Катализатор на дизеле: ᐉ Катализаторы для дизельных двигателей

Содержание

ᐉ Катализаторы для дизельных двигателей

Дизельные двигатели всегда работают с избытком воздуха и в силу конструкции имеют небольшие выбросы СО и углеводородов. В результате в дизельном двигателе не хватает СО для восстановления оксидов азота в традиционных катализаторах. По этой причине в дизельных двигателях нельзя устанавливать катализаторы тройного действия. Для дизельных двигателей нужно было разработать совершенно новые концепции очистки ОГ. Уменьшения концентрации вредных веществ лишь за счет внутримоторных технологий уже недостаточно. Ниже описаны некоторые новые, внешние системы очистки ОГ для дизельных двигателей.

Дизельный катализатор

Рис. Дизельный катализатор

Традиционный дизельный катализатор представляет собой обычный окислительный катализатор для нейтрализации оксида углерода и углеводородов. В качестве благородных металлов для окисления используются платина и частично палладий. Из-за высокого содержания кислорода в ОГ процессы окисления в катализаторе протекают очень эффективно. СН и СО окисляются уже при температурах выше 160°С.

Поскольку частицы захватывают также углеводороды и оксид углерода, то прилипающие к частицам вредные компоненты нейтрализуются. С использованием окислительных катализаторов нельзя существенно снизить собственно выбросы частиц. Пройдя через катализатор, частицы становятся примерно на 30% легче, поскольку в нем нейтрализуются содержащиеся в частицах и прилипшие к ним углеводороды и оксид углерода. Зерна сажи остаются. Для соблюдения предельных значений Евро-2 и Евро-3 это уже был пройденный путь. Для выполнения же требований Евро-4 и других стандартов этого уже недостаточно.

SCR-катализатор (Катализатор с селективным каталитическим восстановлением)

С появлением нормы Евро-4 значительно снизились предельные концентрации вредных компонентов и для грузовых автомобилей. По сравнению с Евро-3 для оксидов азота это означает уменьшение на 30%, а по выбросам частиц — даже на 80%. С 2005 года в Европе была серийно запущена технология SCR-Для стандарта Евро-5 дополнительно требуются датчики NOx и аммиака (Nh4). Новые системы в сочетании с сажевыми фильтрами обеспечивают большой потенциал и для использования в легковых автомобилях. Следует обратить внимание, что накопительные SCR-катализаторы не только имеют точку начала температурного скачка (около 200°С), но и не позволяют достичь достаточной степени нейтрализации выше определенной температуры (около 450°С).

Сочетание сажевого фильтра, рециркуляции ОГ и систем катализаторов, работающих по принципу селективного каталитического восстановления (SCR), готово к пуску в серийное производство, а у некоторых автопроизводителей этот вопрос уже решен.

Эти катализаторы называют также SINOx-катализаторами. Покрытие катализатора состоит из V205/TiO2 (оксида ванадия или диоксида титана) или V205/W02/TiO2 (оксида ванадия, диоксида вольфрама или диоксида титана). Для восстановления оксидов азота нужно впрыскивать восстановитель в ОГ перед катализатором. Он превращает оксиды азота в N2 и Н2O. Степень нейтрализации составляет около 90% NOx. В качестве восстановителя используется газообразный или растворенный в воде аммиак (Nh4) или мочевина ([СО (Nh3)2]). Разложение раствора мочевины происходит в гидролизном катализаторе (полное нейтрализация Nh4 и СO2). В качестве гидролизных катализаторов можно использовать как отдельные оксиды металлов — AL2O3 и CO2 (анатас) так и имеющиеся в катализаторе оксиды благородных металлов. Химические реакции превращения оксидов азота начинаются примерно при 200°С и протекают по следующим уравнениям:

4 NO + 4 Nh4 + O2 —> 4 N2 + 6 h3O
6 NO2 + 8 Nh4 -> 7 N2 + 12 h3O.

Рис. Комбинированная система очистки ОГ [источник: Bosch]

Технология SCR базируется на добавке, впрыскиваемой в поток ОГ. В качестве добавки используется 32,5% водный раствор мочевины (±0,5%), находящийся в отдельном баке. Водный раствор мочевины называют AdBlue, он специфицирован стандартом DIN 70070. Расход AdBlue составляет около 4-6% расхода топлива. Раствор мочевины впрыскивается в поток ОГ, где она под воздействием температуры и содержащейся в ОГ воды выделяет аммиак. Аммиак превращает образующиеся при сгорании оксиды азота в SCR-катализаторе в молекулярный азот и воду.

Точная дозировка добавки, зависящая от нагрузки и оборотов — один из центральных факторов регулировки системы. Отношение мочевины к дизельному топливу составляет около 6:100. Дозировка в основном зависит от температуры катализатора и общих выбросов NOx. Однако учитываются и обменные реакции NOx, поглощение Nh4 в катализаторе, температура наддувочного воздуха и влажность воздуха. Впрыск добавки происходит согласно характеристике. Очистка ОГ на базе технологии SCR позволяет снизить выбросы оксидов азота на 80% и кроме того, уменьшает выбросы частиц примерно на 40%.

Благодаря технологии SCR грузовые автомобили легко выполняют жесткие требования по содержанию NOx стандарта Евро-4 и даже Евро-5.

Для оптимальной реакции в катализаторе важна точная дозировка и регулирование впрыска мочевины. Для этого необходимы датчики, измеряющие температуру, концентрацию, электропроводность и уровень заполнения раствора мочевины, и передающие данные в реальном времени в систему контроля SCR. Измерение температуры важно потому, что при -11 °С раствор замерзает, а замерзшая мочевина расширяется примерно на 10%. При слишком сильном падении температуры бак и трубопроводы необходимо обогревать. Отдельные компоненты системы должны быть рассчитаны на давление замерзшей мочевины. Выше порядка 40°С стабильность AdBlue низка, и может потребоваться дополнительное охлаждение добавки.

Важную роль играет новый датчик мочевины. Если датчик фиксирует сильно отличающуюся, например, явно слишком малую концентрацию мочевины в баке, то впрыск прекращается. Концентрация определяется по принципу электропроводимости раствора.

Таким образом, можно распознать как слишком низкий уровень заполнения, так и (по косвенным признакам) наличие посторонних веществ в баке. Эта информация может отображаться на панели приборов или обрабатываться системой OBD. Возможен также механизм контроля, автоматически снижающий мощность двигателя на 30-50%, если в баке оказывается слишком мало мочевины. Возможно два варианта датчиков. Так называемый DT-датчик находится в выпускном трубопроводе между бачком с мочевиной и насосом и измеряет концентрацию, электропроводимость и температуру протекающего раствора мочевины. DLT-датчик — многофункциональный датчик, находящийся непосредственно в бачке и контролирующий уровень заполнения.

При недостаточной температуре или времени реакции в системе SCR могут образовываться нежелательные побочные продукты (например, сульфат аммония или гидросульфат аммония). Эти побочные продукты могут деактивировать катализатор. Если после SCR-катализатора установить окислительный катализатор, то возникает опасность повторного образования NOx. Проблематичной является дозирование мочевины или аммиака при непостоянных условиях эксплуатации двигателя. Здесь кроется самая большая проблема для запуска серийного производства. Системы очень чувствительно реагируют на ошибочные дозы. Если ввести слишком мало мочевины, то ограничится степень нейтрализации, если ввести ее слишком много, то некоторая часть восстановителя будет выброшена неизрасходованной. Это приводит к появлению неприятного запаха и новым выбросам вредных веществ. Подача восстановителя происходит в зависимости от характеристики.

Концерн Mercedes-Benz для своих новых дизельных катализаторов использует добавку под названием BluTec, похожую на AdBlue. Еще одной альтернативой, которую можно использовать в качестве добавки, является «Denoxium». Это смесь водного раствора мочевины и аммонийной добавки. Ее свойства очень похожи на свойства AdBlue, но температуру замерзания можно понизить до -35 °С. В качестве добавки можно также использовать мочевину в твердой форме. Проблемой в этом случае является образование токсичных паров, если автомобиль загорится. Для применения в легковом автомобиле опробуется впрыск мочевины с воздухом. В таблице приведено сравнение возможных восстановителей на основе мочевины.

Таблица. Сравнение восстановителей для SCR-катализаторов

Основной проблемой всех новых систем катализаторов является их чувствительность к сере. Особенно у накопительных катализаторов пространства для оксидов азота могут быть заняты и серой, из-за чего резко падает способность катализатора к аккумулированию NO4. Уже при небольшом пробеге имеет место отравление серой и нейтрализации оксидов азота оказывается недостаточно. Эта проблема касается бензиновых и дизельных двигателей. На рисунке изображена основная зависимость степени нейтрализации от содержания серы в топливе.

Рис. Характеристика степени нейтрализации в зависимости от содержания серы в топливе

Прочие системы катализаторов для дизельных двигателей

Катализатор CH-SCR (Катализатор с СН-селективным каталитическим восстановлением)

Функцию аммиака, как восстановителя, могут выполнять и другие, безазотные восстановители — например, углеводороды, которые всегда содержатся в выхлопе в известной концентрации. При необходимости можно впрыскивать дополнительный восстановитель (топливо) либо сразу после сжигания в камеру сгорания или непосредственно перед катализатором в систему выпуска. Удаление оксидов азота происходит путем восстановления имеющихся углеводородов. Чтобы система работала оптимально, необходимо определенное соотношение СН и NOx. Степень нейтрализации может составлять до 60% NOx. При температуре ниже 100°С поглотительная способность системы очень мала, а свыше 350°С могут окислиться используемые цеолиты (щелочные силикаты алюминия). До сих пор известно два основных способа: низкотемпературные катализаторы на базе платины и высокотемпературные катализаторы на базе цеолитов.

Рис. Преобразование СН

На рисунке показана зависимая от температуры картина нейтрализации молекул СН.

Селективная рециркуляция оксидов азота (SNR)

Еще один перспективный вариант — селективная рециркуляция оксидов азота. В NO-адсорбере со щелочным или щелочноземельным покрытием улавливаются и отфильтровываются оксиды азота NCK Во время накопления оксиды азота каталитически окисляются. Затем в камеру сгорания возвращается NO, где преобразуется. Оксиды азота NOx улавливаются уже при температуре ОГ 150°С, а отдаются лишь при 350°С.

Плазменная технология и микроволновая индукция

При плазмоиндуцированной очистке в отработавших газах создаются радикалы. Радикалы запускают реакции разложения или превращения вредных компонентов. Отработавшие газы проходят через реактор, в котором высокоэнергетические электроны создают радикалы. Плазма — это газ, ионизирующийся при подаче электрического напряжения. Из-за большого количества свободных электронов она обладает высокой химической активностью. Эта активность используется для проведения реакций, для которых потребовалось бы большое количество энергии при значительно более низких температурах. Помимо восстановления оксидов азота также происходит уменьшение выбросов частиц. Преимуществом этих систем является независимость от температуры ОГ и мгновенное действие при включении плазмогенератора. Таким образом, система может начать работать сразу после холодного пуска. Проблемы этих систем заключаются в их очень высоком энергопотреблении, приводящем к увеличению расхода топлива и снижению степени нейтрализации оксидов азота до неудовлетворительного уровня. Эти разработки пока находятся на начальной стадии.

Для снижения вредных выбросов также апробируются технологии с микроволновой индукцией. По микроволновому нагреву уже есть перспективные наработки и небольшие прототипы, но еще требуется прояснить множество моментов:

  • обеспечение надежного экранирования микроволновой энергии;
  • обеспечение электромагнитной совместимости (ЭМС) системы в целом;
  • обеспечение достаточно большой микроволновой энергии без дополнительной нагрузки на бортовую сеть;
  • обеспечение достаточно компактной конструкции для встраивания в автомобиль.

Приемлемые решения и в этой системе появятся лишь через несколько лет.

Катализатор на дизеле [Архив] — Пежо 408 клуб


Просмотр полной версии : Катализатор на дизеле



дэн68

12.08.2016, 15:36

Сегодня удалил катализатор. Последний и немаловажный этап для тех кто решил максимально улучшить работу дизеля. ЕГР заглушил програмно. ЧИП-тюнинг. Вот теперь реально наслаждаюсь тем как он поехал. Расход при динамичной езде в смешаном цикле упал до 5.6!!!!!!! Звук не изменился. Но насколько же легче стал раскручиваться даже чипованный. Пробег 40. Соты были забиты в глубину на пятую часть и это при хорошей солярке и постоянно с присадкой! Снять надо поддон, снять хомут с гофры и раскрутить большой хомут на самой банке. Все. Когда будете выколачивать возьмите перфоратор-так быстрее, а то я замучился зубилом.
28226 28228 28224 28223 28222 28225 28221 28220


Yureckiy

12.08.2016, 15:41

Дельно, Молодец!


Теперь понятно, почему на него гарантия 10т.км. 😀

Теперь, наверно, дымку-то прибавится черного из выхлопа. 😀


а лямбды заглушены?


Garikrus

12.08.2016, 22:37

На дизеле нет лямбд; от слова — совсем (вообще).


Garikrus, ну хоть с этим не заморачиваться. Это компенсация за головняки с EGR наверно 😀


Сергей

12.08.2016, 22:52

Сколько финансов французы ввалили в разработку этого бочёнка а Ден68 молодец, взял зубило и разом так хлоп и всё похерил:-D


Travmatolog

12.08.2016, 23:51

Да, теперь водилам придется нюхать гарь за тобой. Хотел динамику, нужно было еще 2 таких бочонка поставить в систему выхлопа.


Andrey-Servis

14.08.2016, 00:42

Круто!! У меня щас тоже чип, прошива от Adact ERG OFF. Нету времени заняться заглушкой егр, как появится тоже выбью кат и заглушу EGR. Машина 12года пробег 80т.км Расход средний 6.7 По утрам на холодную сизый дым и дергается до того момента как не вышла на буст. По результатам отпишусь. Возможно дым и дерготня от форсунок


дэн68

14.08.2016, 14:26

Сегодня вернулся с дачи. Первый пробег по трассе после удаления. Расход 5.4 . Кстати дымность при резком нажатии на газ уменьшилась. Вобщем при моей совсем не спокойной езде это супер показатель.


тикал

15.08.2016, 06:19

дэн68, перепрошивать обезательно? и егр отключать тоже обезательно. а то пока такой возможности нету


сдаётся мне что нет….


дэн68

15.08.2016, 08:35

тикал, Катализатор можно (НУЖНО) удалять без каких то дополнительных действий. Это только дополнительное сопротивление выхлопу и вред турбине. Вы посмотрите как он забит на смешном пробеге. Тем более что при дизельной температуре ОГ он не работает. Другое дело сажевик но его нет. Так что удалишь увидишь сразу как машинка легче побежит.


Garikrus

15.08.2016, 10:02

дэн68, катализатор целиком, не разрушая — можно вытащить? Как он закреплён?


дэн68

15.08.2016, 10:49

Можно. По кругу обложен асбестом-чем то типа тонкого вязального кючка можно подлезть


Удалил себе на выходных тоже этот «катализатор». Пробег 41т.км, машине 3 года.

Был абсолютно чистый — засоров никаких не было, просвечивался на свет идеально. Масло лью стандартное, заправляюсь только на Лукойле. Можно было вовсе его не трогать. Без него чувствуется запах работающего дизеля (например в пробке). Машинка без него, конечно, поехала немного полегче.

Для тех, кто решит удалять себе — этот «бочёнок» в которой он установлен можно снять целиком, открутив от двигателя, затем в узкое горлышко сверху светить фонариком, а снизу (рис №5, №6 Дэна68) смотреть засоры на просвет . Если всё чисто — смысла особого в удалении нет. ЕГР пока не глушил. Езжу на чиповке от винде. Смотрю, наблюдаю.


Валентин

15.08.2016, 20:18

Прочитал сегодня эту темку и вечером поехал в гараж. Короче разобрал катализатор, вытащить его никакими спцами не получилось, ломаются края а он стоит на месте. Короче в 2х местал у корпуса я проломал отверстия гдето сантиметров 10, полностью его убирать что-то побоялся и насверлил ещё 3 отверстия в нём диаметром 6мм. Короче получилось 2 большх и 3 поменьше сквозных. Собрал всё обратно, завел почувствовал что запах выхлопа изменился, стал вонять дизелем, но машина даже при этих незначительных изменениях стала обороты брать намного резвее! Думаю что при следующем заезде в гараж выломаю его полностью. Короче ракомендую для тех у кого пробег за 100000


Garikrus

15.08.2016, 21:00

Заинтриговали…пробег 197000 ужо. Вроде итак хорошо берёт обороты.


Заинтриговали…
Garikrus, это тема про катализатор на HDI. Ваша машинка соответствует тому, что видим в подписи?


Garikrus

15.08.2016, 21:22

miannik, у меня Партнер Типи ещё с 1,6hdi.


дэн68

15.08.2016, 21:28

Garikrus, партнера не махнеш на 408D?


Garikrus

15.08.2016, 22:22

дэн68, нет; смысл? У меня ещё и распашонка :). Заказывал под себя — новый.


пробег 197000 ужо. Вроде итак хорошо берёт обороты.

Партнер Типи ещё с 1,6hdi

распашонка . Заказывал под себя — новый.

Garikrus, правильно понимаем, что пробег и обороты — это на турбо-бензине?


Garikrus

16.08.2016, 10:40

miannik, нет.

Такой пробег на турбо-бензине — это фантастика.

Пробег, обороты, распашонка — Партнер дизель.

Пробег на THP (двигатель заменён по гарантии) — 30000 км. ТНВД заменён по гарантии и его пробег 15000 км.


zero throttle

18.08.2016, 14:13

Вы часто по трассе ездите? Или по городу больше? Я в последнее время часто по трассе езжу, заметил особенность — в начале пути машине труднее ехать, через километров 100 — 150 расход уменьшается. Видимо после городской неспешной езды засоряется кат, а на трассе при постоянном горячем выхлопе чистится потоком выхлопа. На бензиновых маломощных машинах это замечал более отчетливо.


насверлил ещё 3 отверстия в нём диаметром 6мм какой глубины катализатор? сверло какой длины нужно?

Для тех, кто решит удалять себе — этот «бочёнок» в которой он установлен можно снять целиком, открутив от двигателя
вы снимали этот боченок? что там откручивать? звук не изменился после удаления? запах сильно вонючий стал?


Можно ещё и глушитель снять, а чо, зато как попрёт.
И плевать на всех, живу как хочу.
О людях задумайтесь, которые вашей вонью дышать будут.
Хотите побыстрей, купите машину соответствующую, но с EGR и катализатором.


плевать на всех, живу как хочу.
О людях задумайтесь, которые вашей вонью дышать будут
2тэ10л смотрю ой как думают, кто их вонью дышать будет…. моя машина за всю жизнь столько не насрёт, как тот за час


Валентин

30.11.2018, 20:35

какой глубины катализатор? сверло какой длины нужно?

вы снимали этот боченок? что там откручивать? звук не изменился после удаления? запах сильно вонючий стал?

Глубина примерно 10-12 см. Бачок не снимал. Там снизу болт на бочка с хомутом, раскручиваешь его и нижняя часть бочка снимается вниз.


Глубина примерно 10-12 см. Бачок не снимал. Там снизу болт на бочка с хомутом, раскручиваешь его и нижняя часть бочка снимается вниз.

да, нижнюю часть часть я снимал, посмотрел на кат, но не стал ничего делать. сверла длинного под рукой не было, я долбить не хочется.. а вы много уже проехали, сожаления нет?


Валентин

04.12.2018, 16:21

да, нижнюю часть часть я снимал, посмотрел на кат, но не стал ничего делать. сверла длинного под рукой не было, я долбить не хочется.. а вы много уже проехали, сожаления нет?

Проехал очень много. А что сожалеть? Во всяком случае для машины отсутствие ката только плюс. А свой выхлоп я всё равно не чувствую, ну или если только чуть чуть с утра когда заднюю сдаю.=))


Кузовщик

04.12.2018, 17:11

А свой выхлоп я всё равно не чувствую,
Ну да, это проблема тех кто едет сзади вас …:)


Валентин

05.12.2018, 08:44

Ну да, это проблема тех кто едет сзади вас …:)
Вот если честно, то на прогретую, даже стоя у заднего бампера запаха дизеля не чувствуется.


Кузовщик

05.12.2018, 09:50

На прогретую и

на прогретую, даже стоя
Наверное EGR помогает, но по трассе он в отключке …:(


Валентин

05.12.2018, 11:47

На прогретую и

Наверное EGR помогает, но по трассе он в отключке …:(
Ну если совсем честно, то он (ЕГР) у меня заглушен был ещё до вырезания ката =))


Вот если честно, то на прогретую, даже стоя у заднего бампера запаха дизеля не чувствуется.

на холодную с катом дизельный запах в выхлопе тоже чувствуется, сразу после запуска. дымка нет, но запах присутствует.. при езде черной копоти в выхлопе стало больше после манипуляций с катом?


Powered by vBulletin® Version 4.2.0 Copyright © 2022 vBulletin Solutions, Inc. All rights reserved. Перевод: zCarot

auto24.ee — Turvakontroll | Проверка безопасности

Turvaküsimuse lahendamine kinnitab, et Te ei ole robot ja annab Teile ajutise ligipääsu veebilehele.

Завершение проверки безопасности доказывает, что Вы человек, и дает Вам временный доступ к веб-странице.

Completing the security check proves You are a human and gives You temporary access to the webpage.

Mida saan teha, et seda kontrolli tulevikus vältida?

Kui Te kasutate isiklikku internetiühendust, näiteks kodust võrguühendust, siis saate antiviiruse abil oma seadme üle kontrollida, et selles poleks pahavara.
Kui aga kasutate kontorivõrku, siis teavitage võrguhaldurit, et ta kontrolliks ega võrgus pole vigaselt seadistatud või nakatunud seadmeid.

Что я могу сделать, чтобы предотвратить эту проверку в будущем?

Если Вы используете личное соединение, например, дома, Вы можете запустить антивирусное сканирование на своем устройстве, чтобы убедиться, что оно не заражено вредоносными программами.
Если Вы находитесь в офисе или в общей сети, Вы можете попросить администратора сети запустить сканирование сети на предмет неправильно сконфигурированных или зараженных устройств.

What can I do to prevent this check in the future?

If You are on a personal connection, like at home, You can run an anti-virus scan on Your device to make sure it is not infected with malware.
If You are at an office or shared network, You can ask the network administrator to run a scan across the network looking for misconfigured or infected devices.

Veebileht ikkagi ei avane?

Palume sellest teavitada meie kliendituge [email protected] või telefonil +372 733 7230.

Проблема сохраняется с веб-страницей?

Пожалуйста, сообщите в нашу службу поддержки [email protected] или позвоните по телефону +372 733 7230.

Problem persists with the webpage?

Please notify our customer support [email protected] or make a call +372 733 7230.

Платиновые катализаторы для очистки выхлопных газов дизельных двигателей

Благодаря своей эффективности и надежности дизельный двигатель стал основным силовым агрегатом многих коммерческих систем. К ним относятся агрегаты для автомобильного и железнодорожного транспорта, грузоподъемное оборудование, легкие перевозки в шахтах и ​​на заводах, а также электроэнергетика. Однако, несмотря на многочисленные преимущества дизельного двигателя, выхлопные газы, которые он выбрасывает, во многих случаях создают либо неудобства для населения, либо опасность для здоровья.

В последние годы, когда плотность дорожного движения увеличилась, автомобильные транспортные средства с дизельным двигателем стали объектом широкой общественной критики.В настоящее время это сосредоточено на неприятности, создаваемой выбросом дыма и запахом выхлопных газов. С другой стороны, транспортные средства с бензиновым двигателем гораздо реже создают эти проблемы и, следовательно, более приемлемы для населения.

Дым и запахи, испускаемые дизельными двигателями, могут быть неприятными, но не считаются опасными для здоровья. Однако это не единственные выбросы выхлопных газов, а также такие вещества, как окись углерода, несгоревшие углеводороды, частично окисленные углеводороды и оксиды азота.Все эти соединения являются потенциальными загрязнителями воздуха, но – и это обычно не осознается – их концентрация в выхлопе дизельного двигателя значительно меньше, чем в выхлопе бензинового двигателя.

Концентрация загрязняющих веществ варьируется от двигателя к двигателю, а также зависит от режима работы двигателя. Для целей сравнения в Таблице I приведены данные, характерные для двух систем двигателя.вечера. Оксид азота ч/млн. Двуокись серы p.p.m. макрочастиц г / м 3 Дизельный двигатель 0,1 300 4000 200 0,5 бензиновый двигатель 10 1000 4000 60 0,01

В соответствии с действующими американскими стандартами выбросов выхлопных газов для дорожных транспортных средств концентрация в выхлопных газах дизельных двигателей является приемлемой, в отличие от выхлопных газов бензиновых двигателей без существенных изменений.Однако проблемы дыма и запаха еще предстоит решить, чтобы автомобиль с дизельным двигателем стал полностью приемлемым.

Рис. 1

Общественная критика дорожных транспортных средств с дизельными двигателями сосредоточена на выделении дыма и запахе выхлопных газов. Они неприятны, но другие компоненты выхлопных газов представляют опасность для здоровья, и их удаление необходимо. Катализаторы THT, содержащие платину, эффективны при очистке выхлопных газов дизельных двигателей

Несмотря на низкую концентрацию выхлопных газов дизельных двигателей, когда они выбрасываются в замкнутую атмосферу, они могут создавать проблемы для здоровья.Особенно опасен в этих условиях угарный газ. Также проблемой является неприятный запах, связанный с выхлопными газами дизельных двигателей, и воздействие этих газов на глаза и горло. Многие дизели эксплуатируются в ограниченном пространстве в таких агрегатах, как шахтные локомотивы, грузоподъемное оборудование и стационарные электрогенераторы. Для всех этих применений принято использовать систему очистки выхлопных газов или, в качестве альтернативы, обеспечивать достаточную вентиляцию закрытых помещений.

Выбросы выхлопных газов дизельных двигателей

Различные выбросы выхлопных газов дизельных двигателей возникают в результате процессов сгорания, происходящих в двигателе. Причины их возникновения, концентрации, при которых они проявляются, и средства их снижения либо путем модификации двигателя, либо путем обработки отработавших газов, зависят от конкретных выбросов.

Дым

Дым, выделяемый дизельными двигателями, обычно классифицируется по цвету. Белый дым, иногда наблюдаемый при первом запуске двигателя, обычно является переходной фазой, которая исчезает, когда двигатель прогревается.Его можно свести к минимуму за счет увеличения цетанового числа топлива, а также за счет хорошей конструкции двигателя. Синий дым обычно возникает из-за пропусков зажигания на высокой скорости, и это опять же может быть устранено модификацией топлива и хорошей конструкцией двигателя.

Черный дым, неблагоприятная характеристика многих дизельных двигателей, может возникать по ряду причин, особенно в условиях высокой нагрузки. Выбросы черного дыма сводятся к минимуму благодаря хорошему обслуживанию двигателя, ограничению объема топлива, которое может подаваться в двигатель в условиях высокой нагрузки, и определенным добавкам к топливу.В условиях, когда черный дым доставляет особое неудобство, например, в общественном транспорте и шахтных локомотивах, обычно ограничивают тормозную мощность двигателя.

Окись углерода

Образуется в процессе горения, когда для полного сгорания недостаточно кислорода. Так как дизельные двигатели, в отличие от бензиновых, при любых условиях работают с избытком воздуха, в их выхлопных газах содержится меньше угарного газа. Тем не менее, при неэффективном перемешивании топливно-воздушной смеси и особенно при высоких нагрузках образуется значительная концентрация угарного газа.Проблема может быть сведена к минимуму хорошей конструкцией двигателя и ограничением выходной мощности двигателя. Состав топлива и топливные присадки мало влияют на концентрацию угарного газа.

Углеводороды и частично оксигенированные углеводороды

Как и в случае монооксида углерода, выброс этих соединений происходит, когда для горения недостаточно кислорода. Опять же, хорошее техническое обслуживание и конструкция двигателя могут свести к минимуму эти выбросы.

Запах, обычно ассоциируемый с дизельными двигателями, связан с выбросом углеводородов и частично кислородсодержащих веществ.До недавнего времени считалось, что это связано исключительно с альдегидами, присутствующими в выхлопных газах. Недавняя работа показала, что запах вызван синергетическим эффектом множества компонентов, включая углеводороды, альдегиды, кетоны, карбоновые кислоты, спирты, фенолы и нитрофенолы (1).

Хотя конструкция двигателя может влиять на запах выхлопных газов, удивительно, что в настоящее время в Европе проводится лишь ограниченный объем работ (2).

Оксиды азота

Оксиды азота, присутствующие в выхлопных газах дизельных двигателей, в основном представляют собой оксид азота.

Образуется в процессе сгорания в результате соединения азота и кислорода при высоких температурах и давлениях в камере сгорания. Присутствие оксида азота в выхлопных газах особенно опасно, когда двигатель используется в замкнутом пространстве.

Любой параметр работы двигателя, снижающий температуру сгорания, снижает концентрацию оксида азота. Например, замедление работы двигателя, увеличение концентрации топлива, снижение степени сжатия, снижение максимальной выходной мощности двигателя и рециркуляция выхлопных газов — все это приводит к снижению уровня оксида азота.К сожалению, ряд этих модификаций, которые снижают уровень оксида азота, также увеличивают содержание окиси углерода и углеводородов в выхлопных газах и поэтому не могут использоваться без дополнительной установки очистки выхлопных газов.

Системы очистки выхлопных газов дизельных двигателей

Как указано выше, путем тщательного изучения конструкции двигателя и ограничения выходной мощности выбросы выхлопных газов могут быть сведены к минимуму, но не полностью устранены. Модификации двигателя особенно эффективны для снижения выбросов дыма и оксидов азота, но не столь эффективны для сокращения других выбросов.Поэтому для дизельных двигателей, эксплуатируемых в закрытых помещениях, были разработаны системы очистки выхлопных газов. Двумя наиболее распространенными системами являются очистка водой и каталитическое сжигание. Хотя система очистки выхлопных газов эффективна для снижения выбросов выхлопных газов, она имеет ряд недостатков. К ним относятся частое техническое обслуживание, громоздкая система и увеличение выброса водяного пара в атмосферу. С другой стороны, эффективная система каталитического сжигания может столь же эффективно снижать выбросы выхлопных газов, не страдая от недостатков системы скруббера.

Каталитическое сжигание – хорошо зарекомендовавшая себя процедура удаления многих компонентов, присутствующих в выхлопных газах дизельного двигателя. Каталитическая система работает, способствуя соединению окиси углерода, углеводородов, альдегидов и т. д., присутствующих в выхлопных газах, с кислородом. Продуктами этой реакции являются углекислый газ и вода, которые, разумеется, не имеют запаха и нетоксичны. В отличие от бензинового двигателя, в выхлопных газах может быть до 20% избыточного воздуха, и это обеспечит достаточное количество кислорода для реакции горения.Таким образом, все, что необходимо для каталитической очистки выхлопных газов дизельных двигателей, — это установка каталитической камеры в выхлопную систему двигателя. Поскольку реакции каталитического сгорания тем эффективнее, чем выше температура выхлопных газов, предпочтительно устанавливать каталитический блок как можно ближе к выпускному коллектору, насколько это практически возможно.

Каталитическая система THT

Каталитическая система сжигания для очистки дизельных выхлопов должна учитывать ряд ограничений, налагаемых условиями эксплуатации дизельного двигателя.Их можно резюмировать следующим образом:

  • Он должен быть эффективным во всем рабочем диапазоне температур выхлопных газов и должен выдерживать самые высокие рабочие температуры без потери своей эффективности.

  • Из-за нехватки места и негативного влияния противодавления на мощность двигателя катализатор должен сочетать высокую активность на единицу объема с минимальным сопротивлением потоку выхлопных газов.

  • Катализатор должен быть устойчив к истиранию, которое может быть вызвано вибрацией, и должна быть предусмотрена возможность установки каталитической камеры в любом положении в выхлопной системе.

Чтобы удовлетворить эти требования, мы разработали каталитическую систему THT для очистки выхлопных газов дизельных двигателей. Эта каталитическая система сочетает в себе высокую активность/низкую температуру воспламенения платины с уникальными свойствами сотовой керамической подложки. Подробный отчет об этом катализаторе борьбы с загрязнением воздуха был дан в недавней статье в этом журнале (3). В дополнение к общей информации, полученной в то время, были получены конкретные данные о характеристиках катализатора THT для очистки выхлопных газов дизельных двигателей.Эти испытания проводились на одноцилиндровом лабораторном двигателе Gardner IL2, оснащенном водяным тормозом и настроенном для воспроизведения выхлопных газов, типичных для дизельных двигателей, работающих в закрытых помещениях. Рабочие характеристики двигателя приведены в таблице II.

Таблица II

Операционные характеристики тестового двигателя

Условия Тормозная лошадь Скорость топлива/ч Скорость воздуха LB/H SPEEP Rev/M MIN ТЕМПРАТА ВЫСКА
Холостой ход 0.51 74,8 600 96
Средняя нагрузка 7,5 5,14 119,0 1190 487
высокая нагрузка 11,0 6,20 116,0 1,170 597

Блок каталитического сжигания THT, использованный в этих испытаниях, был соединен с выпускным коллектором коротким отрезком трубы из нержавеющей стали. После прохождения каталитического блока выхлопные газы выбрасывались в атмосферу через обычный глушитель.Падение давления в блоке катализатора составило 0,4 дюйма водяного столба. Экспериментальная система для измерения производительности двигателя и контроля выхлопных газов до и после катализатора показана на рис. 2. Фотография испытательного стенда показана на рис. 3.

Рис. испытательный двигатель и система отбора проб выхлопных газов

Рис. 3

Испытательный двигатель Gardner IL2 и водяной тормоз с блоком каталитического сжигания THT, установленным в выхлопной системе

методы.Оксид углерода и оксид азота определяли инфракрасным анализом. Концентрации алифатических альдегидов определяли методом MBTH. Концентрации углеводородов определяли газовой хроматографией из проб, собранных в пробирки Холдейна. Концентрация дыма в выхлопных газах определялась с помощью дымомера Hartridge.

Проведены испытания эффективности катализатора очистки отработавших газов в трех режимах работы – холостой ход, средняя и высокая нагрузка.Измерения и образцы были взяты до и после катализатора по 10 раз для каждого состояния двигателя. Эти тесты были рандомизированы, и между тестами был выделен 15-минутный период для стабилизации состояния двигателя. Результаты этих испытаний приведены в Таблице III.

Таблица III

Сводка выбросов выхлопных газов на холостом ходу (среднее значение по десяти испытаниям) по объему С катализатором с.вечера. по объему Вариация% вариации в процентах 95% доверительный предел NO х <500 <500 не имеет существенного значения Этан 15,3 17,0 11,10 не имеет существенного значения Метан — — не имеет существенного значения Угарный 1032 1014 0.17 Не значимый Дым 3,9* 4,0* 2,56 Не значимый

9003
13. 78.5-80.5
NO х 2270 2125 6.4 не имеет существенного значения
Этан 8.0 1.6 80. 0 67.4-88.2
Метан —
Окись углерода 474 97 79,5
Дым не 12,9 * 13,1 * 1,6 не имеет существенного значения
50.5-89.6 24,4 5.5-43.2 Окись углерода 82.7-84.0
C Резюме Выбросы выхлопных газов при высокой нагрузке (среднее значение из десяти испытаний)
NO х 2097 2 281 8.8 не имеет существенного значения
Этан 8.0 2,4 70,0
Метан 15,6 11,8
+1930 320 83,4
Дым 41,3 * 36,7 * 11.1 не имеет существенного значения

в дополнение к выбросов выхлопных газов, перечисленных в этих таблицах также определяли содержание алифатических альдегидов и запах выхлопных газов.Было обнаружено, что при предположительно стабильных условиях работы двигателя концентрация альдегидов в выхлопных газах меняется, и в результате каталитическая эффективность удаления альдегидов измерялась только в условиях полной нагрузки. При одновременном отборе проб до и после катализатора было установлено, что концентрация альдегидов снижается на 60 процентов. Процентное отклонение для 95-процентного доверительного интервала составляет от 41,3 до 78,5%. Запах выхлопных газов после катализатора значительно улучшился.

В режиме холостого хода температура выхлопных газов 95°C слишком низкая для протекания каталитической реакции. Было определено влияние температуры отработавших газов на удаление моноксида углерода катализатором, что показано графически на рис. 4. Результаты показывают, что катализатор становится эффективным при 170°C, и его активность быстро возрастает с повышением температуры отработавших газов.

Рис. 4

Влияние температуры выхлопных газов на удаление монооксида углерода с помощью установки каталитического сжигания THT

Рис.5

Эффективность системы каталитического сжигания THT для очистки выхлопных газов дизельных двигателей подтверждена обширными полевыми испытаниями. На фотографии показан большой дизельный трактор, оснащенный блоком THT для работы в туннеле Straight Creek в Скалистых горах. до теоретического значения 100 % за счет увеличения объема катализатора, используемого в блоке сжигания.

Увеличение объема катализатора также привело бы к значительному изменению концентрации дыма до и после катализатора, но на данном этапе разработки катализатора это было бы нерентабельно в коммерческой системе. Хотя катализатор менее эффективен в уменьшении количества дыма, чем в других выбросах выхлопных газов, катализатор не покрывается частицами дыма и, следовательно, становится неэффективным. Частицы дыма на катализаторе непрерывно удаляются каталитическим окислением в течение срока службы катализатора.

Полный контроль выбросов выхлопных газов

В условиях, существующих в дизельных выхлопных газах, а именно в условиях избытка кислорода, катализатор THT не увеличивает и не уменьшает концентрацию оксида азота. С двухступенчатой ​​каталитической системой, одна операция в восстановительных условиях для удаления оксида азота, а вторая в окислительных условиях для удаления монооксида углерода и углеводородов, позволяет добиться полной очистки выхлопных газов. Тем не менее, вероятно, более практично достичь этих целей путем сочетания модификаций двигателя для снижения уровня дыма и оксидов азота, а также установки каталитического сжигания для снижения концентрации других выбросов выхлопных газов, включая те, которые вызывают проблему запаха.

Мы пришли к выводу, что для тех применений, когда дизельные двигатели используются в закрытых помещениях, выхлопные газы можно сделать безопасными и приемлемыми для людей, работающих в этом районе, путем включения блока каталитического сжигания THT в выхлопную систему. Кроме того, включение каталитических установок сжигания в выхлопные системы общественного транспорта и других транспортных средств, работающих в густонаселенных районах, уменьшит неприятные ощущения, вызываемые запахами выхлопных газов.

Максимальный пробег — Топливный катализатор

НОВЫЙ ВИД — Наши бутылки теперь чистые, а этикетки обновлены.Продукт такой же большой формулы.

 

Max Mileage Fuel Borne Catalyst — это добавка к жидкому топливу, которая непосредственно улучшает сгорание и эффективность вашего двигателя. Наслаждайтесь большей мощностью, более плавной и тихой работой двигателя, меньшим расходом DEF, более высоким расходом топлива на галлон и меньшим количеством регенераций. Он работает за счет ускорения сгорания дизельного топлива, поэтому больше БТЕ тепла высвобождается раньше во время рабочего такта, а не тратится впустую на сажу и высокую температуру выхлопных газов. С Max Mileage выбросы сажи значительно снижены на 60%.Вы заметите увеличение пробега DEF, потому что при меньшем количестве сажи требуется меньше DEF. Max Mileage очистит ваш DPF во время вождения, сжигая сажу при гораздо более низкой температуре. Еще одним важным преимуществом является увеличение срока службы двигателя. Сажа чрезвычайно абразивна, и избыток сажи вызывает повышенный износ ваших колец, вкладышей, распределительных валов, подшипников и других движущихся частей. Если учесть увеличенный пробег DEF, расход топлива и меньшие затраты на ремонт двигателя или системы выхлопа, то он более чем окупается.Наконец, вы можете наслаждаться вождением нового грузовика, соответствующего нормам выбросов.

 

Уменьшить выбросы сажи на 60%

Снижение использования DEF

Меньше регенераций DPF

Максимальная экономия топлива (результаты могут отличаться)

Продлевает срок службы двигателя

Предотвращает образование отложений в топливных форсунках

Нижняя температура выхлопных газов (EGT) 

Более плавный и тихий двигатель

 

Испытано в лаборатории / проверено на практике

Зарегистрировано EPA / Сделано в США

Может использоваться на любом дизельном двигателе, включая пикапы и легковые автомобили с дизельным двигателем.

Один галлон рассчитан на 3200 галлонов дизельного топлива

Используйте одну унцию на каждые 25 галлонов топлива

* Этот товар не подлежит возврату или обмену

 

 

 

Для более удобного измерения и заливки также приобретите мерный стакан на 8 унций или мерную бутылку на 16 унций. Если вы покупаете собственный измерительный прибор, имейте в виду, что Catalyst НЕбезопасен для использования со всеми пластиками. Пожалуйста, убедитесь, что измерительный инструмент чист, и вы соблюдаете надлежащие меры предосторожности при переносе катализатора.После покупки вы получите электронное письмо с инструкциями по безопасности.

 

*Обновление 2020 г.: Ваша новая бутылка может немного отличаться от предыдущей. Из-за трудностей с цепочкой поставок из-за пандемии нам приходится менять поставщиков бутылок, чтобы удовлетворить спрос.

 

Если вы решите подписаться, ваш первый заказ будет отправлен немедленно. Вы можете отменить в любое время после вашего второго заказа. Подписки доступны только в 48 штатах США. Дата и частота предстоящего заказа могут быть изменены в вашей онлайн-учетной записи.Эта подписка является гибкой, и даты будущих заказов можно перенести вперед или назад в любое время. Управляйте своей подпиской здесь: Управление подписками

 

3 Различия между фильтрами DOC, DPF и SCR

Говорят, что потребность — мать изобретения, и современные двигатели с воспламенением от сжатия — пример замечательной инженерной мысли. Для достижения необходимой мощности и производительности каждая грань каждого компонента находится в точном балансе.Дальнейшее развитие возникло благодаря необходимости соблюдать стандарты выбросов, и появилось несколько методов для удовлетворения этого требования. Но почему у нас более одного фильтра в выхлопной системе и в чем их отличия?

Различия между фильтрами DOC, DPF и SCR

Система доочистки дизельных выхлопов возникла для решения одной проблемы; сложная задача по удалению вредных твердых частиц из выбросов дизельных двигателей.

Необработанные выбросы дизельного двигателя содержат коктейль из вредных химических веществ и твердых частиц, однако современная система может сократить его до безвредных веществ, кислорода и воды.

Устройства для нейтрализации отработавших газов, применяемые в транспортных средствах, представляют собой катализаторы окисления дизельных двигателей (DOC), сажевые фильтры (DPF) и катализаторы селективного каталитического восстановления (SCR).

Используя комбинацию физических механизмов и химических реакций, эти системы могут при определенных условиях обеспечить почти полное удаление твердых частиц и вредных газов.

Существует много различий между этими системами, но самая большая разница между фильтрами DOC, DPF и SCR заключается в их индивидуальном назначении.

 

Регенерация

DOC является первым устройством в системе доочистки. Это проточный фильтр, который содержит драгоценные металлы для начала окисления углеводородов, угарного газа и несгоревшего топлива и масла. И DOC, и DPF представляют собой керамические сотовые фильтры.

Однако, в отличие от DOC, DPF представляет собой фильтр с пристенным потоком, который улавливает любую оставшуюся сажу, которую DOC не может окислить. Сажа остается в сажевом фильтре до тех пор, пока он не будет пассивно или активно регенерирован.Пассивная регенерация происходит, когда нормальная рабочая температура автомобиля и сажевый фильтр окисляют твердые частицы в диапазоне от 275 до 360⁰ по Цельсию.

Активная регенерация запускается, когда датчики обнаруживают чрезмерное накопление твердых частиц в DPF. Сырое топливо впрыскивается в поток выхлопных газов, чтобы вызвать температуру выше 600⁰ по Цельсию, что необходимо для окисления накопления сажи.

Противодавление обычно приходит в норму после того, как сойдет сажа, однако не стоит забывать и о золе! Зола накапливается внутри сажевого фильтра и не горит и не окисляется, как сажа, и остается до тех пор, пока не будет удалена.

Зола

состоит из минералов, металлов и других микроэлементов, образовавшихся в результате распада смазочных материалов, присадок и износа двигателя.

Пепел накапливается гораздо медленнее, чем сажа, но если его игнорировать, это в конечном итоге приведет к увеличению противодавления, расходу топлива и иногда к выходу из строя DPF. По мере того, как зола накапливается внутри DPF, количество активных регенераций увеличивается, что приводит к снижению расхода топлива, экстремально высоким температурам и более постоянному противодавлению, что может нанести ущерб турбонагнетателю.

Чем дольше зола остается внутри сажевого фильтра, тем выше вероятность того, что она затвердеет и превратится в пробку, закрывающую часть фильтра.

Водитель транспортного средства первым заметит сокращение интервалов между регенерациями, что является первым признаком накопления золы и необходимости снятия сажевого фильтра для очистки. Это также можно наблюдать путем регистрации данных циклов регенерации в мастерской с помощью диагностического оборудования. Когда DPF снимается для очистки, рекомендуется также снять DOC и очистить его, если это необходимо.

Последним компонентом системы доочистки выхлопных газов является проточный катализатор SCR, который вводит в процесс дизельную выхлопную жидкость (DEF). Эта жидкость способствует дальнейшему расщеплению оксидов азота, которые проходят через фильтр SCR. Обычно фильтр SCR не требует обслуживания, за исключением редких случаев, когда выходит из строя компонент, связанный с жидкостью DEF.

 

Основное содержимое

В основе этих компонентов лежит сверхтонкий фильтр, улавливающий микроскопические частицы.DOC может содержать больше драгоценных металлов, чем DPF, и такие металлы, как платина, связаны с молекулами кислорода в углеводородах.

Сердцевина DPF может быть изготовлена ​​из нескольких различных материалов, но наиболее распространенными являются кордиеритовые композиты. Катализатор SCR содержит ценные фильтрующие элементы в виде керамических материалов и драгоценных металлов.

Все эти фильтры содержат определенный состав металлов, отобранных с учетом их роли в химических реакциях, необходимых для эффективной очистки выбросов.Кроме того, они изготовлены из материалов, устойчивых к более высоким температурам активного цикла регенерации.

К сожалению, основные материалы этих фильтров сделали их объектом краж, особенно на транспортных средствах с высоким дорожным просветом, таких как пассажирские перевозки, фургоны и грузовики.

Техническое обслуживание

Хотя эти фильтры различаются по своему расположению на автомобиле, все они нуждаются в техническом обслуживании и ремонте, поскольку фильтры могут по-своему забиваться.

Если закупорка накапливается, это может привести к непоправимому повреждению выхлопной системы, что приведет к огромным затратам на ремонт, незапланированному простою автомобиля и попаданию твердых частиц в окружающую среду.

Фильтры DPF и DOC подходят для пневматической и термической очистки; и наоборот, поскольку SCR является закрытым устройством, он не подходит для пневматической очистки. Он по-прежнему может быть заблокирован усиленным DEF, и если это произойдет, он обычно не подлежит обслуживанию, хотя специалисты FSX Equipment, Inc добились успехов в разработке специальной программы для своего оборудования, которое добилось первых успехов в термической обработке SCR.

Уравновешивание

Эти фильтры и катализаторы так же чувствительны, как и остальная часть двигателя, и находятся в столь же тонком балансе друг с другом. Они гармонируют с работой двигателя, но также реагируют на манеру вождения автомобиля. Если транспортное средство когда-либо совершает неподходящие поездки для создания высоких температур, необходимых для различных типов регенерации, то более вероятно необратимое повреждение сажевого фильтра.

Точно так же транспортное средство, такое как грузовик или автобус, которое находится на дороге большую часть времени, будет иметь лучшую пассивную регенерацию и более длительный срок службы до того, как потребуется техническое обслуживание.

Необходимо также соблюдать баланс между вождением автомобиля и соответствующим обслуживанием системы очистки выхлопных газов.

Новый каталитический материал для дизельных двигателей — Campusa-magazine

Дата первой публикации: 23.09.2020

Джон Андер Онрубиа. Фото: Микель Мтц. де Треспуентес. УПВ/ЕГУ.

Основным недостатком дизельных двигателей являются выбросы оксидов азота (NOx) в атмосферу.В исследовании, проведенном UPV / EHU, изучалась частичная замена дорогих каталитических нейтрализаторов на основе благородных металлов каталитическими нейтрализаторами на основе перовскитов для борьбы с загрязнением воздуха, вызванным оксидами азота от дизельных двигателей.

Контроль выбросов оксидов азота (NOx) остается одной из основных проблем, связанных с дизельными двигателями, и представляет собой технологическую проблему, которую еще предстоит решить. На самом деле, этот вопрос был предметом серьезных разногласий в течение последних нескольких лет до такой степени, что были установлены большие ограничения не только на использование, но и на покупку транспортных средств этого типа.

Оксиды азота, обычно (NOx), образуются при высоких температурах и давлениях, при которых работают двигатели. В частности, тот факт, что дизельные двигатели работают с высоким соотношением воздух/топливо, способствует увеличению доли NOx в выхлопных газах автомобиля. Оксиды азота, выделяемые выхлопными системами, являются одной из основных причин смога или загрязняющего тумана, который образуется над крупными городами или промышленными центрами.

Усилия автомобильных компаний были сосредоточены на разработке эффективных каталитических систем, предназначенных для контроля выбросов NOx в дизельных двигателях.Таким образом, «эта работа была сосредоточена на разработке технологий, способных соответствовать все более строгим требованиям и в то же время снижать стоимость системы и продлевать срок ее службы», — сказал исследователь UPV/EHU Джон Андер. Онрубиа-Кальво.

 «Основной функцией каталитических нейтрализаторов в дизельных транспортных средствах является преобразование основного загрязнителя NOx в инертное соединение, не имеющее никаких последствий для здоровья или загрязнения окружающей среды.В этом случае мы пытаемся превратить NOx в азот, основной компонент атмосферного воздуха», — пояснил Онрубиа.

Как продолжил Джон Андер Онрубиа, «перовскиты априори становятся хорошим средством снижения стоимости и продления срока службы каталитических нейтрализаторов на основе благородных металлов, таких как платина, палладий или родий. Основным недостатком этих благородных металлов является то, что они очень дороги, а также обладают низкой термической стабильностью. Так что, если мы сможем частично заменить эти металлы перовскитами, мы сможем снизить стоимость системы и продлить срок ее службы.

Исследователь подчеркнул, что «результаты, полученные в данной работе, открывают новые горизонты в разработке новых материалов, предназначенных для удаления NOx из выхлопных газов дизельных двигателей». Тем не менее, «представленные результаты являются лишь отправной точкой, и в дизайне материалов, а также системы все еще остаются широкие возможности для улучшения. Расширение знаний о механизмах реакции химической кинетики процесса позволит более точно перепроектировать как составы, так и каталитический нейтрализатор.Таким образом, можно будет разработать улучшенные альтернативы, которые позволят дизельным автомобилям соответствовать строгим стандартам выбросов, регулируемым законодательством», — сказал Джон Андер Онрубиа.

Дополнительная информация

Это исследование было проведено в рамках докторской диссертации Джона Андера Онрубиа-Кальво (Бильбао, 1988 г.) на тему «Катализаторы на основе перовскита (не содержащие платины) как экономичная альтернатива катализаторам на основе Pt для удаления NOx в дизельных двигателях». Его руководителями были Хуан Рамон Гонсалес-Веласко и Беньят Переда-Айо, преподаватели химического машиностроения на факультете науки и технологий.

Доочистка и основы системы для базовых технологий

Базовые технологии

Ведущие технологии доочистки Cummins разработаны на основе проверенных базовых технологий. Благодаря десятилетнему опыту работы с катализаторами окисления, сажевыми фильтрами и технологией SCR наши системы доочистки помогают оптимизировать всю систему двигателя для более эффективной работы.

Катализаторы окисления дизельных двигателей

Катализаторы окисления дизельных двигателей

снижают содержание твердых частиц (ТЧ) за счет химической реакции, не требующей очистки или технического обслуживания.Выпускаемые с начала 1990-х годов, автомобили DOC были адаптированы к высоким требованиям внедорожной техники и уникальным ограничениям пространства.

DOC состоит из каталитического покрытия на кордиеритовой или металлической подложке для окисления выхлопных ТЧ. Он работает только в пассивном режиме, не требующем активной регенерации или особых требований к рабочему циклу.

Дизельные сажевые фильтры

Дизельные сажевые фильтры

— это проверенная и надежная технология снижения выбросов, в которой с 2004 года используется более 1 миллиона сажевых фильтров Cummins.Фильтры DPF эффективно удаляют более 90% твердых частиц (ТЧ). Комбинированные системы разработаны для рынка внедорожной техники и ограниченного пространства. Использование пассивной и активной регенерации также позволяет лучше контролировать окисление и очистку фильтра.

В DPF

в сочетании с DOC используются подложки с пристенным потоком, обычно изготовленные из пористой керамической среды, которые улавливают выхлопные газы и удаляют частицы PM или сажи. Типичный фильтр состоит из набора небольших каналов для выхлопных газов.Соседние каналы заглушены с противоположных концов, заставляя выхлопные газы течь через пористую стенку, захватывая частицы сажи на поверхности и внутри пор среды. По мере того как сажа накапливается в фильтре, процесс регенерации обеспечивает достаточное количество тепла для окисления и захвата сажи. Оставшуюся золу можно удалить во время регулярных запланированных мероприятий по очистке в соответствии с рекомендациями производителя двигателя.

Системы селективного каталитического восстановления

С 2005 года во всем мире используется около 1 миллиона систем селективного каталитического восстановления (SCR) и дополнительных компонентов.Системы SCR — это эффективная и надежная технология, которая снижает выбросы оксидов азота (NOx) для широкого спектра внедорожных применений и обеспечивает повышенную экономию топлива. Системы SCR, идеально подходящие для внедорожного оборудования, практически не требуют технического обслуживания, а периодическое обслуживание фильтров системы дозирования зависит от области применения.

Система SCR состоит из трех основных элементов: катализатора SCR, системы дозирования мочевины и системы управления доочисткой. В наших системах используется химический восстановитель, в данном случае мочевина, которая в Северной Америке называется жидкостью для выхлопных газов дизельных двигателей (DEF), а в Европе — AdBlue.DEF или AdBlue преобразуются в аммиак в потоке выхлопных газов и реагируют с NOx на катализаторе с образованием безвредного газообразного азота и воды.

 

Технология управления

Электронное управление

Системы управления

от Cummins можно использовать как автономный модуль для расширения возможностей управления двигателем или интегрировать непосредственно в модуль управления двигателем. Эти системы отслеживают изменения давления, температуры и оксидов азота (NOx), одновременно регулируя работу двигателя и системы очистки выхлопных газов для достижения максимальной производительности с требуемым контролем выбросов.

Наши электронные средства управления и программные возможности предназначены для поддержки полного набора вариантов обработки выхлопных газов, включая проточные катализаторы DPF, системы SCR и средства управления системой впрыска.

Датчики

Усовершенствуйте интерфейсы вашей системы для достижения оптимальной производительности с помощью нашей готовой сенсорной технологии.

  • Датчики давления
  • Датчики температуры
  • Датчики NOx
  • Датчики кислорода

 

Системная интеграция

Оптимизация вашего оборудования для простоты установки, минимальных эксплуатационных расходов и долговечности при одновременном соблюдении растущих глобальных требований к выбросам – непростая задача.Послужной список Cummins сочетает в себе технологический опыт, системное знание и непревзойденную надежность, что является уникальным преимуществом в качестве полного интегратора или критически важных подсистем выбросов. Мы понимаем новые требования к выбросам и широкий спектр применений оборудования и двигателей. Вы можете доверить системную интеграцию нам и более эффективно управлять своими инженерными затратами.

Возможности

  • Системная интеграция и моделирование
  • Решения для регенерации и управления температурным режимом
  • Тестирование на соответствие нормам выбросов, настройка и лицензирование модуля управления двигателем (ECM)
  • Разработка катализаторов, включая подложки и покрытия
  • Глобальное прототипирование

Новый катализатор помогает устранить NOx из выхлопных газов дизельных двигателей

Катализатор, разработанный исследователями из Аргонны, может помочь производителям дизельных грузовиков устранить вредные выбросы оксидов азота из выхлопных газов дизельных двигателей.Катализатор, который в настоящее время проходит испытания в виде экструдатов, показан здесь исследователем Крисом Маршаллом. После хороших результатов лабораторных испытаний, следующим шагом будет тестирование катализатора с использованием настоящего дизельного выхлопа. Эти испытания осуществят скоро на средстве испытания двигателя дизеля Argonne&acutes. Катализатор будет помещен в реактор слева, который затем будет подключен к дизельному двигателю, изображенному на заднем плане с исследователем с докторской степенью Сундаром Кришнаном (слева) и исследователем из Аргонны Стивом Чиатти.Фото Джорджа Джоха.

Катализатор, разработанный исследователями из Аргонны, может помочь производителям дизельных грузовиков устранить вредные выбросы оксидов азота из выхлопных газов дизельных двигателей.

Технология, на которую подана заявка на патент, кажется настолько многообещающей, что несколько крупных и малых компаний выразили заинтересованность в ее лицензировании и сотрудничестве с аргоннскими исследователями для масштабирования технологии и вывода ее на рынок.Исследователь из Аргонны Кристофер Маршалл, один из разработчиков технологии, считает, что коммерчески доступный продукт может появиться в течение двух-трех лет.

Оксиды азота — под общим названием «NO x » — способствуют образованию смога, кислотных дождей и глобального потепления. Тем не менее, они являются одними из самых трудноудаляемых загрязняющих веществ из выхлопных газов дизельных двигателей. Например, многие технологии, снижающие NO x , приводят к увеличению нежелательных выбросов твердых частиц.

«Для дизельных двигателей мы предполагаем, что производители размещают керамические каталитические реакторы в выхлопных трубах, где они будут преобразовывать выбросы NO x в азот», — сказал Маршалл, работающий в подразделении химического машиностроения Аргонны.Азот, или N 2 , представляет собой безвредный газ, который составляет более 80 процентов атмосферы Земли.

«Наш наиболее многообещающий катализатор для дизельных двигателей, — сказал Маршалл, — это Cu-ZSM-5 с внешним покрытием из оксида церия». Cu-ZSM-5 представляет собой цеолит с ионами меди, присоединенными к его микропористой структуре. Цеолиты являются распространенными катализаторами в нефтяной промышленности.

По его словам, те, кто ранее работал с Cu-ZSM-5 и подобными катализаторами, обнаружили, что они плохо удаляют NOx из выхлопных газов дизельных двигателей.Они требуют более высоких температур, чем обычные температуры выхлопных газов дизельных двигателей, и плохо работают в присутствии водяного пара, который почти всегда присутствует в выхлопных газах двигателей.

С помощью усовершенствованного источника фотонов в Аргонне для анализа структуры и характеристик различных катализаторов группа Маршалла в Аргонне разработала добавку, которая позволяет Cu-ZSM-5 и подобным катализаторам преодолевать эти трудности.

«Наша новая добавка на основе оксида церия, — сказал Маршалл, — это прорыв, благодаря которому она работает.В сочетании с Cu-ZSM-5 полученный катализатор работает при нормальной температуре выхлопных газов и на самом деле более эффективен с водяным паром, чем без него. На обедненной топливно-воздушной смеси он удаляет до 95-100 процентов выбросов NO x

Новый катализатор

Argonne также позволяет избежать проблем, связанных с аммиаком, который конкурирующие катализаторы используют в качестве восстановителя.Катализатор Argonne использует дизельное топливо, которое уже находится на борту, поэтому не требует дополнительных баков.

«Еще один тип технологии — селективное каталитическое восстановление аммиака с использованием материала, называемого мочевиной, в качестве источника аммиака», — сказал Маршалл. «Аммиак токсичен, и если весь он не будет преобразован в процессе, все, что останется, может быть выброшено в атмосферу. В то время как некоторые европейские производители дизельного топлива используют мочевину, производители дизельного топлива в США ищут альтернативы.» Поскольку система, использующая новый катализатор, не требует встроенного резервуара для хранения мочевины и использует бортовое дизельное топливо в качестве восстановительного материала, новый катализатор считается более безопасным и энергоэффективным.

Другой альтернативой для производителей США является использование ловушек NO x . Это системы на основе платины, которые хорошо работают, если не вступают в контакт с серой, которая присутствует в большинстве коммерческих дизельных топлив. Поскольку катализатор, разработанный в Аргонне, не содержит платины, он гораздо меньше разлагается содержащейся в топливе серой.

Маршалл говорит, что аргоннский катализатор был протестирован и хорошо зарекомендовал себя с рядом дизельных и дизельных топлив, включая стандартное дизельное топливо, синтетическое дизельное топливо, биодизельное топливо и реактивное топливо JP8, которое предпочитают военные. После хороших результатов в этих тестах следующим шагом будет тестирование катализатора на двигателе. Это произойдет в ближайшее время на испытательном полигоне дизельных двигателей в Аргонне. Маршалл ожидает, что эти тесты покажут, что в дополнение к другим преимуществам аргоннский катализатор имеет больший ожидаемый срок службы, чем другие катализаторы, представленные в настоящее время на рынке.

Маршалл и его коллеги также работают с исследовательской группой топливных элементов Химического инженерного отдела. По словам Маршалла, использование риформинга, разработанного этой группой, может обеспечить лучшее топливо для катализатора. «Наш катализатор уже работает хорошо, но он будет работать еще лучше с более мелкими углеводородами, полученными на установке риформинга. Подобное сотрудничество и доступ к уникальным объектам в Аргонне позволяют нам работать вместе над проектами так, как это невозможно сделать где-либо еще. » он сказал.

Источник: Аргоннская национальная лаборатория.


Исследователи выявили более 5500 новых вирусов в океане, включая недостающее звено в эволюции вирусов.

Цитата : Новый катализатор помогает устранить NOx из выхлопных газов дизельных двигателей (30 апреля 2007 г.) получено 23 апреля 2022 г. с https://физ.org/news/2007-04-catalyst-nox-diesel-exhaust.html

Этот документ защищен авторским правом. Помимо любой добросовестной сделки с целью частного изучения или исследования, никакие часть может быть воспроизведена без письменного разрешения. Контент предоставляется только в ознакомительных целях.

Технические характеристики катализатора

— DCL Inc

Катализаторы окисления дизельного топлива

Типичная эффективность преобразования

NOx СО ХК Альдегиды
(вызывающие запах)
PM10
Нет 70-95% 70-90% 70-90% 10-40%

* Для конверсии PM 10 требуется менее 50 ppm серы в дизельном топливе

Реакции

Угарный газ СО + ½O2 → СО2 (1)
Углеводороды газовой фазы CmHn + (m + n/4) O2 → m CO + n/2 h3O (2)
Углеводороды в жидкой фазе (SOF) CmHn + (m + n/4) O2 → m CO2 + n/2 h3O (3)
Альдегиды, кетоны и т.д. CmHnO + (m + n/4 – 0,5) O2 → m CO2 + n/2 h3O (4)

Катализатор окисления дизельного топлива (DOC) эффективен для контроля угарного газа (CO), углеводородов (HC), соединений, вызывающих запах, и растворимой органической фракции (SOF) твердых частиц (PM10).

Катализаторы окисления

Типичная эффективность преобразования

NOx СО НМХК ЛОС Ч30 HAP
Нет 70-99% 40-90% 60-99% 60-99% 60%-99%

 

Реакции

Угарный газ СО + ½ О2 → СО2 (1)
Углеводороды CmHn + (m + n/4) O2 → m CO2 + n/2 h3O (2)
Альдегиды, кетоны и т.д. CmHnO + (m + n/4 – 0,5) O2 → m CO2 + n/2 h3O (3)
Водород h3 + ½ O2 → h3O (4)

Трехкомпонентные катализаторы

Типичная эффективность преобразования

NOx СО ХК Ч30 HAP
90-99% 90-99% 50-90% 80-95% 80-95%

 

Реакции

Реакции окисления с O 2 :

СО + ½ О2 → СО2

УВ + ½ О2 → СО2 + Н3О

УВ + ½ О2 → СО + Н3О

h3 + ½ O2 → h3O

Реакции окисления/восстановления с NO:

CO + NO → ½ N2 + CO2

УВ + NO → N2+ h3O + CO2

HC + NO → N2 + h3O + CO

h3 + NO → ½ N2 + h3O

h3 + 2 NO → N2O + h3O

5/2 h3 + НЕТ → Кh4 + h3O

2 NO + 2 Nh4 + ½ O2 → 2N2 + 3 h3O

Реакция конверсии водяного газа:
CO + h3O → CO2 + H 2
Реакции риформинга:

УВ + Н3О → СО2 + Н3

УВ + Н3О → СО + Н3

Проточный дизельный сажевый фильтр

Типичная эффективность преобразования

Дизельный сажевый фильтр DCL Тип Твердые частицы, измеренные по количеству частиц* Твердые частицы (PM10), измеренные по массе** СО ХК NOx
Дизельный сажевый фильтр MINE-X pDPF® >99% До 60% 95% 85% Соотношение NO2/NO может увеличиться

* Требуется дизельное топливо с содержанием серы менее 500 ppm
** Лучше всего работает с содержанием серы менее 15 ppm (топливо USLD)

Дизельные сажевые фильтры

DPF

DCL очень эффективны для удаления твердых частиц (PM10) или сажи из выхлопных газов дизельных двигателей.DCL предлагает различные покрытия и конструкции фильтров в зависимости от области применения двигателя и рабочего цикла. Обратитесь к специалисту DCL за помощью в выборе правильного фильтра для вашего приложения.

Типичная эффективность преобразования

Фильтр DCL, тип Твердые частицы, измеренные по количеству частиц* Твердые частицы (PM10), измеренные по массе** СО ХК NOx
MINE-X SOOTFILTER® >99% > 85% 90% 60-80% Соотношение NO2/NO может увеличиться
MINE-X SOOTFILTER® BM >99% > 85% без изменений соотношения NO2/NOx

* сверхтонкие и мелкодисперсные частицы (диаметром 10–500 нм)
** Для достижения наилучших характеристик в топливе требуется менее 15 частей на миллион серы.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.