A diferencia del catalizador de oxidación, el catalizador de tres vías puede oxidar y descomponer los gases, y también convertir los óxidos de nitrógeno en un nitrógeno más compatible con el medio ambiente y en oxígeno, además de convertir los hidrocarburos y el monóxido de carbono. El proceso combinado de tan conflictivas reacciones químicas requiere un control constante puesto que los gases de escape sólo pueden contener el nivel de oxígeno necesario para el proceso de oxidación (de lo contrario, el proceso de reducción resultaría perjudicado). Por esta razón, los coches actuales están equipados con catalizadores de tres vías de bucle cerrado. En comparación con el tipo de bucle abierto, tienen un sensor de oxígeno o sonda lambda que mide el contenido de oxígeno residual en el escape. En base a este parámetro, el sistema de gestión electrónica del motor ajusta la relación combustible-aire para garantizar una limpieza eficaz de los gases de escape.
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