Ho sentito qui che un convertitore catalitico deve funzionare entro un certo "intervallo chimico", altrimenti genererà calore non necessario.
È una cosa divertente. Questa è una di quelle cose di cui sento spesso parlare ma che ancora non capisco davvero cosa fa .
Risposte:
Tutto questo proviene da: http://auto.howstuffworks.com/catalytic-converter2.htm
Ok, attaccando ognuno di questi in ordine:
È un dispositivo nel percorso di scarico della tua auto che pulisce i gas indesiderati dal flusso di scarico.
In chimica, un catalizzatore accelera una reazione chimica senza effettivamente prenderne parte. Nel caso di quello nella tua auto, il catalizzatore è platino, rodio, palladio e oggi persino oro. Ci sono due tipi di catalizzatore nella tua auto, i catalizzatori di riduzione e ossidazione. L'idea generale è quella di creare una scatola parcheggiata nel flusso di scarico che esponga la maggior superficie possibile del catalizzatore, mantenendo la quantità di catalizzatore piccola quanto costosa. Oggi usano l'oro in alcuni perché è meno costoso degli altri.
Il catalizzatore di riduzione è il primo stadio del convertitore e viene utilizzato per eliminare le molecole di NO o NO 2 dal flusso di gas. Quando quelle molecole colpiscono il catalizzatore vengono convertite in N e O 2 . N e O 2 sono benigni, NO e NO 2 non tanto.
Il secondo stadio è lì per ridurre le emissioni di idrocarburi e monossido di carbonio bruciandoli sullo schermo a nido d'ape del catalizzatore visto sopra.
Vedi sopra. Rimuovono i gas tossici indesiderati dal flusso di scarico.
Negli Stati Uniti almeno ogni auto dopo il 1975 doveva averne una. Non è possibile registrare un'auto qui se è stata rimossa.
Per quanto riguarda il motivo per cui la chimica funziona solo all'interno di una banda stretta di miscela aria-carburante, non ne ho idea.
Un'altra cosa, e penso che tu abbia avuto questa idea da me, quindi mi scuso per non essere stato chiaro. Non è un caso che il convertitore causi calore in eccesso quando funziona al di fuori della sua gamma di design chimico. Se il motore è troppo magro, è il magro che provoca il calore, non il convertitore.
Un convertitore catalitico incorpora una struttura che è rivestita in metalli preziosi. Quando i convertitori catalitici uscirono per la prima volta, quella struttura era costituita da sfere di ceramica rivestite nei metalli. Questo non ha funzionato così bene e la struttura è stata cambiata in un pettine al miele o in un monolite, entrambi in ceramica. I tubi del pettine per miele percorrono la lunghezza del convertitore. Un monolite è simile al pettine del miele, ma quadrati invece degli esagoni.
I quattro metalli in un catalizzatore sono platino, rodio, palladio e cerio. Questi metalli reagiscono con i quattro inquinanti dannosi quando la temperatura del convertitore è sufficientemente elevata. L'espressione "il convertitore spento" si riferisce alla temperatura che raggiunge sufficientemente alta per iniziare la reazione chimica.
Le emissioni offensive sono ossidi di azoto (NOx), idrocarburi (HC) e monossido di carbonio (CO). Questi inquinanti vengono scomposti in diverse condizioni. CO e HC vengono scomposti quando la miscela di carburante è magra. La miscela magra contiene più ossigeno e quell'ossigeno in eccesso viene utilizzato per ossidare il CO in CO2 e rompere l'HC in CO2 e H2O. Gli NOx vengono scomposti durante una miscela ricca quando c'è pochissimo ossigeno. Gli NOx vengono scomposti in N2 e O2 rilasciando ossigeno. Questi processi nel convertitore sono preformati da platino, rodio e palladio.
Il cerio nel convertitore viene utilizzato come dispositivo di accumulo di ossigeno. Quando la miscela è magra, il cerio accumula ossigeno. Quando la miscela è ricca, il cerio rilascia l'ossigeno per aiutare a convertire le sostanze inquinanti che hanno bisogno di ossigeno.
Poiché le condizioni che abbattono le sostanze inquinanti sono opposte l'una all'altra, l'auto deve passare avanti e indietro da magra a ricca e viceversa continuamente per convertire correttamente tutte le emissioni. Questo porta il veicolo a operare in una fascia stretta attorno a stechiometrico o 14,7: 1, scorrendo avanti e indietro su di esso.
Queste emissioni sono dannose per te (ci sono molte informazioni disponibili su Google). Sono convertiti in cose non dannose dal convertitore catalitico.
Negli Stati Uniti tutti i veicoli autostradali richiedono un catalizzatore. Le eccezioni sono macchine molto vecchie, macchine di oltre 10.000 sterline, veicoli diesel (hanno qualcos'altro), ce ne sono altri ma questi sono i più comuni.
• Perché deve funzionare entro un determinato intervallo di sostanze chimiche?
Il gas di alimentazione del catalizzatore del motore a benzina (gas di scarico) deve rimanere in una finestra molto piccola di miscela di carburante perché le reazioni chimiche che riducono gli NOx e ossidano gli idrocarburi sono dipendenti dalla miscela e si escludono a vicenda. Gli NOx possono essere ridotti solo in un ambiente ricco di carburante e l'HC può essere ossidato solo in un ambiente magro, disponibile con ossigeno.
Le equazioni di governo più importanti per l'ossidazione da HC sono:
H2 + 0,5O2 -> H2O (i)
CO + 0,5O2 -> CO2 (ii)
C3H6 + 4.5O2 -> 3CO2 + 3H2O (iii)
C3H8 + 5O2 -> 3CO2 + 4H2O (iv)
Le equazioni di governo più importanti per la riduzione di NOx sono:
H2 + NO -> H2O + 0.5N2 (v)
CO + NO -> CO2 + 0,5 N2 (vi)
C3H6 + 9NO -> 3CO2 + 3H2O + 4.5N2 (vii)
C3H8 + 10NO -> 3CO2 + 4H2O + 5N2 (viii)
La reazione di cerio: Ce2O3 + 0,5O2 -> 2CeO2 (ix)
L'unica miscela di carburante che soddisfa i requisiti di entrambe le serie di reazioni è una miscela stechiometrica molto vicina. Il catalizzatore ridurrà circa l'80% degli NOx e degli HC in ingresso fintanto che la miscela viene mantenuta all'interno di questa finestra molto piccola di miscela di carburante, la finestra operativa è AFR da 14,55 a 14,69. (Lambda .995 a 1.005). Questa è una miscela che si allontana dallo stechiometrico di oltre la metà dell'1 percento.
Un grafico che rappresenta questo concetto.
Un malinteso comune è che la miscela deve passare da ricco a magro per completare le reazioni. Questo non è vero; deve rimanere nella finestra. Nei sistemi più vecchi era necessario eseguire il ciclo della miscela per mantenerla nella finestra poiché un sensore di ossigeno a banda stretta segnala solo la miscela a stechiometrico. I sensori a banda larga non eseguono il ciclo della miscela; mantengono una miscela costante in una finestra ancora più piccola che migliora la conversione degli inquinanti a tassi superiori all'80% ottenibili con il sistema di ciclismo a banda stretta.
La breve risposta
Fa parte del tuo scarico che aiuta a ripulire i fumi di scarico. Di solito ha un sensore subito dopo (o al suo interno) che controlla come sta andando. Penso che nelle auto nuove possa essere d'aiuto la miscela aria-gas se la tua auto è snella o ricca.
Non ne hai necessariamente bisogno, ma se ti capita di rimuoverlo dovresti almeno aggiungere un tubo di scarico normale per prendere il suo posto. Aiuterà con rumore e contropressione.