Heitgaasid (0)

Heitgaasid
· Heitgaasides sisalduvad komponendid:
Heitgaasides sisalduvaid komponente võib jagada kahjulikeks ja
kahjututeks.
Kahjututeks on:
Lämmastik N2
Hapnik O2
Süsinikdioksiid CO2 V.t hiljem kasvuhooneefekt.
Veeaur H2O
Heitgaasides on alati hapnikku. Kui sellest enamust ei ole ära kasutatud,
siis oli segu koostis liiga lahja või põlemisprotsessile eelnevalt ei ole olnud
korralikku hapniku ja kütuse segunemist. Normaalsel põlemisel on
jääkhapniku sisaldus heitgaasides väga väike sest enamus kasutatakse
alati ära. Süsinikdioksiid (CO2) ja veeaur on põlemisjäägid. Mida suurem on
CO2 kogus seda täielikum on olnud küttesegu põlemine. Mootori silindrites
kütuse põlemise ajal jääb CO2 14% kanti. Selle ajaga, kui heitgaasid
läbivad katalüsaatori ja jõuavad heitgaasitorustiku väljundini, tõuseb
süsinikdioksiidi mahuprotsent 15% ­ 16%-ni.
· Kahjulikud ained on:
Süsinikmonooksiid CO (vingugaas)
Vesinikuühendid HC (põlemata kütus ja õli)
Lämmastikoksiidid NO ja NO2 mida tähistatakse ühiselt NOx kuna O muutub pidevalt.
Vääveloksiid SO2
Tahked osakesed (tahm).
SÜSINIKMONOOKSIID EHK VINGUGAAS (CO)
... tekib siis, kui mootori silindrisse tuleva segu koostises on liiga vähe hapnikku. Hapniku kogust
võib mõjutada aga ummistunud õhufilter ja drosselklapi asend (kinni või avatud), muidugi ka
suletud asendisse unustatud õhuklapp mängib oma osa. Suurenenud CO kogus tekib, kui
tegemist on liiga rikka seguga. Mootori tööiga sõltub silindritesse saabuva segu koostisest.
Heitgaasides sisalduv CO kogus on suurim küttesegu põlemise ajal silindrites. Õhuga
kokkupuutel CO reageerib suhteliselt kiiresti süsinikdioksiidiks CO2. Vingugaas on inimesele
kahjulik ja ohtlik. Ta seob ennast punaste verelibledega ja sellega alandab vere hapniku
omandamisvõimet sest organism ei taha omastada vingugaasi ja verelibled jäävad oma
"koormaga" tavalisest kauemaks ajaks. Suurem kui 0,3%-ne vingugaasi sisaldus sissehingatavas
õhus teatud aja jooksul võib olla inimesele surmav.
· PÕLEMATA BENSIINI OSAKESED ehk VESINIKUÜHENDID (HC)
Vähene hapnikukogus mootorisse saabunud põlemissegus (mis aitas kaasa
mootori silindrites ebatäielikule põlemisele ja sellest tulenevalt vingugaasi
koguse suurenemisele) mõjutab ebatäielikul põlemisel ka vesinikuühendite
ja tahkete osakeste (tahma) koguse suurenemist. Samuti mõjutab HC
suurenemisele kaasa hiline süütehetk (kui on hiline, siis jääb küttesegu
põlemise aeg väikeseks) ja korrast ära süütesüsteem (kõrgepingejuhtmed,
küünlad, katkesti kontaktid jne.), samuti ka rikas segu. Pihustitele tuleva
kütuse rõhu vähenemise või pihusti ummistumise tulemusena jäävad
kütuseosakesed liiga suurteks ja vajavad täielikuks põlemiseks pikemat
aega kui nad seda saavad.
· Nö "aromaatsed vesinikuühendid" on terava lõhnaga ning nad soodustavad
nad aitavad kaasa vähi tekkele. Vesinikuühendid koosmõjus
lämmastikoksiidiga mõjutatuna päikesevalgusest moodustavad saastesudu,
mis on peaaegu lõhnatu, kuid ärritab limaskesta ning on narkootilise
mõjuga. Suuremates kogustes on põlemata bensiini osakesed tervisele
kahjulikud ning avaldavad mõju näit metsade kadumisele.
· LÄMMASTIKOKSIID (NOx)
· Õhu põhikomponendiks on lämmastik N2 (umbes 70%), mis ei reageeri
normaaltingimustel hapnikuga. Suurel temperatuuril ja rõhul (näit mootori silindris
põlemisprotsessis) toimub keemiline reaktsioon, mille tulemusena tekib
lämmastikmonooksiid (NO). Väljudes mootori silindrist ja reageerides hapnikuga,
moodustub lämmastikdioksiid NO2. Neid ühendeid koos nimetatakse ühiselt
lämmastikoksiidideks IKS astmel NO+ NO2 = NOx. NOx hulk sõltub
põlemistemperatuurist silindris kuupfunktsioonis st kui põlemistemperatuur suureneb
(normist rikkama segu korral) siis NOx suureneb kuni "astmel kolm" korda.
Selleks, et vähendada lämmastikoksiide kasutatakse tänapäeva autodel heitgaaside
tagastussüsteemi (EGR). Tööpõhimõte: kui auto liigub ühtlase kiirusega maanteel,
siis juhitakse osa heitgaase silindritesse tagasi, millega küttesegu koostis halveneb
ning põlemistemperatuur alaneb ja noksgaas väheneb kuni "kuubis" korda. Noksid
suuremates kogustes ärritavad hingamiselundeid ja tekitavad mürgitusnähte.
Päikesevalguse ja HC koosmõjuna aitavad noksgaasid kaasa sudu ja happevihmade
tekkimisele. Teadlaste hinnangul mõjutavad heitgaasis sisalduvad lämmastikoksiid
viljakust. Itaalias tehtud uuring näitab, et heitgaasid halvendavad oluliselt noorte ja
keskealiste meeste sperma kvaliteeti.
· TAHKED OSAKESED
Tahked osakesed on väga väikesed kübemed, mis tekivad ebatäieliku
põlemisprotsessi korral põlemata kütusest ja õlist. Must suits, mida
diiselmootor suure koormuse all töötades eritab, sisaldab suurel hulgal
tahkeid osiseid, kuna suurel koormusel tekib mootoris põlemisõhu defitsiit ja
osa kütust jääb põlemata. Tahked osakesed aitavad kaasa hingamisteedes
vähi tekkimisele. Diiselmootori töötamisel tekib süsinikmonooksiidi (CO)
suhteliselt vähe. Süsivesinik HC on diiselmootori tööprotsessi jääkaine,
sisaldades halvasti lõhnavaid komponente. Ka HC põhjustab sudu teket.
Heitgaasides sisalduvate kahjulike ühendite vähendamine nõutud tasemele
ei ole nii lihtne kui võiks arvata. Tahkete osakestega läheks justkui lihtsalt ­
muudame põlemisprotsessi efektiivsemaks, osakeste hulk heitgaasides
väheneb ja kütusekulu väheneb samuti. Efektiivsemaks saab
põlemisprotsessi muuta õhu hulga suurendamisega.
Diiselmootorid töötavad paremini õhuliiaga ­ so põlemiskambrisse antakse
veidi rohkem õhku, kui seda on vaja pihustatava kütuse põlemiseks.
Tavaliselt hoolitseb mootori põlemisõhu eest turbokompressor. Et
turbokompressori läbinud õhk on kuum ning seetõttu paisunud, tuleks teda
jahutada, et põlemiskambri piiratud ruumalasse võimalikult palju hapniku
mahutada. Selleks kasutatakse vahejahutit. Efektiivsust suurendab ka
põlemistemperatuuri tõstmine, mis ei ole päris õige, kuna see omakorda
aitab kaasa NOx suurenemisele.
Kui me soovime vähendada NOx - ühendite hulka, ilmnevad mõned
kitsaskohad: põlemistemperatuuri alandamine, mis vähendaks
lämmastikoksiidide hulka, muudab põlemisprotsessi ebaefektiivsemaks ja
seeläbi suurendab tahkete osakeste ja süsinikoksiidi emissiooni. Seetõttu
balansseerivad mootorivalmistajad madalaimate heitgaasinormide ja
väiksema kütusekulu kombinatsioonide otsinguil. Kui saavutatakse
madalate heitmete osas head tulemused, siis tuleb paratamatult lõivu
maksta kütusekulu mõningase suurenemise arvelt. Kütusekulu suureneb
eelkõige madalama põlemistemperatuuri tõttu.
· Diiselmootori segumoodustus ja segu põlemine.
· Diiselmootori küttesegu moodustatakse silindri sisemuses. Kütus pihustatakse põlemiskambrisse
pihusti kaudu rõhu all, mis on mitu korda suurem kui on õhu rõhk põlemiskambris survetakti
lõpus. Kütuse kiirus on 150...400 m/s ning kütusejuga jaguneb 0,002...0,003 mm läbimõõduga
piiskadeks.
· Segumoodustamiseks põlemiskambris jääb väga vähe aega: kütus peab pihustuma, aurustuma
ja süttima. Selleks, et kõik see jõuaks korralikult toimuda, peab iga kütusepiisa ümber olema
piisavalt õhku ning sellepärast antaksegi diiselmootori silindrisse õhku rohkem, kui seda otseseks
põlemiseks vaja oleks.
· Ideaalseks loetakse sellist kütuse pihustamist silindrisse, kui esimesed pihustist väljapihustunud
kütuseosad süttiksid siis, kui kütuseosad on jõudnud põlemiskambri seinani. Sellisel juhul hakkab
leek põlemiskambris levima põlemiskambri seinte poolt pihusti poole, iga pihustist veel väljuv
kütuseosa satub siis põlevasse keskkonda, süttib ise ja suurendab sujuvalt rõhku
põlemiskambris.
· Kui kütus on pika süüteviivisega, siis esimesed kütuseosad, pihustudes põlemiskambrisse,
süttivad tunduvalt hiljem nii, et põlemiskambrisse on kogunenud juba märgatav kogus kütust. Kui
nüüd need esimesed kütuseosad süttivad, siis plahvatab koos sellega ka kogu põlemiskambrisse
kogunenud kütus ja gaaside rõhu tõus on plahvatuslik. Tekib iseloomulik kloppimine, mida
nimetatakse mootori jäigaks tööks. Tavaliselt kaasneb sellega ka must suits.
· Kui kütus süttib liiga kiiresti, tekib leegifront kohe pihusti ümber. See leegifront jagab
põlemiskambri ruumi kahte ossa: leegifrondi sisene ruum, millest pihustist väljunud järgnevad
kütuseosad enam läbi ei tule ja leegifrondi väline ruum, kus jääb kasutamata puhas õhk. Kuna
leegifrondi sees ei jätku õhku kogu kütuse ärapõletamiseks, töötab mootor suurema
kütusekuluga ja heitgaasidega väljub must suits.
· Diiselmootori heitgaaside suitsusus
· Diiselmootori heitgaaside põhiprobleemiks, mida auto tehnoülevaatusel kontrolli-takse, on nende suitsusus.
Samal ajal on aga heitgaasi suitsusus ka heaks toiteaparatuuri korrasoleku indikaatoriks. Alljärgnevalt ongi
analüüsitud toiteaparatuuri seisukorda, võttes aluseks heitgaaside suitsususe.
· Must suits.
· Musta suitsu tekitajaks on tahmaosakesed heitgaasis. See on tingitud kütuse halvast põlemisest silindris
ülerikastumise tõttu:
· silindrisse antav kütuse kogus liiga suur
· silindrisse ei tule vajalikus koguses õhku
· Põhjused:
· 1.Õhufilter ummistunud
· 2.Liiga varane kütuse eelpritse jaotatud põlemiskambriga mootoritel: Kütus pritsitakse põlemiskambrisse enne,
kui seal on õhu temperatuur tõusnud vajaliku määrani, mistõttu kütus veel ei sütti. Kütuse süttimise hetkeks aga
on põlemiskambrisse kogunenud suur kogus kütust, mis siis ühekorraga plahvatab. Sellega kaasneb mootori jäik
töö (kloppimine) ja must suits.
· 3.Liiga hiline eelpritse jaotamata põlemiskambriga mootoritel: sellel mootoritüübil on põlemiskambrit jahutavate
seinte pindala väike, mistõttu hilise pritse ajal, peale survetakti lõppu, on temperatuur põlemiskambris veel väga
kõrge, sissepritsitav kütus süttib kohe, ega ei jõua korralikult õhuga seguneda. Kütuse põlemine jääb puudulikuks.
· 4.Liiga peeneks pihustunud kütus: Pihusti ligiduses tekib leegifront, mis ei lase kütusel seguneda väljaspool
leegifronti oleva õhuga. Liiga peeneks pihustub kütus liiga kõrgest pihustusrõhust või liiga vedela kütuse tõttu
(suvel - talvine kütus).
· 5.Kõrgrõhu pumba rikked - annab liiga palju kütust.
· Valge suits.
· Valget suitsu tekitavad
· põlemata süsivesinike osakesed heitgaasis. Sellisel juhul on suits piimjas, paks ja mõnikord ka
kollaka tooniga. Väga tihti aga põhjustab valget suitsu ka veeaur, näiteks pärast külma mootori
käivitamist või jahutusvedeliku sattumisel põlemiskambrisse. Siis on suits hallikas ja n.ö. kerge,
käe asetamisel väljalasketoru ette läheb käsi kohe märjaks.
· Valget suitsu, s.o. põlemata süsivesinikke põhjustab ettenähtust madalam temperatuur
põlemiskambris.
· Põhjused:
· 1.Külm mootor
· 2.Madal kompressioon silindris (kulunud mootor)
· 3.Hõõgküünlad või õhu eelsoojendus ei tööta
· 4.Jahutusvedeliku sattumine põlemiskambrisse tekitab küll ka veeauru, kuid samal ajal jahutab
ka põlemiskambrit. Sel juhul on heitgaaside koostises nii veeaur, kui ka valge suits.
· 5.Õli sattumine põlemiskambrisse: õliosakesed jahutavad kütuseosakesi, mille tagajärjeks on
valge suits. See seguneb õli põlemisest tingitud sinise suitsuga.
· 6.Jaotatud põlemiskambriga mootorite liiga hiline kütuse eelpritse: Sellel mootoritüübil on
põlemiskambri seinte jahutav pind suur ja liiga hilise kütuse pritse korral, pärast kolvi ülemist
surnud seisu ei ole õhu temperatuur põlemiskambris enam piisav.
· 7.Jaotamata põlemiskambriga mootorite liiga varane kütuse eelpritse: kütus pihustatakse
põlemiskambri veel külmadele seintele, mis kütuse jahutava toime tõttu ei soojenegi ja
tagajärjeks on valge suits.
· Sinine suits
· Sinine suits tekib õli põlemisest põlemiskambris.
See aga viitab kulunud kolvigrupile, tavaliselt
kolvirõngastele. Tunnuseks on sinise suitsu
koguse suurenemine mootori töötamisel
koormuse all, näiteks mäkketõusul.
· Veel võib õli sattuda põlemiskambrisse
ebatihedate klapisääre tihendite kaudu ja
sellestki tekib sinine suits. Sellisel juhul on
tunnuseks sinine suits auto liikumisel
koormusvabalt, sisselülitatud käiguga, näiteks
sõitmisel allamäge.
CO ­ vingugaasi lubatud kogus heitgaasis
NOx ja HC lubatud kogus heitgaasis
Tahmaosakeste lubatud kogus heitgaasis
· Heitgaasi tagastus tähendab vähese koguse heitgaasi tagasijuhtimist silindrisse töösegu
koostisesse. Sellega vähendatakse lämmastik-ühendite NOx hulka heitgaasides.
· Kõrgetel temperatuuridel (2000°C ja enam) hakkab õhu koostises olev lämmastik (78%)
ühinema hapnikuga, moodustades palju stabiilseid ja ebastabiilsed ühendeid, mida
võetakse kokku ühise nimetaja alla: Nox.
Nendest ühenditest kõige ohtlikum on NO, mis on väga mürgine.
Juhtides töötava mootori silindritesse puhta õhu hulka heitgaasi, vähendatakse seal
hapniku kontsentratsiooni ja väheneb ka töösegu põlemistemperatuur. See kõik
vähendab NOx kon-
tsentratsiooni heitgaasis.
NOx kontsentratsioon sõltub põlemistemperatuu-rist kuupfunktsioonis.
· TAHMAFILTRID
· Diiselmootorite heitgaaside koostises on keskkonnale ohtlikumaks
komponendiks tahm (puhas süsinik). Kaasaegsetel diiselmootoritel on
karme saastenõudeid arvestades hakatud tahma koguma filtritesse, kus
hiljem see töö käigus põletatakse.
Diiselmootorites koguneb tahm filtrisse, mille esi- ja tagumises otsas on
erilised rõhuandurid. Need annavad heitgaasi rõhu kohta signaali mootori
arvutisse: kui rõhkude erinevus muutub väga suureks, on see signaaliks
filtri ummistumisest tahmaosakestega. Sellisel juhul rakendab mootori
arvuti nn. sundregenereerimise programmi: peale tavalist tööprotsessi
mootori silindris pihustatakse silindrisse kütust veel lisaks töötakti lõpus,
mis ei jõua väljalaske takti alguseks veel ära põleda ja heitgaasidesse jääb
palju põlemata süsivesinikke (HC), mida järelpõletatakse katalüsaatoris.
Tulemuseks on tahmafiltrisse sisenevate heitgaaside kõrgem temperatuur,
mis põletabki ära filtrisse kogunenud tahma. Heitgaaside temperatuuri
tõstmiseks lülitab BSI plokk tööle ka mõningad elektritarbijad (tingimusel,
et aku pinge ei langeks alla 12,8V), et suurendada mootori koormust.
Diiselmootori kübemefiltri ehitus ja tööpõhimõte
· Filtri element on keraamiline
monoliit,
· mis on tehtud kõrge
kuumataluvusega
ränikarbiidist. See on 50%
poorne ja kaetud
plaatinapõhise katalüseeriva
kattega.
· See kate alandab tahma
süttimistemperatuuri ja seega
tagab tahmaosakeste filtrile
head regeneratsiooni
omadused.
· BENSIINIMOOTORITE HEITGAASID
· Vastavalt keskonnakaitse karmidele nõuetele
pööratakse kaasajal väga suurt tähelepanu
mootori heitgaaside puhtusele. Selleks on
mootorit ja tema toiteaparatuuri oluliselt
täiustatud ning heitgaaside väljalaskesüsteemile
on lisatud terve rida lisaseadmeid, mis ühest
küljest küll vähendavad heitgaasides olevate
kahjulike heitmete hulka, kuid teisest küljest
vähendavad ka mootori efektiivsust.
· Heitgaaside koostis.
· Heitgaasi komponent Heitgaasi komponendi
tekkepõhjus Iseloomustus O2Põlemisel kasutamata jäänud
hapnik
· Kahjutu N2 Õhus sisalduvat lämmastikku põlemis-protsessis praktiliselt
ei kasutataKahjutu CO2Kütuses oleva süsiniku täielikust põlemi-
sestKahjutu, kuid annab siiski oma osa kliima üldisesse soojenemisesse
H2OKütuses oleva vesiniku täielikust põlemi-sestKahjutu COKütuses
oleva süsiniku ebatäielikust põle-misest (küttesegu liiga rikas)Mürgine!
HCPõlemata kütuseosakesed. Tekivad liiga rikkast küttesegust, valest
süütehetkest või madalast temperatuurist silindris.Kahjulik! Päikesevalguse
toimel tekivad nendest ühenditest kantserogeen-sed (vähkitekitavad) ained
NOxLämmastiku ühinemisest hapnikuga kõrge temperatuuri toimel
põlemisprotsessis.Mürgine! SOxKütuses leiduva väävli
põlemisest.Kahjulik! Kokkupuutel veeauruga tekib väga agressiivne hape.
CPõlemata süsinikuosakesed (tahm), mis tekib väga rikkast
küttesegustKahjulik! Süsinik (tahm) on ise kantserogeenne aine
PbVanematest bensiinisortidest, kus oktaan-arvu tõstmiseks kasutati
tetraetüülpliid.Väga mürgine!
· Ülaltoodud tabelis näidatud kahjulikke ja
mürgiseid heitgaasi komponente vähendatakse
mootori ja toiteseadmestiku kaasaegse
ehitusega, mis tagab kütuse täpse doseerimise
ning täielikuma ärapõletamise. Vaatamata ka
kõige täiuslikumale mootori ja tema
toiteseadmestiku konstruktsioonile, on
heitgaasides ikkagi veel liiga palju kahjulikke
ühendeid ja nende neutraliseerimiseks
kasutatakse katalüüs-neutralisaatoreid ehk
viimasel ajal rohkem levinenud nimetust ­
katalüsaatoreid.
· Heitgaaside kahjulike komponentide vähendamise moodused:
· CO ­ kütuse täpne doseerimine, et küttesegu oleks vajaliku koostisega ja oksüdeeriva
katalüsaatori kasutamine, kus toimub CO järelpõletamine CO2-ks.
· HC - kütuse täpne doseerimine, et küttesegu oleks vajaliku koostisega; õige süütehetke
ajastamine; õige mootori temperatuurireziimi tagamine ja oksüdeeriva katalüsaatori kasutamine,
et põlemata kütuseosakesed (HC) järelpõletada H2O-ks ja
· CO2-ks.
· NOx ­ heitgaasi tagastus (EGR), mis mootori teatud tööreziimidel juhib põlemiskambrisse koos
värske kütteseguga vanu, töötanud gaase, et halvendada küttesegu koostist ja sellega
vähendada põlemistemperatuuri silindris. NOx kogus heitgaasides sõltub aga
põlemistemperatuurist kuupfunktsioonis: kui natukenegi vähendada põlemistemperatuuri,
väheneb NOx sisaldus kuubis. Peale selle on kasutusel ka taandavad katalüsaatorid, mis
taandavad NOx-i puhtaks lämmastikuks (N2) ja hapnikuks (O2).
· SOx ­ Vääveloksiidide hulk heitgaasides sõltub suurel määral väävlisisaldusest kütuses ja
kaasajal efektiivset lahendust SOx vähendamiseks heitgaasides praktiliselt ei ole.
· C ­ puhta süsiniku osakesed e. tahm on tavaliselt diiselmootorite probleem, kus rikka küttesegu
korral ei moodustu põlemiskambris mitte CO, nagu bensiinimootoril, vaid kõrgema rõhu ja
temperatuuri tõttu ­ tahm. Kaasaegsetel diiselmootoritel on kasutusele võetud tahmafiltrid, mis
koguvad mootorist eralduvaid tahmaosakesi ning aeg-ajalt põletavad need ära.
· Pb ­ kaasagsetel bensiinisortidel ei kasutata enam oktaanarvu tõstmiseks tetraetüül-pliid,
mistõttu ka kaasaegsetel autodel ei ole midagi tarvis ette võtta plii vähendamiseks või
neutraliseerimiseks heitgaasides.
· 2.Katalüüs-neutralisaatorid. Kaasajal on rahvakeeles neid hakatud nimetama lihtsalt
katalüsaatoriteks, mis terminoloogiliselt pole küll täiesti korrektne, kuid sellegipoolest on
kasutusele võetud ka käesolevas kirjatükis. Probleem seisneb selles, et katalüsaatoriks tuleb
nimetada ainet, mille juuresolekul keemiline protsess toimub kiiremini. Selliste katalüsaatoritena
kasutatakse autode katalüüs-neutralisaatorites järgmiseid aineid:
· 1.Plaatina või pallaadium oksüdeerivates katalüsaatorites, mis järelpõletavad CO ja HC vastavalt
CO2-ks ja H2O-ks.
· 2.Roodium või ruteenium taandavates katalüsaatorites, mis taandavad NOx vastavalt N2-ks ja
H2O-ks.
a ­ kere
b ­ soojusisolatsioon
c ­ monoliitne sisu läbi-
puuritud kanalitega
· Katalüsaatori monoliitne sisu on valatud alumiiniumoksiidist (Al2O3), millesse on
puuritud peened kanalid heitgaaside läbilaskmiseks. Kanalite sisepind on kaetud
väga õhukese, mõne mikroni paksuse katalüseeriva aine kihiga. Katalüsaator hakkab
tööle temperatuuril üle 300°C, töötab kõige paremini 600°C ...800°C ja võib kokku
sulada temperatuuridel üle 1000°C. Ülekuumenemise oht tekib siis, kui mingi
toiteseadme rikke tõttu tuleb katalüsaatorisse väga palju CO ja HC, mille
taandamisega eralduv soojus võibki ülekuumutada katalüsaatori.
· Kaasaegsed katalüsaatorid on kolmetoimelised, st. et nad neutraliseerivad kolme liiki
gaase: oksüdeerivad järelpõletusega COCO2, HCH2O+CO2 ning taandavad
NOxN2. Nendest neutraliseeritavatest gaasidest CO ja HC eeldavad täielikuks
neutraliseerimiseks lahjat küttesegu, sest siis on nende gaaside (CO ja HC) hulk
heitgaasis väike, NOx kogus heitgaasis on aga väiksem just rikkama segu puhul.
Seetõttu tuleb kolmetoimeliste katalüsaatorite puhul mootori toitesüsteemis kasutada
-andureid, mis hoiavad küttesegu koostist pidevalt normaalsena, st. ei lahja ega
rikka seguna. Ainult sellise seguga töötamisel on heitgaaside koostis paras selleks, et
katalüsaator saaks kõiki kolme gaasi maksimaalselt neutraliseerida.
· Mõnedel uuematel mootoritüüpidel on hakatud kasutama ka lisaõhu andmist
katalüsaatorile mõne aja jooksul pärast külma mootori käivitamist. Kuna sellel reziimil
saab mootor natuke rikkamat küttesegu, siis lisaõhk soodustab katalüsaatoris CO ja
HC järelpõletamist ning katalüsaator kuumeneb kiiremini vajaliku töösoojuseni.
Erineva ehitusega katalüüsmuundurid
Mürgiste heitgaasikomponentide vähendamine ottomootori
keraamilises katalüsaatoris
Bensiinimootori katalüsaatori kontroll kahe hapnikuanduriga
-andurid. On ette nähtud küttesegu koostise
kontrollimiseks. -andur paikneb
väljalasketorustikus ja tegelikult hindab -andur
vaba hapniku kogust heitgaasis: kui heitgaasis oli
palju vaba hapnikku, siis mootori silindrisse antud
küttesegu oli lahja (palju õhku vähe kütust); kui
aga vaba hapnikku oli vähe, siis ilmselt oli segu
rikas (vähe õhku, palju kütust). -andur saadab
elektrilise signaali küttesegu koostise kohta
mootori arvutile, mis teeb sellest vajaliku
järelduse: kui segu oli lahja, siis antakse pihustile
korraldus rikastada segu ja vastupidi.
-anduri ehitus ja töötamine
1 - -andur, 1a ­ tsirkooniumoksiidist ZrO2 tuub, 1b ­ õhuke (5µm) plaatinakate,
1c ­ plaatinakattega siseelektrood koos välisõhu juurdepääsuga, 1d ­ pistik,
1e ­ soojenduselement, 1f - õhu juurdepääs, 1g ­ heitgaas
-anduri tööpõhimõte: Anduri normaalne töötemperatuur on 300°C.
Tsirkooniumoksiidist tuubil on omadus juhtida läbi hapniku ioone. Kui tuubi ümbritseb
rikkast küttesegust moodustunud heitgaas, milles on vähe vaba hapnikku, siis
hakkavad tuubi sisemusest, kus on puhas õhk ja hapniku ioone palju, hapniku ioonid
liikuma välispinna poole, kus hapniku ioone peaaegu polegi. Ioonide liikumine tekitab
tuubi sise- ja välispinna vahel umbes 1voldilise pinge, mis antakse arvutile. Vastavalt
sellele signaalile annab arvuti pihustile korralduse lahjendada küttesegu.
· Kui aga heitgaasis on palju vaba hapnikku (lahja küttesegu), siis hapniku ioonid tuubi
sisemusest välispinna poole liikuma ei hakka ning tsirkooniumoksiidist tuubi sise- ja
välispinna vahel elektrilist pinget peaaegu ei ole. Ka see signaal antakse arvutile ning
arvuti annab korralduse rikastada küttesegu. Lõpptulemusena hoiab arvuti küttesegu
normaalkoostisega, tänu millele hoitakse kokku kütust ning heitgaasid on puhtamad.
· Kaasaegsetel -anduritel on sees soojenduselement, mis kiirendab anduri
soojenemist normaalse töötemperatuurini.
· Uuematel mootoritel kasutatakse kahte - andurit: üks paikneb enne katalüsaatorit ja
teine on katalüsaatori taga. Tagumise anduri ülesandeks on kontrollida katalüsaatori
tööd. Kui katalüsaator hoiab heitgaasid puhtana, siis tagumise - anduri signaal on
püsiv, umbes 0,4...0,5V. Kui aga katalüsaator enam ei toimi, siis esimese ja
tagumise anduri signaalid on peaaegu ühesugused ja muutuvad piirides 0...1V.
· - anduritel võib olla kas 1, 2,3 või 4 ühendusjuhet:
· Ühejuhtmelistel anduritel on ainult signaali juhe,
massiühendus saadakse metallkorpuse kaudu.
· Kahejuhtmelistel anduritel on üks signaali- ja teine
massijuhe.
· Kolmejuhtmelistel anduritel on kaks juhet anduri kütteks
ja üks juhe on signaalijuhtmeks. Massiühendus on läbi
korpuse.
· Neljajuhtmelisel anduril on kaks küttejuhet ja kaks
signaalijuhet, millest üks on massiühendus.
· Kaasajal massiühendust läbi korpuse eriti ei kasutata,
kuna pinged on väikesed ja väikseimgi oksiidi- või
mustusekiht keermesliite vahel häirib anduri tööd.
2.6.4.Heitgaasi tagastus (EGR). Heitgaasi tagastus võimaldab
vähendada lämmastikühendite (NOx) sisaldust heitgaasides juba
mootori töötamise ajal. Lämmastikühendid tekivad lämmastiku ja
hapniku ühinemisest põlemisprotsessis kõrgete temperatuuride (2000°C
ja rohkem) toimel, kusjuures lämmastikühendite hulga sõltuvus
temperatuurist on kuupfunktsioonis: temperatuuri alandamine x korda
vähendab NOx sisaldust heitgaasides x3 korda. Seetõttu ongi NOx
vähendamisel põhirõhk suunatud temperatuuri alandamisele
põlemiskambris ja seda tehakse heitgaaside juhtimisega (vähesel
määral) sisselaske torustikku. See aga on küllalt komplitseeritud
ettevõtmine, sest temperatuuri alandamine alandab ka mootori
efektiivsust. Samal ajal aga tekib lämmastikühendeid kõige rohkem
mootori töötamisel keskmistel koormustel, lahja kütteseguga. Seega,
kui lasta heitgaase värske õhu või küttesegu hulka ainult mootori
töötamisel keskmistel koormustel, ei ole võimsuse kadu isegi märgata.
BENSIINIAURUDE
· BENSIINIAURUDE
KOGUMISSÜSTEEM
KOGUMISSÜSTEEM
Aktiivsöe reservuaari moodul koos
sulgurklapiga