Catalizzatore a tre vie, descrizione dei componenti

D07.04-1140-11

Illustrazione riferita al tipo 906 su bancata di cilindri destra

158 Catalizzatore

G3/18 Sonda lambda destra nel KAT

G8/4 Sonda lambda destra a monte del KAT

Disposizione

Vicino al motore, nella parte anteriore dell'impianto di scarico.

Funzione

Riduzione delle seguenti sostanze nocive contenute nei gas di scarico:

- monossido di carbonio (CO)

- idrocarburi

- ossidi di azoto (NOX)

P49.10-2419-76

Carrozzeria

Catalizzatore (indicazione schematica)

1 Monolito in ceramica

2 Rete metallica (incassata)

3 Corpo a parete doppia (isolamento)

4 Strato (Washcoat) con rivestimento in platino e rodio

Ogni catalizzatore dispone al suo interno di 2 monoliti in ceramica, ciascuno dei quali provvisto di ca. 600 celle. Attraverso di essi scorrono i gas di scarico. La ceramica è costituita da silicati di magnesio e alluminio refrattari.

Il monolite, il quale è estremamente sensibile alla tensione, è alloggiato in una struttura metallica elastica composta da fili in acciaio altolegati ed è fissato in un corpo in acciaio legato a doppia parete.

I monoliti in ceramica necessitano di uno strato di supporto in ossido di alluminio, il cosiddetto "Washcoat", che incrementano la superficie utile del catalizzatore di un fattore pari a ca. 7000.

Nei catalizzatori a tre vie, lo strato catalitico attivo applicato sul supporto è costituito principalmente da platino e rodio.

Il platino accelera l'ossidazione degli idrocarburi e del CO, il rodio effettua la riduzione dei NOX.

La relativa sonda lambda nel KAT si trova a lato del corrispondente catalizzatore e raggiunge lo spazio situato tra i due monoliti.

P49.10-2420-76

Funzionamento

Componenti dei gas di scarico

CO Monossido di carbonio

CO2 Biossido di carbonio

H2O Acqua

HC Idrocarburi

N 2 Azoto

NOX Ossidi di azoto

Procedura di regolazione

A Gas di scarico non depurati

B Gas di scarico depurati

F Miscela ricca

M Miscela magra

λ Lambda (rapporto carburante-aria)

I gas di scarico fluiscono attraverso il catalizzatore ed entrano così in contatto con i metalli preziosi platino e rodio.

In questa fase si verificano i seguenti processi:

 Con l'ossidazione il monossido di carbonio e gli idrocarburi vengono trasformati in biossido di carbonio e gli idrocarburi in acqua e biossido di carbonio. L'ossigeno necessario viene prelevato dal tasso di ossigeno residuo contenuto nei gas di scarico.

 Mediante la riduzione i NOX vengono trasformati in azoto e biossido di carbonio.

Determinante per la trasformazione delle sostanze nocive è il contenuto residuo di ossigeno nei gas di scarico. Quest'ultimo viene definito dalla regolazione lambda e mantenuto in condizioni d'esercizio normali a λ = 1.

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Condizioni funzionali

Come nelle sonda lambda, anche nel catalizzatore gioca un ruolo molto importante la temperatura di esercizio. Una conversione (trasformazione) degna di nota delle sostanze nocive avviene solo a partire da una temperatura di esercizio di circa 250 °C. Grazie alla collocazione prossima al motore, al collettore di scarico con isolamento mediante intercapedine d'aria e all'iniezione d'aria dopo l'avviamento la temperatura richiesta viene raggiunta rapidamente.

Le condizioni di esercizio ideali per ottenere un elevato tasso di conversione ed una lunga durata dell'impianto si hanno nella fascia termica compresa tra ca. 400 e 800 °C.

A causa di un funzionamento difettoso del motore, come p.es. accensioni irregolari, la temperatura del catalizzatore può salire sino a 1400 °C. Tali temperature provocano la distruzione del catalizzatore per effetto della fusione del monolito ceramico. Inoltre per ottenere un funzionamento durevole ed affidabile è necessario utilizzare esclusivamente carburante senza piombo. I composti di piombo ricoprono la superficie attiva e impediscono così il contatto dei gas di scarico con lo strato catalitico.

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 A causa della sua caratteristica di ridurre contemporaneamente la nocività di tre componenti, il sistema viene denominato catalizzatore a tre vie.