Aspekty eksploatacji reaktorów katalitycznych w silnikach spalinowych

Reaktory katalityczne są powszechnie stosowane w technice samochodowej do zmniejszania emisji substancji szkodliwych. Istnieją dwa aspekty eksploatacji katalizatorów. Ekologiczny (korzystny) aspekt - obniżenie emisji substancji toksycznych, oraz energetyczny (negatywny) aspekt - wzrost oporów przepływu spalin w układzie wylotowym. Aspekt pozytywny najlepiej wyraża stopień konwersji substancji szkodliwych. W ujęciu modelowym reaktor katalityczny może być traktowany jako element oporów miejscowych lub liniowych układu wylotowego. Liczbę oporu miejscowego wyznaczono stosując model Darcy'ego. W drugim przypadku opór przepływu spalin przez katalizator traktowany jest jako opór liniowy, z dyssypacją energii rozłożoną liniowo (liniowe opory tarcia) wzdłuż drogi przepływu spalin. Do opisu przepływu w obrębie każdego z kanałów zastosowano tzw. ujęcie kapilarne. Problematykę zilustrowano wynikami badań eksperymentalnych trójfunkcyjnego reaktora katalitycznego zainstalowanego w układzie wylotowym silnika o zapłonie iskrowym.

---

Catalytic converters are in common use for emission reduction in automotive engineering. There are two aspects of the catalyst operation. Ecological (favourable) aspect - reduction of toxic substances emission and energy (negative) aspect - increase of flow resistance in exhaust system. The positive aspect can be expressed by a conversion rate of harmful substances which is the principal parameter of catalyst work in respect of ecology. However, resistance of exhaust gas flow through the catalytic converter is also an essential problem. The catalytic converter can be treated as a local or linear resistance element of exhaust system. Local resistance number of the converter is calculated using Darcy model. In the second case, exhaust gas flow resistance through catalyst is treated as linear resistance with energy dissipation (linear frictional resistance) distributed linearly along way of exhaust gas flow. Exhaust gas flow in every channel is described applying a capillary approach. Friction number for the tested converter is calculated and analysed. The problem has been illustrated by the results of experimental researches of the three-way catalytic converter installed in the exhaust system of the spark ignition engine.