Ubicazione/funzione/configurazione/funzionamento catalizzatore a 3 vie

P49.20-0001-06

Funzione

 Riduzione delle componenti

– monossido di carbonio (CO)

– idrocarburi (HC)

– ossidi di azoto (Nox)

presenti nei gas di scarico.

Per la caratteristica di riduzione contemporanea di tre componenti, si adotta la designazione "catalizzatore a tre vie".

Configurazione

Il catalizzatore consiste in un corpo di acciaio legato dotato di doppio isolamento e da un supporto (monolito ceramico) con lo strato catalitico vero e proprio.

1 Monolito

2 Struttura metallica

3 Isolamento

P49.20-0002-01

Il monolito è un corpo ceramico percorso da diverse migliaia di minuscoli canali attraverso i quali fluiscono i gas di scarico. La ceramica è composta da un silicato di magnesio-alluminio resistente alle alte temperature. Il monolito, estremamente sensibile alle tensioni e annegato in un rivestimento metallico elastico, è fissato sul corpo in acciaio legato.

Rivestimento:

Lo strato catalitico applicato sul supporto, nei catalizzatori a tre vie è realizzato in platino e rodio.

Il platino accelera l'ossidazione degli idrocarburi (HC) e del monossido di carbonio (CO). Il rodio accelera la riduzione degli ossidi di azoto (Nox).

Il tenore di metallo pregiato contenuto in un catalizzatore varia, a seconda delle dimensioni e della forma costruttiva, da circa 1 a 3 grammi.

1 Materiale di supporto: ceramica

4 Materiale del rivestimento: platino, rodio

P49.20-0003-06

Funzionamento

I gas di scarico percorrono il catalizzatore ed entrano a contatto con il platino e il rodio. Per effetto dell'ossidazione il monossido di carbonio (CO) viene trasformato in anidride carbonica (CO2), e gli idrocarburi (HC) in acqua (H2O) e anidride carbonica. Per riduzione gli ossidi di azoto (Nox) si trasformano in azoto (N2) e monossido di carbonio.

A a monte catalizzatore

B a valle catalizzatore

C emissioni inquinanti

D λ=rapporto aria

f miscela ricca

m miscela povera

Condizioni di esercizio

Come nella sonda O2 anche nel catalizzatore la temperatura di esercizio assume un ruolo determinante. La conversione delle componenti nocive dei gas di scarico diventa veramente efficace solo a partire da una temperatura di esercizio di circa 250°C.

Le condizioni di esercizio ideali per una conversione efficace ed una lunga durata del catalizzatore prevedono temperature da circa 400 a 800°C. La presenza di anomalie nel motore, ad es. irregolarità nell'accensione, possono far aumentare la temperatura del catalizzatore ad oltre 1400°C. Tali temperature provocano la distruzione del catalizzatore per fusione del monolito ceramico.

Un altro presupposto per garantire l'affidabilità nel tempo del catalizzatore, è l'impiego esclusivo di carburante senza piombo. I componenti del piombo si accumulano sulla superficie attiva del catalizzatore, impedendo il contatto dei gas con lo strato catalitico.