All dies kommt von: http://auto.howstuffworks.com/catalytic-converter2.htm
Ok, greife jedes dieser Elemente in der folgenden Reihenfolge an:
Was genau ist ein Katalysator?
Es ist ein Gerät im Abgasweg Ihres Autos, das unerwünschte Gase aus dem Abgasstrom entfernt.
Wie funktioniert es?
In der Chemie beschleunigt ein Katalysator eine chemische Reaktion, ohne tatsächlich daran teilzunehmen. Im Falle Ihres Autos ist der Katalysator Platin, Rhodium, Palladium und heute sogar Gold. Es gibt zwei Arten von Katalysatoren in Ihrem Auto: Reduktions- und Oxidationskatalysatoren. Die allgemeine Idee ist, dass Sie eine Box erstellen, die im Abgasstrom geparkt ist und so viel Oberfläche des Katalysators wie möglich freigibt, während die Menge des Katalysators klein gehalten wird, da sie sehr teuer sind. Heute verwenden sie Gold in einigen, weil es billiger ist als die anderen.
Der Reduktionskatalysator ist die erste Stufe des Konverters und wird verwendet, um NO- oder NO 2 -Moleküle aus dem Gasstrom zu entfernen. Wenn diese Moleküle auf den Katalysator treffen, werden sie in N und O 2 umgewandelt . N und O 2 sind gutartig, NO und NO 2 nicht so sehr.
Die zweite Stufe dient dazu, die Emissionen von Kohlenwasserstoffen und Kohlenmonoxid zu reduzieren, indem sie auf dem oben gezeigten Katalysatorwabensieb verbrannt werden.
Was ist ihr Zweck an einem Auto?
Siehe oben. Sie entfernen unerwünschte giftige Gase aus dem Abgasstrom.
Sind sie notwendig (dh haben alle Autos sie)?
In den USA musste mindestens jedes Auto nach 1975 eines haben. Sie können hier kein Auto registrieren, wenn es entfernt wurde.
Warum muss es innerhalb eines bestimmten chemischen Bereichs arbeiten?
Warum die Chemie nur innerhalb eines schmalen Bandes von Kraftstoff-Luft-Gemischen funktioniert, weiß ich nicht.
Noch eine Sache, und ich denke, Sie haben diese Idee von mir bekommen, also entschuldige ich mich dafür, dass ich nicht klar bin. Es ist nicht so, dass der Konverter überschüssige Wärme verursacht, wenn er außerhalb seines chemischen Auslegungsbereichs arbeitet. Wenn der Motor zu mager läuft, ist es die laufende Magerkeit, die die Wärme verursacht, nicht der Konverter.
Ein Katalysator enthält eine Struktur, die mit Edelmetallen beschichtet ist. Als Katalysatoren zum ersten Mal herauskamen, bestand diese Struktur aus Keramikkugeln, die mit Metallen beschichtet waren. Dies funktionierte nicht so gut und die Struktur wurde entweder in einen Waben- oder einen Monolithen umgewandelt, beide aus Keramik. Die Rohre des Wabens verlaufen über die Länge des Konverters. Ein Monolith ähnelt dem Wabenkamm, jedoch Quadrate anstelle der Sechsecke.
Die vier Metalle in einem Katalysator sind Platin, Rhodium, Palladium und Cer. Diese Metalle reagieren mit den vier störenden Schadstoffen, wenn die Temperatur des Konverters ausreichend hoch ist. Der Ausdruck "der Konverter leuchtet" bezieht sich auf die Temperatur, die ausreichend hoch ist, um die chemische Reaktion zu starten.
Die störenden Emissionen sind Stickoxide (NOx), Kohlenwasserstoffe (HC) und Kohlenmonoxid (CO). Diese Schadstoffe werden unter verschiedenen Bedingungen abgebaut. CO und HC werden abgebaut, wenn das Kraftstoffgemisch mager ist. Das magere Gemisch enthält mehr Sauerstoff und dieser überschüssige Sauerstoff wird verwendet, um das CO zu CO2 zu oxidieren und den HC in CO2 und H2O zu zerlegen. NOx wird während einer fetten Mischung abgebaut, wenn sehr wenig Sauerstoff vorhanden ist. NOx wird in N2 und O2 zerlegt, wobei Sauerstoff freigesetzt wird. Diese Prozesse im Konverter werden von Platin, Rhodium und Palladium durchgeführt.
Das Cer im Konverter wird als Sauerstoffspeicher verwendet. Wenn die Mischung mager ist, speichert das Cer Sauerstoff. Wenn die Mischung reich ist, setzt das Cer den Sauerstoff frei, um die Schadstoffe umzuwandeln, die Sauerstoff benötigen.
Da die Bedingungen, unter denen die Schadstoffe abgebaut werden, einander entgegengesetzt sind, muss das Auto kontinuierlich von mager zu fett und immer wieder zurück wechseln, um alle Emissionen richtig umzuwandeln. Dies führt dazu, dass das Fahrzeug in einem engen Band um stöchiometrisch oder 14,7: 1 arbeitet und darüber hin und her rast.
Diese Emissionen sind schlecht für Sie (es gibt viele Informationen auf Google). Sie werden vom Katalysator in unschädliche Dinge umgewandelt.
In den USA benötigen alle Autobahnfahrzeuge einen Katalysator. Die Ausnahmen sind sehr alte Autos, Autos über 10.000 Pfund, Dieselfahrzeuge (sie haben etwas anderes), es gibt andere, aber diese sind am häufigsten.
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• Warum muss es innerhalb eines bestimmten chemischen Bereichs arbeiten?
Das Speisegas des Benzinmotorkatalysators (Abgase) muss in einem sehr kleinen Fenster des Kraftstoffgemisches verbleiben, da die chemischen Reaktionen, die NOx reduzieren und Kohlenwasserstoffe oxidieren, vom Gemisch abhängen und sich gegenseitig ausschließen. NOx kann nur in einer kraftstoffreichen Umgebung reduziert werden und HC kann nur in einer mageren, sauerstoffverfügbaren Umgebung oxidiert werden.
Die wichtigsten maßgeblichen Gleichungen für die HC-Oxidation sind:
H 2 + 0,5 O 2 -> H 2 O (i)
CO + 0,5 O 2 -> CO2 (ii)
C 3 H 6 + 4,5 O 2 -> 3 CO 2 + 3 H 2 O (iii)
C 3 H 8 + 5 O 2 -> 3 CO 2 + 4 H 2 O (iv)
Die wichtigsten maßgeblichen Gleichungen für die NOx-Reduktion sind:
H2 + NO -> H2O + 0,5N2 (v)
CO + NO -> CO2 + 0,5N2 (vi)
C 3 H 6 + 9 NO -> 3 CO 2 + 3H 2 O + 4,5 N 2 (vii)
C 3 H 8 + 10 NO -> 3 CO 2 + 4H 2 O + 5N 2 (viii)
Die Cer-Reaktion: Ce2O3 + 0,5O2 -> 2CeO2 (ix)
Das einzige Kraftstoffgemisch, das die Anforderungen beider Reaktionssätze erfüllt, ist ein Gemisch, das nahezu stöchiometrisch ist. Der Katalysator reduziert etwa 80% des NOx- und HC-Eingangs, solange das Gemisch in diesem sehr kleinen Fenster des Kraftstoffgemisches gehalten wird. Das Betriebsfenster beträgt AFRs von 14,55 bis 14,69. (Lambda .995 bis 1.005). Das ist eine Mischung, die um mehr als die Hälfte von 1 Prozent von der Stöchiometrie abweicht.
Eine Grafik, die dieses Konzept darstellt.
Ein häufiges Missverständnis ist, dass die Mischung von fett zu mager wechseln muss, damit die Reaktionen abgeschlossen sind. Das ist nicht wahr; es muss im Fenster bleiben. In älteren Systemen war es erforderlich, das Gemisch zu zyklisieren, um es im Fenster zu halten, da ein schmalbandiger Sauerstoffsensor das Gemisch nur stöchiometrisch meldet. Breitbandsensoren zyklisieren die Mischung nicht; Sie halten eine stabile Mischung in einem noch kleineren Fenster, wodurch die Schadstoffumwandlung auf Raten über 80% verbessert wird, die mit dem Schmalband-Kreislaufsystem erreicht werden konnten.
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Die kurze Antwort.
Es ist Teil Ihres Abgases, das dabei hilft, Abgase zu entfernen. Es hat normalerweise einen Sensor direkt danach (oder darin), der überwacht, wie es funktioniert. Ich denke, in neueren Autos kann es beim Luft-Gas-Gemisch helfen, wenn Ihr Auto mager oder fett fährt.
Sie brauchen es nicht unbedingt, aber wenn Sie es entfernen, sollten Sie mindestens ein normales Auspuffrohr hinzufügen, um seinen Platz einzunehmen. Es hilft bei Lärm und Gegendruck.
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