Problematiche sistema anti particolato

Focalizzeremo in questo articolo l’attenzione sui sistemi attualmente impiegati per il contenimento del PM10 ed alle problematiche guasti ad essi collegate.
I diesel attuali emettono il 5% degli inquinanti emessi dai diesel euro zero e anche la tipologia di particolato emesso da un motore diesel di nuova generazione è diverso da quello emesso da un vecchio motore diesel.
Bisogna però considerare che le strategie normalmente impiegate per l’abbattimento del particolato sono in contrapposizione a quelle per la riduzione degli ossidi di azoto (NOx). Infatti, per una riduzione di questi ultimi si renderebbe necessario un largo impiego di EGR (Exhaust Gas Recirculation), ma ciò comporta un aumento di particolato allo scarico; d’altra parte, una maggiore percentuale di aria “fresca”, quindi maggiore percentuale di ossigeno (O2) è necessaria per aumentare la temperatura dei gas di scarico e permettere di avere combustioni migliori ed abbattere, quindi, la maggior parte del particolato prodotto ma, come noto, l’ossigeno in eccesso comporta un aumento degli NOx. Ciò porta, inevitabilmente, ad attuare delle scelte di compromesso, in attesa che vengano perfezionate le tecnologie attualmente disponibili sui motori a combustione interna, oltre che, ovviamente, all’impiego di energie di tipo alternativo (motori ibridi combustione-elettrici, celle a combustibile, ecc.).
Da qui la necessità di sfruttare un impianto per l’abbattimento del particolato.
La soluzione adottata da alcune case costruttrici è il DPF (Diesel Particulate Filter): come ormai noto, questo sistema utilizza un filtro apposito per la cattura del particolato il quale viene pulito (rigenerato) attraverso la combustione del PM10 tramite i gas di scarico ad alta temperatura, a differenza del sistema FAP che invece prevede l’additivazione della “cerina”. Per l’innalzamento della temperatura dei gas si ricorre ad una o due post-iniezioni con le conseguenti post-combustioni.

Figura 1

Per l’operazione di rigenerazione devono essere contemporaneamente verificate le seguenti condizioni:
-Temperatura dei gas di scarico che raggiungano 600°C.
-Temperatura dell’acqua motore sia superiore ad 80°C.

In condizioni di utilizzo prettamente urbano queste due condizioni non vengono a verificarsi e questo provoca un accumulo di particolato che non viene bruciato. Il malfunzionamento di tale sistema non sempre è legato a problematiche della vettura; molto spesso può essere legato alla tipologia di utilizzo del mezzo.
Le anomalie tipiche che possiamo riscontrare riguardano:
– Accensione spia avaria motore con relativo codice P1206
– Scarso rendimento motore
– Nei casi più gravi danneggiamento del turbo-compressore

Figura 2

Legenda
1) materiale ceramico
2) isolante termico
3) involucro esterno in acciaio inossidabile

In tutti i casi di problemi del DPF, una volta eseguita una prima diagnosi del guasto, ed aver effettuato una prima serie di misurazioni mediante strumento di diagnosi, l’obiettivo è quello di liberare il filtro ormai completamente saturo, e le strade percorribili sono diverse.

La prima possibilità è quella di compiere un opportuno percorso che consenta di raggiungere le condizioni corrette atte alla rigenerazione, ossia guidare per circa venti minuti con il motore ad un regime di 2500 ÷ 3000 g/min tenendo una velocità media.
Altrimenti si può tentare di eseguire una rigenerazione service (forzata) con uno strumento che supporti la funzione: è un operazione che però pone il motore e la linea di scarico sotto un forte stress termico, quindi da effettuare con molta cautela.
Un’alternativa è rappresentata dal lavaggio del filtro tramite acqua tiepida e appositi solventi: in tale maniera si riesce a liberare il filtro dalla quasi totalità del particolato accumulato, ma ciò può provocare la formazione di una patina di acqua e particolato che inibisce la funzione catalizzante dei metalli nobili facenti parte del filtro, con conseguente abbassamento delle temperature durante le successive rigenerazioni.
Una soluzione efficace è invece quella di affidare il filtro ad aziende specializzate, che prevedono lo spurgo del filtro attraverso la combustione del particolato in forni speciali ad alta temperatura.