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lupo grigio.
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A cosa serve il filtro antiparticolato dovrebbe più o meno essere noto a tutti.... Cosa meno nota sono il suo funzionamento, i vantaggi e gli svantaggi, riferiti alla tecnologia dei filtri delle varie case automobilistiche.
Iniziamo con il filtro antiparticolato montato sulla nostra beneamata Duster (motore 1.5 tdi).
Nell'immagine soprariportata si può vedere il motore dotato di turbocompressore che è quell'oggetto posto sopra al catalizzatore primario; nel normale funzionamento i gas caldi escono dalle camere di combustione, fanno girare il turbocompressore, escono da quest'ultimo passando per il catalizzatore primario e poi, attraversando il collettore di scarico e il catalizzatore secondario, finiscono nel filtro antiparticolato per poi uscire ripuliti e continuare verso lo scarico che li fa uscire all'esterno.
I due catalizzatori hanno la funzione principale di completare altre reazioni chimiche per ripulire i gas eliminano per esempio i NOx, ovvero gli ossidi d'azoto. Il secondo entra marginalmente nel processo di rigenerazione come vedremo in seguito. Partiamo dalla condizione di filtro pulito (fase 1 in alto a dx). Man mano che i km passano, il motore lavora emettendo particolato che si ferma nel filtro intasandolo gradualmente; ciò comporterà un progressivo aumento della difficoltà dei gas a passare attraverso le maglie del filtro provocando l'innalzamento della pressione dei gas a monte del filtro ed una contemporanea diminuzione a valle (fase 2). Questa differenza viene rilevata da un semplice sensore di pressione. Ad un certo punto la differenza di pressione sarà tale da comandare alla centralina il processo di rigenerazione (fase 3): a motore acceso l'iniettore supplementare dedicato alla rigenerazione inizierà a spruzzare piccole quantià di gasolio che, a contatto con i gas caldi in uscita dal catalizzatore primario e a contatto delle pareti di quello secondario, s'incendierà aumentando ulteriormente la loro temperatura. Proseguendo il loro percorso verso il filtro, i gas finiranno per innalzarne la temperatura sino a circa 600°, livello al quale la fuliggine (particolato) si incendia ed inizia a consumarsi. Il processo continuerà controllato dalle sonde di temperatura e di pressione a monte e a valle che consentono alla centralina di regolare l'iniezione supplementare sino al momento in cui la differenza di pressione fra le due sonde ritorna minima grazie al filtro nuovamente pulito, quando la centralina determina finalmente la fine della rigenerazione.
Vediamo cosa dice Renault sul suo DPF: Renault ha sviluppato un filtro antiparticolato unito ad un iniettore sullo scarico.Circa trenta brevetti sono stati registrati per questa innovativa tecnologia che offre come risultato motori parchi e allo stesso tempo rispettosi per l'ambiente. La posizione dell'iniettore nella linea di scarico lo rende indipendente dal normale ciclo di funzionamento del motore e completamente dedicato alla rigenerazione del filtro.
Come funziona:
quando una sufficiente quantità di ceneri viene rilevata nel filtro, una piccola quantità di carburante viene iniettata dentro la linea di scarico per innalzare la temperatura dei gas ad oltre 570°
il filtro antiparticolato, posto immediatamente a valle dell'iniettore, utilizza quest'aggiunta di calore per inizare il processo di distruzione del particolato intrappolato.
Il filtro si rigenera in qualsiasi condizione di guida, in completa trasparenza. A differenza di altre soluzioni proposte da altri costruttori, il processo di rigenerazione non dipende dalla velocità del veicolo, dal regime del motore o dalla lunghezza dei percorsi.
La rigenerazione avviene:
anche a veicolo fermo con il motore al minimo, quando per esempio si è costretti in coda o nel traffico cittadino;
senza variazioni del rumore emesso dal motore, il processo è infatti silenzioso;
in maniera trasparente in termini di consumo;
senza alcuna variazione negli intervalli di sostituzione dell'olio motore;
senza necessitare di alcuna manutanzione, il filtro dura quanto l'auto su cui viene montato.
Prima di analizzare pregi e difetti di questa soluzione passiamo a vedere come funzionano i filtri delle altre principali case costruttrici.
COME FUNZIONA IL FAP.
Il FAP è il sistema scelto dal gruppo PSA per i suoi filtri, tecnologia brevettata e ceduta in concessione al gruppo Ford (che usa dei motori diesel costruiti in joint venture con PSA) e Toyota. La struttura del filtro e le strategie di attivazione della rigenerazione sono le medesime del dci Renault (differenza di pressione fra zona a monte e zona a valle del filtro), il resto è invece profondamente diverso. Innanzitutto manca l'iniettore supplementare: il gasolio deputato alla rigenerazione viene immesso dagli iniettori tradizionali sulla testata durante la fase di scarico nei cilindri, quindi questo gasolio verrà trascinato attraverso il turbocompressore e si incendierà presso il catalizzatore e il fap stesso. L'altra differenza sostanziale è la presenza dell'ossido di cerio (cerina), additivo con la duplice funzione sia di abbassare la temperatura per la quale la fuliggine inizia a bruciare, sia di favorire l'aggregazione dei granuli di particolato. L'additivo è contenuto in un serbatoio dedicato e viene immesso automaticamente nel serbatoio carburante ad ogni rifornimento, la sua quantità viene calcolata dal sensore di livello del gasolio; la durata del pieno d'additivo recentemente ha superato i 100000km, una volta terminato si rabbocca in officina(Attenzione, la cerina è tossica sia per ingestione, che per inalazione o contatto con la pelle). Con la presenza dell'additivo, le polveri trattenute dal filtro non avranno più bisogno dei quasi 600gradi per incendiarsi bensì basteranno circa 400°, molto più facili da ottenere con il normale funzionamento del motore o con ridotte post iniezioni. Altra caratteristica della tecnologia è la durata del filtro antiparticolato, dal momento che l'additivo non brucia completamente ma rimane nelle maglie intasandolo gradualmente, ad un certo chilometraggio dovrà per forza esser sostituito.
COME FUNZIONANO GLI ALTRI DPF.
Per gli altri DPF lo schema tecnico è un pò un misto fra la tecnologia FAP PSA e quella Renault; non viene usato l'additivo e neppure l'iniettore supplementare, quindi la rigenerazione, che è sempre innescata dalla differenza di pressione a monte e a valle del filtro, avviene con il gasolio immesso dalle post iniezioni durante le fasi di scarico. All'interno di questo gruppo si distingue la tecnologia Fiat CCDPF, usata nelle più recenti realizzazioni italiane, con la quale il filtro viene posto appena dopo il catalizzatore che a sua volta si trova appena a valle del turbocompressore per godere delle alte temperature dei gas di scarico, che altrimenti si raffredderebbero prima di raggiungere un dpf più lontano. Con questa tecnica si riduce la quantità di calore aggiuntiva richiesta per effettuare la rigenerazione, sfruttando il calore residuo dei gas di scarico non ancora dissipato attraverso le pareti dei tubi di scappamento. Altra specificità dei diesel Fiat recenti è la possibilità di eseguire sino a 3 post-iniezioni separate per ogni ciclo termico, cosa che secondo la casa favorisce il buon esito delle rigenerazioni.
Nelle altre realizzazioni, che a tutt'oggi sono la maggioranza, il filtro viene invece posizionato più lontano dalle camere di scoppio, questo per motivi di spazio ovvero per l'impossibilità di avvicinare questo accessorio ad un motore e in un vano motore originariamente non pensati per accoglierlo; nel caso di modelli nuovi, invece, i progettisti possono tenere conto della presenza del filtro antiparticolato e prevederne la presenza vicino al motore già in sede di progetto, avvicinandosi quindi alla soluzione Fiat.
Se avete avuto la pazienza di leggere tutto ora vi propongo un semplice e schematico confronto tra le varie soluzioni.....
I sistemi francesi offrono un'ottima efficacia a fronte di un costo industriale non indifferente; oltre al filtro vanno infatti previsti gli impianti di stivaggio e iniezione dell'additivo (PSA) o quello di iniezione supplementare (Renault), impianti assenti sul sistema Fiat e in quelli del resto della concorrenza, più economici. Tale complessità garantisce però una buona efficienza
Vediamo in dettaglio:
* PSA
+ Rigenerazioni rapide ed efficaci grazie alla bassa temperatura consentita dall'additivo + Ridotta contaminazione dell'olio motore grazie alla rapidità delle rigenerazioni
-- Costo industriale elevato
-- Lieve contaminazione dell'olio motore
-- Necessità di rifornire periodicamente il serbatoio dell'additivo, con costo non indifferente
-- Necessità di sostituire periodicamente il filtro
* Renault 1.5dci
+ Nessuna contaminazione dell'olio motore
+ Durata illimitata del filtro
+ Efficacia delle rigenerazioni data dalla vicinanza del filtro al motore
+ Rigenerazioni inavvertibili
-- Costo industriale elevato
-- Possibilità, pur ormai remota, di intasamento del filtro per mancate rigenerazioni
* Fiat
+ Semplicità del sistema, costo ridotto e affidabilità dei componenti
+ Durata illimitata del filtro
+ Efficacia delle rigenerazioni data dalla vicinanza del filtro al motore
-- Possibilità, pur ormai remota, di intasamento del filtro per mancate rigenerazioni
-- Contaminazione dell'olio motore, tanto più alta quanto frequenti e lunghe le rigenerazioni
* Altri costruttori, con filtro lontano dal motore
+ Come per Fiat, semplicità e costi ridotti
+ Durata illimitata del filtro
-- Possibilità di intasamento nei percorsi brevi e a bassa velocità
-- Diluizione dell'olio motore
I problemi di intasamento a bassa velocità comunque svaniscono quando l'andatura viene innalzata, generalmente basta che nel percorso quotidiano venga inserito un tratto extraurbano di una decina di minuti per rendere pressochè tutte le tecnologie assolutamente efficaci. I problemi ai filtri emergono infatti localmente in zone ad alto traffico, in Italia assai frequenti vista la condizione delle nostre strade. In altre nazioni europee invece la rete stradale più efficiente ha minimizzato le criticità dei Fap e Dpf, non a caso le lamentele degli utenti sono state percentualmente più basse rispetto agli utenti italiani. Va infine considerato come il percorrere un tragitto autostradale di almeno una mezzora consente una sorta di rigenerazione automatica; l'alta temperatura dei gas di scarico è infatti già sufficiente affinché nel filtro si raggiungano le temperature di rigenerazione nelle quali il particolato brucia e svanisce, ottenendo quindi la pulizia del filtro senza l'ausilio di post-iniezioni o iniezioni supplementari.
Da quanto soprariportato si evince la superiorità e la bontà del filtro antiparticolato adottato della Renault sul nostro Duster 1.5 tdi
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Arturo Soffiato.
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grazie della delucidazione, io avevo un opel zafira e la rigenerazione era sempre un problema, però non hai spiegato mi pare se viene interrotta sulla nostra duster la rigenerazione . -
.grazie della delucidazione, io avevo un opel zafira e la rigenerazione era sempre un problema, però non hai spiegato mi pare se viene interrotta sulla nostra duster la rigenerazione
Questo è lo schema dei vecchi dci,quelli attuali non hanno più il 5 iniettore e il filtro antiparticolato è stato spostato a ridosso della turbina,in questo modo la rigenerazione avviene sfruttando le alte temperature dei gas di scarico in uscita dal turbo.. -
Tigronino.
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Dall'ottimo articolo sui vari dispositivi FAP e sulla loro "rigenerazione" emergono pregi e difetti su ogni nuova tecnologia.Mi sento di aggiungere anzi di correggere l'affermazione che il sistema che adotta additivi (motori PSI ) ha come svantaggio il costo di tali. Il consumo di tali additivi volgarmente chiamata urea è dell'ordine di 17 Lt. ogni 20000 km percorsi con un costo che si aggira di 1-1,2 euro al litro se acquistato in automarket o in rete. Quindi 20 euro all'anno sono da considerarsi un costo "non indifferente" e altro disagio dichiarato "necessità di rifornire periodicamente il serbatoio" .....Bohhhh???
Sapete quanto gasolio viene usato periodicamente per l'iniezione nel FAP ?...... Ecco appunto. -
Arturo Soffiato.
User deleted
infatti, sulla zafira il consumo di gasolio durante la rigenerazione aumentava di circa 6 volte, da fermo . -
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Riesumo questa discussione per chi, come me, non aveva chiaro il funzionamento del nostro motore per la rigenerazione...
Molto meglio di quello che pensavo!.
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