Лесная техника

Глушители шума выпуска предназначены для уменьшения энергии и выравнивания потока отработавших газов. В момент открытия выпускных  клапанов давление  отработавших  газов  составляет  0,3 – 0,5  МПа,  а  их  температура  –  свыше

1000 °С. Поэтому через клапаны газы проходят с высокими скоростями (550 м/с и более) и их выпуск сопровождается резким шумом. При открытии каждого выпускного клапана происходят хлопки, частота которых зависит от числа цилиндров и частоты вращения коленчатого вала двигателя.

Глушение шума выпуска достигается предварительным снижением давления и скорости отработавших газов перед их выпуском в атмосферу. Снижение энергии отработавших газов получается в результате многократного изменения направления потока газов, расчленения на мелкие струйки и организацией их движения вдоль шероховатых поверхностей, сужением  и последующим расширением струй газа. Глушение шума выпуска не должно сопровождаться созданием большого сопротивления потоку отработавших газов, чтобы снижение мощности двигателя не было значительным.

Отработавшие газы выходят из цилиндров двигателя в выпускной трубопровод, из которого по приемной трубе 1 направляются в корпус 2 глушителя, разделенного перегородками 3 на ряд резонаторных камер различного объема (рис.14). При движении в корпусе глушителя по направлению к отводящей трубе 4 поток газов расчленяется на мелкие струи, расширяется и охлаждается, в результате чего энергия и колебания скорости потока уменьшаются. Кроме того, в резонаторных камерах выравниваются колебания давления газов вследствии многократного отражения их от стенок. Разный объем резонаторных камер обеспечивает глушение шумов различной низкой частоты.

Рис.14. Глушитель шума выпуска карбюраторного двигателя

Активно – реактивные глушители со звукопоглащающими материалами для глушения шума системы выпуска применяют редко, так как в них происходит засмоление материала и снижается аккустическая аэффективность. Такие глушители требуют периодической очистки звукопоглащающих элементов. Поэтому в качестве глушителей шума системы выпуска используют камерно – резонансные (рис. 15) или камерные с перфорированными активными элементами глушители.

Рис. 15. Камерно – резонансный глушитель шума системы выпуска:

1 – корпус; 2 – звукопоглощающий материал; 3 – расширительная камера

При выборе типа глушителя учитывают в основном его возможности компоновки на силовой установке, требуемую акустическую эффективность, необходимость в техническом обслуживании и допустимое значение гидравлического сопротивления. Для любого двигателя может быть рассчитан и изготовлен глушитель камерного типа, имеющий необходимую акустическую эффективность и минимальное сопротивление. Однако глушитель такой конструкции может иметь большие размеры, что практически исключает возможность его использования на силовой установке.

Диаметр входа и выхода глушителя выбирают таким образом, чтобы средняя скорость потока газа находилась в пределах 60 – 85 м/с.

В соответствии с действующими стандартами граничную частоту для глушения шума системы выпуска принимают равной 100 – 125 Гц, для глушения шума системы впуска – 25 Гц.

Токсичность выпускных газов двигателей с принудительным воспламенением выходят за допустимые пределы по трем компонентам: окись углерода – CO, углеводороды различного химического состава CH, окись азота NO, и саже, хотя она сама по себе не токсична. Снизить уровень их выбросов с выпускными газами можно достичь воздействием на рабочий процесс с целью уменьшения образования этих веществ в процессе сгорания, применением топлив, в продуктах сгорания которых содержится меньше токсических веществ и нейтрализацией выпускных газов. При оценке эффективности перечисленных способов исходят их стремления получить выбросы токсических веществ в допустимых пределах без ущерба для мощности и экономичности двигателя при минимальном удорожании силовой установки с двигателем.

Применяемые в настоящее время способы воздействия на рабочий процесс для снижения токсичности двигателя приводят, как правило, к уменьшению его мощности и к увеличению расхода топлива и, кроме того, в двигателях с принудительным воспламенением не обеспечивают пока допустимого уровня токсичности. Поэтому установки с двигателями оборудуются устройствами для нейтрализации и очистки газов в выпускном трубопроводе, т.е. нейтрализаторами и очистителями.

В термических и каталитических нейтрализаторах происходят химические реакции с кислородом и другими газами. В результате чего CO, СH и NO образуют нетоксические газы, что уменьшает концентрацию токсических веществ. Механические очистители применяются для очистки выпускных газов от механических частиц (сажи) и капелек масла.

Системами нейтрализации выпускных газов оборудуются все современные автомобильные двигатели с принудительным воспламенением, автомобильные дизели – только в условиях эксплуатации с недостаточным воздухообменом: в карьерах, на рудниках.

Термический нейтрализатор представляет собой камеру сгорания , которая размещается в выпускном тракте двигателя для дожигания продуктов неполного сгорания топлива – CH и CO. Он может устанавливаться на месте выпускного трубопровода и выполнять его функции. Реакции окисления CO и CH протекают достаточно быстро при температуре свыше 830 ^оС и при наличии в зоне реакций несвязанного кислорода. Поэтому в системы нейтрализации с термеческим и каталитическим дожигателем двигателей с принудительным воспламенением входит устройство для подвода дополнительного воздуха к выпускным газам.Дополнительный воздух целесообразно подводить в выпускной канал в головке цилиндра. Подвод дополнительного воздуха и тепловая изоляция выпускных трубопроводов позволяют заметно уменьшить выбросы CH и СO и тогда, когда нейтрализатор не применяется. Количество дополнительного воздуха может достигать 25% расхода воздуха двигателем.

Термический нейтрализатор (рис. 16) состоит из корпуса с подводящими (выпускными) патрубками и одной или двух жаровых труб – вставок из жаропрочной листовой стали. Для эффективного догорания СО и СН требуется достаточно большое время, поэтому скорость газов в нейтрализаторе задается невысокой,  вследствие  чего  объем  его  получается  сравнительно большим. Чтобыпредохранить падение температуры выпускных газов в результате теплоотдачи в стенки, выпускной трубопровод и нейтрализатор покрывают тепловой изоляцией. Несмотря на это, для прогрева термического нейтрализатора после пуска двигателя требуется значительное время. Термические нейтрализаторы мало эффективны на режимах холостого хода и малых нагрузках, так как температура выпускных газов недостаточно высокая и реакция протекает медленно.

На автомобилях находят применение главным образом каталитические нейтрализаторы отработавших газов. В присутствии твердых катализаторов реакции нейтрализация  токсических компонентов протекают эффективно при относительно низких температурах. Поэтому каталитические нейтрализаторы имеют низкую температуру начала эффективной работы (температуру зажигания) 250 – 270 ^оС. Окись углерода окисляется в СО₂ при 250 – 300 ^оС , углеводороды, бенз-а-пирен, альдегиды – при 400 – 450 ^оС , при этом у выпускных газов почти пропадает неприятный запах. При температуре 580 ^оС сгорает сажа. Они обладают следующими свойствами, необходимыми в условиях эксплуатации силовых установок автомобилей: быстро вступают в действие после пуска холодного двигателя; имеют небольшие размеры и массу, т.к. реакции нейтрализации эффективно протекают  при высокой скорости газов у поверхности катализатора; эффективно действуют во всем диапазоне режимов работы автомобильных двигателей, не вызывают снижение мощности двигателя и повышение расхода топлива; имеют достаточный срок службы.

В качестве катализаторов применяют преимущественно благородные металлы – платину, палладий, платинопалладиевы сплавы. Лучшими свойствами обладают катализаторы из платины  и палладия с добавками родия, рутения, иридия. Ограниченное применение находят также окисные катализаторы, представляющие собой соединения металлов переходной группы, например, окислы кобальта СО₃О₄, марганца МnO2, никеля NiO, меди CuO, хрома Cr2O3, и др. По основным показателям эффективности (активности и селективности) окисные катализаторы уступают катализаторам из благородных металлов. Их стойкость при высоких температурах ниже, они не обеспечивают достаточно устойчивого протекания реакций при повышенной скорости реагирующих газов.

Окисные катализаторы обеспечивают приемлемую степень превращения продуктов неполного сгорания топлива при температуре на 90 – 150^оС выше, чем катализаторы из благородных металлов.

Каталитические нейтрализаторы устанавливают в тех случаях, когда путем усовершенствования процессов смесеобразования  и сгорания невозможно снизить выбросы вредных веществ с отработавшими газами до установленных в конкретных условиях эксплуатации норм.

Реакции окисления или восстановления токсических веществ происходят в поверхностном слое катализатора. В связи с этим оказывается целесообразным применение катализаторов, нанесенных тонким слоем на внешнюю поверхность химически инертного материала, называемого носителем. По виду геометрических форм носителя различают каталитические нейтрализаторы с гранулированным носителем и блочным или монолитным носителем. Гранулированный носитель  выполняют чаще в форме шариков диаметром 2 – 5 мм (рис. 17, а), а также в форме цилиндрических тел, колец и т.п. Чем меньше размеры гранул, тем выше степень превращения. Однако следует учитывать, что с уменьшением размеров гранул возрастает гидравлическое сопротивление нейтрализатора. 

Гранулы изготавливают обычно из окиси алюминия Al2O3, алюмосиликатов или из окислов кальция, циркония, бериллия. Насыпная масса гранулированного носителя составляет 0,4 – 0,8 г/см³ ;удельная площадь «активной» поверхности, вычисленная по поверхности пор, 50 – 100 м²/г.

Гранулы с нанесенным на их поверхности катализатором помещают в пространство между двумя перфорированными решетками из листовой жаропрочной стали с приваренной к ним металлической сеткой. Этот узел каталитического катализатора называют реактором. Реактор устанавливают в корпусе из жаропрочной стали, который имеет входной и выходной патрубки (рис.17, б).

В блочном или монолитном носителе отработавшие газы проходят по поперечным каналам, образованными тонкими стенками единого, монолитного тела-блока (рис. 17, в). В поперечном сечении каналы имеют треугольную, прямоугольную или круглую форму.

 Гидравлический диаметр каналов равен 1 – 2 мм. Чем меньше размеры поперечного сечения и тоньше стенки каналов, тем больше число каналов, приходящихся на единицу площади блока (плотность расположения ячеек),  и тем больше площадь активной поверхности катализатора, меньше размеры и масса реактора и нейтрализатора  при заданном расходе отработавших газов.

Плотность расположения ячеек нейтрализатора составляет 30 – 60 1/cм², а в некоторых конструкциях она повышена до 95 1/ cм². Отношение суммарной площади поперечного сечения каналов к общей площади блока равно 0,65 – 0,70. Необходимо учитывать, что по мере уменьшения поперечного сечения канала повышается их гидравлическое сопротивление.

Блочные носители изготавливают из окиси алюминия, кордиерита, муллита и т.п. Площадь активной поверхности материала носителя, как правило, недостаточна (до 0,5 м²/г), поэтому эффективность нейтрализатора оказывается невысокой, если слой катализатора наносят непосредственно на материал носителя. Чтобы повысить площадь активной поверхности катализатора до необходимой величины (8 – 10 м²/г), поверхность носителя покрывают тонким слоем окиси алюминия.

Масса блочного носителя обычно меньше, чем гранулированного, поэтому нейтрализатор с блочным носителем быстрее нагревается и быстрее вступает в действие после пуска двигателя. Нейтрализаторы с блочными и гранулированными носителями имеют свои преимущества и недостатки. Нейтрализаторы с блочными носителями применяют на автомобилях с двигателями небольшой мощности, отработавшие газы которых имеют высокую температуру, а с гранулированными носителями используют для двигателей  большей мощности с умеренной температурой газов.

Эффективность действия каталитического нейтрализатора в значительной степени зависит от равномерности распределения расхода газа в поперечном сечении реактора. Чтобы обеспечить приемлемую равномерность потока, скорость газов во входном и выходном патрубках нейтрализатора выбирают невысокой. В нейтрализаторах с гранулированным носителем скорость газа, вычисленная для общей фронтальной площади реактора, не превышает 1 м/с. Скорость газа в каналах с блочным носителем составляет не более 10 м/с. Гидравлическое сопротивление реактора должно составлять не более 30-40% общего сопротивления нейтрализатора.

В каталитическом нейтрализаторе с катализатором из благородных металлов можно снизить до установленных норм выбросы всех трех токсических газовых составляющих – СН, СО, NО, но лишь при условии, что состав горючей смеси близок к стехиометрическому, т.е. 0,95 < α < 0,98. Такие нейтрализаторы называют трехкомпонентными (тройного действия). Наилучшие результаты получены с платинородиевыми катализаторами.

Современные системы смесеобразования с карбюратором не способны поддерживать состав смеси в требуемых узких пределах, поэтому на двигателях с каталитическим нейтрализатором тройного действия чаще применяют систему смесеобразования с впрыскиванием бензина. Возможно применение систем с карбюратором, отрегулированным на всех режимах на богатую смесь. Необходимый для действия катализатора тройного действия состав отработавших газов обеспечивают подачей дополнительного воздуха на вход в нейтрализатор.

И в том и в другом случае необходима электронная система регулирования, включающая электронное анализирующее устройство, кислородный датчик, уровень импульса которого соответствует концентрации кислорода в отработавших газах и исполнительное устройство, которое в системе с впрыскиванием бензина воздействует на орган регулирования цикловой подачи топлива, а в системе с дополнительной подачей воздуха – на клапан, регулирующий расход воздуха.

Активность катализатора существенно уменьшается со временем, если в отработавших газах содержится свинец (например, при работе на этилированном бензине), фосфор и сера. Заметное отрицательное действие оказывают также соединения магния, бария, цинка, калия.

Срок службы катализаторов из благородных металлов в нейтрализаторе легкового автомобиля составляет 2000 ч, или 80 тыс. км пробега.

Топливом для карбюраторных двигателей служат бензины. Теоретически подсчитано, что для полного сгорания  1 кг бензина требуется около 15 кг воздуха (точнее кислорода, содержащегося в этом количестве воздуха).

Состав смеси характеризуют коэффициентом избытка воздуха

α= Gв / Gт lо ,

где Gв – расход воздуха, кг/с;Gт – расход топлива, кг/с; lо – стехиометрическое количество воздуха.

Если в составе горючей смеси масса воздуха соответствует теоретически необходимой для полного сгорания 1 кг бензина, т.е. примерно 15 кг, то α =1 и такая смесь называется нормальной. При избытке воздуха (α>1) смесь называется бедной, а при недостатке (α<1) – богатой. Чрезмерное переобеднение или переобогащение смеси приводит к тому, что горючая смесь  теряет способность к воспламенению электрической искрой.  При α =0,8 – 0,9 двигатель развивает максимальную мощность, что объясняется наибольшей скоростью сгорания горючей смеси. Работа на смесях с α <0,8 – 0,9 сопровождается снижением мощности и увеличением удельного расхода топлива. При α =1,1 в двигателе происходит наиболее полное сгорание топлива и экономичность работы получается наивысшей (экономичная смесь).  Работа на смесях при α >1,1 сопровождается значительным падением мощности двигателя и возрастанием удельного расхода топлива.

Горючая смесь, поступая в цилиндры, смешивается с остаточными отработавшими газами и образуется рабочая смесь. Чем больше процентное содержание остаточных газов в рабочей смеси, тем медленнее она горит. Если содержание отработавших газов в цилиндрах довести до 50% по массе, то воспламенение рабочей смеси становится невозможным.

Очевидно, когда необходима максимальная мощность, горючая смесь должна иметь мощностной состав. Однако большую часть времени автомобильный двигатель работает в режиме частичных нагрузок, когда мощность, развиваемая двигателем, меньше максимальной. При таком режиме основное значение имеет минимальный расход топлива, который достигается при экономичном составе горючей смеси. Так как по мере уменьшения мощности содержание в цилиндрах отработавших газов возрастает, то приготавливаемая горючая  смесь  должна  немного  обогащаться.

Если мощность Ne и экономичность  ge двигателя выразить графически в зависимости от изменения коэффициента α, то оказывается на режиме полной нагрузки (про 100% открытии дросселя) и номинальной частоте вращения вала эти главные показатели для всех двигателей с внешним смесеобразованием изменяются по идентичной закономерности, показанной на рис. 18.

Экономичность двигателя, соответствующая максимальной мощности, по сравнению с ge_min  всегда бывает хуже из-за неизбежности потерь на химическую неполноту сгорания при α <1. Поэтому величины коэффициентов избытка воздуха α_эк и α_м, соответствующие экономичным и мощностным расходом топлива, для заданного режима никогда не совпадают по своему абсолютному значению. Составы горючей смеси с коэффициентами избытка воздуха, меньшими α_эк и большими α_м, обеспечивают устойчивую работу двигателя.

Рис.18. Влияние состава горючей смеси на работу двигателя:

а) зависимость мощности Ne и удельного расхода топлива ge от коэффициента расхода воздуха α; б) закономерность изменения состава горючей смеси (коэффициента α) при дросселировании двигателя на заданном скоростном режиме (n=const)

Топливом для карбюраторных двигателей служат бензины. Теоретически подсчитано, что для полного сгорания 1 кг бензина требуется около 15 кг воздуха (точнее кислорода, содержащегося в этом количестве воздуха).
Состав смеси характеризуют коэффициентом избытка воздуха
α= Gв / Gт lо ,
где Gв – расход воздуха, кг/с;Gт – расход топлива, кг/с; lо – стехиометрическое количество воздуха.
Если в составе горючей смеси масса воздуха соответствует теоретически необходимой для полного сгорания 1 кг бензина, т.е. примерно 15 кг, то α =1 и такая смесь называется нормальной. При избытке воздуха (α>1) смесь называется бедной, а при недостатке (α<1) – богатой. Чрезмерное переобеднение или переобогащение смеси приводит к тому, что горючая смесь теряет способность к воспламенению электрической искрой. При α =0,8 – 0,9 двигатель развивает максимальную мощность, что объясняется наибольшей скоростью сгорания горючей смеси. Работа на смесях с α <0,8 – 0,9 сопровождается снижением мощности и увеличением удельного расхода топлива. При α =1,1 в двигателе происходит наиболее полное сгорание топлива и экономичность работы получается наивысшей (экономичная смесь). Работа на смесях при α >1,1 сопровождается значительным падением мощности двигателя и возрастанием удельного расхода топлива.
Горючая смесь, поступая в цилиндры, смешивается с остаточными отработавшими газами и образуется рабочая смесь. Чем больше процентное содержание остаточных газов в рабочей смеси, тем медленнее она горит. Если содержание отработавших газов в цилиндрах довести до 50% по массе, то воспламенение рабочей смеси становится невозможным.
Очевидно, когда необходима максимальная мощность, горючая смесь должна иметь мощностной состав. Однако большую часть времени автомобильный двигатель работает в режиме частичных нагрузок, когда мощность, развиваемая двигателем, меньше максимальной. При таком режиме основное значение имеет минимальный расход топлива, который достигается при экономичном составе горючей смеси. Так как по мере уменьшения мощности содержание в цилиндрах отработавших газов возрастает, то приготавливаемая горючая смесь должна немного обогащаться.
Если мощность Ne и экономичность ge двигателя выразить графически в зависимости от изменения коэффициента α, то оказывается на режиме полной нагрузки (про 100% открытии дросселя) и номинальной частоте вращения вала эти главные показатели для всех двигателей с внешним смесеобразованием изменяются по идентичной закономерности, показанной на рис. 18.
Экономичность двигателя, соответствующая максимальной мощности, по сравнению с gemin всегда бывает хуже из-за неизбежности потерь на химическую неполноту сгорания при α <1. Поэтому величины коэффициентов избытка воздуха αэк и αм, соответствующие экономичным и мощностным расходом топлива, для заданного режима никогда не совпадают по своему абсолютному значению. Составы горючей смеси с коэффициентами избытка воздуха, меньшими αэк и большими αм, обеспечивают устойчивую работу двигателя.

Рис.18. Влияние состава горючей смеси на работу двигателя:
а) зависимость мощности Ne и удельного расхода топлива ge от коэффициента расхода воздуха α; б) закономерность изменения состава горючей смеси (коэффициента α) при дросселировании дви-гателя на заданном скоростном режиме (n=const)

Гидравлический диаметр каналов равен 1 – 2 мм. Чем меньше размеры попе-речного сечения и тоньше стенки каналов, тем больше число каналов, приходящихся на единицу площади блока (плотность расположения ячеек), и тем больше площадь активной поверхности катализатора, меньше размеры и масса реактора и нейтрализатора при заданном расходе отработавших газов.
Плотность расположения ячеек нейтрализатора составляет 30 – 60 1/cм2, а в некоторых конструкциях она повышена до 95 1/ cм2. Отношение суммарной площади поперечного сечения каналов к общей площади блока равно 0,65 – 0,70. Необходимо учитывать, что по мере уменьшения поперечного сечения канала повышается их гидравлическое сопротивление.
Блочные носители изготавливают из окиси алюминия, кордиерита, муллита и т.п. Площадь активной поверхности материала носителя, как правило, недостаточна (до 0,5 м2/г), поэтому эффективность нейтрализатора оказывается невысокой, если слой катализатора наносят непосредственно на материал носителя. Чтобы повысить площадь активной поверхности катализатора до необходимой величины (8 – 10 м2/г), поверхность носителя покрывают тонким слоем окиси алюминия.
Масса блочного носителя обычно меньше, чем гранулированного, поэтому нейтрализатор с блочным носителем быстрее нагревается и быстрее вступает в действие после пуска двигателя. Нейтрализаторы с блочными и гранулированными носителями имеют свои преимущества и недостатки. Нейтрализаторы с блочными носителями применяют на автомобилях с двигателями небольшой мощности, отработавшие газы которых имеют высокую температуру, а с гранулированными носителями используют для двигателей большей мощности с умеренной температурой газов.
Эффективность действия каталитического нейтрализатора в значительной степени зависит от равномерности распределения расхода газа в поперечном сечении реактора. Чтобы обеспечить приемлемую равномерность потока, скорость газов во входном и выходном патрубках нейтрализатора выбирают невысокой. В нейтрализаторах с гранулированным носителем скорость газа, вычисленная для общей фронтальной площади реактора, не превышает 1 м/с. Скорость газа в каналах с блочным носителем составляет не более 10 м/с. Гидравлическое сопротивление реактора должно составлять не более 30-40% общего сопротивления нейтрализатора.
В каталитическом нейтрализаторе с катализатором из благородных металлов можно снизить до установленных норм выбросы всех трех токсических газовых составляющих – СН, СО, NО, но лишь при условии, что состав горючей смеси близок к стехиометрическому, т.е. 0,95 < α < 0,98. Такие нейтрализаторы называют трехкомпонентными (тройного действия). Наилучшие результаты получены с платинородиевыми катализаторами.
Современные системы смесеобразования с карбюратором не способны поддерживать состав смеси в требуемых узких пределах, поэтому на двигателях с каталитическим нейтрализатором тройного действия чаще применяют систему смесеобразования с впрыскиванием бензина. Возможно применение систем с карбюратором, отрегулированным на всех режимах на богатую смесь. Необходимый для действия катализатора тройного действия состав отработавших газов обеспечивают подачей дополнительного воздуха на вход в нейтрализатор.
И в том и в другом случае необходима электронная система регулирования, включающая электронное анализирующее устройство, кислородный датчик, уро-вень импульса которого соответствует концентрации кислорода в отработавших газах и исполнительное устройство, которое в системе с впрыскиванием бензина воздействует на орган регулирования цикловой подачи топлива, а в системе с дополнительной подачей воздуха – на клапан, регулирующий расход воздуха.
Активность катализатора существенно уменьшается со временем, если в отработавших газах содержится свинец (например, при работе на этилированном бензине), фосфор и сера. Заметное отрицательное действие оказывают также соединения магния, бария, цинка, калия.
Срок службы катализаторов из благородных металлов в нейтрализаторе легкового автомобиля составляет 2000 ч, или 80 тыс. км пробега.

На автомобилях находят применение главным образом каталитические нейтрализаторы отработавших газов. В присутствии твердых катализаторов реакции нейтрализация токсических компонентов протекают эффективно при относительно низких температурах. Поэтому каталитические нейтрализаторы имеют низкую температуру начала эффективной работы (температуру зажигания) 250 – 270 оС. Окись углерода окисляется в СО2 при 250 – 300 оС , углеводороды, бенз-а-пирен, альдегиды – при 400 – 450 оС , при этом у выпускных газов почти пропадает неприятный запах. При температуре 580 оС сгорает сажа. Они обладают следующими свойствами, необходимыми в условиях эксплуатации силовых установок автомобилей: быстро вступают в действие после пуска холодного двигателя; имеют небольшие размеры и массу, т.к. реакции нейтрализации эффективно протекают при высокой скорости газов у поверхности катализатора; эффективно действуют во всем диапазоне режимов работы автомобильных двигателей, не вызывают снижение мощности двигателя и повышение расхода топлива; имеют достаточный срок службы.
В качестве катализаторов применяют преимущественно благородные металлы – платину, палладий, платинопалладиевы сплавы. Лучшими свойствами обладают катализаторы из платины и палладия с добавками родия, рутения, иридия. Ограниченное применение находят также окисные катализаторы, представляющие собой соединения металлов переходной группы, например, окислы кобальта СО3О4, марганца МnO2, никеля NiO, меди CuO, хрома Cr2O3, и др. По основным показателям эффективности (активности и селективности) окисные катализаторы уступают катализаторам из благородных металлов. Их стойкость при высоких температурах ниже, они не обеспечивают достаточно устойчивого протекания реакций при повышенной скорости реагирующих газов.
Окисные катализаторы обеспечивают приемлемую степень превращения продуктов неполного сгорания топлива при температуре на 90 – 150оС выше, чем катализаторы из благородных металлов.
Каталитические нейтрализаторы устанавливают в тех случаях, когда путем усовершенствования процессов смесеобразования и сгорания невозможно снизить выбросы вредных веществ с отработавшими газами до установленных в конкретных условиях эксплуатации норм.
Реакции окисления или восстановления токсических веществ происходят в поверхностном слое катализатора. В связи с этим оказывается целесообразным применение катализаторов, нанесенных тонким слоем на внешнюю поверхность химически инертного материала, называемого носителем. По виду геометрических форм носителя различают каталитические нейтрализаторы с гранулированным носителем и блочным или монолитным носителем. Гранулированный носитель выполняют чаще в форме шариков диаметром 2 – 5 мм , а также в форме цилиндрических тел, колец и т.п. Чем меньше размеры гранул, тем выше степень превращения. Однако следует учитывать, что с уменьшением размеров гранул возрастает гидравлическое сопротивление нейтрализатора.

Токсичность выпускных газов двигателей с принудительным воспламенением выходят за допустимые пределы по трем компонентам: окись углерода – CO, углеводороды различного химического состава CH, окись азота NO, и саже, хотя она сама по себе не токсична. Снизить уровень их выбросов с выпускными газами можно достичь воздействием на рабочий процесс с целью уменьшения образования этих веществ в процессе сгорания, применением топлив, в продуктах сгорания которых содержится меньше токсических веществ и нейтрализацией выпускных газов. При оценке эффективности перечисленных способов исходят их стремления получить выбросы токсических веществ в допустимых пределах без ущерба для мощности и экономичности двигателя при минимальном удорожании силовой установки с двигателем.
Применяемые в настоящее время способы воздействия на рабочий процесс для снижения токсичности двигателя приводят, как правило, к уменьшению его мощности и к увеличению расхода топлива и, кроме того, в двигателях с принудительным воспламенением не обеспечивают пока допустимого уровня токсичности. Поэтому установки с двигателями оборудуются устройствами для нейтрализации и очистки газов в выпускном трубопроводе, т.е. нейтрализа-торами и очистителями.
В термических и каталитических нейтрализаторах происходят химические реакции с кислородом и другими газами. В результате чего CO, СH и NO образуют нетоксические газы, что уменьшает концентрацию токсических веществ. Механические очистители применяются для очистки выпускных газов от механических частиц (сажи) и капелек масла.
Системами нейтрализации выпускных газов оборудуются все современные автомобильные двигатели с принудительным воспламенением, автомобильные дизели – только в условиях эксплуатации с недостаточным воздухообменом: в карьерах, на рудниках.
Термический нейтрализатор представляет собой камеру сгорания , которая размещается в выпускном тракте двигателя для дожигания продуктов неполного сгорания топлива – CH и CO. Он может устанавливаться на месте выпускного трубопровода и выполнять его функции. Реакции окисления CO и CH протекают достаточно быстро при температуре свыше 830 оС и при наличии в зоне реакций несвязанного кислорода. Поэтому в системы нейтрализации с термеческим и каталитическим дожигателем двигателей с принудительным воспламенением входит устройство для подвода дополнительного воздуха к выпускным газам.Дополнительный воздух целесообразно подводить в выпускной канал в головке цилиндра. Подвод дополнительного воздуха и тепловая изоляция выпускных трубопроводов позволяют заметно уменьшить выбросы CH и СO и тогда, когда нейтрализатор не применяется. Количество дополнительного воздуха может достигать 25% расхода воздуха двигателем.
Термический нейтрализатор состоит из корпуса с подводящими (выпускными) патрубками и одной или двух жаровых труб – вставок из жаропрочной листовой стали. Для эффективного догорания СО и СН требуется достаточно большое время, поэтому скорость газов в нейтрализаторе задается невысокой, вследствие чего объем его получается сравнительно большим. Чтобы  предохранить падение температуры выпускных газов в результате теплоотдачи в стенки, выпускной трубопровод и нейтрализатор покрывают тепловой изоляцией. Несмотря на это, для прогрева термического нейтрализатора после пуска двигателя требуется значительное время. Термические нейтрализаторы мало эффективны на режимах холостого хода и малых нагрузках, так как температура выпускных газов недостаточно высокая и реакция протекает медленно.