Un perfetto veicolo a combustione interna sarebbe in grado di immettere la quantità esatta di carburante e aria nella camera di combustione e non restituirebbe altro che acqua e anidride carbonica. Non ci sarebbe carburante incombusto o ossigeno. Sarebbe anche alla giusta temperatura in modo che gli ossidi (ossigeno "iperattivo" acceso da temperature più elevate) non si combinino con azoto e carbonio per formare ossidi di azoto (NOx) e monossido di carbonio (CO). Questa vettura perfetta non avrebbe bisogno di un dispositivo di controllo delle emissioni.
Purtroppo non ci siamo ancora. Nel frattempo, abbiamo sistemi di ricircolo dei gas di scarico (EGR), iniezione d'aria secondaria e convertitori catalitici.
Sistemi EGR
I sistemi EGR immettono una piccola quantità di gas inerte nella camera di combustione per annacquare la miscela aria-carburante e abbassare le temperature a livelli in cui non si formano NOx. Poiché i gas di scarico in genere non bruciano, ciò abbassa la temperatura di combustione e riduce le emissioni di NOx dal motore.
A differenza dei vecchi sistemi EGR, i moderni sistemi EGR funzionano costantemente, non solo durante la decelerazione o le condizioni di accelerazione chiusa. I veicoli più recenti con fasatura variabile delle valvole sia sull'albero a camme di scarico che su quello di aspirazione possono regolare la fasatura in modo che una piccola quantità di gas di scarico venga risucchiata nella camera durante la corsa di aspirazione.
Sistemi di iniezione d'aria secondaria
I sistemi di iniezione dell'aria secondaria pompano l'aria esterna nel flusso di scarico in modo che il carburante incombusto possa essere bruciato. I primi sistemi ad aria hanno una pompa ad aria a cinghia. I sistemi di aria aspirata più recenti utilizzano il vuoto creato da un impulso di scarico per aspirare l'aria nel tubo. Gli ultimi sistemi utilizzano un motore elettrico per pompare l'aria. Questi sistemi sono fondamentali per la vita del convertitore catalitico.
I sistemi di motori elettrici possono essere trovati su molti nuovi veicoli come la serie GM LS, Toyota V8 e California Ford 3.8 V6 e 2.0 quattro cilindri. Questi sistemi in genere sono attivi durante i primi 20-120 secondi di funzionamento del motore forzando l'aria a valle nei collettori di scarico per ossidare gli idrocarburi e il monossido di carbonio creati dal funzionamento ricco all'avvio. Il sistema inietta la corretta quantità di aria utilizzando input come la temperatura del liquido di raffreddamento, la temperatura dell'aria e i sensori di ossigeno.
Convertitore catalitico
In condizioni ideali, un catalizzatore a tre vie può ridurre tra il 50% e il 95% delle emissioni di NOx e il 99,9% del carburante incombusto. È l'ultima fermata per gli inquinanti e se un sistema di emissioni a monte è compromesso, può solo compensare così tanto l'aumento delle emissioni dallo scarico.
Diagnostica
Per diagnosticare correttamente un veicolo ad alte emissioni, devi guardarlo come un ingegnere che osserva l'intero sistema, dalla presa d'aria al tubo di scarico. Quando un veicolo è progettato, deve soddisfare un livello di emissioni specificato. Per fare ciò, un team di ingegneri bilancerà i sistemi e li farà funzionare in armonia in modo che il prezzo sia conveniente.
