Meglio noto come ‘marmitta catalitica’, il catalizzatore auto serve principalmente a ridurre le emissioni inquinanti del motore.
Le emissioni inquinanti rappresentano un problema sempre più urgente per le Case automobilistiche, che da anni stanno investendo risorse sempre più consistenti nello sviluppo di nuove tecnologie in grado di ridurre il più possibile la produzione di NOx da parte dei propulsori a combustione interna. Tale esigenza deriva anche, se non soprattutto, dalle limitazioni sempre più stringenti imposte dai governi nazionali e dalle amministrazioni locali nel tentativo di ridurre il tasso di inquinamento atmosferico. Tra i dispositivi già utilizzati e diffusi a tale scopo vi è la marmitta catalitica, spesso indicata anche come catalizzatore auto: vediamo di seguito di cosa si tratta e come funziona.
Cos’è un catalizzatore per auto e come funziona
Spesso indicato anche come ‘convertitore catalitico‘, il catalizzatore – rimpiazzato dal filtro antiparticolato nei modelli di auto più moderni – è un dispositivo alloggiato all’interno dell’impianto di scarico delle autovetture spinte da un motore endotermico. Dal punto di vista estetico, dall’esterno si presenta come un ‘rigonfiamento’ di un tratto del collettore di scarico; è all’interno di quella porzione che si trovano gli elementi costitutivi del dispositivo.
Per capire come funziona una marmitta catalitica, è necessario anzitutto comprendere cos’è un catalizzatore e cos’è un processo di catalizzazione. In generale, il primo è un elemento chimico in grado di velocizzare una determinata reazione chimica mentre la seconda è la reazione chimica ‘accelerata’ generata dal primo. Nel corso del tempo, il catalizzatore può perdere di efficacia, rendendo la reazione meno veloce.
Detto ciò, vediamo il catalizzatore auto come funziona. Il principio di base è molto semplice: i gas di scarico prodotti dal ciclo di combustione del carburante all’interno del motore passano attraverso una sezione del collettore di scarico. All’interno di quest’ultimo, l’elemento chimico catalizzatore promuove un processo di ossidazione dei idrocarburi incombusti; in altre parole, grazie alla catalizzazione, i NOx (monossido di carbonio, anidride carbonica e ossido di azoto) vengono trasformati in anidride carbonica, acqua e azoto. In tal modo, l’impianto è in grado di abbattere le emissioni di sostanze inquinanti.
Dal punto di vista tecnico, il catalizzatore è un organo metallico (fatto di palladio o rodio) all’interno del quale si trova un gran numero di piccoli canali che lasciano passare i gas (i modelli meno recenti presentano delle sfere di ceramica). All’interno del corpo è presente l’elemento chimico responsabile della catalizzazione che viene fissato all’organo metallico in fase di cottura.
Le caratteristiche del catalizzatore auto dipendono, di fatti, dal tipo di autovettura sul quale dovrà essere utilizzato. In particolare, ad incidere sulle specifiche costruttive del sistema sono: la potenza del motore, il tipo di alimentazione (il catalizzatore auto diesel è diverso da quello per le vetture alimentate a benzina), il tipo di inquinante da abbattere e la soglia di emissioni da rispettare.
I vari tipi di catalizzatore auto
In commercio vi sono vari tipi di catalizzatori. In generale, è possibile optare tra un modulo di catalizzazione da aggiungere all’impianto di scarico e una marmitta catalitica, ossia un collettore di scarico inclusivo di catalizzatore.
Maggiore differenziazione si ha in base al funzionamento dello stesso, che varia a seconda del combustibile utilizzato dal motore. Sui propulsori alimentati a gasolio, l’azione del catalizzatore è di tipo ‘riducente’, perché agisce sul principale agente inquinante prodotto dalla combustione interna del motore. Questo tipo di catalizzatore (a base di rodio) trasforma i NOx in azoto e ossigeno.
I convertitori ossidanti, invece, sono a base di palladio e vengono montati principalmente sui motori a benzina. Si chiamano così perché sono in grado di promuovere il processo di ossidazione dei monossidi e degli idrocarburi rimasti incombusti; poiché agiscono su due diversi tipi di agenti inquinanti, sono anche indicati come catalizzatori ‘two-way’ (bivalenti). Il catalizzatore auto benzina può essere anche trivalente (o ‘a tre vie’), in quanto abbina l’azione riducente a quella ossidante.
Alcuni catalizzatori utilizzano anche una sonda lamba, necessaria a determinare la quantità di ossigeno e carburante incombusto presenti nei gas di scarico affinché il catalizzatore mantenga il regime di esercizio ottimale.
I requisiti per il montaggio del catalizzatore
Non tutti i motori possono montare indiscriminatamente un catalizzatore. O meglio, sono necessarie alcune condizioni tecniche ben precise affinché l’impianto di scarico possa includere un catalizzatore efficace. Anzitutto, l’incrocio delle valvole (ossia il tempo in cui le valvole di aspirazione e scarico restano aperte contemporaneamente) deve essere leggermente maggiore, perché l’elemento di catalizzazione rallenta leggermente l’uscita dei gas di scarico.
In aggiunta, è necessario che il flusso dei gas in uscita sia accuratamente controllato per mezzo di una centralina di controllo. Quest’ultima è necessaria per controllare la presenza percentuale di ossigeno e carburante all’interno dei gas prodotti dal motore.
Catalizzatore auto guasto: sintomi e manutenzione
Poiché è soggetto ad un’usura ed uno stress costanti, il convertitore catalitico è uno degli elementi che più facilmente tende ad usurarsi e guastarsi. La vettura presenta alcuni ‘sintomi‘ qualora l’organo catalizzatore non funzioni più nella maniera corretta: l’emissione di fumo scuro dal collettore di scarico, accompagnato da un rumore simile a quello prodotto da cocci rotti, è il segnale più palese di malfunzionamento.
Parimenti, un generale aumento delle emissioni dell’impianto di scarico e un calo delle prestazioni (ossia diminuzione della velocità massima) del motore rappresentano un campanello d’allarme. Se il catalizzatore è connesso ad una centralina di controllo, l’accensione della spia relativa segnala la presenza di un’anomalia.
Se i danni sono particolarmente gravi, è necessario far sostituire la componente non più funzionante. Per fare ciò bisogna rivolgersi a personale qualificato e prepararsi a sostenere una spesa tra i 30 ed i 220 euro (manodopera esclusa) a seconda della tipologia di convertitore da sostituire. Per i ‘sintomi’ meno gravi, invece, si può provare un po’ di manutenzione fai da te. A seconda del motore, in commercio è possibile acquistare additivi o detergenti specifici; in alternativa, per far sì che il catalizzatore raggiunga la temperatura ottimale di esercizio, si può far girare il motore e ritmi medio – alti (attorno ai 4000 giri al minuto) in maniera continuativa, per una ventina di chilometri circa.
