Для чего нужны катализаторы горения

Катализаторы горения обеспечивают следующие процессы, оптимизирующие работу ДВС:
1. Замедление процесса сгорания, вследствие уменьшения стерического фактора и предэкспонента в константе скорости химической реакции, например, путем уменьшения величины газокинетического сечения молекул топлива при деструкции его молекул.
2. Эффективность катализаторов горения обусловлена также наличием в них моющих компонентов и органических радикалообразующих компонентов многократно участвующих в актах обрыва цепи, а при их «прилипании» к нагарам и отложениям в камере сгорания и газовыхлопном тракте, способствующих их выгоранию и очистке поверхностей.
3. Ведение работы двигателя в штатном режиме путем интенсификации процессов теплоотвода из КС.
Использование катализаторов приводит к удалению слоя нагара со стенок КС и тем самым убирает одно из теплосопротивлений, что приводит к повышению устойчивости топлива к взрывному горению.
Следствием очистки камеры сгорания и газовыхлопного тракта является:
— стабилизация работы двигателя на всех нагрузках, особенно на частичных;
— снижение расхода топлива;
— увеличение мощности и К.П.Д.;
— улучшение экологических характеристик.
4. При использовании катализаторов, легко ионизирующихся при горении, в продуктах горения возникает слабоионизованная плазма, значительно повышающая все коэффициенты теплообмена, что приводит к уменьшению теплосопротивления продуктов сгорания и к повышению детонационной стойкости топлив.
В условиях избытка кислорода под действием каталитической присадки при высоких температурах возникает деструкция крупных молекул углеводородов горючего.
При добавлении катализатора горения в топливо ускоряются процессы окисления, что приводит в дизельном двигателе к более полному сгоранию тяжелых фракций в топливе, сгорающем в фазе догорания. Это приводит к уменьшению удельного расхода топлива.
В присутствии катализаторов горения на последней стадии процесса происходит догорание топлива практически до конца, что приводит к более высокому давлению на поршень в заключительной стадии его движения к нижней мертвой точке (НМТ).
Кроме того, продолжительность сгорания топлива снижается, а продолжительность выгорания половины топливного заряда увеличивается. Это означает, что в целом топливо сгорает быстрее, хотя и снижается максимальная скорость его сгорания. Т.е. на стадии начала горения катализатор тормозит скорость окисления топлива, а на второй, при догорании за фронтом пламени, ускоряет процесс горения и делает его более полным. В результате двигатель начинает работать «мягче», что снижает напряженность деталей ЦПГ и увеличивает ресурс двигателя.
Эко-карс самым активным образом влияет на полноту процесса горения, а также является модификатором отложений нагара.
Минеральный компонент катализатора в этих условиях образует в объеме ультра- дисперсную «завесу» частиц, на сильно развитой поверхности которых могут происходить два процесса — крекинг молекул топлива и активирование процесса обрыва цепей.
Очевидно, при этом возникают весьма благоприятные условия, как для каталитического, так и для окислительного крекинга (в присутствии избытка кислорода).
Как дробление молекул горючего, уменьшающего скорость тепловыделения, так и крекинг процесс, являющийся эндотермическим процессом — оба эти процесса приводят к относительному понижению температуры в КС. Максимальное давление в КС также становится меньше в присутствии присадки по сравнению с максимальным давлением без нее. Максимальное давление соответствует максимальным усилиям на детали конструкции.
Кроме этого, присутствие катализатора стабилизирует сам процесс горения.
Катализаторы горения способствуют уменьшению нагрузки на каталитические нейтрализаторы и сажевые фильтры, так как происходит более полное сгорания топлива и количество вредных веществ в отработавших газах существенно снижается.