1.

Introduzione

Marmitta Termine di uso corrente per indicare il silenziatore di scarico dei veicoli con motore a combustione interna. La sua presenza è obbligatoria per legge al fine di limitare il rumore emesso dai veicoli; i massimi livelli sonori ammessi dipendono dal tipo di veicolo (autovettura, autocarro, motociclo ecc.) e dalla potenza del motore.

La marmitta fa parte della tubazione di scarico che convoglia all’esterno i residui gassosi della combustione avvenuta nel motore. La riduzione del rumore può essere ottenuta in due maniere diverse: nei silenziatori a interferenza i gas di scarico seguono all’interno della marmitta percorsi diversi, andando incontro a uno sfasamento delle onde acustiche della stessa frequenza e quindi a una reciproca cancellazione (interferenza distruttiva). Nei silenziatori a filtri acustici, invece, una serie di strozzature interne seguite da bruschi allargamenti di sezione formano tante camere di espansione con volumi differenti, che funzionano da risonatori meccanici; ognuno, accordato su una frequenza diversa, ha la proprietà di smorzare tutte le altre.

2.

Dispositivi antinquinamento

A seguito delle direttive dell’Unione Europea, a partire dal 1993 tutte le autovetture devono essere dotate di dispositivi che riducono la formazione o sopprimono l’emissione di sostanze inquinanti. Di tali sostanze fanno parte i residui di benzina non completamente consumata nella combustione (idrocarburi, HC), l’ossido di carbonio (CO), prodotto da cattiva combustione del carburante per mancanza di ossigeno (miscela troppo ricca) e gli ossidi di azoto (NO), che originano nella camera di combustione se la temperatura massima è troppo elevata, favorendo la combinazione dell’ossigeno e dell’azoto presenti nell’aria. Tutte queste sostanze si trasferiscono nei gas di scarico: per controllarne la formazione si sono ridotti i rapporti di compressione dei cilindri, al fine di abbassare la temperatura massima, e sono state variamente modificate le forme della camera di combustione, al fine di sopprimere gli angoli morti, zone di cattiva combustione.

Il principale dispositivo antinquinamento, tuttavia, è il convertitore catalitico introdotto nella marmitta; la sua azione consiste nell’abbattere il contenuto di HC e CO nei gas di scarico prima della loro espulsione, trasformandoli in vapore acqueo (H₂O) e anidride carbonica (CO₂).

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La marmitta catalitica

I primi modelli di convertitore catalitico contenevano una griglia a nido d’ape, oppure piccoli granuli, ricoperti di platino. Quando i gas di scarico passavano attraverso il convertitore catalitico, il metallo fungeva da catalizzatore favorendo le reazioni chimiche che trasformavano gli agenti inquinanti secondo i processi prima descritti. Oggi il catalizzatore, che, oltre che da palladio, può essere costituito da platino o rodio, ricopre un supporto ceramico inserito nei condotti della marmitta.

I convertitori più moderni sono costituiti da due sezioni, che svolgono un’azione complementare: il catalizzatore vero e proprio (catalizzatore a tre vie) trasforma le sostanze inquinanti in vapore acqueo, anidride carbonica e azoto, mentre nella parte successiva si produce una catalisi per ossidazione, che abbatte ulteriormente le emissioni di idrocarburi e ossido di carbonio. Perché la prima sezione funzioni al meglio, è molto importante che il rapporto stechiometrico aria-carburante della miscela, chiamato “rapporto Lambda”, si mantenga a un valore fissato: una sonda posta nel tubo di scarico del motore, la sonda Lambda, rileva tale rapporto e trasmette un segnale elettronico al sistema di alimentazione, che aggiusta al valore ottimale le proporzioni di aria e carburante nella miscela. La funzione svolta dalla sezione posteriore della marmitta è predominante in determinate condizioni, ad esempio a motore freddo o a pieno regime.

Le automobili dotate di marmitta catalitica devono utilizzare benzina senza piombo, altrimenti l’azione del catalizzatore viene a essere sostanzialmente compromessa.