29 gennaio 2022

Cos'è e come funziona il catalizzatore della tua auto

Il catalizzatore è una parte fondamentale delle vetture, controlla i gas di scarico espulsi. É molto importante sapere come funziona e quando va sostituito.

Il catalizzatore è una parte fondamentale delle vetture, controlla i gas di scarico espulsi. É molto importante sapere come funziona e quando va sostituito, specie nel caso delle auto usate.

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Rudimenti sul catalizzatore auto

Cos'è

Il catalizzatore è un dispositivo che viene aggiunto ai sistemi di scarico delle moderne autovetture con sistema di propulsione endotermico, con il preciso scopo di abbattere le emissioni di inquinanti rilasciati nell'atmosfera. Spesso viene confuso con il silenziatore, il quale invece assolve il compito di ridurre il rumore emesso dallo scarico. Questo perché entrambi si presentano come una sorta di rigonfiamento del collettore di scarico, sebbene con conformazioni e funzionamenti ben diversi. Grazie al suo utilizzo, le automobili sono in grado di abbattere la quantità di sostanze inquinanti immesse nell'atmosfera quali NOx (ossidi di azoto), CO (monossido di carbonio) e VOC (Composti Organici Volatili). Per riuscire a trattenere e rendere inoffensive queste particelle, il catalizzatore possiede una duplice struttura. Vi sono infatti due sistemi, uno di ossidazione e uno di riduzione: entrambi questi sistemi sono composti da una parte in ceramica rivestita da un materiale metallico, che solitamente viene realizzata in palladio, rodio e platino.

Come funziona

Abbiamo descritto cosa sia un catalizzatore auto e quale sia la sua principale funzione. Vale la pena cimentarsi però nel suo funzionamento per capire ancora di più quale sia la sua importanza. Il catalizzatore auto, che talune volte viene definito convertitore catalitico, in sostanza tende a catturare gli ossidi di azoto. Contemporaneamente servendosi dell'ossigeno per la post combustione di monossido di carbonio e idrocarburi incombusti, riduce la tossicità dei gas espulsi dal sistema di scarico nell'aria. Questo processo avviene grazie ad un processo chimico, che viene denominato catalizzazione. La catalizzazione non è altro che una reazione chimica accelerata e che viene stimolata dalla presenza di un particolare elemento chimico. Tale elemento è detto catalizzatore. Con il passare del tempo, però, questa reazione può subire dei rallentamenti, data la minore efficacia del catalizzatore. Ne consegue che l'efficacia del sistema di catalizzazione del sistema di scarico diminuisce, rendendo quindi necessaria la sua sostituzione entro breve tempo.

Tipi di catalizzatore

I motori alimentati a benzina o diesel sono i principali motori che vengono corredati da un sistema di scarico con catalizzatore. La loro differente concezione, tuttavia, determina anche un differente intervento del catalizzatore, in primis per la differenza di carburante utilizzato, e in secundis per gli inquinanti prodotti dalla combustione che avviene nella camera di scoppio. Ecco quindi che troviamo due tipologie differenti di catalizzatori ad equipaggiare le vetture benzina e diesel.

Motori benzina

Nei motori a benzina, il catalizzatore è chiamato a svolgere un'azione ossidante. Il convertitore che viene utilizzato è principalmente basato sulla presenza di palladio, ed è del tipo bivalente (o detto two-way), ma può essere anche a tre vie (o trivalente). In quest'ultimo caso, l'azione non è solamente ossidante ma svolge anche un'azione riducente. Parlando più specificatamente del suo intervento, il catalizzatore rende più veloce e immediata l'ossidazione (ovvero la capacità di legarsi ad atomi di ossigeno) delle molecole di monossidi e degli idrocarburi. Il termine bivalente infatti sta ad indicare la capacità di intervenire su due tipologie di inquinanti.

Motori diesel

Discorso leggermente diverso va fatto per i motori alimentati a gasolio. A differenza del catalizzatore dei motori a benzina, l'effetto in questo caso è riducente. L'effetto quindi avviene sul principale inquinante prodotto dalla combustione interna del propulsore. La composizione del catalizzatore in questo caso è prevalentemente a base di rodio, e il suo funzionamento permette la trasformazione degli ossidi di azoto (NOx) in azoto ed ossigeno, che si trovano naturalmente nell'aria non legati tra loro.

La sonda lambda

Alcuni motori hanno collegata al sistema di scarico una particolare sonda, detta lambda, che permette alla centralina di leggere in tempo reale la quantità di ossigeno e carburante incombusto all'interno del sistema di scarico. La lettura in tempo reale viene poi elaborata per permettere al catalizzatore di funzionare a regime costante e di essere sempre efficiente, così da non permettere ad un numero eccessivo di molecole di uscire dal sistema di scarico senza essere state trattate e purificate.

Esigenze dei motori con catalizzatore

Vale la pena considerare questo aspetto: un motore, affinché possa essere dotato di catalizzatore, richiede delle esigenze particolari, cosicché rende questo elemento non installabile incondizionatamente su qualsiasi sistema di scarico.

Centralina di controllo

Questo punto l'abbiamo in parte già affrontato parlando di sonda lambda. In aggiunta, va detto che c'è una centralina apposita che si occupa di elaborare i dati trasmessi dalla sonda, e tramutarli in impulsi che permettano quindi di gestire al meglio il flusso in uscita dei suddetti gas. Tutto questo per ottimizzare il funzionamento del catalizzatore stesso.

Incrocio delle valvole

Altro fattore di fondamentale importanza che non va assolutamente trascurato è l'incrocio delle valvole. Si tratta del tempo in cui le valvole di aspirazione e di scarico rimangono aperte simultaneamente. La durata di questo tempo è molto importante, e deve essere leggermente maggiore rispetto ad un motore senza catalizzatore. La motivazione è facilmente esplicabile: tutto dipende dalla velocità con cui vengono espulsi i gas di scarico, che in un sistema con catalizzatore avviene in modo leggermente più lento. Se il tempo fosse il medesimo, si otterrebbero degli effetti indesiderati nella camera di scoppio. Queste due condizioni dal punto di vista tecnico sono imprescindibili. Senza entrambe queste condizioni, risulta impensabile poter installare un sistema di scarico provvisto di catalizzatore senza incombere in anomalie di funzionamento della propria auto.

Anomalie di funzionamento

Il catalizzatore, lo abbiamo detto, non ha vita eterna. Dunque, per garantire un corretto funzionamento, oltre ad essere installato nelle condizioni idonee, necessita anche di controlli periodici e, nel caso in cui si dovessero riscontrare delle anomalie, la sostituzione. Fortunatamente, ci sono delle avvisaglie che possono dare un preavviso del sul malfunzionamento, permettendo quindi di accorgersi per tempo prima della sua effettiva rottura.

Fumo scuro e rumore

Il primo sintomo ben visibile anche ad un occhio meno esperto è l'emissione di un fumo dallo scarico piuttosto scuro. Questo fumo scuro è causato dal non corretto funzionamento del catalizzatore, che non riesce più a trattenere tutti gli inquinanti. Generalmente questo effetto è accompagnato da un rumore proveniente dal catalizzatore, come se ci fossero dei pezzi rotti all'interno. Quest'ultima avvisaglia è il segnale di malfunzionamento più eloquente, e che quindi ne indica la necessaria sostituzione.

Aumento delle emissioni

Questo particolare inconveniente è visibile solamente in sede di verifica, per esempio durante la revisione del veicolo. Facendo un controllo delle emissioni, infatti, potrebbe succedere di rilevare un valore superiore alla norma e, nel peggiore dei casi, al di sopra dei valori consentiti. Questo dettaglio è un indice inconfutabile del malfunzionamento del catalizzatore, che quindi deve essere obbligatoriamente sostituito per rientrare nei parametri corretti e quindi funzionare correttamente.

Riduzione delle prestazioni

Questo se vogliamo è un effetto in parte marginale, ma andrebbe tenuto bene in considerazione. La perdita di prestazioni della propria auto può essere causata da molteplici fattori indubbiamente, ma vale la pena tenerlo a mente se magari abbinato ad uno degli altri inconvenienti mostrati precedentemente. C'è da considerare che perlopiù a risentirne è la velocità massima del veicolo, quindi è praticamente impossibile valutarlo nell'uso quotidiano, data la presenza dei limiti di velocità su tutte le strade italiane.

Spia di controllo

Alcuni veicoli presentano una spia specifica sul display di controllo nel cruscotto. Questo avviene specialmente in quei veicoli in cui il catalizzatore è collegato alla centralina di controllo, la quale in caso di anomalia invia un segnale sotto forma di accensione della spia sul display di controllo. La spia è facilmente riconoscibile: di colore giallo quando accesa, indica una nuvola di fumo che fuoriesce da uno scarico. Sappiate che, nel caso sia accesa, quasi sicuramente il catalizzatore è da sostituire.

Corretto funzionamento del catalizzatore

Generalmente sono due le modalità d'intervento sul catalizzatore. Nei casi più gravi si provvede alla sostituzione del catalizzatore, mentre nei casi meno gravi si può provvedere ad una sua manutenzione.

Sostituzione

La sostituzione è come detto la situazione più drastica, e quella che risolve totalmente l'inconveniente. Affinché venga svolto correttamente, è necessario che venga effettuato da un'officina specializzata con personale qualificato. La spesa varia di molto in base al tipo di catalizzatore, e potremmo quantificarla approssimativamente tra i 30 Euro e i 250 Euro, sebbene i costi possano variare di molto.

Manutenzione

La manutenzione permette senza dubbio una vita maggiore del catalizzatore, tuttavia non ne impedisce nel tempo una sostituzione futura. Per mantenere sempre efficiente il catalizzatore, esistono in commercio degli additivi o dei detergenti specifici. In alternativa all'utilizzo di additivi, si potrebbe mantenere il catalizzatore per un determinato periodo ad una temperatura ottimale di esercizio. Questo valore è ottenibile mantenendo il motore a circa 4000 giri al minuto costanti per un tratto di strada di circa 20 chilometri. Come potrete intuire, tale soluzione è difficilmente attuabile sulle nostre strade.

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