора при условии исправных систем двигателя составляет в среднем 80-150 тыс. км. пробега. Эффективность работы катализатора с пробегом ухудшается и растет шанс его загрязнения смолами и нагарами. Особенно увеличивает риск загрязнения повышенный расход масла двигателем. Не сгоревшие остатки масла и топлива уже не полностью окисляются и остаются на сотах в виде нагара, постепенно уменьшая проходное сечение для газов, как результат, мощность двигателя уменьшается. Если ситуация не приобрела необратимый характер, то катализатор можно очистить при помощи щелочных промывок или топливных присадок, которые способствуют выведению загрязнений. Классическое решение – использование присадки Liqui Moly Catalytic-System Clean 1 раз в 2 000 км при заправке топливом.


— Во-вторых, эффективность катализатора падает при больших пробегах из-за постепенного разрушения керамических сот. Процесс совсем не безболезненный для двигателя, так как система продувки очень многих современных двигателей предусматривает частичный подсос топливной смеси из выхлопного тракта обратно в камеры сгорания. В результате керамическая пыль попадает в цилиндры и вызывает абразивный износ. После диагностики такой проблемы необходимо полностью заменить катализатор. 

— В-третьих, наличие избытка железосодержащих  присадок в топливе, так же, как в случае с тетраэтилсвинцом, вызывает оплавление сот катализатора, процесс может дойти до того, что двигатель с оплавленным катализатором просто не заводится, так как отработавшим газам просто нет прохода. Выход – замена катализатора.


Как проверить катализатор на исправность?

Самый простой способ – на просвет. Через керамические каналы исправного катализатора свет проходит беспрепятственно. В случае затруднений со съемом этого агрегата, можно проверить противодавление, создаваемое катализатором при проходе газов и при высоких показателях признать агрегат неисправным. 

Можно ли безболезненно для автомобиля удалить катализатор вовсе?

На автомобилях ЕВРО2 можно, для более экологичных конструкций, как минимум, придется перешивать блок управления двигателем. Но следует помнить о своем долге перед потомками, об экологии. На некоторых современных автомобилях удаление катализатора невозможно вообще.

Как избежать проблем с катализатором и продлить его ресурс? Заправляться в проверенных местах, регулярно, раз в 2000 км, использовать очищающую присадку Catalytic-System Clean и проводить диагностику при каждом техническом обслуживании.

Не эксплуатировать автомобиль с неисправными свечами, высоковольтными проводами и ка тушкой.

Несгоревший бензин в катализаторе не только сокращает его ресурс, но и может привести к пожару из-за перегрева самого катализатора. Если возникнут проблемы – не тянуть с ремонтом. Помните, от исправности катализатора зависит ресурс двигателя!


Влияние автомобильного катализатора на работу двигателя

На каждый новый автомобиль изначально установлен катализатор выхлопных газов, ограничивающий попадание в атмосферу вредных веществ, высвобождающихся при сгорании или не полном сгорании топлива. Основное предназначение понятно. Но как влияет установка устройства на работу двигателя? Не снижает ли динамические характеристики?

Когда катализатор полностью исправен

Существует мнение, что установка автомобильного катализатора приводит к повышенному расходу топлива. Пока прибор работает в штатном режиме, его ячейки не забиты сажей и керамика не разбита — ни о каком дополнительном расходе топлива речь не идет. Напротив, заметный перерасход может свидетельствовать о том, что неплохо бы продиагностировать автомобильный катализатор, особенно если он отслужил около 100 тыс. км пробега.

Забитый отходами горения каталитический нейтрализатор способен вполне ощутимо снизить динамику разгона: повлиять на максимальную скорость и даже на запуск двигателя. Проявляется это постепенно: на первых порах незаметно, но обращать внимание на малейшее изменение в поведении машины следует.

Когда катализатор полностью разрушен, двигатель работает в обычном режиме. Правда, на высоких оборотах могут быть слышны лязгающие звуки из зоны выхлопной системы.

Стоит ли обходиться без катализатора

В связи с существенной стоимостью каталитического нейтрализатора некоторые автовладельцы даже после полной его поломки не спешат в места продажи катализаторов, а пытаются обойтись без него. Просто снять – недостаточно (особенно на машинах с автоматикой), поэтому приобретают или изготавливают самостоятельно обманку катализатора.

Но техосмотр ведь все равно придется проходить? Если в системе выхлопа что-то предусмотрено, то оно должно быть на месте.

Исключение из общей цепочки вывода горячих газов КН на длительное время может спровоцировать прогорание глушителя и дополнительные расходы на его замену. Чтобы подстраховаться, может быть, не стоит пытаться экономить? Потом ведь придется и катализатор приобрести, и на возврат к тому, что было в плане установки вернуться. Еще и глушитель для грузового автомобиля купить. Или для легковушки?

Как сохранить работоспособность катализатора?

Устройство будет служить долго, если проявлять о нем заботу. Например, следить за качеством топлива и масла. Все, что не догорело в двигателе, оседает здесь, забивая ячейки и препятствуя нормальному функционированию катализатора. По большому счету, даже мелкие неисправности двигателя, систем питания или зажигания существенно сокращают срок службы КН.

О том, что соты катализатора забиты, косвенно свидетельствует потеря мощности двигателя на высоких скоростях, а именно — постоянное снижение значения скорости, при котором это происходит. Достаточно снять прибор и попытаться через него увидеть солнечный свет или свечение яркого светильника. Если совсем ничего не видно – катализатор забит и его надо чистить. Способ чистки: установить устройство на место и погонять авто на высоких оборотах с максимальной нагрузкой: горячие газы позволят догореть осадку на катализаторе.

Если прочистить не удалось – придется менять.

Катализатор – развеиваем мифы о его использовании

Если проверить выхлопные газы, которые выходят из картера двигателя любого автомобиля, то можно наблюдать достаточно высокий уровень концентрации вредных химических соединений, которые попадая в окружающую среду – загрязняют ее. Именно для борьбы с такими выбросами был придуман и сконструирован каталитический нейтрализатор, или как его еще называют — катализатор. Основная задача данного устройства — окислить опасные вредные соединения, превратив их в относительно безопасные для экологии.

Уже сегодня трудно представить любой современный автомобиль, выхлопная система которого неукомплектованная катализатором еще с конвейера. Но все равно, про этот узел выхлопной системы часто можно услышать множество домыслов и мифов. Многие автомобилисты практически уверены, что каталитический нейтрализатор – в основном ненужная вещь, которая к тому же, еще и снижает мощность двигателя. В этом материале мы решили положить конец домыслам о катализаторах, и разобраться с самыми распространенными мифами относительно этого узла выхлопной системы.

Миф 1. Топливо, которое недогорело в двигателе – догорает в катализаторе

Это не совсем так. Как мы уже отмечали выше, каталитический нейтрализатор окисляет вредные соединения, которые находятся в отработанном газе. Внутри конструкция катализатора похожа на соты, которые увеличивают контактную площадь поверхности с выхлопными газами. По всей плоскости поверхности нанесен так называемый химический катализатор – преимущественно платино-иридиевой сплав. Угарный газ или окись водорода (CO), сажа (CH) и азотные оксиды (NO, NO2), которые полностью выгорели, контактируют с этой увеличенной поверхностью и окисляются благодаря кислороду, который также присутствует в отработанном газе.

Во время работы двигателя выделяется тепло, которое в свою очередь, разогревает катализатор и активизирует реакцию окисления. Оптимальные условия работы каталитического нейтрализатора – от 400 до 800 градусов по Цельсию. При условии, что катализатор работает и он исправен – в выхлопных газах, которые прошли через него, резко падает концентрация вредных соединений, и автомобиль приносит гораздо меньше вреда окружающей среде (согласно установленных экологических норм).

Миф 2: Автомобили с катализатором необходимо заправлять специальным топливом

Это неправда! Не существует какого-то специфического или специального бензина, которым нужно было бы заправлять автомобиль который оборудован катализатором. Главное, чтобы топливо, которое заливается в бак авто – было качественным и без различных посторонних примесей.

Этилированный бензин – вот основной враг каталитического нейтрализатора. Если часто заправляться таким бензином, то каталитический слой нейтрализатора быстро уничтожится, лямда-зонд выйдет из строя, а соты просто расплавятся. Одним словом – катализатор чрезвычайно быстро выйдет из строя.

Миф 3. Катализаторы – недолговечны и быстро выходят из строя.

Доля правды в этом утверждении все-таки есть. При условии использования качественного топлива, и при правильной эксплуатации автомобиля, срок службы катализатора составит от 70 до 150 тыс. км., пробега авто, после чего производители настаивают на замене этого узла. Ничего удивительного в этом нет, ведь по своей сути – каталитический нейтрализатор – это фильтр, а фильтра, как известно, следует время от времени менять.

Катализаторы также податливые разнообразным механическим повреждениям. Наиболее распространенными являются катализаторы, внутренняя часть которых изготовлена из керамики, поэтому они достаточно хрупкие. Камни на дороге, посторонние влияния, даже вода при попадании на горячую поверхность катализатора – может привести к повреждению детали.

Также керамический нейтрализатор может повредиться вследствие неисправности системы зажигания. Если присутствуют неполадки в системе зажигания, автомобиль может не заводиться с первого раза — во время попыток завести, несгоревший бензин может попасть в выпускной тракт, где потом, при успешном старте двигателя, произойдет его детонация – в катализаторе происходит микро взрыв и керамические соты просто не выдерживают и рассыпаются на куски. Более надежными в этом отношении являются металлические катализаторы – они менее поддаются механическим воздействиям и более долговечны.

Но, из чего бы не были изготовлены каталитические нейтрализаторы – все они могут выйти из строя также и по следующим причинам:

  • частое использование некачественного, или даже этилированного бензина;
  • попадание в катализатор масла или охлаждающей жидкости;
  • долгая работа двигателя на холостом ходу;
  • сбои в системе зажигания;
  • сбои в системе подачи топлива в двигатель.
Миф 4. Мощность мотора падает из-за наличия катализатора

Это также неправда. Полностью исправный катализатор совсем не препятствует движению выхлопных газов из картера двигателя, и абсолютно не влияет на его мощность. Но, если каталитический нейтрализатор выходит из строя или забивается сажей, то это снижает проходимость выхлопных газов, что приводит к стремительному падению мощности двигателя. Конечно, ничего хорошего для двигателя это не несет, поэтому производителями рекомендуется замена катализатора после прохождения 100 тыс. км., независимо от состояния его изношенности.

Какая связь между катализатором и лямбда-зонд?

Лямбда-зонд (датчик кислорода).

Какая связь между катализатором и лямбда-зонд?

• Лямбда зонд Лямбда-зонд — это датчик кислорода (Oxygen Sensor), устанавливаемый в системе выпуска. В выхлопной системе автомобиля, как правило, их один или две штуки. Первый датчик лямбда-зонд всегда устанавливается сразу после выпускного коллектора, чтобы выхлопные газы обтекали рабочую поверхность датчика, а второй, если есть, сразу после катализатора. Применение лямбда-зонд обусловнено жесткими экологическими нормами по снижению содержания вредных веществ в выхлопных газах. Катализатор предназначен для снижения выброса токсичных отработавших газов. В свою очередь, катализатор вещь хорошая, но эффективно работает лишь при определенных условиях. Без постоянного контроля состава топливно-воздушной смеси катализатор выходит из строя очень быстро – вот тут и необходим датчик кислорода,он же лямбда-зонд (ЛЗ), он же O2-датчик.

• Название датчика кислорода происходит от греческой буквы L (лямбда), которая в автомобилестроении обозначает коэффициент избытка воздуха в топливно-воздушной смеси. Избыток воздуха в смеси измеряется весьма оригинально – путем определения в выхлопных газах содержания остаточного кислорода (O2). При оптимальном составе этой смеси, когда на 14,7 части воздуха приходится 1 часть топлива, L равна 1. Окно эффективной работы катализатора очень небольшое: L = 1±0,01. Обеспечить такую точность возможно только с помощью систем питания с электронным (дискретным) впрыском топлива и при использовании в цепи обратной связи лямбда-зонда. Поэтому лямбда-зонд устанавливается перед катализатором. Электрический сигнал датчика считывается электронным блоком управления системы впрыска топлива (ЭБУ), а тот в свою очередь анализирует и оптимизирует состав смеси путем изменения количества подаваемого в цилиндры двигателя топлива. Как мы уже упомянали выше, на некоторых современных автомобилях имеется дополнительный датчик лямбда-зонд, который устанавливается на выходе катализатора. Это позволяет увеличить точность приготовления смеси и контролировать работу катализатора, чтобы трехкомпонентный катализатор смог полностью выполнить свое предназначение и сократить объем вредных выбросов до минимума.

• Лямбда-зонд, как правило, изготавливают из циркониевого сплава (используется керамический элемент на основе двуокиси циркония, покрытый платиной) — гальванический источник тока, меняющий напряжение в зависимости от температуры и наличия кислорода в окружающей среде. Конструкция его предполагает, что одна часть соединяется с наружним воздухом, а другая — с выхлопными газами внутри трубы. В зависимости от концентрации кислорода в выхлопных газах, на выходе датчика появляется сигнал. Контроллер принимает сигнал с ЛЗ, сравнивает его с значением, прошитым в его памяти и, если сигнал отличается от оптимального для текущего режима, корректирует длительность впрыска топлива в ту или иную сторону. Таким образом осуществляется обратная связь с контроллером впрыска и точная подстройка режимов работы двигателя под текущую ситуацию с достижением максимальной экономии топлива и минимизацией вредных выбросов.

• Возможные причины поломки лямбда-зонд:
1)некачественный бензин, железо, свинец забивают платиновые электроды за несколько неудачных заправок;
2)перегрев корпуса датчика из-за неправильно установленного угла опережения зажигания, сильно переобогащенной топливной смеси;
3)масло в выхлопной трубе из-за плохого состояния маслосъемных колец;
4)сбои в системе зажигания, хлопки в глушителе и в выпуске разрушающие хрупкую керамику;
5)удары;
6)многократные (неудачные) попытки запуска двигателя через небольшие промежутки времени, что приводит к накапливанию несгоревшего топлива в выпускном трубопроводе, которое может воспламениться с образованием ударной волны;
7)попадание на керамический наконечник датчика любых эксплуатационных жидкостей, растворителей, моющих средств;
использование при установке датчика герметиков, вулканизирующихся при комнатной температуре или содержащих в 8)своем составе силикон;
9)обрыв, плохой контакт или замыкание на «массу» выходной цепи датчика.

• Возможные признаки неисправности лямбда-зонд:
1)неустойчивая работа двигателя на малых оборотах;
2)ухудшение динамических характеристик автомобиля;
3)повышенный расход топлива;
4)повышение температуры в районе каталитического нейтрализатора или его нагрев до раскаленного состояния;
5)характерное потрескивание в районе расположения каталитического нейтрализатора после остановки двигателя;

— Можно ли отключать лямбда-зонд после замены катализатора на пламегаситель?

• После замены катализатора на пламегаситель, наличие кислородного датчика, как детали выхлопной системы, обеспечивающей в числе прочего эффективную работу катализатора, становится не важным. Отсюда вопрос: допускается ли эксплуатировать автомобиль совсем без лямбда-зонда? Однозначного ответа для всех автомобилей нет. Наиболее просто и правильно эта задача решается в том случае, если у данного автомобиля предусмотрена возможность перепрограмировать контроллер на режим работы без катализатора. Это возможно у большинства BMW с «мозгами» BOSH (Siemens не перепрограмируется). В этом случае после замены катализатора на пламегаситель меняется программа управления и лямбда-зонд просто снимается и всё. У некоторых марок автомобилей перепрограмирование невозможно и, если неисправность датчика сильно влияет на работу мотора, тогда выхода нет — необходимо устанавливать исправный датчик лямбда-зонд .

— Взаимозаменяемость лямбда-зонд.

• Рекомендованные заводом-изготовителем лямбда-зонды и сходные по конструкции циркониевые датчики могут быть взаимозаменяемы. Возможна замена неподогреваемых датчиков на подогреваемые (но не наоборот!). Однако при этом может возникнуть проблема несовместимости разъемов и отсутствия в автомобиле цепи питания для нагревателя лямбда-зонда. Недостающие провода можно проложить самостоятельно, а вместо разъема использовать стандартные автомобильные контакты. Рекомендуется использовать графитовую смазку, чтобы датчик не прикипел к выпускному коллектору.

(PDF) Влияние рабочих параметров двигателя и положения каталитического нейтрализатора на характеристики двигателя и выбросы углеводородов

K А. Резк и др. / Рабочие характеристики двигателя

314

Alexandria Engineering Journal, Vol. 43, №3, май 2004 г.

к охлаждающей жидкости. Используемый активный материал

для HC должен быть распределен по большой площади поверхности

, чтобы характеристики массопереноса

между газовой фазой и активной поверхностью катализатора

были достаточными для обеспечения конверсии

, близкой к 100%. с высокой каталитической активностью

[1].Уровни несгоревших углеводородов

в выхлопе двигателя с искровым зажиганием

при нормальных условиях эксплуатации составляют

, обычно в диапазоне от 1000 до 3000 частей на миллион

[1]. В процессе пуска, особенно при холодном пуске

, воздушно-топливная смесь плохо готовится из-за низкой температуры

и пусковых переходов. Для обеспечения приемлемой пусковой способности, особенно в холодных условиях, во впускной канал

сливается гораздо больше, чем

стехиометрического топлива, вызывая смачивание стенок цилиндра [2].Наличие жидкого топлива

и воды может вызвать отказ свечи зажигания

, потому что смоченные электроды свечи зажигания

пропускают электрический заряд на землю [3,4]. Когда случается

пропусков зажигания, процесс окисления не занимает

места, и большое количество углеводородов исчерпывается

[2].

Несгоревшие углеводороды, которые ускользают из процесса сгорания первичного двигателя

, должны

затем выдержать процессы расширения и выхлопа без окисления, если они должны появиться в выхлопе

.Поскольку механизмы образования

производят несгоревшие углеводороды при температурах, близких к температуре

к температуре стенки, сначала должно происходить смешивание с основной массой

сгоревшего газа, чтобы поднять температуру

углеводородов до точки, где может протекать реакция

.

Weiss и Keck [5] показали окисление

любых углеводородов, смешанных с сгоревшими газами в цилиндре

перед продувкой выхлопных газов. Температура газа в баллоне

перед продувкой

обычно превышает 1250 К.Экспериментальное исследование

[1] HC, выходящего из смоделированного объема льда из трещины

, показало, что полное окисление HC

происходит только тогда, когда температура газа в баллоне

выше 1400K. Таким образом, можно ожидать, что большая часть

углеводородов, покидающих области щелей или

слоев масла в процессе выхлопа, выживет при небольшом дальнейшем окислении.

Для окисления углеводородов в газовой фазе требуется время пребывания порядка 50 мс или более при температурах

свыше 600 ° C.

Из предыдущего обзора видно, что

проблема выхлопных газов двигателя была

глубоко изучена по источникам и контролю

трол. Каталитические нейтрализаторы, как успешные

средства сокращения выбросов, получили значительное внимание

. Однако некоторые параметры

и вопросы, связанные с влиянием каталитических нейтрализаторов

на работу двигателя

, нуждаются в дополнительном исследовании.Кроме того, расположение каталитического нейтрализатора в системе выпуска

оказывает заметное влияние на эффективность работы таких преобразователей, как

, а также на характеристики двигателя.

Таким образом, в данном исследовании исследуются следующие

:

• Влияние расположения каталитического нейтрализатора на его производительность

и сокращение выбросов несгоревших углеводородов

.

• Влияние расположения каталитического нейтрализатора на работу двигателя

.

В исследовании

используется экспериментальный подход.

2. Экспериментальная установка

Был исследован четырехцилиндровый четырехтактный двигатель с искровым зажиганием

. Схема

вне экспериментальной установки показана на

рис. 1. Двигатель имеет диаметр цилиндра 86,4 мм, ход поршня

— 63 мм.9 мм, полный рабочий объем 1498

куб. См, номинальная степень сжатия 9,2: 1.

Максимальная мощность составляет 60,3 кВт при 5600 об / мин,

и максимальный крутящий момент 119,7 Нм при

3000 об / мин с установкой момента зажигания двигателя на 10 °

BTDC. Двигатель охлаждается с помощью однопроходного кожухотрубного теплообменника

. Выхлопная труба двигателя

соединена с трехкомпонентным каталитическим нейтрализатором {(Pt-

Rh) / (сотовая структура)}.

Двигатель соединен с гидравлическим динамометром Froude типа

.

Водонаполненные манометры с U-образной трубкой

использовались для измерения разности давлений ∆H

через каталитический нейтрализатор, отверстие для воды

, расходомер

и расходомер Вентури. Термопары

типа T (медно-константановые) использовались для измерения температуры

на входе охлаждающей жидкости двигателя

t

1

, на выходе охлаждающей жидкости двигателя t

2

, на входе трубки t

3

, трубка

выход t

4

, вход кожуха t

5

, выход кожуха t

6

и en-

температура воздуха на входе в двигатель t

10

.Термопары

J-типа (железо-константан) использовались для

измерения температуры выхлопных газов t

7

в начале-

ning выхлопной трубы, температуры выхлопа

t

8

at температура на входе каталитического нейтрализатора

t

9

на выходе каталитического нейтрализатора

. Для измерения массового расхода воздуха

использовали расходомер Вентури.Время

Влияние свойств топлива и окислительного катализатора на выбросы выхлопных газов для тяжелых дизельных двигателей и дизельных легковых автомобилей на JSTOR

Abstract

Влияние свойств топлива с точки зрения температуры кипения 90% (T90) и содержания полициклических ароматических углеводородов (ПАУ), а также катализаторов окисления на выбросы дизельных выхлопных газов было исследовано с использованием трех дизельных двигателей с прямым впрыском (DI) и два дизельных легковых автомобиля с катализаторами окисления. Испытания на выбросы дизельного топлива с использованием двух серий тестовых топлив, одна для изучения воздействия T90, а другая для полициклических ароматических углеводородов, показали, что общее количество углеводородов (THC) и твердых частиц (PM) уменьшается по мере снижения T90. Также было обнаружено, что ТЧ и ТГК имеют тенденцию к снижению с уменьшением содержания полициклических ароматических углеводородов. Степень такого влияния свойств топлива на выбросы выхлопных газов варьировалась в зависимости от двигателей и моделей автомобилей и оказалась меньше в двигателях или автомобилях с более низкими выбросами выхлопных газов.Испытания трех дизельных двигателей с установленными катализаторами, проведенные для определения влияния катализаторов окисления на выбросы выхлопных газов, показали значительное снижение как THC, так и PM. Тенденции к снижению содержания ТГК и ТЧ также наблюдались при испытаниях двух легковых автомобилей с катализаторами окисления. Вышеупомянутые результаты позволяют предположить, что вклад катализаторов окисления в восстановление THC и PM, очевидно, намного больше, чем вклад таких свойств топлива, как восстановление T90 или полициклических ароматических углеводородов.

Информация для издателя

SAE International — это глобальная ассоциация, объединяющая более 128 000 инженеров и технических экспертов в аэрокосмической, автомобильной и коммерческой промышленности. Основные направления деятельности SAE International — обучение на протяжении всей жизни и разработка добровольных согласованных стандартов. Благотворительным подразделением SAE International является SAE Foundation, который поддерживает множество программ, включая A World In Motion® и Collegiate Design Series.

Обзор управления температурным режимом каталитических нейтрализаторов для снижения выбросов двигателя при холодном запуске и прогреве

Основные моменты

Были подробно проанализированы методы управления температурным режимом каталитических нейтрализаторов.

Методы, основанные на контроле параметров двигателя, приводят к значительным потерям топлива.

Дополнительные нагревательные устройства позволяют гибко впрыскивать тепло.

Реферат

Каталитические нейтрализаторы снижают выбросы моноксида углерода, углеводородов, оксидов азота и твердых частиц из двигателей внутреннего сгорания и позволяют соблюдать все более строгие нормы выбросов. Однако у каталитических нейтрализаторов возникают проблемы с отключением зажигания во время холодного запуска и прогрева.В этой статье содержится обзор литературы по терморегулированию катализаторов, целью которой является значительное сокращение времени зажигания и концентрации выбросов за счет соответствующих методов нагрева. В частности, легко реализуемы методы, основанные на контроле параметров двигателя, поскольку они не требуют дополнительных нагревательных устройств. Они обладают хорошими характеристиками с точки зрения сокращения времени зажигания катализатора, но влекут за собой большие потери топлива из-за потерь тепла и несгоревшего топлива. Другие методы управления температурой, например, на основе горелок, риформеров и катализаторов с электрическим нагревом, предполагают установку дополнительных устройств, но допускают гибкость в расположении и интенсивности впрыска тепла, что может эффективно снизить потери тепла в выхлопной трубе.Теплоаккумулирующие материалы уменьшают время зажигания катализатора, концентрацию выбросов и расход топлива, но они не эффективны, если двигатель остается выключенным в течение длительных периодов времени. Основная рекомендация этого обзора заключается в том, что следует разработать комплексные и более совершенные стратегии управления температурным режимом, чтобы сократить время выключения без значительных потерь энергии.

Ключевые слова

Выбросы двигателя внутреннего сгорания

Холодный старт

Прогрев

Отключение катализатора

Терморегулирование каталитических нейтрализаторов

Рекомендуемые статьиЦитирующие статьи (0)

Просмотр аннотации

© 2018 АвторыОпубликовано Elsevier Ltd.

Рекомендуемые статьи

Цитирующие статьи

Эффект обратного давления при срабатывании трехкомпонентного катализатора

Аннотация

Влияние противодавления на зажигание 3-х ходового катализатора современного двигателя с искровым зажиганием было оценено путем измерения Влияние противодавления на зажигание 3-х ходового катализатора современного двигателя с искровым зажиганием было оценено с помощью измерение эффективности преобразования углеводородов (УВ) на стенде горячего течения и в период холостого хода в двигателе.В эксперименте на стенде потока небольшое количество смеси пропан / воздух используется в качестве заменителя углеводородной смеси. Обнаружено, что эффективность преобразования зависит только от температуры. Эффективность не зависит от давления, объемной скорости и степени эквивалентности углеводородной смеси для λ ± 1. При испытании двигателя, хотя температура выхлопных газов на выходе из двигателя выше при более высоком противодавлении, существует небольшая разница между температурами газа на входе в катализатор для различных противодавлений при замедленном времени зажигания.Это наблюдение связано с большим количеством окисленных углеводородов в выхлопных газах между выходом из двигателя и входом в катализатор с более низким противодавлением. Тепловыделение в результате этого окисления компенсирует более низкую температуру выхлопных газов на выходе из двигателя при более низком противодавлении. Температура катализатора незначительно увеличивается, и время выключения соответственно сокращается при более высоком противодавлении. Это наблюдение связано исключительно с увеличением массового расхода (и, следовательно, расхода ощутимой энтальпии выхлопных газов) двигателя, необходимого для преодоления дополнительных насосных потерь из-за дросселирования выхлопных газов.Эти результаты были подтверждены простой одномерной моделью катализатора.

Отдел
Массачусетский Институт Технологий. Кафедра машиностроения

Журнал

Международный журнал исследований двигателей

Издатель

Профессиональный инженерный паб.

Цитата

Барон, Ян Х. и Вай К. Ченг. «Эффект обратного давления при отключении трехкомпонентного катализатора». Международный журнал исследований двигателей 19, вып.5 (июнь 2018 г.).

Версия: Последняя рукопись автора

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности. Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.


Настройка вашего браузера для приема файлов cookie

Существует множество причин, по которым cookie не может быть установлен правильно. Ниже приведены наиболее частые причины:

  • В вашем браузере отключены файлы cookie. Вам необходимо сбросить настройки своего браузера, чтобы он принимал файлы cookie, или чтобы спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie.
  • Ваш браузер спрашивает вас, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались. Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, нажмите кнопку «Назад» и примите файлы cookie.
  • Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Если вы подозреваете это, попробуйте другой браузер.
  • Дата на вашем компьютере в прошлом. Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г., браузер автоматически забудет файл cookie. Чтобы исправить это, установите правильное время и дату на своем компьютере.
  • Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie. Вы должны отключить приложение при входе в систему или проконсультироваться с системным администратором.

Почему этому сайту требуются файлы cookie?

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу. Чтобы предоставить доступ без файлов cookie потребует, чтобы сайт создавал новый сеанс для каждой посещаемой страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.


Что сохраняется в файле cookie?

Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в cookie; никакая другая информация не фиксируется.

Как правило, в файлах cookie может храниться только информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта. Например, сайт не может определить ваше имя электронной почты, пока вы не введете его. Разрешение веб-сайту создавать файлы cookie не дает этому или любому другому сайту доступа к остальной части вашего компьютера, и только сайт, который создал файл cookie, может его прочитать.

Влияние противодавления выхлопных газов на рабочие характеристики и характеристики выбросов дизельного двигателя, оснащенного катализатором окисления дизельного топлива и системой рециркуляции выхлопных газов

В настоящее время нормы выбросов ужесточаются, постоянно модифицируются существующие двигатели внутреннего сгорания, а также устройства последующей обработки (ATD). Рециркуляция выхлопных газов (EGR) и катализатор окисления дизельного топлива (DOC) являются обязательными устройствами ATD с электронным управлением для оптимизации мощности торможения двигателем, расхода топлива и выбросов.Эффективность преобразования ATD в основном зависит от давления выхлопных газов, температуры, расхода и характеристик выхлопных газов. Однако установка ATD увеличивает противодавление выхлопных газов в выхлопной системе. Противодавление двигателя также зависит от таких параметров, как условия работы двигателя, конструкция выпускных клапанов, время подъема клапана, динамика выхлопных газов, конструкция выпускного коллектора и т. Д. В этой статье сделана попытка изучить влияние противодавления на производительность и производительность. выбросы дизельных двигателей, оборудованных системами EGR и DOC.Здесь авторы не изменили впускной и выпускной клапаны, вместо этого авторы изменили противодавление выхлопной системы с помощью клапана регулировки противодавления (BPCV). BPCV управляется вручную в трех положениях: это подъемники 100%, 87,5% и 75% BPCV. Показания снимаются при различных комбинациях подъемов BPCV и тормозного момента при 20, 40, 60 и 80 Н · м. Полученные результаты показывают изменение подъемного момента BPCV и тормозного момента, влияющих на производительность двигателя, операций DOC и EGR, а также на расход топлива.NOx снижается на 15%; Значительно снижается содержание HC и CO. Однако наблюдается увеличение удельного расхода топлива на тормоз (BSFC) и дымности выхлопных газов.

  • URL записи:
  • URL записи:
  • Наличие:
  • Дополнительные примечания:
    • © 2018.MechAero Foundation for Technical Research & Education Excellence.
  • Авторов:
  • Дата публикации: 2018

Язык

Информация для СМИ

Предметный указатель

Информация для подачи

  • Регистрационный номер: 01682192
  • Тип записи: Публикация
  • Файлы: TRIS
  • Дата создания: 11 сентября 2018 17:10

видов топлива, двигателей и выбросов | ORNL

Лаборатория по изучению топлива, двигателей и выбросов в Национальной лаборатории Ок-Ридж проводит исследования и разработки, направленные на взаимосвязанные области современных двигателей внутреннего сгорания, смазочных материалов, топлива и контроля выбросов. Основными целями исследований в области топлива и двигателей являются развитие знаний и ускорение внедрения возобновляемых видов топлива и новых технологий, повышающих эффективность транспортных средств, снижающих потребление нефти и вредных выбросов.

Ученые разного профиля, включая инженеров-механиков и химиков, химиков, физиков и ученых-экологов, тесно сотрудничают с промышленностью в разработке и оценке новых технологий двигателей, альтернативных видов топлива и средств контроля выбросов.Исследования проводятся на всех уровнях, от фундаментальной химии до исследования компонентов, систем двигателя и полных транспортных средств. Ученые также используют уникальный опыт и возможности ORNL в областях передовых вычислений, нейтронных наук, характеристики материалов, передового производства и биологических наук.

Команда ORNL активно занимается отраслевыми и государственными исследованиями в области топлива, двигателей и технологий выбросов.Управление транспортных технологий Министерства энергетики (DOE) и Управление биоэнергетических технологий вместе с отраслевыми партнерами являются основными спонсорами исследований в области топлива и двигателей. Ученые работают с промышленностью через группу моделирования сокращения выбросов выхлопных газов Crosscut Lean Exhaust Exhaust, участвуют в партнерстве США DRIVE и 21st Century Truck Partnership, а также вносят свой вклад в партнерство США-Китайского центра исследований чистой энергии для экологически чистых транспортных средств. Они участвуют во многих соглашениях о совместных исследованиях и разработках с промышленностью и проводят спонсируемые исследования для производителей двигателей, производителей автомобилей, энергетических компаний и организаций-поставщиков.

Исследователи также выполняют руководящие роли в профессиональных сообществах, таких как Международное общество инженеров автомобильной промышленности, Институт горения и Американское общество инженеров-механиков. Эта деятельность позволяет ученым в области топлива и двигателей оставаться в авангарде текущих исследований двигателей и вопросов контроля выбросов.

Одним из аспектов исследования топлива и двигателей являются эксперименты и анализ факторов, влияющих на реальную экономию топлива, таких как использование кондиционера, техническое обслуживание, скорость автомобиля и перевозка дополнительных грузов.Исследователи из соседнего Центра транспортного анализа превращают эти данные в советы по вождению для общественности и размещают их на www.fueleconomy.gov, наиболее посещаемом веб-сайте Министерства энергетики. Например, исследования топлива и двигателей продемонстрировали, что грязные воздушные фильтры двигателя не влияют на экономию топлива в современных транспортных средствах, исправляя десятилетия ошибочных рекомендаций по этому вопросу.

Горюче-смазочные материалы

Ученые изучают влияние горюче-смазочных материалов на усовершенствованные процессы сгорания, виды выхлопных газов, а также стратегии и устройства контроля выбросов.Изучается широкий спектр видов топлива, включая бензин и дизельное топливо, биотопливо, природный газ и водородные топливные элементы. Это также включает исследования, посвященные новым нетрадиционным видам топлива, которые позволяют повысить эффективность и выбросы. Чтобы поддержать эти усилия, команда по топливу и двигателям разработала специально оборудованный одноцилиндровый двигатель, который может обеспечивать точные характеристики и результаты по выбросам для небольших объемов топлива, что дает начинающим компаниям и другим исследователям возможность оценивать опытные образцы топлива.

Исследование ORNL уже дважды проинформировало федеральное правительство о внедрении новых стандартов на топливо, обеспечивая основу для лиц, принимающих решения в Агентстве по охране окружающей среды США (EPA), чтобы разрешить использование E15 — бензина с 15% этанола — и потребовать использования дизельного топлива со сверхнизким содержанием серы. топливо (ULSD).

Смазочные материалы являются еще одним объектом исследования, поскольку снижение трения и износа может повысить экономию топлива автомобилем. Исследования топлива и двигателей охватывают разработку новых смазочных материалов, понимание влияния смазочных материалов на долговечность катализатора и выбросы из двигателя, а также разработку новых методов для характеристики потенциала экономии топлива новых смазочных материалов.Например, исследователи в партнерстве с General Motors разработали смазку с низкой вязкостью, содержащую ионные жидкие противоизносные присадки, которые могут повысить экономию топлива на 2% по сравнению с коммерчески доступным синтетическим маслом 5W-30W. Команда работает с дополнительными ионными жидкостями и расширяет область применения этих смазочных материалов на заднюю ось с целью достижения 4% экономии топлива автомобиля.

Двигатели

Группа по топливу и двигателям проводит исследования инновационных технологий двигателей внутреннего сгорания и систем управления для повышения эффективности.Чтобы понять потенциал новых концепций сгорания, исследователи используют фундаментальные науки, многоцилиндровые реализации, полные исследования транспортных средств и компьютерное моделирование.

Ученые изучают двигатели от легких до тяжелых с различной архитектурой. Исследования охватывают множество форм сгорания, включая сгорание с контролируемым реактивным воспламенением от сжатия (RCCI), сгорание с частичным предварительным смешиванием бензина и использование термохимического риформинга в цилиндрах для компенсации различий в процессе сгорания, связанных с конкретным топливом.Например, RCCI предлагает возможность одновременной работы двигателя на дизельном и бензиновом топливе, контролируя передаточные числа для достижения эффективности, аналогичной дизельному, со значительным сокращением выбросов конкретных загрязняющих веществ. Также исследуются более традиционные подходы к сгоранию, такие как двигатели с искровым зажиганием с высоким сжатием, изучаются преимущества высокооктанового топлива.

Исследователи используют большие научные возможности ORNL для развития транспортных технологий. В одном проекте команда по топливу и двигателям сотрудничала с Ford Motor Company, Convergent Science и исследователями из Leadership Computing Facility ORNL, чтобы использовать суперкомпьютеры для выявления факторов, способствующих нестабильности горения в двигателях с искровым зажиганием.Это состояние может возникать при использовании слишком большого количества воздуха или рециркуляции выхлопных газов, которые при правильном соотношении могут значительно повысить топливную эффективность и снизить выбросы. Полученная вычислительная модель будет доступна для промышленности с целью устранения технических барьеров, препятствующих разработке двигателей следующего поколения.

Выбросы

Контроль выбросов транспортных средств необходим для соблюдения федеральных нормативных требований, снижения рисков для здоровья и защиты окружающей среды.Новые технологии двигателей и топлива не могут попасть на рынок, если они не соответствуют стандартам выбросов EPA. Исследования в области топлива и двигателей сосредоточены на понимании влияния новых технологий сжигания и топлива на выбросы и разработке передовых технологий катализаторов для контроля выбросов до регулируемых уровней.

Ключевым направлением исследований является низкотемпературный катализ. Катализаторы стимулируют химические реакции в выхлопных газах, которые превращают загрязнители, такие как HC, CO и NOx, в более безвредные вещества (воду, CO 2 и азот). Катализаторы обычно хорошо работают при высоких температурах в диапазоне от 300-800 до o C. По мере того, как новая технология повышает эффективность двигателя, больше тепла, выделяемого во время сгорания, используется для создания мощности, и меньше тепла уходит через выхлопные газы. Это создает потребность в катализаторах, которые хорошо работают при гораздо более низких температурах (150 90 459 o 90 460 C).

Исследователи также улучшают понимание функций и ключевых механизмов устройств контроля выбросов, таких как ловушки обедненных NOx, избирательное каталитическое восстановление мочевины и дизельные фильтры твердых частиц.Применяя новые исследовательские инструменты, топливо и двигатели могут дать уникальное представление о химическом составе катализаторов и понять, как химический состав поверхности влияет на производительность от наноразмерных до полномасштабных систем двигателя.

Исследование ORNL уже трижды затрагивало правила EPA. В дополнение к постановлениям, касающимся E15 и дизельного топлива со сверхнизким содержанием серы, недавнее постановление EPA о Уровне 3 использует расчет, разработанный для топлива и двигателей в рамках нового процесса сертификации, который вступает в силу в 2017 году для легковых и грузовых автомобилей малой грузоподъемности.Расчет предоставляет автопроизводителям рентабельный способ определения количества выбросов NMOG — неметановых органических газов, которые способствуют образованию приземного озона. Этот расчет стал частью сертификации новых транспортных средств, начиная с 2017 года, и снизит нагрузку на производителей по испытаниям за счет упрощения необходимых измерений выхлопных газов.

Уникальные диагностические возможности

Группа исследователей топлива и двигателей разрабатывает новые диагностические приборы для использования в исследованиях в Национальном транспортном исследовательском центре и на промышленных предприятиях, например, на заводах по производству двигателей. Эти инструменты включают следующее.

  • SpaciMS (масс-спектрометр с капиллярным входом с пространственным разрешением) позволяет исследователям брать очень маленькие образцы внутри впускных или выпускных клапанов двигателя и каналов катализатора во время использования для определения химического состава и температуры образцов с предельной точностью. Это портативное устройство, отмеченное наградами R&D 100.
  • Редкая конфигурация DRIFTS (инфракрасная спектроскопия диффузного отражения) позволяет измерять поверхностные реакции на катализаторе даже при высоких температурах и при нормальной влажности.Приставка с цилиндрическим эллипсом в ORNL — одна из пяти в мире и обеспечивает в 10 раз большую чувствительность измерения по сравнению с более распространенными конфигурациями.
  • Топливо в масле Технология использует индуцированную лазером флуоресценцию для быстрого и точного определения степени разбавления топлива в моторном масле в режиме реального времени. Этот инструмент включает технологию сгорания, которая повышает топливную экономичность и обеспечивает долговечность двигателей. Он получил награду R&D 100 и был лицензирован Da Vinci Emission Services LLC.
  • Датчик рециркуляции выхлопных газов (EGR) использует лазеры для измерения кратковременного распределения CO2 во впускной системе двигателя. Применение этого инструмента к двигателям позволяет промышленности сбалансировать многоцилиндровые двигатели, чтобы максимизировать топливную эффективность и минимизировать выбросы.
  • Оптоволоконная люминофорная термометрия позволяет выполнять высокоточные бесконтактные измерения температуры. Этот инструмент использовался с топливными элементами, катализаторами, турбинами, клапанами двигателя и другими приложениями для измерения температуры в сложных условиях.

В качестве примера наших диагностических инструментов в действии команда по топливу и двигателям в партнерстве с Cummins использовала датчик EGR, описанный выше, для оптимизации КПД двигателя Cummins-Peterbilt SuperTruck, который в реальных условиях вождения достиг 10,7 миль на галлон.