Depurazione dei gas di scarico - Funzionamento

Collegamento in rete - Informazioni generali

Nei veicoli a partire dall'anno di produzione 2016 esistono due varianti di CAN autotelaio (CAN E).

Variante 1:

Se il veicolo non comprende nessuno dei codici di equipaggiamento indicati nella variante 2, continua a essere presente un solo CAN autotelaio.

Variante 2:

Se il veicolo comprende uno dei seguenti codici di equipaggiamento, sono presenti un CAN autotelaio 1 (CAN E1) e un CAN autotelaio 2 (CAN E2):

 Codice 218 (Telecamera per la retromarcia)

 CODICE 234 (Assistente cambio corsia)

 Codice 459 (Sospensioni in acciaio con ammortizzazione di regolazione)

 Codice 475 (Controllo pressione dei pneumatici)

 Codice 476 (Assistente al mantenimento della corsia con avviso tattile)

 Codice 513 (Riconoscimento automatico dei segnali stradali)

 CODICE 614 (Fari bi-xenon)

 CODICE 615 (Fari bi-xenon con luce di curva dinamica)

 CODICE 618 (Fari bi-xenon)

 Codice 621 (Sistema Intelligent Light (circolazione stradale a sinistra))

 CODICE 622 (Sistema Intelligent Light)

 Codice 631 (Faro LED statico circolazione stradale a sinistra)

 Codice 632 (Faro LED statico circolazione stradale a destra)

Nel seguente testo si distingue tra la variante 1 e la variante 2. I veicoli fino all'anno di produzione 2016 sono da assegnare alla variante 1.

Presupposto per il funzionamento depurazione dei gas di scarico - Generalità

 Il motore gira

 La centralina di comando sistema iniezione benzina e accensione ME (elettronica del motore) (N3/10) riconosce il funzionamento del motore analizzando i segnali del sensore di Hall albero motore (B70). La centralina di comando ME legge direttamente i segnali del sensore di Hall albero motore.

Depurazione dei gas di scarico - Generalità

La depurazione dei gas di scarico riduce i componenti nocivi dei gas e dei residui di combustione emessi dal motore.

Nello specifico si tratta di:

 Ossidi di azoto (NOx)

 Idrocarburi (HC)

 Monossido di carbonio (CO)

 Particolato di fuliggine

La diminuzione delle componenti nocive viene ottenuta grazie alla riduzione e all'ossidazione nel catalizzatore a tre vie, al filtraggio nel filtro antiparticolato per motori a benzina e ad un sistema di ricircolo dei gas di scarico controllato.

Il filtro antiparticolato per motori a benzina è montato nel tipo 117, 156, 246 con codice 598 (filtro antiparticolato per motori a benzina (OPF) con sistema di sensori).

Depurazione dei gas di scarico nel catalizzatore a tre vie

Nel catalizzatore a tre vie la temperatura di esercizio è decisiva. Una conversione degna di nota delle sostanze nocive avviene solo a partire da una temperatura di esercizio di circa 250 °C.

Le condizioni di esercizio ideali per ottenere un elevato tasso di conversione e una lunga durata dell'impianto si hanno nell'intervallo termico compreso tra ca. 400 e 800 °C.

Per raggiungere rapidamente questa temperatura, nei veicoli con cambio 724 con un avviamento a freddo (temperatura del liquido di raffreddamento < 50 °C) vengono innalzati i punti di commutazione per una durata max. di 160 s. Il passaggio ritardato alla marcia superiore, però, è attivo soltanto fino ad una velocità di 53 km/h.

Il passaggio alle marce superiori avviene così soltanto a regimi più elevati.

La centralina di comando ME invia il passaggio ritardato alla marcia superiore in funzione della temperatura del liquido di raffreddamento e della velocità di rotazione delle ruote tramite CAN della trasmissione (CAN C) alla centralina di comando gestione del cambio completamente integrata cambio a doppia frizione (Y3/14n4).

La centralina di comando ME legge direttamente i segnali del sensore della temperatura del liquido di raffreddamento (B11/4).

La velocità di rotazione delle ruote viene inviata dalla centralina di comando Programma Elettronico di Stabilità (N30/4) alla centralina di comando ME tramite CAN dell'assetto o CAN dell'assetto 1.

La conversione chimica avviene nel catalizzatore a tre vie con λ = 1.

Per ossidazione, il monossido di carbonio (CO) viene trasformato in biossido di carbonio (CO2) e gli idrocarburi (HC) in acqua (H2O) e biossido di carbonio (CO2).

Per riduzione gli ossidi di azoto vengono trasformati in azoto (N2) e biossido di carbonio (CO2).

Il funzionamento del catalizzatore a tre vie viene monitorato dalla centralina di comando ME non appena si raggiunge la temperatura di esercizio e si abilita la regolazione lambda.

A tal scopo la centralina di comando ME analizza i segnali provenienti dai seguenti componenti:

 elemento sensibile sonda lambda a valle del catalizzatore (G3/1b1) (concentrazione di ossido di azoto e ossigeno a valle del catalizzatore a tre vie)

 elemento sensibile sonda lambda a monte del catalizzatore (G3/2b1) (concentrazione di ossido di azoto e ossigeno a monte del catalizzatore a tre vie)

 sensore di Hall albero motore (regime del motore)

La centralina di comando ME valuta la capacità di accumulo di ossigeno del catalizzatore a tre vie e, di conseguenza, il relativo invecchiamento.

 Non appena il catalizzatore a tre vie dispone di un quantitativo di ossigeno più elevato di quello richiesto per l'ossidazione del monossido di carbonio, la quantità in eccesso viene accumulata.
Se l'ossigeno presente nel gas di scarico non è sufficiente per l'ossidazione del monossido di carbonio, l'ossigeno accumulato viene decomposto interamente o parzialmente. Questo processo, in combinazione con l'elevata capacità di accumulo di ossigeno del catalizzatore a tre vie, comporta una compensazione quasi completa delle oscillazioni della concentrazione di ossigeno a monte del catalizzatore a tre vie. La capacità di accumulo di ossigeno e, di conseguenza, il funzionamento del catalizzatore a tre vie, si può valutare in funzione dei segnali della sonda lambda a monte e a valle del catalizzatore a tre vie. Con un catalizzatore a tre vie perfettamente funzionante vengono misurati valori elevati e modifiche a monte del catalizzatore a tre vie. Il segnale della sonda lambda a valle del catalizzatore a tre vie è invece quasi costante. Con il progressivo invecchiamento si riduce la capacità di accumulo di ossigeno del catalizzatore a tre vie e, di conseguenza, la capacità di conversione di monossido di carbonio e idrocarburi. Di conseguenza, il segnale della sonda lambda a valle del catalizzatore a tre vie diventa sempre più simile a quello della sonda lambda a monte del catalizzatore a tre vie.

I segnali della sonda lambda a monte e a valle del catalizzatore a tre vie vengono messi a confronto. Se entrambi i segnali sono quasi uguali, il catalizzatore a tre vie non funziona più. Vengono effettuate più misurazioni nel settore di carico parziale inferiore con regimi predefiniti. I risultati vengono confrontati con un diagramma caratteristico memorizzato nella centralina di comando ME.

In caso di identificazione di un guasto, la strumentazione (A1) genera un messaggio di guasto. La centralina di comando ME invia alla strumentazione la richiesta di attivazione della spia di controllo diagnosi motore (A1e58) tramite CAN dell'assetto oppure tramite CAN dell'assetto 1, centralina di comando blocchetto di accensione elettronico (N73) e CAN dell'assetto 2. Nella memoria guasti della centralina di comando ME vengono memorizzati i guasti riconosciuti. Tali guasti possono essere letti e cancellati con il sistema di diagnosi.

Depurazione dei gas di scarico nel catalizzatore ad accumulo di NOx (con codice 920 (iniezione diretta benzina con carica stratificata))

Nel funzionamento con carica omogenea con λ = 1 nel catalizzatore a tre vie vengono trasformate le sostanze nocive, quali gli idrocarburi, il monossido di carbonio e gli ossidi di azoto.

Nel funzionamento a carica stratificata con λ > 1 aumenta la percentuale di ossidi di azoto. La conversione degli ossidi di azoto viene rilevata dal catalizzatore ad accumulo di NOx. Esso accumula gli ossidi di azoto mediante un legame chimico.

La carica stratificata, che consente una riduzione dei consumi di carburante, può essere abilitata solo se gli ossidi di azoto generati in quantità maggiore possono essere accumulati dal catalizzatore ad accumulo di NOx.

Se la capacità di accumulo si esaurisce, gli ossidi di azoto accumulati vengono trasformati in azoto e biossido di carbonio durante la rigenerazione.

Rigenerazione del catalizzatore ad accumulo di NOx

Per eseguire la rigenerazione del catalizzatore ad accumulo di NOx la centralina di comando ME legge i segnali dei componenti di seguito elencati.

 Sensore di temperatura a monte del catalizzatore ad accumulo di NOx (B16)

 Centralina di comando sensore di NOx (N37/4) (tramite CAN dei sensori della trazione (CAN I))

 Sensore di NOx (N37/4b1)

La centralina di comando ME riconosce da un aumento improvviso dei NOx che il catalizzatore ad accumulo di NOx è saturo. La rigenerazione viene avviata attraverso l'attivazione del funzionamento a carica omogenea.

Al termine della rigenerazione il funzionamento a carica stratificata viene nuovamente abilitato.

Per la conversione di NOx la temperatura ottimale all'interno del catalizzatore ad accumulo di NOx è compresa tra 250 e 500 °C. Il catalizzatore ad accumulo di NOx non deve diventare più caldo di 850 °C.

La temperatura dei gas di scarico viene sorvegliata dal sensore di temperatura a monte del catalizzatore ad accumulo NOx. Il sensore di temperatura a monte del catalizzatore ad accumulo di NOx viene letto direttamente dalla centralina ME.

Mediante la formazione della miscela viene regolata la temperatura del catalizzatore ad accumulo di NOx. In base ai modelli di temperatura memorizzati la formazione della miscela viene adattata al fine di proteggere il catalizzatore ad accumulo di NOx da temperature troppo elevate.

 Per convertire tutte le sostanze nocive contenute nei gas di scarico è necessario utilizzare carburanti "senza zolfo". Lo zolfo blocca all'interno del catalizzatore ad accumulo di NOx il posto previsto per gli ossidi di azoto riducendo la capacità di accumulo di ossidi di azoto. Il funzionamento a carica stratificata risulta pertanto ridotto e la rigenerazione deve essere eseguita con maggiore frequenza.

Depurazione dei gas di scarico nel filtro antiparticolato per motori a benzina (tipo 117, 156, 246 con codice 598 (filtro antiparticolato per motori a benzina (OPF) con sistema di sensori)

Il filtro antiparticolato per motori a benzina raccoglie le emissioni di particolato e si rigenera automaticamente in presenza di determinate condizioni di marcia.

Con uno stile di guida convenzionale, la rigenerazione (la combustione della fuliggine) del filtro antiparticolato per motori a benzina avviene prevalentemente in fase di rilascio. Non appena nel filtro antiparticolato per motori a benzina è disponibile una quantità sufficiente di ossigeno, si verifica la combustione della fuliggine.

La sollecitazione termica del filtro antiparticolato per motori a benzina in fase di rilascio dipende in prima linea dal tasso di particolato e dalla temperatura dei gas di scarico a monte del filtro. Temperature troppo elevate durante la combustione della fuliggine possono comportare un danneggiamento dell'intero filtro antiparticolato per motori a benzina.

La temperatura dei gas di scarico e il tasso di particolato del filtro antiparticolato per motori a benzina vengono monitorati in modo permanente.

La temperatura dei gas di scarico viene rilevata dal sensore di temperatura a monte del filtro antiparticolato per motori a benzina (B163/4). Il tasso di particolato viene determinato dal sensore di differenza di pressione del filtro antiparticolato per motori a benzina (B163/3). La centralina di comando ME legge direttamente i segnali del sensore e li analizza. Se i valori misurati superano determinati limiti, la centralina di comando ME avvia appositi interventi nella gestione del motore e richiede la visualizzazione di un messaggio di avvertimento nella strumentazione.

Riduzione delle sostanze nocive mediante sistema di ricircolo dei gas di scarico

Grazie al sistema di ricircolo dei gas di scarico nella camera di combustione viene ridotta la formazione di ossidi di azoto.

Ciò avviene rallentando la combustione. In tal modo si evitano picchi di temperatura che favoriscono la formazione di ossidi di azoto.

Il sistema di ricircolo dei gas di scarico concorre inoltre ad una riduzione delle perdite nel cambio di carico e riduce così anche il consumo di carburante nel settore di carico parziale.

 La centralina di comando sistema iniezione benzina e accensione ME (elettronica del motore) determina l'angolo di ricoprimento valvole mediante l'attivazione del magnete attuatore albero a camme di aspirazione (Y49/1) e del magnete attuatore albero a camme di scarico (Y49/2). In tal modo viene regolato entro determinati limiti il sistema interno di ricircolo dei gas di scarico.