O que exatamente é um conversor catalítico e por que ele precisa operar dentro de um determinado intervalo?

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Ouvi aqui que um conversor catalítico precisa operar dentro de uma certa "faixa química", caso contrário ele gerará calor desnecessário.

  • O que exatamente é um conversor catalítico?
  • Como funciona?
  • Qual é o propósito deles em um carro?
  • Eles são necessários (ou seja, todos os carros os possuem)?
  • Por que ele precisa operar dentro de uma determinada faixa química?

Conversor catalítico

É uma coisa engraçada. Essa é uma daquelas coisas que eu frequentemente ouço, mas ainda não entendo o que ela faz .

Max Goodridge
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Respostas:

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Tudo isso vem de: http://auto.howstuffworks.com/catalytic-converter2.htm

Ok, atacando cada um deles em ordem:

O que exatamente é um conversor catalítico?

Localização do conversor catalítico
É um dispositivo no caminho de escape do seu carro que limpa gases indesejados do fluxo de escape.

Como funciona?

Interior do conversor catalítico

Na química, um catalisador acelera uma reação química sem realmente participar dela. No caso do seu carro, o catalisador é platina, ródio, paládio e hoje até ouro. Existem dois tipos de catalisador no seu carro, catalisadores de redução e oxidação. A idéia geral é que você crie uma caixa estacionada no fluxo de exaustão que exponha a maior área de superfície possível do catalisador, mantendo a quantidade do catalisador pequena, pois é muito cara. Hoje eles usam ouro em alguns porque é mais barato que os outros.

Seção transversal do catalisador

O catalisador de redução é a primeira fase do conversor e é utilizada para esfregar NO ou NO 2 moléculas a partir da corrente de gás. Quando essas moléculas atingem o catalisador, são convertidas em N e O 2 . N e O 2 são benignos, NO e NO 2 nem tanto.

O segundo estágio existe para reduzir as emissões de hidrocarbonetos e monóxido de carbono, queimando-os na tela de favo de mel do catalisador vista acima.

Qual é o propósito deles em um carro?

Veja acima. Eles removem gases tóxicos indesejados do fluxo de escape.

Eles são necessários (ou seja, todos os carros os possuem)?

Nos EUA, pelo menos todos os carros após 1975 foram obrigados a ter um. Você não pode registrar um carro aqui se ele tiver sido removido.

Por que ele precisa operar dentro de uma determinada faixa química?

Quanto a por que a química só funciona dentro de uma faixa estreita de mistura de ar combustível, não faço ideia.

Mais uma coisa, e eu acho que você recebeu essa ideia de mim, então peço desculpas por não ter sido claro. Não é o caso do conversor causar excesso de calor ao operar fora de sua faixa de design químico. Se o motor estiver funcionando muito magro, é o funcionamento magro que causa o calor, não o conversor.

cdunn
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Opa, dia de atraso e um dólar a menos. lol
cdunn
1875 ... 1975 😂😂😂🍻 #
Dee
Quanto à temperatura, provavelmente é a excitação da molécula que permite que ela funcione com eficiência; ou não excitação, dependendo da reação desejada.
Dee
Oh meu, falando de erros .. Sim, há carros em 1875 tinha que ter um conversor catalítico ... :) Obrigado por encontrar que @Dee, boa captura
cdunn
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Um conversor catalítico incorpora uma estrutura revestida em metais preciosos. Quando os conversores catalíticos surgiram pela primeira vez, a estrutura era de bolas de cerâmica revestidas nos metais. Isso não funcionou tão bem e a estrutura foi alterada para um pente de mel ou um monólito, ambos de cerâmica. Os tubos do pente de mel percorrem o comprimento do conversor. Um monólito é semelhante ao pente, mas quadrados ao invés dos hexágonos.

Os quatro metais em um conversor catalítico são platina, ródio, paládio e cério. Esses metais reagem com os quatro poluentes agressores quando a temperatura do conversor é suficientemente alta. A expressão "o conversor apagado" refere-se à temperatura atingindo um nível suficientemente alto para iniciar a reação química.

As emissões ofensivas são óxidos de nitrogênio (NOx), hidrocarbonetos (HC) e monóxido de carbono (CO). Esses poluentes são decompostos durante diferentes condições. O CO e o HC são decompostos quando a mistura de combustível é pobre. A mistura magra contém mais oxigênio e esse excesso de oxigênio é usado para oxidar o CO em CO2 e transformar o HC em CO2 e H2O. O NOx é decomposto durante uma rica mistura quando há muito pouco oxigênio. O NOx é decomposto em N2 e O2 liberando oxigênio. Esses processos no conversor são pré-formados por platina, ródio e paládio.

O cério no conversor é usado como um dispositivo de armazenamento de oxigênio. Quando a mistura é magra, o cério armazena oxigênio. Quando a mistura é rica, o cério libera oxigênio para ajudar a converter os poluentes que precisam de oxigênio.

Como as condições que quebram os poluentes são opostas, o carro precisa alternar de magra para rica e vice-versa continuamente para converter adequadamente todas as emissões. Isso leva o veículo a operar em uma faixa estreita em torno da estequiométrica ou 14,7: 1, correndo para frente e para trás através dele.

Essas emissões são ruins para você (há muitas informações disponíveis no google). Eles são convertidos em coisas não prejudiciais pelo conversor catalítico.

Nos EUA, todos os veículos rodoviários exigem um conversor catalítico. As exceções são carros muito antigos, carros acima de 10.000 libras, veículos a diesel (eles têm outra coisa), existem outros, mas esses são os mais comuns.

vini_i
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Espero que você não se importe @vini_i, editei sua resposta para alterar "As quatro carnes em um catalisador" para os quatro metais .. Embora as quatro carnes tenham sido muito mais divertidas :) eu adoro erros de digitação. Eu fiz algumas belezas reais mim ..
cdunn
@cdunn no problem :)
vini_i
Uau, uma invenção realmente incrível. Ele converte carros movidos a combustível de muito tóxico para apenas um emissor de CO2.
precisa saber é o seguinte
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• Por que ele precisa operar dentro de uma determinada faixa química?

O feedgas do catalisador do motor a gasolina (gases de escape) deve permanecer em uma janela muito pequena da mistura de combustível, porque as reações químicas que reduzem o NOx e oxidam os hidrocarbonetos dependem da mistura e são mutuamente exclusivas. O NOx só pode ser reduzido em um ambiente rico em combustível e o HC somente pode ser oxidado em um ambiente pobre em oxigênio disponível.

As equações mais importantes para a oxidação do HC são:

H2 + 0,5O2 -> H2O (i)

CO + 0,5O2 -> CO2 (ii)

C3H6 + 4,5O2 -> 3CO2 + 3H2O (iii)

C3H8 + 5O2 -> 3CO2 + 4H2O (iv)

As equações mais importantes para a redução de NOx são:

H2 + NO -> H2O + 0,5N2 (v)

CO + NO -> CO2 + 0,5N2 (vi)

C3H6 + 9NO -> 3CO2 + 3H2O + 4,5N2 (vii)

C3H8 + 10NO -> 3CO2 + 4H2O + 5N2 (viii)

A reação do cério: Ce2O3 + 0.5O2 -> 2CeO2 (ix)

A única mistura de combustível que atende aos requisitos de ambos os conjuntos de reações é a mistura estequiométrica muito próxima. O catalisador reduzirá cerca de 80% da entrada de NOx e HC, desde que a mistura seja mantida dentro dessa janela muito pequena de mistura de combustível, a janela de operação será de AFRs de 14,55 a 14,69. (Lambda .995 a 1.005). Essa é uma mistura que se desvia da estequiometria em mais de ½ de 1 por cento.

Um gráfico representando esse conceito.

insira a descrição da imagem aqui

Um mal-entendido comum é que a mistura é necessária para alternar entre rica e magra para que as reações sejam concluídas. Isso não é verdade; ele precisa ficar na janela. Em sistemas mais antigos, era necessário alternar a mistura para mantê-la na janela, porque um sensor de oxigênio de banda estreita somente relata a mistura estequiométrica. Os sensores de banda larga não alternam a mistura; eles mantêm uma mistura constante em uma janela ainda menor, o que melhora a conversão de poluentes em taxas acima dos 80% alcançáveis ​​com o sistema de ciclismo em banda estreita.

Fred Wilson
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Ame suas respostas. +1
DucatiKiller
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@DucatiKiller Obrigado, este é o meu tipo favorito de pergunta, pois envolve uma das partes mais incompreendidas do sistema de controle de combustível.
Fred Wilson
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A resposta curta.

Faz parte do seu escapamento que ajuda a limpar a fumaça dos escapamentos. Geralmente, ele possui um sensor logo após (ou nele) que monitora o desempenho. Eu acho que em carros mais novos, pode ajudar com a mistura ar / gás, se o seu carro estiver funcionando de forma esbelta ou rica.

Você não precisa necessariamente dele, mas se o remover, adicione pelo menos algum tubo de escape comum para substituí-lo. Ajudará com ruído e contrapressão.

user26396
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Na maioria dos estados dos EUA, você é legalmente obrigado a possuí-lo, mas, funcionalmente, você está correto, isso não é obrigatório.
MooseLucifer