催化转化器到底是什么？为什么需要在一定范围内运行？

我在这里听说催化转化器需要在一定的“化学范围内”运行，否则会产生不必要的热量。

• 催化转化器到底是什么？
• 它是如何工作的？
• 他们在汽车上的目的是什么？
• 它们是否必要（即所有汽车都具备它们）？
• 为什么需要在一定的化学范围内操作？

这是一件有趣的事情。这是我经常听到的事情之一，但仍然不太明白它的作用。

所有这些都来自：http : //auto.howstuffworks.com/catalytic-converter2.htm

好的，依次攻击其中的每一个：

催化转化器到底是什么？

它是汽车排气道中的一种设备，可从排气流中清除有害气体。

它是如何工作的？

在化学中，催化剂无需实际参与即可加速化学反应。就您的汽车而言，催化剂是铂，铑，钯，甚至是金。汽车中有两种催化剂，还原催化剂和氧化催化剂。通常的想法是，创建一个放置在废气流中的盒子，该盒子尽可能暴露催化剂的表面积，同时保持催化剂的量很小，因为它们非常昂贵。今天，他们在某些地方使用黄金，是因为它比其他一些便宜。

还原催化剂是转炉的第一阶段，用于从气流中洗涤NO或NO ₂分子。当这些分子撞击催化剂时，它们会转化为N和O ₂。N和O ₂是良性的，NO和NO ₂不是很多。

第二阶段是通过在上面看到的催化剂蜂窝筛网上燃烧碳氢化合物和一氧化碳来减少碳氢化合物和一氧化碳的排放。

他们在汽车上的目的是什么？

看上面。它们从废气流中去除有害的有毒气体。

它们是否必要（即所有汽车都具备它们）？

在美国，至少在1975年以后，每辆汽车都必须拥有一辆。如果汽车已卸下，则无法在此处注册。

为什么需要在一定的化学范围内操作？

至于为什么化学仅在狭窄的燃料空气混合物中起作用，我不知道。

还有一件事，我想您是从我这里得到这个主意的，所以对您的不清楚表示歉意。在化学设计范围以外运行时，转换器不会产生过多热量。如果发动机稀薄运转，则稀薄运转会产生热量，而不是变矩器。

催化转化器采用了涂有贵金属的结构。当催化转化器首次问世时，这种结构就是涂有金属的陶瓷球。这不能很好地工作，并且结构被更改为蜂蜜梳子或整体式陶瓷。蜜梳的管子沿着转换器的长度延伸。整体结构类似于蜂蜜梳，但是正方形而不是六边形。

催化转化器中的四种金属是铂，铑，钯和铈。当转换器的温度足够高时，这些金属会与四种有害污染物发生反应。术语“转换器被点燃”是指温度达到足够高以开始化学反应。

令人讨厌的排放物是氮氧化物（NOx），碳氢化合物（HC）和一氧化碳（CO）。这些污染物在不同条件下会分解。当混合气稀薄时，CO和HC会分解。贫油混合物包含更多的氧气，过量的氧气用于将CO氧化为CO2并将HC分解为CO2和H2O。当氧气很少时，NOx在浓混合气中分解。NOx分解为N2和O2释放氧气。转炉中的这些过程由铂，铑和钯进行。

转炉中的铈用作储氧装置。当混合物稀薄时，铈会储存氧气。当混合物富含铈时，铈释放出氧气以帮助转化需要氧气的污染物。

因为分解污染物的条件是彼此相反的，所以汽车需要不断地从稀薄状态切换到浓淡状态，然后再不断地返回以正确转换所有排放量。这导致车辆在围绕化学计量比或14.7：1的狭窄带中操作，并在其上来回冲动。

这些排放物对您不利（谷歌上有很多可用信息）。它们被催化转化器转化为无害的物质。

在美国，所有高速公路车辆都需要催化转化器。例外是非常旧的汽车，超过10,000磅的汽车，柴油汽车（还有其他），还有其他汽车，但这些是最常见的。

•为什么需要在特定化学范围内操作？

汽油发动机催化剂原料气（废气）必须保留在很小的燃料混合物窗口中，因为还原NOx和氧化碳氢化合物的化学反应取决于混合物并且相互排斥。只能在燃料丰富的环境中还原NOx，而碳氢化合物只能在稀薄的氧气可用环境中被氧化。

HC氧化最重要的控制方程为：

氢气+ 0.5O2->氢气（i）

CO + 0.5O2-> CO2（ii）

C3H6 + 4.5O2-> 3CO2 + 3H2O（iii）

C3H8 + 5O2-> 3CO2 + 4H2O（iv）

减少NOx的最重要的控制方程为：

H2 + NO-> H2O + 0.5N2（v）

CO + NO-> CO2 + 0.5N2（六）

C3H6 + 9NO-> 3CO2 + 3H2O + 4.5N2（vii）

C3H8 + 10NO-> 3CO2 + 4H2O + 5N2（viii）

铈反应：Ce2O3 + 0.5O2-> 2CeO2（ix）

满足两种反应要求的唯一燃料混合物是非常接近化学计量的混合物。只要混合物保持在这种很小的燃料混合物窗口内，催化剂将减少约80％的输入NOx和HC，操作窗口是AFR从14.55到14.69。（λ.995至1.005）。那是一种混合物，它的化学计量偏离了​​1％的1/2以上。

代表此概念的图形。

一个普遍的误解是要求混合物从浓到稀循环才能完成反应。这不是真的; 它需要留在窗口中。在较旧的系统中，由于窄带氧气传感器仅报告化学计量的混合物，因此需要对混合物进行循环以使其保持在窗口中。宽带传感器不会使混合物循环。它们将稳定的混合物保持在一个较小的窗口中，从而将污染物转化率提高到窄带循环系统可达到的80％以上。

简短的答案。

这是您的废气的一部分，有助于清除废气。它通常在其后（或其中）有一个传感器，以监视其运行情况。我认为在较新的汽车中，如果您的汽车以稀薄或富油状态行驶，则可以帮助改善空气与汽油的混合气。

您不一定需要它，但如果确实要删除它，则至少应添加一些常规排气管来代替它。这将有助于降低噪音和背压。