FILTRI
ANTIPARTICOLATO FAP - DPF
A
cosa serve il Filtro Antiparticolato.
I filtri
Anti-Particolato sono dei dispositivi che vengono inseriti
nell’impianto di scarico e hanno lo scopo di trattenere le
particelle di PM10 chiamate Particolato, che i motori Diesel
producono nel ciclo di combustione.
Cos’è
il Particolato
Il
particolato è un insieme di particelle generate dal processo di
combustione e portate in sospensione dai gas di scarico. Si tratta di
particelle di carbonio (95/98%) su cui si sono condensati alcuni idrocarburi (2/5%) provenienti dal processo di combustione.
Il
nome PM10 deriva dal fatto che queste particelle hanno una dimensione
di 10 micron (un millesimo di millimetro), il che le rende molto
volatili in quanto il loro peso è bassissimo, inoltre viste le loro
dimensioni non sono facilmente intrappolabili dalle difese delle vie
respiratorie principali del corpo umano andandosi quindi a
depositare negli alveoli polmonari.
Come
funziona il Filtro MONTATO DI SERIE con CERINA O LIQUIDO CAM
-FAP-
Questo
tipo di filtro è formato da una serie di canali alternativamente
aperti e chiusi alle estremità che catturano intrappolandole le
particelle di PM10. Quando questi canali si intasano si viene a
generare una differenza di pressione tra l’ingresso e l’uscita
del filtro.
Questa
differenza di pressione viene captata della centralina del veicolo
che attiva la fase di Rigenerazione.
Il sistema d’iniezione,
durante la fase rigenerativa, attiva un’iniezione supplementare per
portare la temperatura iniziale dei gas di scarico da circa 150°C
(temperatura normale nella circolazione in città) a 450°C .
Questo
aumento di temperatura si effettua con una post-iniezione che crea
una post-combustione nel cilindro e determina un aumento della
temperatura dei gas di scarico di 200°C e con una post-combustione
complementare generata da un catalizzatore ossidante posto a monte
del filtro FAP che innalza la temperatura di altri 100°C: ciò
permette di raggiungere complessivamente i 450°C.
La
temperatura di 450°C non è però sufficiente ad innescare la
combustione del particolato, che avviene a (600°C), necessaria per
la rigenerazione del filtro, quindi per abbassare la soglia di
rigenerazione, il carburante è additivato con la cerina ( a base di
ossido di cerio) che riduce la temperatura di combustione del
particolato da 600°C a 450°C. Il liquido CAM invece,
a base di ferro, viene
disciolto nel gasolio riducendo la temperatura di accensione del
carbonio residuo a circa 300°C invece dei normali 600°C. Il consumo
di additivo è pari a circa 1,5lt per ogni 1000 litri di gasolio.
Il
sistema FAP prevede l’impiego di un serbatoio di liquido da 5
litri, dal quale l’additivo viene prelevato e miscelato al gasolio.
L’additivo viene introdotto nel serbatoio del gasolio attraverso un
elettroiniettore pilotato dall’apposita centralina.
Il
particolato raggiunta la corretta temperatura, reagisce con
l’ossigeno (O2) e il biossido di azoto (NO2), ossidandosi
(bruciando) e producendo anidride carbonica (CO2) e monossido di
azoto (NO). Il biossido di azoto viene prodotto dalle reazioni di
ossidazione che avvengono nell'eventuale catalizzatore posto a monte
del filtro antiparticolato.
Il
catalizzatore ossidante tratta gli idrocarburi incombusti (HC), il
monossido di carbonio (CO) e il monossido di azoto (NO),
convertendoli in acqua (H2O), anidride carbonica (CO2) e biossido di
azoto (NO2).
L’intero
controllo del sistema di controllo della rigenerazione del filtro
antiparticolato è affidato alla centralina d’iniezione, la quale,
interpretando i parametri provenienti da alcuni sensori specifici,
attua la rigenerazione.
Come
funziona il Filtro MONTATO DI SERIE senza Liquidi CAM o Cerina -DPF-
Questo
tipo di filtro è formato da una serie di canali alternativamente
aperti e chiusi alle estremità che catturano intrappolandole le
particelle di PM10 Quando questi canali si intasano si viene a
generare una differenza di pressione tra l’ingresso e l’uscita
del filtro.
Questa
differenza di pressione viene captata della centralina dell’auto
che attiva la fase di rigenerazione.
Questo
tipo di filtro antiparticolato non utilizza l’additivo perché
innalza maggiormente la temperatura dei gas di scarico, che arrivano
fino a 600°C. Attraverso, infatti, due post-iniezioni con
conseguenti due post-combustioni di cui l’ultima avviene nei
collettori di scarico, la temperatura raggiunta è più che
sufficiente a bruciare completamente il particolato accumulato nel
filtro. Sempre per agevolare il processo di combustione del
particolato accumulato, sulle pareti del filtro sono inseriti dei
materiali nobili che operano da catalizzatori.
Il
sistema senza additivo ha il vantaggio di non richiedere il
rifornimento del liquido che, oltre ad essere un prodotto pericoloso
per la salute umana, è anche piuttosto costoso. Per contro il FAP
senza additivo lavora a temperature più elevate, in particolare il
filtro può raggiungere anche i 1000°C, e quindi si deve fare
attenzione a dove si parcheggia il veicolo se è appena avvenuta la
rigenerazione. Inoltre, sempre il FAP senza additivo, a causa della
seconda postiniezione soffre di una certa contaminazione dell’olio
motore. In funzione del numero delle rigenerazioni e quindi dello
stile guida adottata, l’olio motore si deteriora molto più
rapidamente del normale a causa delle infiltrazioni di gasolio.
Le
differenze tra FAP e DPF
In
tutti e due i tipi di filtro avvengono in realtà due tipi di
rigenerazione: una passiva ed un’attiva. La prima avviene
continuamente quando il veicolo viene guidato ad alta velocità e
carico motore con la temperatura del filtro di circa i 250° C. La
seconda (rigenerazione attiva) viene invece comandata dalla
centralina di gestione motore con la singola o la doppia
post-iniezione.
Sia in
un tipo, sia nell’altro l’efficienza di filtraggio raggiunge il
95% d’eliminazione del particolato prodotto che, permette ai
veicoli diesel di rispettare i più severi limiti sulle emissioni
inquinanti.
PERCHE'
IL FILTRO FAP SI INTASA?
L’elettronica
a bordo è in grado di gestire
avviando
da sola le necessarie rigenerazioni a seguito dei continui controlli
sulla
differenza
di pressione (pressostato differenziale
elettronico)
e sulla differenza di temperatura
(sonde
K)
Nonostante
ciò, un
uso
non appropriato del motore produce
comunque
un rapido intasamento del filtro.
Infatti
se
si fanno soprattutto percorsi urbani
la
produzione del particolato
è eccessiva e le condizioni per la
rigenerazione (alte
temperature
dei gas)
sono molto poche, per cui un FAP o un DPF possono
intasarsi
anche
dopo solo 5-10 mila chilometri.
Se
invece si fa molta autostrada le
temperature sono sempre molto alte e la
combustione è sempre
stechiometrica, il particolato è minimo e le rigenerazioni più
frequenti; l’intasamento può anche non verificarsi mai o al più
dopo 150-200 mila chilometri.