Do neutralizacji spalin silnika benzynowego stosuje się katalizator. A jak to zadanie decydują się na дизелях?
W silniku benzynowym konwerter skutecznie przekształca toksyczne związki CO, CH, NOx w nieszkodliwe składniki CO2, H2O i N2. Przy krótkotrwałych odchyleniach składu mieszanki paliwowo-powietrznej od optymalnej lub zaburzeniach zapłonu mogą pojawić się mikrocząstki niespalonego węgla - innymi słowy sadza. Ale dopóki nie ma poważnych usterek, jego udział w spalinach jest niewielki, aw konwerterze jest spalany na dwutlenek węgla. Za samochodem z działającą przetwornicą nie ma czarnego dymu. W przypadku układu wydechowego z silnikiem Diesla nie wszystko jest takie proste! Podczas pracy z niewielkimi obciążeniami temperatura gazów na wlocie do konwertera jest znacznie niższa niż w silniku benzynowym, a sadza po prostu nie ma czasu na spalenie. Ale emitowanie substancji rakotwórczych do atmosfery jest złą formą, więc olej napędowy otrzymał specjalny filtr cząstek stałych oprócz konwertera. W nowoczesnych silnikach oba elementy znajdują się w jednym korpusie - katalizatorze umieszczonym obok silnika. Zamknij, ponieważ im bliżej zaworów wydechowych, tym wyższa temperatura spalin niezbędna do efektywnego działania układu czyszczącego. Schemat układu wydechowego silnika wysokoprężnego: 1 – jednostka sterująca silnika; 2 – czujnik masowego przepływu powietrza; 3 – czujnik temperatury gazu na wlocie do turbosprężarki; 4 – turbosprężarka; 5 i 9 – czujniki temperatury gazu przed i za filtrem cząstek stałych; 6 – czujnik składu mieszanki (szerokopasmowy czujnik tlenu); 7 – filtr-neutralizator; 8 – czujnik różnicy ciśnień gazu; 10 – tłumik. Ale mimo to z biegiem czasu filtr stopniowo wypełnia się sadzą. Aby nie zatykał mocno plastra miodu, należy go okresowo pozbywać, palić. Stosowane są dwie metody. W pierwszym przypadku układ sterowania silnikiem w żaden sposób nie ingeruje w proces pracy – jest to tzw. regeneracja pasywna. Odbywa się to w temperaturze gazów na wlocie do filtra co najmniej 350 stopni, w obecności katalizatora - platyny nałożonej na jego ceramiczne plastry miodu. Te ostatnie są podobne do dobrze znanych plastrów miodu nowoczesnych konwerterów, ale mają istotną różnicę, pokazaną na Fig. 2. Kanały są podzielone na kanały dolotowe i wywiewne. Pierwsze, otwarte od strony silnika, dostają się do gazów z całym bukietem substancji toksycznych, w tym sadzy. Drugie są otwarte z przeciwnej strony - od nich gazy oczyszczone z sadzy trafiają dalej, do konwertera. Kanały są umieszczone w szachownicę i są oddzielone cienkimi ściankami filtra, które są nieprzepuszczalne dla sadzy (pozostaje ona na wlocie), ale przepuszczają gazy. Ich materiałem jest porowaty węglik krzemu pokryty mieszaniną tlenków glinu i ceru, który służy jako powierzchnia nośna dla warstwy platyny. Schemat organizacji kanałów (plastrów miodu) filtra cząstek stałych: Sadza gromadzi się w kanałach dolotowych, a gazy po przejściu przez porowate ścianki trafiają do kanałów wydechowych. Nie zawsze jest możliwe zapewnienie temperatury spalin niezbędnej do dopalania sadzy w silniku wysokoprężnym - przy niskich obciążeniach do cylindrów dostaje się dużo powietrza, a paliwa jest mniej! Wystarczająca ilość ciepła jest wytwarzana tylko w przypadku pracy ze stosunkowo dużą mocą - na przykład przy prędkości 60-80 km/h, a nawet wyższej. Ale często nie jest to wykonalne, zwłaszcza w mieście, a samooczyszczanie filtra cząstek stałych nie następuje. Jeśli polegasz tylko na nim, to z biegiem czasu sadza całkowicie zatka porty dolotowe (plastry miodu), a procesy robocze w silniku zostaną zakłócone. Aby temu zapobiec, musisz pozbyć się sadzy, a w tym celu musisz utrzymywać wysoką temperaturę gazów wewnątrz filtra cząstek stałych. Drugim sposobem na oczyszczenie filtra jest aktywna regeneracja. W razie potrzeby (więcej na ten temat poniżej) jednostka sterująca silnika zaczyna zaopatrywać cylindry w niewielką ilość dodatkowego paliwa po głównej dawce, na krótko przed otwarciem zaworu wydechowego. "Dodatkowy" olej napędowy nie ma czasu na pracę i wpada do filtra cząstek stałych, gdzie gwałtownie się spala w obecności platyny. Temperatura gazów wzrasta, a sadza spala się właściwie na polecenie jednostki sterującej. Wróćmy do Fot. 1. Jednostka sterująca 1 musi zdecydować, kiedy i na jak długo włączyć tryb aktywnej regeneracji filtra. Ale jak on to rozgryzie? Bardzo proste: przez spadek ciśnienia gazu na konwerterze. W tym celu rurki są wbudowane po obu stronach czujnika połączonego z czujnikiem różnicy ciśnień 8. Gdy delta przekroczy ustawioną wartość, włączy się tryb regeneracji. Zwykle trwa 10-15 minut. W rzeczywistości nie jest to takie proste. Różnica ciśnień na filtrze cząstek stałych jest związana z objętościowym natężeniem przepływu spalin, które z kolei zależy od ich temperatury. Dlatego czujniki temperatury 5 i 9 są instalowane przed i za filtrem cząstek stałych. I oczywiście, ze względu na kompletność, jednostka sterująca bierze pod uwagę masowy przepływ powietrza, którego czujnik 2 jest tradycyjnie umieszczony w rurze dolotowej. Bezpośrednio na rurze wydechowej silnika znajduje się również czujnik 3. Monitoruje temperaturę spalin na wlocie do turbosprężarki. Jeśli zbliży się do limitu, po przekroczeniu którego możliwe jest przegrzanie i zniszczenie bardzo drogiej jednostki, jednostka sterująca ograniczy dopływ paliwa - a temperatura spadnie. Oczywiście czyszczenie filtra jest najskuteczniejsze, gdy otrzymuje on gazy o optymalnym stosunku powietrza do paliwa. Jednostka sterująca monitoruje skład mieszanki na podstawie odczytów szerokopasmowego czujnika tlenu (czujnik składu mieszanki) 6, który monitoruje zawartość tlenu w spalinach. Ostatecznie, po przetworzeniu wszystkich otrzymanych informacji, jednostka sterująca dostosowuje dopływ paliwa do cylindrów silnika. Stan wszystkich elementów odpowiedzialnych za oczyszczanie spalin jest monitorowany przez pokładowy system autodiagnostyki. Jeśli wykryje usterki, zapali się Check Engine. Na przykład w korkach drogowych spowodowanych niską temperaturą spalin, pomimo wszystkich wysiłków jednostki sterującej, regeneracja się nie rozpoczyna! Filtr jest przepełniony sadzą - a w zestawie wskaźników zapala się sygnał z obrazem filtra (jeśli jest to przewidziane w projekcie) lub lampka "sprawdź silnik". Następnie pozostaje próbować wypalić sadzę w sposób pasywny - jechać przez dziesięć do piętnastu minut przy wyższych mocach. Jeśli po tym czasie lampka ostrzegawcza nie zgaśnie, będziesz musiał udać się do "kominiarzów" w serwisie.