Scopo e principio di funzionamento del sistema di scarico

Durante il funzionamento del motore dell'auto si formano prodotti di combustione che hanno una temperatura elevata e sono piuttosto tossici. Nel design dell'auto è previsto un sistema di scarico per raffreddarli e rimuoverli dai cilindri, nonché per ridurre il livello di inquinamento ambientale. Un'altra funzione di questo sistema è quella di ridurre il rumore del motore. L'impianto di scarico è composto da una serie di componenti, ciascuno con una funzione specifica.

Dispositivo di scarico

La funzione principale del sistema di scarico è rimuovere efficacemente i gas di scarico dai cilindri del motore, ridurne la tossicità e il livello di rumorosità. Sapere di cosa è fatto un sistema di scarico per auto può aiutarti a capire meglio come funziona e cosa causa potenziali problemi. La progettazione di un sistema di scarico standard dipende dal tipo di carburante utilizzato, nonché dalle norme ambientali applicabili. Il sistema di scarico può essere costituito dai seguenti componenti:

• Collettore di scarico: svolge la funzione di rimozione del gas e raffreddamento (spurgo) dei cilindri del motore. È realizzato con materiali resistenti al calore poiché la temperatura media dei gas di scarico è compresa tra 700°C e 1000°C.
• Il tubo anteriore è un tubo di forma complessa con flange per il montaggio su un collettore o turbocompressore.
• Il convertitore catalitico (installato nei motori a benzina Euro-2 e standard ambientali superiori) rimuove i componenti più dannosi CH, NOx, CO dai gas di scarico, trasformandoli in vapore acqueo, anidride carbonica e azoto.
• Rompifiamma: installato nei sistemi di scarico delle auto al posto di un catalizzatore o di un filtro antiparticolato (come sostituzione del budget). È progettato per ridurre l'energia e la temperatura del flusso di gas in uscita dal collettore di scarico. A differenza di un catalizzatore, non riduce la quantità di componenti tossici nei gas di scarico, ma riduce solo il carico sulle marmitte.
• Sonda lambda - utilizzata per monitorare il livello di ossigeno nei gas di scarico. Potrebbero esserci uno o due sensori di ossigeno nel sistema. Sui motori moderni (in linea) con catalizzatore sono installati 2 sensori.
• Filtro antiparticolato (parte obbligatoria del sistema di scarico di un motore diesel) - rimuove la fuliggine dai gas di scarico. Può combinare le funzioni di un catalizzatore.
• Risonatore (pre-silenziatore) e silenziatore principale: riducono il rumore di scarico.
• Tubazioni: collega diverse parti del sistema di scarico dell'auto in un unico sistema.

Come funziona l'impianto di scarico

Nella versione classica per motori a benzina, l'impianto di scarico di un'auto funziona come segue:

• Le valvole di scarico del motore si aprono e i gas di scarico con i resti di carburante incombusto vengono rimossi dai cilindri.
• I gas di ciascun cilindro entrano nel collettore di scarico, dove vengono combinati in un unico flusso.
• Attraverso il tubo di scarico, i gas di scarico del collettore di scarico passano attraverso la prima sonda lambda (sensore di ossigeno), che registra la quantità di ossigeno nello scarico. Sulla base di questi dati, la centralina elettronica regola il consumo di carburante e il rapporto aria-carburante.
• Quindi i gas entrano nel catalizzatore, dove reagiscono chimicamente con metalli ossidanti (platino, palladio) e metalli riducenti (rodio). In questo caso la temperatura di esercizio dei gas deve essere di almeno 300°C.
• All'uscita del catalizzatore i gas passano attraverso una seconda sonda lambda, che permette di valutare lo stato del catalizzatore.
• I gas di scarico puliti entrano quindi nel risonatore e quindi nella marmitta, dove i flussi di scarico vengono convertiti (ristretti, espansi, reindirizzati, assorbiti), riducendo il livello di rumore.
• I gas di scarico della marmitta principale sono già scaricati nell'atmosfera.

Il sistema di scarico di un motore diesel ha alcune caratteristiche:

• I gas di scarico che escono dai cilindri entrano nel collettore di scarico. La temperatura di scarico di un motore diesel varia da 500 a 700°C.
• Quindi entrano nel turbocompressore, che produce una spinta.
• I gas di scarico passano attraverso il sensore di ossigeno ed entrano nel filtro antiparticolato, dove vengono rimossi i componenti dannosi.
• Infine, lo scarico passa attraverso la marmitta dell'auto ed esce nell'atmosfera.

Lo sviluppo del sistema di scarico è indissolubilmente legato all'inasprimento degli standard ambientali per il funzionamento dell'auto. Ad esempio, dalla categoria Euro 3, l'installazione di un catalizzatore e di un filtro antiparticolato per motori a benzina e diesel è obbligatoria e la loro sostituzione con un rompifiamma è considerata una violazione della legge.