Система выпуска (часть 7) |
Динамика и конструирование |
В каталитических нейтрализаторах используются носители насыпные (обычно гранулы на основе керамики), керамические монолитные и металлические. В настоящее время насыпные носители не применяются ввиду их повышенных гидравлических сопротивлений, медленного прогрева и небольшого срока службы из-за истирания поверхностей гранул при вибрациях. Наибольшее распространение в настоящее время получили носители из термостойкой керамики. Монолит, изготовляемый методом экструзии (выдавливания), имеет обычно овальную или круглую форму. Он пронизан квадратными каналами (обычно 31, 46, 62, 93 канала или более на 1 см2 поперечного сечения) по направлению протекания ОГ. В целях увеличения площади активной поверхности носитель покрывается пористым слоем гамма-оксида алюминия, поверх которого наносится каталитический материал. Недостатками всех каталитических нейтрализаторов на основе неблагородных металлов являются их малая эффективность при пуске холодного двигателя и повышенная чувствительность к загрязнению топлива свинцом и серой. Это является причиной преимущественного использования в нейтрализаторах дорогостоящих материалов (платины, палладия и родия). Ранее использовались также рутений и иридий. На один нейтрализатор расходуется от 1,5 до 3 г благородных металлов. На платине протекают окислительные процессы, родий же способствует восстановлению азота из его оксидов. В современных конструкциях нейтрализаторов часто используется палладий. Широкое использование палладия объясняется его меньшей по сравнению с платиной стоимостью (приблизительно в 4 раза) и более высокой эффективностью при окислении парафинов и ароматических углеводородов. В целях снижения массы дорогих катализаторов стремятся увеличить плотность каталитически активных ячеек, что повышает активную поверхность и интенсифицирует протекание химических процессов. Перспективные ультратонкие покрытия открывают новые возможности, поскольку приводят к существенному снижению масс и к увеличению активных площадей. Известны технологии, позволяющие наносить 2000...1200 ячеек на квадратный дюйм (приблизительно 310...186 на 1 см2). Керамический носитель отличается малыми значениями коэффициента объемного расширения и благодаря большому суммарному проходному сечению каналов характеризуется незначительными величинами гидравлических сопротивлений. Недостатком керамических монолитов является их невысокая устойчивость против механических нагрузок. Поэтому между корпусом и носителем (см. рис. 13.10) размещают эластичную металлическую прокладку 3 из высоколегированной проволоки. Другим недостатком керамических носителей является относительно большое время, необходимое для их прогрева до рабочих температур (выше 250 °С). В настоящее время намечается тенденция к более широкому использованию в качестве носителя жаропрочных аустенитных сталей. Их применяют в виде гофрированной фольги толщиной 0,04...0,05 мм. Фольга свернута в рулон, который припаян к металлическому корпусу (рис. 13.11). |