Premium Training

Il sistema common rail EDC16C34, gruppo PSA – 7a puntata: trappola per il particolato 1a parte

Lettura stimata: 5 minuti

Le tipologie di sistemi per l’abbattimento del particolato che si sono affermate nel corso degli anni sono sostanzialmente due:
-Sistemi che prevedono, insieme con una post iniezione, l’additivazione del gasolio con un particolare composto che abbassa la temperatura di combustione del particolato stesso, come ad esempio i sistemi FAP sviluppati dal gruppo PSA (Peugeot-Citröen);
-Sistemi che non prevedono l’utilizzo dell’additivo ma, per l’innalzamento della temperatura dei gas di scarico, ricorrono a due post-iniezioni come per esempio il DPF (tecnologia FIAT).
Entrambe i sistemi hanno una struttura meccanica del dispositivo terminale (pre-catalizzatore e trappola per il particolato) abbastanza simile ma presentano, ovviamente, profonde differenze per ciò che riguarda la gestione elettronica dei processi di rigenerazione.
E’ opportuno premettere che, anche all’interno delle sopra citate categorie di sistema, si sono avute delle evoluzioni nel tempo che hanno portato a successive generazioni di trappole, il che non permette una generalizzazione nella descrizione per la presenza o meno di alcuni elementi; bisogna quindi fare riferimento, di volta in volta, necessariamente al sistema specifico.
Rispetto alla motorizzazione e tipo di veicolo che si sta analizzando la tipologia utilizzata è quella con aggiunta di additivo.
L’additivo, che viene indicato comunemente col nome di cerina è un composto che serve, per abbassare la temperatura di combustione del particolato (da 550°C a circa 450°C), ma non solo.
Infatti, tale composto serve da aggregante per le particelle di particolato, affinché le dimensioni siano sufficientemente grandi da essere trattenute dalla trappola meccanica.
Commercialmente prende denominazione diversa a seconda della generazione di FAP, e precisamente:
Eolys DPX 42
Eolys 176
I componenti del sistema anti particolato sono evidenziati nello schema di Figura 1 :

Figura 1

 

  1. Centralina motore
  2. Pompa additivo
  3. Modulo pompa additivo
  4. Sensore  tappo bocchettone
  5. Sensore pressione sistema differenziale FAP
  6. Sensore temperatura gas di scarico
  7. Quadro strumenti

La sonda di temperatura gas di scaricoa valle del catalizzatore permette alla centralina del motore di apprendere la temperatura dei gas esausti dopo il catalizzatore, ed è fornito di una connessione elettrica a 2 pin:

pin 1 = tensione portante per il segnale (+5V)

pin 2 = massa

Questo sensore è di tipo NTC (coefficiente di temperatura negativo), cioè la resistenza  è inversamente proporzionale alla temperatura misurata. Lavora per dissipazione della tensione portante emessa dalla centralina. La tensione residua sulla linea costituisce il segnale della sonda.

Le misure di campionamento di questa sonda sono di:

20 °C = una resistenza pari a 1.180 MOhm

L’informazione dell’aumento della temperatura indotta dalla combustione catalitica,viene utilizzata dalla centralina motore per attivare le giuste strategie relative all’innalzamento della temperatura dei gas di scarico, per la combustione del particolato stoccato nel filtro. L’ubicazione del sensore è facilmente individuabile, poiché si trova sul complessivo catalizzatore/filtro antiparticolato.

L’abbattimento delle sostanze inquinanti è legato al catalizzatore e il filtro antiparticolato. La funzione catalizzante consiste nel ridurre il CO (monossido di carbonio) e gli HC (idrocarburi incombusti) per trasformarli in CO2 (anidride carbonica) e vapore acqueo. Il materiale attivo del catalizzatore è composto da un nido d’ape ceramico rivestito di metalli nobili catalizzanti. La ceramica attiva è rivestita con un isolante termico ed un involucro esterno in acciaio inossidabile. La trasformazione chimica nel catalizzatore si incrementa a seguito delle post-iniezioni, con la combustione degli idrocarburi incombusti (HC). Questa combustione catalitica innalza la temperatura dei gas di scarico e viene controllata dalle sonde NTC a monte e a valle del catalizzatore. Un ulteriore aumento di temperatura dei gas di scarico genera la quasi totale distruzione degli idrocarburi. Ma, purtroppo, l’aumento di temperatura non può andare oltre i 500 C° per oltre cinque minuti, pena la combustione anche dello zolfo contenuto nel gasolio, il quale, rivestendo lo strato catalizzante, metterebbe fuori uso molto rapidamente il catalizzatore. Il contenuto di zolfo nel carburante rappresenta un limite nella diffusione del FAP ed è argomento di ulteriore “normazione” da parte dell’Unione Europea che, infatti, ha imposto entro il corrente decennio, l’eliminazione dello zolfo dal gasolio per autotrazione, operazione che alcune case petrolifere hanno già iniziato autonomamente a fare, come l’Agip con il “Blu Diesel” e la Shell con il “V-Power Diesel”.

Il supporto ceramico del FAPinvece è costituito da carburo di silicio con struttura porosa; al suo interno la struttura presenta dei canali ciechi, che trattengono le particelle solide del particolato, e lasciano defluire il gas di scarico al silenziatore. Il filtro è ubicato sul condotto di scarico ed è fissato mediante una flangia di accoppiamento al catalizzatore. Il FAP possiede una grande capacità di filtraggio (intrappola particelle fino a 0,1 micron). Grazie alla sua struttura non genera un’eccessiva perdita di carico, riesce ad opporre una buona resistenza agli stress termici sia di natura meccanica che chimica ed infine ha un grande volume di stoccaggio, tanto da permettergli di limitare la frequenza delle rigenerazioni necessarie per svuotarlo e mantenere inalterata la sua efficienza. Il filtro trattiene, oltre al particolato, anche i residui più grossolani di olio motore combusto. Il particolato trattenuto dal FAP, è composto da carbonio ed idrocarburi, che possono bruciare in presenza di ossigeno solo ad una temperatura di 550 °C  circa.Il riempimento dei canali di stoccaggio con le polveri sottili e l’ossido di ceriodurante il ciclo di funzionamento del motore incrementa l’intasamento del filtro (Figura 2).

Figura 2

IN Entrata gas di scarico

1 Particolato

2 Ossido di cerio

3 Gas filtrati in uscita

4 Pareti ceramiche dei canali di stoccaggio, porose

OUT Uscita gas di scarico

Il filtro del particolato trattiene i PM10 che verranno combusti durante la rigenerazione. Quando il FAP ha immagazzinato una certa quantità di particolato si crea un impedimento all’uscita del gas di scarico.

2 commenti

Lascia un Commento

Vuoi partecipare alla discussione?
Fornisci il tuo contributo!

Lascia un commento

Il tuo indirizzo email non sarà pubblicato. I campi obbligatori sono contrassegnati *