• Por que ele precisa operar dentro de uma determinada faixa química?
O feedgas do catalisador do motor a gasolina (gases de escape) deve permanecer em uma janela muito pequena da mistura de combustível, porque as reações químicas que reduzem o NOx e oxidam os hidrocarbonetos dependem da mistura e são mutuamente exclusivas. O NOx só pode ser reduzido em um ambiente rico em combustível e o HC somente pode ser oxidado em um ambiente pobre em oxigênio disponível.
As equações mais importantes para a oxidação do HC são:
H2 + 0,5O2 -> H2O (i)
CO + 0,5O2 -> CO2 (ii)
C3H6 + 4,5O2 -> 3CO2 + 3H2O (iii)
C3H8 + 5O2 -> 3CO2 + 4H2O (iv)
As equações mais importantes para a redução de NOx são:
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)
A reação do cério: Ce2O3 + 0.5O2 -> 2CeO2 (ix)
A única mistura de combustível que atende aos requisitos de ambos os conjuntos de reações é a mistura estequiométrica muito próxima. O catalisador reduzirá cerca de 80% da entrada de NOx e HC, desde que a mistura seja mantida dentro dessa janela muito pequena de mistura de combustível, a janela de operação será de AFRs de 14,55 a 14,69. (Lambda .995 a 1.005). Essa é uma mistura que se desvia da estequiometria em mais de ½ de 1 por cento.
Um gráfico representando esse conceito.
Um mal-entendido comum é que a mistura é necessária para alternar entre rica e magra para que as reações sejam concluídas. Isso não é verdade; ele precisa ficar na janela. Em sistemas mais antigos, era necessário alternar a mistura para mantê-la na janela, porque um sensor de oxigênio de banda estreita somente relata a mistura estequiométrica. Os sensores de banda larga não alternam a mistura; eles mantêm uma mistura constante em uma janela ainda menor, o que melhora a conversão de poluentes em taxas acima dos 80% alcançáveis com o sistema de ciclismo em banda estreita.