CATALIZZATORE AD ANELLO CONTINENTALE PER CONVERTITORI CATALITICI A 3 VIE🔩
POSTED BY ALICE
Continental ha scelto il 37° Motor Symposium di Vienna per presentare un'innovativa soluzione di controllo delle emissioni per i motori a benzina turbocompressi di dimensioni ridotte. L'introduzione della legislazione sulle emissioni reali di guida richiederà veicoli con questo concetto di motore ampiamente utilizzato. Ciò consentirà di rispettare i rigorosi limiti di ossido di azoto (NOx) in tutte le situazioni di guida.
Ciò rappresenta una nuova sfida, in quanto richiede una riduzione efficiente degli NOx in un ampio spettro di condizioni di funzionamento del motore, e non "solo" nei cicli di prova attuali. Tuttavia, gli attuali convertitori catalitici ad accoppiamento stretto di oggi offrono un margine limitato per ulteriori miglioramenti nella distribuzione di lambda. Per quanto riguarda gli Stati Uniti, le norme LEV III SULEV 30 prevedono una riduzione del 70% delle emissioni medie di ossidi di azoto della flotta entro il 2025.
"Per soddisfare la legislazione RDE e SULEV 30 sulle emissioni di NOx, un catalizzatore a 3 vie deve raggiungere un tasso di conversione vicino al 100%. Questo è possibile solo se l'efficiente riduzione degli NOx viene mantenuta uniforme in tutte le situazioni operative", afferma il Dr. Markus Distelhoff, Executive Vice President Fuel & Exhaust Management Business Unit della divisione Powertrain di Continental. "L'innovativo catalizzatore ad anello in combinazione con la nostra lamina metallica microstrutturata LS svolgerà un ruolo importante per soddisfare questo requisito".
NOxRiduzione: Non lasciando niente al caso
I convertitori catalitici a 3 vie ad alte prestazioni di oggi raggiungono già oggi un tasso di riduzione degli NOx del 99%. Ma questo non è ancora abbastanza lontano, e bisogna puntare a un ulteriore aumento dell'efficienza. Per i motori turbocompressi a benzina di dimensioni ridotte, questo presenta due sfide. In primo luogo, le variazioni nella composizione dei gas di scarico tra bombola e bombola fanno sì che il rapporto carburante-aria (valore lambda) possa discostarsi dal valore ideale, con effetti negativi sulla conversione NOxconversion. L'obiettivo deve essere quello di evitare tali influssi cilindrici sulla lambda di scarico, mediante miscelazione a flusso. Tuttavia, ciò è difficile nel caso di un convertitore catalitico ad accoppiamento stretto. Infatti, il tubo di discesa al catalizzatore non è abbastanza lungo. Per questo motivo molti veicoli nuovi sono ora dotati di un secondo catalizzatore, sotto il pavimento, per convertire il resto delle emissioni di ossido di azoto. Questa soluzione si ottiene al prezzo di un peso aggiuntivo e di un aumento della contropressione allo scarico.
In secondo luogo, in alcune situazioni operative, la capacità del catalizzatore di raggiungere un tasso di conversione NOxconversion rate costante e uniforme può essere influenzata negativamente dal sistema del turbocompressore. Questo perché l'apertura della valvola di bypass della turbina (wastegate) al di sopra di un certo numero di giri del motore influisce sulla distribuzione del flusso, determinando un flusso di scarico non uniforme. Ciò può potenzialmente portare ad un invecchiamento locale più rapido del catalizzatore e ad un deterioramento delle prestazioni di riduzione degli NOx.
Vantaggi del catalizzatore ad anello
Il catalizzatore anulare anulare ad accoppiamento stretto sviluppato da Continental supporta la conversione quasi completa di NOx nei motori turbocompressi a benzina.
Continental ha sviluppato una soluzione innovativa per affrontare entrambe le sfide: Il catalizzatore ad anello. Un tubo interno che attraversa il nucleo del catalizzatore ad anello e lungo tutto il suo percorso fornisce la lunghezza aggiuntiva necessaria per consentire una migliore miscelazione del flusso di scarico. All'estremità di questo tubo, il gas viene deviato di 180°. Solo allora fluisce attraverso la parte cataliticamente attiva del catalizzatore, che circonda il tubo interno come un manicotto.
"In questo modo il catalizzatore anulare estende il percorso del flusso senza estendere la lunghezza totale del catalizzatore. In questo modo il catalizzatore può essere posizionato vicino al motore, quindi non c'è un aumento del tempo necessario per raggiungere la temperatura di spegnimento della luce per convertire le emissioni di NOx", dice Rolf Brück, responsabile della linea di prodotti Catalysts & Filters, Fuel & Exhaust Management. "Con questo progetto, l'effetto a vortice del gas di scarico del turbocompressore favorisce la miscelazione dei gas di scarico nel tubo interno".
Il nucleo del catalizzatore è avvolto da un foglio di metallo "LS", un materiale sviluppato da Continental. Le strutture longitudinali (= LS) in questo foglio o substrato creano più turbolenze nei gas di scarico. Questo assicura un migliore contatto tra gli ossidi di azoto e il substrato rivestito cataliticamente, con conseguente maggiore efficienza di conversione.
La sezione attiva del catalizzatore ad anello è avvolta dall'innovativo substrato metallico LS di Continental. Le strutture longitudinali di questo materiale generano una turbolenza a microlivello nel flusso di scarico, che aiuta a dirigere più efficacemente gli ossidi di azoto verso la parete del catalizzatore rivestito cataliticamente, dove vengono convertiti.
Fonte: Auto ingegnere
