Escuché aquí que un convertidor catalítico debe funcionar dentro de un cierto "rango químico", de lo contrario generará calor innecesario.
Es algo curioso. Esta es una de esas cosas de las que escucho a menudo, pero aún no entiendo lo que hace .
Respuestas:
Todo esto proviene de: http://auto.howstuffworks.com/catalytic-converter2.htm
Ok, atacando cada uno de estos en orden:
Es un dispositivo en la ruta de escape de su automóvil que elimina los gases no deseados de la corriente de escape.
En química, un catalizador acelera una reacción química sin tomar parte en ella. En el caso de uno en su automóvil, el catalizador es platino, rodio, paladio y hoy incluso oro. Hay dos tipos de catalizadores en su automóvil, catalizadores de reducción y oxidación. La idea general es crear una caja que esté estacionada en la corriente de escape que exponga la mayor área de superficie posible del catalizador, mientras mantiene la cantidad de catalizador pequeña ya que son muy caras. Hoy usan oro en algunos porque es menos costoso que otros.
El catalizador de reducción es la primera etapa del convertidor y se utiliza para eliminar las moléculas de NO o NO 2 de la corriente de gas. Cuando esas moléculas golpean el catalizador, se convierten en N y O 2 . N y O 2 son benignos, NO y NO 2 no tanto.
La segunda etapa está allí para reducir las emisiones de hidrocarburos y monóxido de carbono quemándolos en la pantalla del panal del catalizador que se ve arriba.
Véase más arriba. Eliminan los gases tóxicos no deseados de la corriente de escape.
En los EE. UU., Al menos todos los automóviles posteriores a 1975 tenían que tener uno. No puede registrar un automóvil aquí si se ha eliminado.
En cuanto a por qué la química solo funciona dentro de una banda estrecha de mezcla de aire y combustible, no tengo idea.
Una cosa más, y creo que obtuviste esta idea de mí, así que pido disculpas por no ser claro. No se trata de que el convertidor provoque un exceso de calor cuando funciona fuera de su rango de diseño químico. Si el motor funciona demasiado pobre, es el funcionamiento pobre lo que causa el calor, no el convertidor.
Un convertidor catalítico incorpora una estructura recubierta de metales preciosos. Cuando los convertidores catalíticos aparecieron por primera vez, esa estructura era bolas de cerámica recubiertas de metales. Esto no funcionó tan bien y la estructura se cambió a un panal de miel o un monolito, ambos de cerámica. Los tubos del panal de miel recorren la longitud del convertidor. Un monolito es similar al panal de miel pero en lugar de los hexágonos es cuadrado.
Los cuatro metales en un convertidor catalítico son platino, rodio, paladio y cerio. Estos metales reaccionan con los cuatro contaminantes nocivos cuando la temperatura del convertidor es suficientemente alta. La expresión "el convertidor encendido" se refiere a la temperatura que alcanza lo suficientemente alta como para comenzar la reacción química.
Las emisiones nocivas son óxidos de nitrógeno (NOx), hidrocarburos (HC) y monóxido de carbono (CO). Estos contaminantes se descomponen en diferentes condiciones. El CO y el HC se descomponen cuando la mezcla de combustible es pobre. La mezcla pobre contiene más oxígeno y ese exceso de oxígeno se utiliza para oxidar el CO en CO2 y descomponer el HC en CO2 y H2O. El NOx se descompone durante una mezcla rica cuando hay muy poco oxígeno. El NOx se descompone en N2 y O2 liberando oxígeno. Estos procesos en el convertidor son preformados por el platino, el rodio y el paladio.
El cerio en el convertidor se usa como un dispositivo de almacenamiento de oxígeno. Cuando la mezcla es pobre, el cerio almacena oxígeno. Cuando la mezcla es rica, el cerio libera oxígeno para ayudar a convertir los contaminantes que necesitan oxígeno.
Debido a que las condiciones que descomponen los contaminantes son opuestas entre sí, el automóvil necesita alternar de pobre a rico y viceversa continuamente para convertir adecuadamente todas las emisiones. Esto lleva al vehículo a operar en una banda apretada alrededor de estequiométrica o 14.7: 1, corriendo de un lado a otro.
Estas emisiones son malas para usted (hay mucha información disponible en google). Se convierten en cosas no dañinas por el convertidor catalítico.
En los Estados Unidos, todos los vehículos de carretera requieren un convertidor catalítico. Las excepciones son autos muy viejos, autos de más de 10,000 libras, vehículos diesel (tienen algo más), hay otros, pero estos son los más comunes.
• ¿Por qué necesita operar dentro de cierto rango químico?
El gas de alimentación del catalizador del motor de gasolina (gases de escape) debe permanecer en una ventana muy pequeña de mezcla de combustible porque las reacciones químicas que reducen el NOx y oxidan los hidrocarburos dependen de la mezcla y se excluyen mutuamente. El NOx solo puede reducirse en un ambiente rico en combustible y el HC solo puede oxidarse en un ambiente magro, con oxígeno disponible.
Las ecuaciones de gobierno más importantes para la oxidación de HC son:
H2 + 0.5O2 -> H2O (i)
CO + 0.5O2 -> CO2 (ii)
C3H6 + 4.5O2 -> 3CO2 + 3H2O (iii)
C3H8 + 5O2 -> 3CO2 + 4H2O (iv)
Las ecuaciones de gobierno más importantes para la reducción de NOx son:
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)
La reacción de Cerio: Ce2O3 + 0.5O2 -> 2CeO2 (ix)
La única mezcla de combustible que cumple los requisitos de ambos conjuntos de reacciones es la mezcla muy cercana a la estequiométrica. El catalizador reducirá aproximadamente el 80% de los NOx y HC de entrada, siempre y cuando la mezcla se mantenga dentro de esta ventana muy pequeña de mezcla de combustible, la ventana operativa es de AFR de 14.55 a 14.69. (Lambda .995 a 1.005). Esa es una mezcla que se aleja de la estequiométrica en más de la mitad del 1 por ciento.
Un gráfico que representa este concepto.
Un malentendido común es que se requiere que la mezcla pase de rica a pobre para que se completen las reacciones. Esto no es verdad; Necesita permanecer en la ventana. En los sistemas más antiguos se requería hacer un ciclo de la mezcla para mantenerla en la ventana porque un sensor de oxígeno de banda estrecha solo informa la mezcla en estequiométrico. Los sensores de banda ancha no ciclan la mezcla; mantienen una mezcla estable en una ventana aún más pequeña que mejora la conversión de contaminantes a tasas superiores al 80% que se podía lograr con el sistema de ciclo de banda estrecha.
La respuesta corta.
Es parte de su escape que ayuda a limpiar los gases de escape. Por lo general, tiene un sensor justo después (o en él) que monitorea cómo está funcionando. Creo que en los automóviles más nuevos puede ayudar con la mezcla de aire a gas si su automóvil funciona de manera delgada o rica.
No necesariamente lo necesita, pero si lo elimina, al menos debe agregar un tubo de escape regular para tomar su lugar. Ayudará con el ruido y la contrapresión.