Мы уже рассказали Вам о принципе работы каталитического нейтрализатора в выпускной системе бензиновых двигателей. Сейчас многие автомобили выпускаются с дизельными двигателями, поэтому необходимо подробно рассказать и о них.

В выпускной системе дизельных двигателей также устанавливают каталитические нейтрализаторы, которые способствуют снижению количества вредных выбросов в атмосферу.

 Одним из недостатков дизельных двигателей является повышенный выброс некоторых токсичных компонентов с отработавшими газами. Причиной этого является низкая эффективность каталитических нейтрализаторов. 

 В дизельном двигателе топливо впрыскивается в цилиндр, который уже наполнен раскаленным сжатым воздухом и на образование "правильной" необходимой горючей смеси времени не остается. И при тончайшем распылении (для чего и повышают давление) не все микрочастицы топлива успевают насытиться нужным количеством молекул кислорода – в итоге образуется сажа. Основное противоречие дизеля, которое еще никто до конца не разрешил, между снижением выбросов сажи и окислов азота:улучшая один параметр, неизбежно портится второй.  

 Современные комплексные системы очистки отработавших газов для дизелей состоят из каталитических и жидкостных нейтрализаторов, а также сажевых фильтров. В фильтрах нового поколения общий принцип остался прежним:задержать и уничтожить. Для того чтобы добиться нужной температуры для сгорания частиц сажи автопроизводители поступили следующим образом:во-первых, фильтр разместили сразу за выпускным коллектором. Во-вторых, через каждые 300-500 км пробега контроллер включает режим многофазного впрыска, увеличивая количество поступающего в цилиндр топлива. И, наконец, главное:поверхность фильтрующего элемента покрыта тонким слоем нового катализатора, который дополнительно повышает температуру выхлопных газов до необходимых 560-600°С. 
Фильтрующий элемент состоит из керамической (карбид кремния) микропористой губки. Толщина стенок между ее каналами не превышает 0,4 мм, поэтому фильтрующая поверхность очень большая. В редких случаях такую «губку» делают из сверхтонкого стального волокна, которое так же покрывают новым катализатором. Набивка настолько плотная, что задерживает до 80% частиц размером 20-100 нм. Новые фильтры стали активно участвовать в управлении работой двигателя. Режим обогащения включается по сигналу от датчиков давления, установленных на входе и выходе фильтра. Когда разность показаний становится значительной, компьютер воспринимает это как признак закупоренности «губки» сажей. А выжигание контролируется с помощью датчика температуры.

Совмещенный фильтр "Мерседес-Бенц": 1. Лябда Зонд 2. Обычный окислительный нейтрализатор 3. Фильтр частиц сажи 4. Датчик давления 5. Датчики температуры

 Автоконцерн "Тойота" разработал свою, не менее эффективную систему очистки, названную DPNR. Она одновременно обезвреживает и канцерогенные частицы сажи, и просто вредные окислы азота. Главную роль играет новый микропористый керамический фильтр. Он покрыт слоем накапливающего азот материала и катализатором на основе платины. Во время работы двигателя на бедной смеси частицы сажи окисляются атомарным кислородом, освобождающимся при соединении NO и О2 из выхлопных газов в процессе накопления NO2. В периоды, когда компьютер кратковременно обогащает смесь, эти частицы окисляются кислородом, возникающим теперь уже при разложении накопленных окислов в безвредный азот. DPNR показала снижение содержания сажи и NOx на 80% по сравнению с действующими сегодня нормами. Но применяют её лишь для дизелей последнего поколения, работающих с системой "common rail"(коммон рейл) высокого давления на топливе с пониженным содержанием серы.

 Состав выбросов дизельных двигателей отличается от бензиновых. В дизельном двигателе происходит более полное сгорание топлива. При этом образуется меньше окиси углерода и несгоревших углеводородов. Но, вместе с этим, за счет избытка воздуха в дизеле образуется большее количество оксидов азота. Дизельные двигатели, кроме всего прочего, выбрасывают твердые частицы (сажу). Сажа, содержащаяся в выхлопе, нетоксична, но она адсорбирует на поверхности своих частиц канцерогенные углеводороды. При сгорании низкокачественного дизельного топлива, содержащего серу, образуется сернистый ангидрид.

 Процесс поиска новых решений в создании наиболее совершенных каталитических систем продолжается. Один из альтернативных методов нейтрализации отработавших газов – использование низкотемпературной плазмы. Исследования в Японии, США, России и других развитых странах натолкнули разработчиков к созданию экспериментальных образцов оборудования, основанного на плазменных технологиях.

 С 2008 года в странах Евросоюза для автомобилей начали действовать очень строгие экологические нормы. В связи с этим специалисты DaimlerChrysler разработали очистительную систему – SCR (Selective Catalytic Reduction, перевод:«селективный каталитический преобразователь»). Пока система SCR проходит испытания только на автомобилях Mercedes-Benz.