Articoli tecnici il catalizzatore metallico

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Il catalizzatore è un dispositivo capace di rimuovere le sostanze inquinanti contenute nei gas di scarico dei motori a combustione interna; non è un filtro ma un reattore chimico in cui avvengono reazioni di conversione tra il gas e i metalli preziosi contenuti. Dalla qualità dei metalli preziosi dipende la durata del convertitore mentre l'efficacia è legata alla loro distribuzione nel substrato.
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Affinché le reazioni possano attivarsi è necessario che il catalizzatore si scaldi fino a 400°C ciò deve avvenire nel minor tempo possibile; un rapido aumento della temperatura comporta sollecitazioni termiche chimiche e meccaniche sul substrato del convertitore; ciò implica la necessità di adottare substrati resistenti, leggeri, poco ingombranti e capaci di grandi superfici.
Sotto questo aspetto il substrato metallico possiede molti vantaggi rispetto al ceramico:

migliore conducibilità termica
minore tempo di riscaldamento
minori rischi di surriscaldamento
minore spessore delle pareti del substrato
maggiore superficie efficace
possibilità di diverso numero di celle (400 cpsi ceramici, da 25 a 1200 cpsi metallici)
capacità catalitica superiore
più piccole dimensioni a parità di efficacia
maggiore resistenza agli urti
alta resistenza agli stress termici
riciclaggio più facile

Quando si desidera ottenere il massimo dall'impianto di scarico è opportuno montare un catalizzatore speciale progettato per massimizzare le presta zioni del motore; ciò è possibile sfruttando la spinta dinamica del gas in moto nel tubo collettore ovvero riducendo le resistenze al passaggio del gas nel sistema di scarico. Con un tradizionale convertitore ceramico un metallico convenzionale a 400 cpsi il flusso risulta oltremodo strozzato. Al contrario senza catalizzatore il flusso risulta troppo libero e il collettore viene svuotato troppo in fretta il che significa che si può avere soprattutto con ampi incroci delle valvole (come nelle auto sportive) una perdita di carica fresca e quindi una perdita di potenza. Eliminare il catalizzatore costituisce un reato in quanto si rende l' auto altamente inquinante e come si è detto non porta vantaggi sul rendimento del motore.
Sostituendo il catalizzatore originale con un catalizzatore sportivo, il guadagno in potenza si ha a tutti i regimi di rotazione del motore mentre l'aumento di coppia si verifica ad un regime dipendente dal tipo di motore; nei motori plurivalvole e turbocompressi sono i bassi regimi a beneficiarne mentre nei motori aspirati l'aumento si ha a più alti giri. I catalizzatori sportivi si distinguono dai catalizzatori normali per essere interamente in acciaio inox, per i monoliti a celle più aperte; sono decisamente più robusti e affidabili dei modelli con gusci stampati in acciaio alluminato inevitabilmente suscettibili di corrosione e rotture.
Per ottenere un soddisfacente incremento di potenza da un catalizzatore sportivo non basta sostituire il monolito ceramico con un nucleo metallico da 100-200 cpsi; è necessario scegliere il giusto volume della nuova massa catalitica e soprattutto profilare gli imbocchi di alimentazione in modo tale da ridurre il più possibile le perdite per attrito.
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Uno dei vantaggi più tangibili dei catalizzatori metallici è la possibilità di avere un numero di celle inferiore o superiore a 400 cpsi; pecularietà non consentita ai monoliti ceramici; non ci sono limiti inferiori, anche se nel settore automobilistico non si scende mai al di sotto di 50 cpsi (cells per square inch, celle per pollice quadrato) mentre superiormente si può arrivare fino a 1200 cps; la possibilità di ridurre la densità di celle si traduce in una diminuizione della sezione resistente al passaggio dei gas e quindi in una minore contropressione allo scarico; con i catalizzatori a 200 e 100 cpsi si possono ottenre incrementi della potenza fino all'8%.
 
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