촉매 변환기 란 정확히 무엇이며 왜 특정 범위 내에서 작동해야합니까?
답변:
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다음 순서대로 각각을 공격하십시오.
촉매 변환기 란 정확히 무엇입니까?
배기 스트림에서 원하지 않는 가스를 제거하는 자동차 배기 경로의 장치입니다.
어떻게 작동합니까?
화학에서 촉매는 실제로 화학 반응에 참여하지 않고 화학 반응 속도를 높입니다. 차 안에있는 촉매의 경우 촉매는 백금, 로듐, 팔라듐, 그리고 오늘날에도 금입니다. 자동차에는 환원 및 산화 촉매의 두 가지 유형의 촉매가 있습니다. 일반적인 아이디어는 촉매의 양을 매우 비싸게 유지하면서 가능한 한 많은 촉매 표면적을 노출시키는 배기 스트림에 주차 된 상자를 만드는 것입니다. 오늘날 그들은 다른 것보다 덜 비싸서 금을 사용합니다.
환원 촉매는 변환기의 첫 번째 단계이며 가스 스트림에서 NO 또는 NO 2 분자 를 제거하는 데 사용됩니다 . 이러한 분자가 촉매에 부딪 치면 N 및 O 2 로 변환됩니다 . N과 O 2 는 양성이며 NO와 NO 2 는 그리 많지 않습니다.
두 번째 단계는 위에서 본 촉매 벌집 스크린에서 탄화수소와 일산화탄소를 연소시켜 연소를 줄입니다.
차에 그들의 목적은 무엇입니까?
위 참조. 배기 스트림에서 원하지 않는 독성 가스를 제거합니다.
그것들이 필요합니까 (즉, 모든 자동차가 가지고 있습니까)?
미국에서는 1975 년 이후로 최소한 모든 자동차에 자동차가 있어야했습니다. 차량이 제거 된 경우 여기에 차량을 등록 할 수 없습니다.
특정 화학 범위 내에서 작동해야하는 이유는 무엇입니까?
왜 화학 물질이 좁은 범위의 연료 공기 혼합물 내에서만 작동하는지에 대해서는 모르겠습니다.
한 가지 더, 나는 당신이 나 에게서이 아이디어를 얻었을 것이라고 생각하므로 명확하지 않은 것에 대해 사과드립니다. 화학적 설계 범위 밖에서 작동 할 때 컨버터가 과도한 열을 발생시키는 경우는 아닙니다. 엔진이 너무 희박하게 작동하는 경우 컨버터가 아닌 열을 발생시키는 것이 작동하는 희박입니다.
촉매 변환기는 귀금속으로 코팅 된 구조를 포함합니다. 촉매 변환기가 처음 나왔을 때 그 구조는 금속으로 코팅 된 세라믹 볼이었습니다. 이것은 잘 작동하지 않았고 구조는 벌집 또는 세라믹으로 된 모놀리스로 변경되었습니다. 허니 콤의 튜브는 변환기의 길이를 연장합니다. 모놀리스는 허니 콤과 비슷하지만 육각형 대신 정사각형입니다.
촉매 변환기의 4 가지 금속은 백금, 로듐, 팔라듐 및 세륨입니다. 이러한 금속은 컨버터 온도가 충분히 높을 때 4 가지 유해 오염 물질과 반응합니다. "컨버터 소등"이라는 표현은 화학 반응을 시작하기에 충분히 높은 온도에 도달하는 온도를 의미한다.
문제가되는 배출물은 질소 산화물 (NOx), 탄화수소 (HC) 및 일산화탄소 (CO)입니다. 이러한 오염 물질은 다른 조건에서 분해됩니다. 연료 혼합물이 희박하면 CO와 HC가 분해됩니다. 희박 혼합물은 더 많은 산소를 함유하고 과량의 산소는 CO를 CO2로 산화시키고 HC를 CO2와 H2O로 분해하는데 사용된다. 산소가 매우 적을 때 풍부한 혼합물 동안 NOx가 분해됩니다. NOx는 산소를 방출하는 N2와 O2로 분해됩니다. 변환기에서의 이들 공정은 백금, 로듐 및 팔라듐에 의해 수행된다.
변환기의 세륨은 산소 저장 장치로 사용됩니다. 혼합물이 희박하면 세륨은 산소를 저장합니다. 혼합물이 풍부 할 때, 세륨은 산소를 방출하여 산소를 필요로하는 오염 물질을 전환시키는 것을 돕는다.
오염 물질을 분해하는 조건이 서로 반대이기 때문에 모든 배기 가스를 적절하게 변환하기 위해 자동차는 마른 상태에서 부유 상태로 전환했다가 다시 계속 전환해야합니다. 이것은 차량이 화학량 론적 또는 14.7 : 1 주위의 단단한 밴드에서 앞뒤로 튀어 나오게합니다.
이러한 배출량은 귀하에게 나쁩니다 (Google에는 많은 정보가 있습니다). 촉매 변환기에 의해 유해하지 않은 것으로 변환됩니다.
미국에서는 모든 고속도로 차량에 촉매 변환기가 필요합니다. 예외는 매우 오래된 자동차, 10,000 파운드 이상의 자동차, 디젤 차량 (그 밖의 무언가가 있음)은 있지만 다른 것들이 있지만 가장 일반적입니다.
• 왜 특정 화학 범위 내에서 작동해야합니까?
NOx를 감소시키고 탄화수소를 산화시키는 화학 반응은 혼합물에 의존하고 상호 배타적이기 때문에 가솔린 엔진 촉매 공급 가스 (배기 가스)는 연료 혼합물의 매우 작은 창에 남아 있어야한다. NOx는 연료가 풍부한 환경에서만 감소 될 수 있으며 HC는 희박한 산소 이용 환경에서만 산화 될 수 있습니다.
HC 산화에 대한 가장 중요한 지배 방정식은 다음과 같습니다.
H2 + 0.5O2-> H2O (i)
CO + 0.5O2-> CO2 (ii)
C3H6 + 4.5O2-> 3CO2 + 3H2O (iii)
C3H8 + 5O2-> 3CO2 + 4H2O (iv)
NOx 감소를위한 가장 중요한 지배 방정식은 다음과 같습니다.
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)
세륨 반응 : Ce2O3 + 0.5O2-> 2CeO2 (ix)
두 반응 세트의 요구 사항을 모두 충족하는 유일한 연료 혼합물은 화학 양론에 매우 가까운 혼합물입니다. 상기 혼합물이 연료 혼합물의이 매우 작은 창 내에 유지되는 한, 촉매는 투입 NOx 및 HC의 약 80 %를 감소시킬 것이며, 작동 창은 14.55 내지 14.69이다. (Lambda .995 ~ 1.005). 이는 화학 양론에서 1 %의 ½ 이상으로 벗어난 혼합물입니다.
이 개념을 나타내는 그래픽.
일반적인 오해는 반응이 완결되기 위해 혼합물이 농후에서 희박으로 순환되어야한다는 것이다. 이것은 사실이 아닙니다. 창문에 있어야합니다. 구형 시스템에서는 협 대역 산소 센서가 혼합물을 화학량 론으로보고하기 때문에 혼합물을 창에 유지하기 위해 혼합물을 순환시켜야했습니다. 광대역 센서는 혼합물을 순환시키지 않습니다. 이들은 협 대역 사이클링 시스템으로 달성 할 수있는 80 % 이상의 속도로 오염 물질 전환을 개선하는 훨씬 더 작은 창에서 일정한 혼합물을 유지합니다.
짧은 대답.
배기 가스를 청소하는 데 도움이되는 배기 가스의 일부입니다. 일반적으로 센서의 작동 방식을 모니터링하는 센서가 있습니다. 나는 새로운 자동차에서는 차가 희박하거나 부유하게 달리면 공기 대 가스 혼합물을 도울 수 있다고 생각합니다.
반드시 필요하지는 않지만 제거 할 경우 적어도 정기적 인 배기관을 추가해야합니다. 소음과 배압에 도움이됩니다.