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?
É um dispositivo no caminho de escape do seu carro que limpa gases indesejados do fluxo de escape.
Como funciona?
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.
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.
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.
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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.
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.
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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.
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