Chính xác thì bộ chuyển đổi xúc tác là gì và tại sao nó cần phải hoạt động trong một phạm vi nhất định?

Tôi nghe nói ở đây rằng một bộ chuyển đổi xúc tác cần phải hoạt động trong một "phạm vi hóa học" nhất định nếu không nó sẽ tạo ra nhiệt không cần thiết.

• Chính xác thì một bộ chuyển đổi xúc tác là gì?
• Làm thế nào nó hoạt động?
• Mục đích của họ trên một chiếc xe hơi là gì?
• Chúng có cần thiết không (tức là tất cả các xe đều có chúng)?
• Tại sao nó cần phải hoạt động trong một phạm vi hóa học nhất định?

Đó là một điều trông buồn cười. Đây là một trong những điều mà tôi thường nghe về nhưng vẫn không thực sự hiểu nó làm gì .

Tất cả những điều này đến từ: http://auto.how wareworks.com/catalytic-converter2.htm

Ok, tấn công từng thứ theo thứ tự:

Chính xác thì một bộ chuyển đổi xúc tác là gì?

Nó là một thiết bị trong đường dẫn khí thải của xe hơi của bạn giúp loại bỏ các khí không mong muốn từ luồng khí thải.

Làm thế nào nó hoạt động?

Trong hóa học, chất xúc tác tăng tốc độ phản ứng hóa học mà không thực sự tham gia vào nó. Trong trường hợp của một trong xe của bạn, chất xúc tác là bạch kim, rhodium, palladi, và ngày nay thậm chí là vàng. Có hai loại chất xúc tác trong xe của bạn, chất xúc tác khử và oxy hóa. Ý tưởng chung là bạn tạo ra một hộp đậu trong luồng khí thải tiếp xúc với diện tích bề mặt của chất xúc tác càng nhiều càng tốt, trong khi vẫn giữ lượng chất xúc tác nhỏ vì chúng rất đắt. Ngày nay họ sử dụng vàng trong một số vì nó rẻ hơn so với những người khác.

Chất xúc tác khử là giai đoạn đầu tiên của bộ chuyển đổi và được sử dụng để tẩy các phân tử NO hoặc NO ₂ khỏi dòng khí. Khi các phân tử đó chạm vào chất xúc tác, chúng được chuyển đổi thành N và O ₂ . N và O ₂ là lành tính, NO và NO ₂ không quá nhiều.

Giai đoạn thứ hai là để giảm lượng khí thải hydrocarbon và carbon monoxide bằng cách đốt chúng trên màn hình tổ ong xúc tác nhìn thấy ở trên.

Mục đích của họ trên một chiếc xe hơi là gì?

Xem ở trên. Họ loại bỏ khí độc không mong muốn từ dòng khí thải.

Chúng có cần thiết không (tức là tất cả các xe đều có chúng)?

Ở Mỹ ít nhất mỗi chiếc xe sau năm 1975 được yêu cầu phải có một chiếc. Bạn không thể đăng ký một chiếc xe ở đây nếu nó đã được gỡ bỏ.

Tại sao nó cần phải hoạt động trong một phạm vi hóa học nhất định?

Về lý do tại sao hóa học chỉ hoạt động trong một dải hẹp hỗn hợp không khí nhiên liệu, tôi không biết.

Một điều nữa, và tôi nghĩ rằng bạn đã có ý tưởng này từ tôi nên tôi xin lỗi vì đã không rõ ràng. Đây không phải là trường hợp bộ chuyển đổi gây ra nhiệt dư thừa khi hoạt động ngoài phạm vi thiết kế hóa học. Nếu động cơ chạy quá nạc, đó là việc chạy nạc gây ra nhiệt chứ không phải bộ chuyển đổi.

Một bộ chuyển đổi xúc tác kết hợp một cấu trúc được phủ bằng kim loại quý. Khi bộ chuyển đổi xúc tác lần đầu tiên xuất hiện cấu trúc đó là những quả bóng gốm được tráng trong kim loại. Điều này không hoạt động tốt và cấu trúc đã được thay đổi thành lược mật ong hoặc nguyên khối, cả gốm. Các ống của lược mật ong chạy chiều dài của bộ chuyển đổi. Một khối đá tương tự như lược mật ong nhưng hình vuông thay vì hình lục giác.

Bốn kim loại trong một bộ chuyển đổi xúc tác là bạch kim, rhodium, palladi và xeri. Các kim loại này phản ứng với bốn chất gây ô nhiễm vi phạm khi nhiệt độ của bộ chuyển đổi đủ cao. Biểu thức "bộ chuyển đổi tắt" đề cập đến nhiệt độ đạt đủ cao để bắt đầu phản ứng hóa học.

Các khí thải vi phạm là các oxit của nitơ (NOx), hydrocarbon (HC) và carbon monoxide (CO). Những chất ô nhiễm này bị phá vỡ trong các điều kiện khác nhau. CO và HC bị phá vỡ khi hỗn hợp nhiên liệu nạc. Hỗn hợp nạc chứa nhiều oxy hơn và lượng oxy dư thừa được sử dụng để oxy hóa CO thành CO2 và phá vỡ HC thành CO2 và H2O. NOx bị phá vỡ trong một hỗn hợp phong phú khi có rất ít oxy. NOx bị phân hủy thành N2 và O2 giải phóng oxy. Các quá trình này trong bộ chuyển đổi được tạo hình sẵn bằng bạch kim, rhodium và palladi.

Cerium trong bộ chuyển đổi được sử dụng như một thiết bị lưu trữ oxy. Khi hỗn hợp nạc, cerium dự trữ oxy. Khi hỗn hợp giàu, xeri sẽ giải phóng oxy để giúp chuyển đổi các chất ô nhiễm cần oxy.

Bởi vì các điều kiện phá vỡ các chất ô nhiễm trái ngược nhau, chiếc xe cần chuyển đổi qua lại từ nạc sang giàu và quay lại liên tục để chuyển đổi tất cả lượng khí thải. Điều này dẫn đến chiếc xe hoạt động trong một dải chặt chẽ xung quanh cân bằng hóa học hoặc 14,7: 1, lao qua lại trên nó.

Những khí thải này có hại cho bạn (có rất nhiều thông tin có sẵn trên google). Chúng được chuyển đổi thành những thứ không gây hại bởi bộ chuyển đổi xúc tác.

Ở Mỹ, tất cả các phương tiện đường cao tốc đều yêu cầu bộ chuyển đổi xúc tác. Các trường hợp ngoại lệ là những chiếc xe rất cũ, những chiếc xe hơn 10.000 pounds, xe diesel (chúng có thứ khác), có những cái khác nhưng những thứ này là phổ biến nhất.

• Tại sao nó cần phải hoạt động trong một phạm vi hóa học nhất định?

Các nguyên liệu xúc tác động cơ xăng (khí thải) phải ở trong một cửa sổ hỗn hợp nhiên liệu rất nhỏ vì các phản ứng hóa học làm giảm NOx và oxy hóa hydrocarbon phụ thuộc vào hỗn hợp và loại trừ lẫn nhau. NOx chỉ có thể được giảm trong môi trường giàu nhiên liệu và HC chỉ có thể bị oxy hóa trong môi trường nạc, có sẵn oxy.

Các phương trình quản lý quan trọng nhất cho quá trình oxy hóa HC là:

H2 + 0,5O2 -> H 2 O (i)

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

C3H6 + 4.5O2 -> 3CO2 + 3H2O (iii)

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

Các phương trình quản lý quan trọng nhất để giảm NOx là:

H2 + NO -> H 2 O + 0,5N2 (v)

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

C3H6 + 9NO -> 3CO2 + 3H2O + 4.5N2 (vii)

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

Phản ứng Cerium: Ce2O3 + 0,5O2 -> 2CeO2 (ix)

Hỗn hợp nhiên liệu duy nhất đáp ứng các yêu cầu của cả hai bộ phản ứng là hỗn hợp rất gần với phép đo lượng hóa. Chất xúc tác sẽ làm giảm khoảng 80% lượng NOx và HC đầu vào miễn là hỗn hợp được giữ trong cửa sổ hỗn hợp nhiên liệu rất nhỏ này, cửa sổ vận hành là AFR từ 14,55 đến 14,69. (Lambda .995 đến 1.005). Đó là một hỗn hợp đi lạc từ cân bằng hóa học hơn 1% của 1 phần trăm.

Một đồ họa đại diện cho khái niệm này.

Một sự hiểu lầm phổ biến là hỗn hợp được yêu cầu để chuyển từ giàu sang nạc để các phản ứng hoàn tất. Đây không phải là sự thật; nó cần ở lại trong cửa sổ Trong các hệ thống cũ, cần phải quay vòng hỗn hợp để giữ nó trong cửa sổ vì cảm biến oxy băng hẹp chỉ báo cáo hỗn hợp ở mức cân bằng hóa học. Cảm biến băng rộng không quay vòng hỗn hợp; họ giữ hỗn hợp ổn định trong một cửa sổ thậm chí nhỏ hơn để cải thiện tỷ lệ chuyển đổi chất ô nhiễm thành tỷ lệ trên 80% có thể đạt được với hệ thống xe đạp băng hẹp.

Câu trả lời ngắn gọn.

Đó là một phần của khí thải của bạn giúp làm sạch khói thải. Nó thường có một cảm biến ngay sau nó (hoặc trong đó) theo dõi cách thức hoạt động của nó. Tôi nghĩ rằng trong những chiếc xe mới hơn, nó có thể giúp hỗn hợp không khí thành khí nếu xe của bạn chạy nạc hoặc chạy phong phú.

Bạn không nhất thiết cần nó nhưng nếu bạn tình cờ loại bỏ nó, ít nhất bạn nên thêm một số ống xả thông thường để thay thế nó. Nó sẽ giúp với tiếng ồn và áp lực trở lại.