P49.10-2420-76
Rappresentazione schematica
A Gas di scarico non depurati
B Gas di scarico depurati
F Miscela ricca
M Miscela magra
λ Lambda (rapporto carburante-aria)
CO Monossido di carbonio
CO2 Biossido di carbonio
HC Idrocarburi
H2O Acqua
N 2 Azoto
NOX Ossidi di azoto
I gas di scarico vengono convogliati nel catalizzatore giungendo a contatto con lo strato di platino e il rodio e con il carbonato di bario.
Per ossidazione, il monossido di carbonio (CO) viene trasformato in biossido di carbonio (CO2) e gli idrocarburi (HC) in acqua (H2O)+
biossido di carbonio (CO2).
Per riduzione, gli ossidi di azoto (NOx) vengono trasformati in azoto (N2)
+ biossido di carbonio (CO2).
Il carbonato di bario (BaCO3) ossida gli ossidi di azoto (NOX) (accumulo temporaneo di NOX) riducendoli successivamente (rigenerazione del NOX).
Determinante per la trasformazione delle sostanze nocive è il contenuto residuo di ossigeno nei gas di scarico. Il miglior tasso di conversione delle sostanze nocive si ottiene con valore λ=1.
Condizioni funzionali
Determinanti ai fini della conversione delle sostanze nocive sono il titolo di ossigeno residuo e la temperatura dei gas di scarico.
Una conversione (trasformazione) degna di nota delle sostanze nocive avviene solo a partire da una temperatura di esercizio di circa 250 °C. Le condizioni di esercizio ideali per ottenere un elevato tasso di conversione e una lunga durata dell'impianto si hanno nell'intervallo termico compreso tra ca. 300 e 450 °C.
Per la desolforazione è necessaria una temperatura superiore ai 600 °C.
Il funzionamento difettoso del motore (ad es. perdite di colpi all'accensione) può far aumentare la temperatura del catalizzatore portandola oltre 1400 °C. Simili temperature causano il danneggiamento del catalizzatore a causa della fusione dei monoliti ceramici. Pertanto, la temperatura dei gas di scarico sull'ingresso del catalizzatore NOX viene limitata dalla gestione motore ad un massimo di 760 °B19C ed è tenuta costantemente sotto controllo dalla sonda termica a monte del catalizzatore.
Un'altra condizione per un esercizio affidabile nel tempo è l'uso esclusivo di carburante senza piombo e povero di zolfo (S < 10 ppm).
I composti del piombo e dello zolfo si depositano sulla superficie attiva e impediscono ai gas di scarico di entrare in contatto con lo strato catalitico.
Equazioni delle reazioni
Ossidazione CO
2 CO +O2 2 CO2
Ossidazione HC
2 C2H6 +7 O2 4 CO2+6 H2O
Riduzione NOX con λ<=1
2 NO +2CO N2+2 CO2
2 NO2 +2 CO N2+2 CO2+O2
1. accumulo dei NOX (accumulo temporaneo) con λ>1
2 BaCO3+4 NO2+O2 2 Ba(NO3)2+2CO2
2. Rilascio dei NOX (rigenerazione) con λ<1
Ba(NO3)2+CO BaCO3+2 NO+O2
3. Conversione dei NOX (riduzione) con λ<1
2 NO+2 CO N2+2 CO2