nox что это в автомобиле

Отключение датчика NOX (Нокс) на Mercedes

Датчик NOx (Нокс) служит для обнаружения оксидов азота в отработавших газах. NOx – это собирательное название оксидов азота NO и NO₂, появляющихся под воздействием высокого давления и температуры во время сгорания топливной смеси в двигателе. Другое название датчика — датчик оксидов азота или датчик обедненной смеси.

Мы предлагаем:

Датчик NOx входит в систему нейтрализации отработавших газов. Такими датчиками стали оснащать автомобили для соответствия требованиям экологических норм Евро 5 и выше.

Система нейтрализации отработавших газов в двигателях ещё использует нейтрализующую жидкость AdBlue, которую также называют «мочевиной» и каталитический нейтрализатор. Состав AdBlue это примерно 33% мочевины и остальное деминерализованная вода.

Данная технология называется системой селективного каталитического восстановления или нейтрализации SCR (Selective Catalytic Reduction). В системе SCR мочевина смешиваясь с потоками отработанных газов преобразуется в аммиак и углекислый газ, а затем в восстановительном катализаторе аммиак (NH₃) вступает в реакцию с оксидами азота (NOx), образуя азот (N₂) и воду (H₂O).

Система SCR ставится на Mercedes примерно с 2008 года. Эффективность системы SCR контролируется датчиком NOx.

Датчик Нокс используется в выпускной системе бензиновых двигателей с системой непосредственного впрыска и дизельных двигателей с системой избирательной каталитической нейтрализации. В машинах с бензиновым двигателем он устанавливается за накопительным катализатором, в дизельном за восстановительным катализатором.

В бензиновом двигателе датчик оксидов азота запускает регенерацию накопительного катализатора, посылая соответствующий сигнал в блок управления двигателем. В дизельном же двигателе, датчик нокс оценивает эффективность восстановительного катализатора и в случае проблем, вы увидите горящую сигнальную лампу Check Engine на панели приборов.

Разработанную технологию снижения выбросов NOₓ автомобилями, оснащёнными дизельными двигателями, инженеры марки Mercedes-Benz назвали — BlueTEC. В настоящий момент система BlueTec используется в большинстве дизельных автомобилей Мерседес.

Проблемы с системой SCR

Из-за низкого качества используемого топлива (система очень чувствительна к качеству), подделок AdBlue и сложности самой системы, она часто выдает ошибки и выходит из строя, что негативно сказывается на функциональности автомобиля.

В случае неисправности датчика, мы рекомендуем замену на оригинал или отключение NOx (НОКС). Неисправность датчика NOx выявляют при помощи осциллографа.

При неисправности датчика оксидов азота всегда наблюдается некорректная работа накопительного катализатора, и как правило вы заметите повышенный расход топлива.

Типовые проблемы

Отсутствие обслуживания ведет к замене практически всех элементов системы, что по итогам приводит к огромным расходам.

Проще и дешевле отключить датчик NOx и AdBlue, забыв о проблемах и продолжить наслаждаться автомобилем.

Источник

Датчик NOx: назначение, устройство, неисправности

Автолюбителей уже не удивляет то, что транспорт постоянно модернизируют. Многие интересные технические решения, которые сегодня встречаются практически во всем легковом транспорте, были разработаны еще в девяностых годах – то время было богатым на новинки в автомобилестроении. Однако существует немало таких решений, о которых многие автолюбители могли и не знать. Одним из них является датчик NOх, иначе называемый датчиком оксидов азота или же датчиком обедненной смеси. Подобными устройствами сегодня оснащают все большее число автомобилей, что объясняется повышением требований к экологичности. Об устройстве датчиков NOx, их ключевых особенностях, а также неисправностях вы сможете узнать из материала Avto.pro.

Назначение устройства

Актуальные требования к экологическим показателям двигателей внутреннего сгорания отличаются строгостью. Большая часть автомобилей с бензиновыми двигателями имеют т.н. непосредственное впрыскивание, а сам двигатель при частичной нагрузке расходует обедненную смесь. Поясним: на приготовление обедненной смеси идет минимально необходимое количество кислорода, по факту – атмосферного воздуха. Даже при сгорании обедненной смеси образуется большое количество оксидов с углеродной и азотной основой. Первые улавливаются обычными катализаторами, тем временем как вторые могут стать проблемой – нейтрализовать оксиды азота намного сложнее. Частично решить проблему помогают дополнительные накопительные катализаторы оксидов азота. Такие катализаторы имеют определенную накопительную мощность, которую необходимо регистрировать. Именно эту задачу берет на себя датчик NOx.

Датчик оксидов азота, он же датчик NO_x, полностью оправдывает свое название. Сочетание букв NO_x читается не иначе как «эн-о», а «икс» означает число присоединенных молекул оксигена. Напоминаем, что NO_x – это собирательное название пары опасных оксидов азота: NO и NO₂. Они крайне токсичны и их содержание в выхлопных газах необходимо уменьшать.

Устройство датчика NOx

Датчики NOx для автопромышленности по факту являются довольно сложными электрохимическими датчиками амперометрического типа. Самым простым и понятным элементом датчика является нагреватель. Наиболее важными элементами являются камеры (ячейки): камера накачки и измерительная камера. Иногда камер бывает три. Принцип работы датчика сводится к следующему:

Источник

Выбросы NOx в выхлопе грузовиков можно снизить на 90%

Инженерная компания Eaton представила новые технологии, позволяющие в перспективе снизить уровень NOx в выхлопе большегрузных автомобилей на 90%. Для снижения выбросов NOx и CO2 инженеры предполагают использовать сразу несколько систем — управляемого срабатывания впускных клапанов, отключения части цилиндров в сочетании с алгоритмом «умного» торможения двигателем и подогреваемым катализатором с системой контроля температуры.

Новые правила по вредным выбросам, которые активно обсуждают сегодня в США и Европе, направлены на сокращение выбросов парниковых газов и веществ, загрязняющих атмосферу. Практически во всех документах, находящихся на стадии разработки или согласования, в том числе в новой стратегии Минтранса РФ до 2035 года, главным источником загрязнений названы автомобили с двигателем внутреннего сгорания.

Новые решения, уверены в Eaton, могут существенно повлиять на судьбу дизельных двигателей в контексте ужесточения требований и изменить будущее коммерческого транспорта. Разработки Eaton позволят производителям продолжить делать грузовики большой и средней мощности с дизельными двигателями, которые будут соответствовать не только уже действующим, но и еще не принятым глобальным нормам по выбросам вредных веществ в атмосферу.

Технология деактивации цилиндров, предложенная Eaton, основана на изменении срабатывания клапанов. Управлять срабатыванием клапанов можно по разным алгоритмам:

Используя алгоритмы позднего и раннего срабатывания впускных клапанов в зависимости от нагрузки на двигатель и полностью деактивируя часть цилиндров, можно снизить содержание NOx в отработавших газах примерно на 40% уже сейчас, считают в Eaton. Система управления срабатыванием клапанов универсальна и подходит для интеграции в любую линейку двигателей с одним или двумя распределительными валами и разным количеством клапанов.

Данные по снижению выбросов получены на основе тестирования, проведенного Eaton, и будут уточнены по мере приближения системы к серийному производству. Одновременное снижение выбросов CO2 при работе двигателя в режиме невысокой нагрузки может составить примерно 5-8%.

В сочетании с другими технологическими разработками Eaton, в частности с «умным» режимом торможения двигателем, а также с усовершенствованным каталитическим нейтрализатором с контролируемым электрическим подогревателем инженеры прогнозируют возможность снижения выбросов NOx до 90%.

Источник

Nox что это в автомобиле

Автолюбителей уже не удивляет то, что транспорт постоянно модернизируют. Многие интересные технические решения, которые сегодня встречаются практически во всем легковом транспорте, были разработаны еще в девяностых годах – то время было богатым на новинки в автомобилестроении. Однако существует немало таких решений, о которых многие автолюбители могли и не знать. Одним из них является датчик NOx, иначе называемый датчиком оксидов азота или же датчиком обедненной смеси. Подобными устройствами сегодня оснащают все большее число автомобилей, что объясняется повышением требований к экологичности. Об устройстве датчиков NOx, их ключевых особенностях, а также неисправностях вы сможете узнать из материала Avto.pro.

Назначение устройства

Актуальные требования к экологическим показателям двигателей внутреннего сгорания отличаются строгостью. Большая часть автомобилей с бензиновыми двигателями имеют т.н. непосредственное впрыскивание, а сам двигатель при частичной нагрузке расходует обедненную смесь. Поясним: на приготовление обедненной смеси идет минимально необходимое количество кислорода, по факту – атмосферного воздуха. Даже при сгорании обедненной смеси образуется большое количество оксидов с углеродной и азотной основой. Первые улавливаются обычными катализаторами, тем временем как вторые могут стать проблемой – нейтрализовать оксиды азота намного сложнее. Частично решить проблему помогают дополнительные накопительные катализаторы оксидов азота. Такие катализаторы имеют определенную накопительную мощность, которую необходимо регистрировать. Именно эту задачу берет на себя датчик NOx.

Датчик оксидов азота, он же датчик NOx, полностью оправдывает свое название. Сочетание букв NOx читается не иначе как «эн-о», а «икс» означает число присоединенных молекул оксигена. Напоминаем, что NOx – это собирательное название пары опасных оксидов азота: NO и NO2. Они крайне токсичны и их содержание в выхлопных газах необходимо уменьшать.

Датчиками оксидов азота обязательно оснащают системами избирательной каталитической нейтрализации. Устройства располагают сразу за накопительным катализатором, если двигатель бензиновый, или восстановительным катализатором, если автомобиль имеет дизельный агрегат. Датчики регистрирует рост процентного содержания оксидов азота в выхлопе, подают соответствующий сигнал, а далее блок управления переводит двигатель в работу с обогащенной смесью. Таким образом удается уменьшить содержание вредных оксидов в выхлопе. Если еще проще: датчик гарантируют своевременный переход из фазы накопления в фазу регенерации.

Нередко можно видеть, как автолюбители объединяют понятия «лямбда-зонд» и «датчика NOx». По факту, и первое, и второе устройство является лямбда-зондом, однако они имеют разное расположения и берут на себя разные задачи. Обычный кислородный датчик располагается выше катализатора. Он отвечает за корректировку смеси и, следовательно, влияет на выхлоп. Нижний лямбда-зонд, он же датчик NOx, контролирует работоспособность катализатора и реагирует на изменения в составе выхлопа.

Устройство датчика NOx

Датчики NOx для автопромышленности по факту являются довольно сложными электрохимическими датчиками амперометрического типа. Самым простым и понятным элементом датчика является нагреватель. Наиболее важными элементами являются камеры (ячейки): камера накачки и измерительная камера. Иногда камер бывает три. Принцип работы датчика сводится к следующему:

В некоторых датчиках имеется третья камера, которая помогает контролировать чувствительность камер. «Начинка» датчиков, которая позволяет уменьшать процентное содержание O2 для правильного измерения содержания оксидов азота, обычно включает диоксид циркония, стабилизированный иттрием. Электроды изготавливают из благородных металлов, как-то палладия, золота или платины. Мы не будем вдаваться в подробности электрохимического процесса, однако отметим, что при изготовлении датчиков NOx неспроста используются столь редкие металлы – они имеют высокую проводимость ионов O2 и могут похвастать высокой устойчивостью к температурным воздействиям.

Датчики NOx также включают в себя минимум два кислородных насоса. Первый насос удаляет избыток кислорода из захваченных выхлопных газов, тем временем как второй откачивает газы для измерения концентрации кислорода, выделяемого при разложении оксидов азота. Подытоживая: датчик оксидов азота состоит из минимум двух камер (ячеек) и двух насосов, нагревателя, нескольких электродов. Также стоит упомянуть собственный блок управления датчика, который принимает сигнал, усиливает его, а затем передает ЭБУ.

Ранее уже упоминалось то, что датчики NOx в бензиновых и дизельных автомобилях отличаются друг от друга. Датчики для дизельных агрегатов в зависимости от регистрируемого содержания оксидов азота в выхлопе инициируют обогащение смеси – в этот момент катализатор регенерирует. Объясняется это тем, что катализатор не может превращать вредоносные оксиды азоты в безвредные воду и азот. Периодически он нуждается в «перерыве». Если содержание оксидов азота слишком высоко, датчик посылает блоку управления сигнал, а тот дает команду на обогащение топливовоздушной смеси.

В случае дизельных агрегатов датчиков NOx лишь оценивает эффективность работу восстановительного катализатора. Если он перестает справляться со своей задачей и процент оксидов азота в отработавших газа становится критически высоким, датчик сигнализирует об этом. Водитель узнает о проблеме по загоревшейся лампочке Check Engine. Для выявления источника проблем водителю нужно будет обратиться на СТО.

Провода датчиков оксида азота

В силу того, что датчики при работе подают несколько сигналов, они имеют и несколько кабелей. Самые продвинутые датчики имеют еще и нагреватель, к которому подведена пара проводов. Итоговое число проводов в продвинутых устройствах равняется шести. Они имеют следующую цветовую маркировку:

Иногда встречаются датчики с оранжевыми проводами (устройство можно увидеть на фото ниже). Как правило, подобную цветовую маркировку имеют устройства для американских автомобилей. Четкая маркировка нужна скорее специалистам, которые будут работать с такими датчиками, нежели рядовым автолюбителям. Рекомендация для последних крайне проста: убедитесь, что все провода не имеют повреждений изоляции и соединены с устройством и блоком управления датчика NOx.

Неисправности и их последствия

Вообще, датчики оксидов азота позволяют сделать двигатель не только более экологичным, но еще и экономичным. При низких нагрузках агрегат может работать на обедненной смеси. Это означает, что процент топлива в смеси будет близок к минимально необходимому. Неисправный датчик NOx отличается от полностью исправного следующим:

Как результат, приготовление топливовоздушной смеси будет вестись по «стандартной» программе – обогащению. При этом ненагруженный двигатель будет потреблять больше топлива. В среднем, расход вырастает на 15%, однако при эксплуатации автомобиля в городском цикле расход может вырасти на 20 и более процентов. Некоторые автолюбители отмечают, что неисправный датчик не оказывал существенного влияния на топливную экономичность их транспортного средства. Объяснение простое: переобогащение смеси пока не происходит, но это лишь вопрос времени.

При неисправности датчика оксидов азота всегда наблюдается некорректная работа накопительного катализатора. Это обусловлено нарушением восстановительного цикла. Экологические показатели автомобиля с неисправным датчиком NOx будут далекими от регламентированных автопроизводителем. Стоит также затронуть вопрос диагностики устройства. Выход самых продвинутых датчиков обедненной смеси не всегда верно диагностировать по коду ошибки. Так, например, проблема может крыться в воздуховоде, однако код ошибки будет указывать именно на датчик. Руководствуясь только кодами, автолюбитель может заменить все лямбда-зонды на автомобиле. Правильным же решением будет обращение к специалистам. В профессиональных сервисах неисправность датчика NOx выявляют при помощи осциллографа. Категорически не рекомендуем проводить самостоятельную диагностику при помощи тестера.

Выбор нового датчика

К несчастью, подобрать недорогую замену оригинальному датчику NOx не получится. В продаже зачастую удается найти только оригинальные датчики, стоимость которых часто равна стоимости, например, дорогих стекол и кузовных деталей. Искать новый датчик можно по:

Самый надежный вариант – поиск по VIN-коду. Как правило, код датчика автолюбитель не знает. Он может найти код по параметрам своего автомобиля, но в таком случае поиски нужно вести в проверенных электронных каталогах. С высокой вероятностью будет найден именно дорогостоящий оригинал. Напоминаем, что автоконцерны не производят все нужные для сборки автомобиля комплектующие самостоятельно – большую часть деталей производят сторонние фирмы. В теории, удастся немного сэкономить, купив датчик под именем бренда фирмы-производителя. Сегодня большую часть датчиков NOx выпускают следующие компании:

Продукцию этих же фирм можно найти в ассортимент фирм-упаковщиков. Например, британского Blue Print или польского Polcar. Покупая неоригинал, автолюбитель ничем не рискует – фактически, он получит OEM-продукт под именем бренда одного из перечисленных производителей. Покупатели часто задуют следующий вопрос: почему данные устройства настолько дорогие? Дело в том, что при их изготовление используются дорогостоящие металлы. Требования к технологии производства также очень высоки. Прибавьте к этому и то, что устройство объединяет в себе сразу два датчика. Итоговая стоимость изделия попросту не может быть малой, ведь это измерительное устройство высокой точности с огромным эксплуатационным ресурсом.

Вывод

Датчик NOx – это один из множества электронных компонентов современных транспортных средств, неисправность которого грозит автолюбителю серьезными денежными тратами. Новый датчик будет стоит немало. Нельзя было бы не упомянуть, что правильно его продиагностировать могут далеко не все сервисы, но это уже вопрос их компетенции. Для автолюбителя это означает необходимость платить еще и горе-специалистам. Столь проблемное устройство, впрочем, имеет большой эксплуатационный ресурс и автолюбители редко сталкиваются с необходимостью замены датчика обедненной смеси. Если существует реальная необходимость замены, то мы рекомендуем сразу приступать к поиску оригинальной автозапчасти.

Источник

Nox что это в автомобиле

Каталитическая очистка отработавших газов

Каталитическая нейтрализация отработавших газов основана на повышении скорости протекания химических процессов за счет использования специальных катализаторов. При прохождении газов вдоль поверхностей, покрытых активным каталитическим слоем, происходят три основных процесса: адсорбция, собственно сами химические реакции и десорбция.

Такие системы классифицируют по следующим признакам:

· по типу – окислительные (окисляют СО и СН до СО₂ и Н₂О), восстановительные (восстанавливают азот из N О_х) и трехкомпонентные (окисляют СО, СН и восстанавливают N О_х);

· по назначению – главные и пусковые;

· по исполнению – одно- и двухкамерные;

· по типу носителя катализатора – с насыпным или монолитным носителем;

· по материалу носителя – с керамическим или металлическим носителем;

· по материалу активного каталитического слоя – с благородными или обычными материалами.

2.Окислительный каталитический нейтрализатор

В окислительных нейтрализаторах увеличиваются скорости протекания реакций преобразования СН и СО в СО₂ и Н₂О, Н₂ при наличии О₂. Для работы такого нейтрализатора необходим свободный кислород. Поэтому в двигателе с искровым зажиганием при a (с вторичным воздухом) (рис.16). Они работают при температуре 300. 800°С, а в качестве катализаторов (веществ, ускоряющих протекание реакций окисления) в них применяют платину и палладий. Оксиды азота преобразовываться в малотоксичные вещества этим нейтрализатором не могут.

Окислительные каталитические нейтрализаторы впервые начали использоваться на автомобилях в 1975 году в связи с введением в США норм предельной токсичности отработавших газов. В настоящее время каталитические нейтрализаторы, работающие исключительно на принципе реакции окисления, применяются весьма редко.

Рисунок 16 – Схема системы выпуска отработавших газов с окислительным каталитическим нейтрализатором:

1 – дозатор топлива; 2 – насос подачи дополнительного воздуха; 3 – окислительный каталитический нейтрализатор

3.Восстановительный каталитический нейтрализатор

В нейтрализаторах восстановительного типа происходят реакции превращения СН, СО и N О в СО₂, Н₂О, N ₂. Для восстановления NO_X необходимо создать восстановительную среду, т.е. химически связать кислород, находящийся в отработавших газах. Поэтому в восстановительном каталитическом нейтрализаторе 4 (рис.17) оксид азота под действием катализатора превращается в аммиак, который подвергается разложению в окислительном нейтрализаторе 3. В нем же происходит дожигание оксида углерода и углеводородов.

1 – дозатор топлива; 2 – насос подачи дополнительного воздуха; 3 – окислительный каталитический нейтрализатор; 4 – восстановительный каталитический нейтрализатор

Нейтрализаторы этого типа в настоящее время не используются, поскольку для их эффективного применения необходима работа двигателя при a

4.Трехкомпонентный каталитический нейтрализатор

Перед трехкомпонентным каталитическим нейтрализатором стоит задача преобразовывать в безвредные компоненты образующиеся при сгорании рабочей смеси вредные вещества — углеводороды (СН), оксид углерода (СО) и оксиды азота < NO_X ). В качестве конечного продукта образуются водяной пар (Н₂О), углекислый газ (СО₂) и азот ( N ₂ ).

Преобразование вредных веществ (очистка отработавших газов) осуществляется в две стадии: сначала оксид углерода и углеводороды преобразуются за счет окисления. Кислород, необходимый для окисления, имеется либо в виде остаточного кислорода в отработавших газах за счет неполного сгорания, либо он забирается у оксидов азота, количество которых таким образом снижается.

Степень преобразования оксидов азота в диапазоне обогащенной смеси ( a NO _Х соответствует стехиометрической смеси ( a = 1). Но уже небольшое увеличение содержания кислорода в отработавших газах за счет повышения коэффициента избытка воздуха ( a > 1) препятствует снижению количества оксидов азота и резко повышает их концентрацию в отработавших газах.

1 – дозатор топлива; 2 – электронный блок управления; 3 – трехкомпонентный каталитический нейтрализатор

Каталитический нейтрализатор (рис.19) состоит из стального корпуса 6, подложки-носителя 5 и активного каталитического покрытия из благородных металлов 4. Каталитическое покрытие само не вступает в химические реакции, но одним своим присутствием ускоряет их течение.

Рисунок 19 – Трехкомпонентный каталитический нейтрализатор:

Распространены два типа подложки-носителя: керамические и металлические монолиты.

Керамические монолиты представляют собой керамические тела, пронизанные несколькими тысячами мелких каналов, по которым перепускаются отработавшие газы (рис.20). Керамика изготавливается из термостойкого магниево-алюминиевого силиката. Монолит, чрезвычайно чувствительно реагирующий на механические напряжения, закреплен в металлическом корпусе. Для этого применяются минеральные расширяющиеся маты (2, рис.19), которые при первом нагревании расширяются, надежно фиксируя монолит в требуемом положении.

Керамические монолиты являются наиболее часто применяемыми в настоящее время подложками-носителями каталитического покрытия.

Рисунок 20 – Каталитический нейтрализатор с керамической подложкой

Металлический монолит, являющийся альтернативой керамическому, изготовлен из мелкогофрированной металлической фольги толщиной 0,05 мм (рис.21) и закреплен методом высокотемпературной пайки. Благодаря тонкостенной структуре, размещается больше газовых каналов на одной и той же площади. Это позволяет увеличить площадь рабочей поверхности, получить меньшее противодавление, ускорить разогрев каталитического нейтрализатора до рабочей температуры и, главное, расширить температурный диапазон до 1000…1050ºС.

Рисунок 21 – Каталитический нейтрализатор с металлической подложкой

Содержание благородных металлов в каталитическом нейтрализаторе составляет около 1…3 г. Эта величина зависит от рабочего объема двигателя.

Рисунок 22 – Процессы, происходящие в трехкомпонентном каталитическом нейтрализаторе с керамической подложкой:

Температура каталитического нейтрализатора играет очень важную роль в обеспечении эффективности очистки отработавших газов.

Преобразование вредных веществ в трехкомпонентном каталитическом нейтрализаторе начинается лишь при рабочей температуре свыше 300°С. Идеальные условия работы, обеспечивающие высокую степень очистки отработавших газов и длительный срок службы нейтрализатора, находятся в диаконе температур 400…800°С.

Время же, необходимое для разогрева, может достигать нескольких минут и зависит от типа двигателя, способа его эксплуатации и температуры воздуха. Холодный катализатор практически неэффективен – следовательно, необходимо уменьшить время достижения температуры активации.

Эту проблему можно решать путем приближения нейтрализатора к двигателю, дополнительным подогревом или установкой специального пускового нейтрализатора.

Каталитическая обработка отработавших газов с помощью трехкомпонентного каталитического нейтрализатора в настоящее время является самым эффективным методом очистки этих отработавших газов для бензиновых двигателей, работающих на гомогенных горючих смесях при a =1. В эту систему включен замкнутый контур лямбда-управления, с помощью которого контролируется состав горючей смеси. Трехкомпонентный каталитический нейтрализатор может почти полностью очищать отработавшие газы от таких вредных веществ, как оксид углерода, углеводороды и оксиды азота при гомогенном распределении и стехиометрическом составе рабочей смеси. Но эти идеальные режимы работы могут соблюдаться не всегда. Несмотря на это, в среднем можно исходить из снижения количества вредных веществ в отработавших газах более чем на 98%.

5.Каталитический нейтрализатор с накопителем NO_X

До настоящего времени система очистки отработавших газов двигателей с непосредственном впрыском была проблематичной. Это связано с тем, что образующиеся при работе на бедных гомогенных и послойных смесях оксиды азота не могут быть восстановлены в обычных трехкомпонентных нейтрализаторах до уровня, допускаемого законодательством.

Поэтому для двигателей с непосредственным впрыском бензина применяют накопительные нейтрализаторы, которые способны удерживать оксиды азота при работе на бедных смесях. При заполнении нейтрализатора до предела производится перевод его на режим регенерации, в процессе которого накопленные в нем оксиды азота выводятся и восстанавливаются до азота.

Система выпуска отработавших газов с накопительным нейтрализатором показана на рис. 24.

Рисунок 24 – Система выпуска отработавших газов с накопительным нейтрализатором

Способность этого накопительного нейтрализатора накапливать NO_X в сильной мере зависит от температуры. Она достигает максимума в диапазоне 300…400°С. За счет этого рабочий диапазон температур намного ниже, чем у трехкомпонентного каталитического нейтрализатора. По этой причине для каталитической очистки отработавших газов должны устанавливаться два отдельных каталитических нейтрализатора – трехкомпонентный каталитический нейтрализатор рядом с двигателем (передний) (рис.24) и удаленный от двигателя каталитический нейтрализатор с накопителем NO_X в качестве основного.

Еще одним способом снижения температуры отработавших газов является охлаждение выпускного трубопровода направляемым на него потоком свежего воздуха. Кроме того, применение раздвоенного выпускного трубопровода перед накопительным нейтрализатором также позволяет снизить температуру газов за счет увеличения теплоотдачи через развитую поверхность трубопровода. При одновременном использовании обоих мероприятий удается снижать температуру отработавших газов на 30…100°С в зависимости от скорости автомобиля.

Для измерения температуры отработавших газов в выпускной трубопровод после предварительного трехкомпонентного нейтрализатора ввернут датчик температуры отработавших газов. Вырабатываемые им сигналы поступают на вход блока управления двигателем.

По сигналам датчика температуры отработавших газов блок управления двигателем рассчитывает, в частности, температуру в накопительном нейтрализаторе.

Это измерение необходимо, так как:

· накопительный нейтрализатор способен задерживать оксиды азота только при температурах от 250 до 500°С, до которых он должен прогреваться при работе двигателя на бедных смесях;

· место оксидов азота в накопительном нейтрализаторе может занимать сера, для удаления которой необходимо поднять температуру в нейтрализаторе до 650°С и выше.

В датчике находится измерительный резистор с отрицательным температурным коэффициентом. Это значит, что при повышении температуры его сопротивление уменьшается, а напряжение на его выходе соответственно увеличивается. В блоке управления двигателем каждое значение этого напряжения сопоставляется с определенным значением температуры.

Каталитический нейтрализатор с накопителем NO_X имеет конструкцию, сходную с трехкомпонентным каталитическим нейтрализатором. В дополнение к каталитическому покрытию из платины, палладия и родия он имеет еще специальные добавки, которые способны накапливать оксиды азота. Типичными материалами, способными к накоплению, являются, например, оксиды калия, кальция, стронция, циркония, лантана или бария.

Покрытие для накопления NO_X и покрытие трехкомпонентного каталитического нейтрализатора могут наноситься на общий носитель-подложку.

За счет имеющегося покрытия из благородных металлов каталитический нейтрализатор с накопителем NO_X в режиме a =1 функционирует как трехкомпонентный каталитический нейтрализатор. Дополнительно он преобразует не уменьшившееся в обедненных отработавших газах количество оксидов азота. Но это преобразование не осуществляется непрерывно, как в случае оксида углерода и углеводородов, а протекает в три стадии:

Оксиды азота каталитическим путем окисляются на поверхности платинового покрытия в диоксид азота NO ₂. Затем NO ₂ вступает в реакцию со специальными оксидами на каталитической поверхности и с кислородом с образованием нитратов. Так, например, NO ₂ с оксидом бария ВаО образует химическое соединение нитрат бария Ba ( NO ₃)₂. Благодаря этому каталитический нейтрализатор с накопителем NO _Х при работе двигателя на смеси с избытком воздуха обеспечивает накопление оксидов азота.

Рисунок 26 – Процесс накопления NO_X

Существуют два разных способа определения фазы полного заполнения каталитического нейтрализатора:

· способ моделирования, обеспечивающий расчет количества накопленных в нейтрализаторе NO_X с учетом температуры нейтрализатора;

Наиболее точным является второй способ.

Датчик оксидов азота ввернут в выпускную трубу непосредственно за накопительным нейтрализатором. Он позволяет определить концентрацию оксидов азота и кислорода в отработавших газах. Сигналы с него передаются на вход блока его управления (рис.24).

По сигналам датчика определяется:

· действует нейтрализатор или нет;

· соответствует ли настройка установленного перед нейтрализатором широкополосного датчика кислорода на стехиометрическую смесь или ее необходимо скорректировать. Для этого в блоке управления датчиком оксидов азота предусмотрена микросхема, обеспечивающая получение на электродах датчика оксидов азота скачкообразного сигнала, подобного сигналу узкополосного датчика кислорода. Этот сигнал позволяет очень точно определять состав смеси, близкой к стехиометрическому составу.

· насколько полно использована накопительная способность нейтрализатора и нужно ли его перевести на режим регенерации не только по оксидам азота, но и по сере.

По мере увеличения количества накопленных оксидов азота (загрузки) снижается способность дальнейшего химического связывания оксидов азота. С определенного их количества должна осуществляться регенерация, т.е. накопленные оксиды азота должны удаляться и преобразовываться. Для этого на короткое время происходит переключение работы двигателя на режим использования обогащенной гомогенной горючей смеси ( a NO_X и преобразования их в азот и углекислый газ протекают раздельно (рис.31). В качестве восстановителей используются H ₂, СН и СО. Самая низкая скорость реакции регистрируется при использовании СН, самая большая – при Н₂. Процесс извлечения (рассмотрен при использовании оксида углерода в качестве восстановителя) осуществляется таким способом, при котором оксид углерода раскисляет нитрат, например, нитрат бария Ba ( NO ₃)₂, в оксид, например, оксид бария ВаО. При этом образуются углекислый газ и монооксид азота. Затем каталитическое покрытие из родия раскисляет оксиды азота посредством оксида углерода в азот и углекислый газ.

Рисунок 30 – Цикл удаления оксидов азота

Рисунок 31 – Процесс регенерации NO_X

Источник