Presupposti per il funzionamento della depurazione dei gas di scarico - Generalità
Morsetto 87M ON (gestione del motore ON)
Il motore gira
Depurazione dei gas di scarico - Generalità
Il compito del sistema di depurazione gas di scarico è quello di ridurre le emissioni di gas di scarico:
- ossidi di azoto (NOx)
- idrocarburi (HC)
- monossido di carbonio (CO)
- residui carboniosi
Mediante le seguenti funzioni parziali viene supportata la riduzione delle sostanze nocive:
- Esclusione condotto di immissione (EKAS)
- Riscaldamento filtro per il particolato diesel (DPF) con codice (474) Filtro per il particolato
- Ricircolo gas di scarico (AGR)
– Iniezione dell'agente riducente AdBlue® (con codice (U42) Depurazione dei gas di scarico diesel BlueTEC (SCR)) (tranne tipo 204.0/2/3, 207, 212, 218)
La centralina di comando CDI (N3/9) legge i seguenti sensori:
– Sensore di temperatura a monte del catalizzatore SCR (B16/15) (con codice (U42) Depurazione dei gas di scarico diesel BlueTEC (SCR)) (tranne tipo 204.0/2/3, 207, 212, 218)
– Sensore di temperatura a monte del catalizzatore (B19/7) (con codice (U42) Depurazione dei gas di scarico diesel BlueTEC (SCR)) (tranne tipo 204.0/2/2/3, 207, 212, 218)
– Sensore di temperatura a monte del filtro antiparticolato diesel (B19/9) (con codice (474) Filtro per il particolato)
– Sensore di temperatura a monte del turbocompressore a gas di scarico (B19/11)
– Sensore della differenza di pressione DPF (B28/8) (con codice (474) Filtro per il particolato)
– Elemento sensore sonda lambda a monte del catalizzatore (G3/2b1)
– Centralina di comando SAM con modulo fusibili e relè lato anteriore (N10/1), temperatura esterna tramite CAN autotelaio (CAN E)
– Centralina di comando sensore di NOx a valle del filtro particolato diesel (N37/7), segnale sensore di NOx a valle del filtro particolato diesel (N37/7b1) tramite il CAN sensore della trazione (CAN I) (con codice (U42) Depurazione dei gas di scarico diesel BlueTEC (SCR)) (tranne tipo 204.0/2/3, 207, 212, 218)
– Centralina di comando sensore di NOx a valle del catalizzatore SCR (N37/8), segnale sensore di NOx a valle del catalizzatore SCR (N37/8b1) tramite il CAN sensore della trazione (CAN I) (con codice (U42) Depurazione dei gas di scarico diesel BlueTEC (SCR)) (tranne tipo 204.0/2/3, 207, 212, 218)
– Centralina di comando sensore del tasso di particolato (N74), segnale sensore del tasso di particolato (N74b1) tramite il CAN sensore della trazione (sul tipo 204.9 con codice (494) Versione per gli USA)
Depurazione dei gas di scarico - Svolgimento della funzione
I seguenti sistemi parziali sono coinvolti nella depurazione dei gas di scarico:
Svolgimento della funzione catalizzatore ossidante
Svolgimento della funzione Filtro antiparticolato diesel (DPF)
Svolgimento della funzione Catalizzatore SCR (con codice (U42) Depurazione dei gas di scarico diesel BlueTEC (SCR)) (tranne tipo 204.0/2/3, 207, 212, 218)
Svolgimento della funzione Esclusione condotto di immissione
Svolgimento della funzione catalizzatore ossidante
Il catalizzatore ossidante permette la riduzione degli idrocarburi (HC), del monossido di carbonio (CO) e degli ossidi di azoto (NOx) e sui veicoli con codice (474) Filtro per il particolato grazie a una post-combustione sviluppa l'energia termica necessaria per la fase di rigenerazione DPF.
Svolgimento della funzione Filtro antiparticolato diesel (DPF)
Il DPF è costituito da un corpo filtrante ceramico a nido d'ape di carburo di silicio rivestito del metallo nobile platino. I canali del DPF sono aperti alternativamente davanti e dietro e divisi tra di loro dalle pareti filtranti porose del corpo a nido d'ape del filtro.
I gas di scarico prefiltrati dal catalizzatore ossidante scorrono nei canali aperti sulla parte anteriore del DPF e, attraverso le pareti filtranti porose del corpo filtrante a nido d'ape, giungono nei canali aperti sulla parte posteriore. Dopodiché i gas di scarico depurati e filtrati vengono espulsi tramite l'impianto di scarico. Il particolato di fuliggine viene trattenuto nel corpo a nido d'ape del filtro DPF.
Quando il contenuto di particolato supera un valore definito sulla base di una mappatura, se sono presenti i presupposti per la rigenerazione, la centralina di comando CDI avvia la fase di rigenerazione. L'informazione sul tenore di particolato nel DPF viene ricevuta dalla centralina di comando CDI tramite il sensore della differenza di pressione DPF (con codice (474) Filtro per il particolato).
La rigenerazione avviene attraverso un aumento periodico della temperatura dei gas di scarico. A tal fine vengono avviate dalla centralina di comando CDI le seguenti funzioni:
– Un'ulteriore postiniezione tramite gli iniettori di carburante (Y76)
– Preriscaldamento DPF tramite il LIN trasmissione (LIN C1) attraverso lo stadio finale di incandescenza (N14/3) alle candelette ad incandescenza (R9)
- Spostamento della curva caratteristica d'innesto tramite il CAN trasmissione (CAN C) da parte della centralina di comando gestione elettronica del cambio (N15/3) (con codice (423) Cambio automatico a 5 marce (NAG))
– Spostamento della curva caratteristica d'innesto tramite il CAN trasmissione da parte dell'unità di comando gestione del cambio ad integrazione completa (Y3/8) (con codice (427) Cambio automatico a 7 marce)
Attraverso l'aumento della temperatura dei gas di scarico, i residui carboniosi contenuti nel DPF vengono combusti e trasformati principalmente in biossido di carbonio (CO2). Le ceneri prodotte rimangono nel filtro DPF. Il sensore di temperatura a monte del turbocompressore a gas di scarico ed il sensore di temperatura a monte del filtro antiparticolato diesel, sui veicoli con codice (474) Filtro per il particolato, sorvegliano la temperatura dei gas di scarico durante la rigenerazione.
Il sensore della differenza di pressione DPF (con codice (474) Filtro per il particolato) rileva tramite le tubazioni di mandata dei gas di scarico a monte del DPF e a valle DPF la differenza di pressione dei gas di scarico a monte e a valle del DPF. Sulla base di tale differenza e della massa dei gas di scarico calcolata dalla centralina di comando CDI, attraverso un diagramma caratteristico viene rilevato il contenuto di fuliggine all'interno del filtro DPF. La necessità di effettuare la manutenzione del DPF viene segnalata attraverso il CAN dell'autotelaio tramite la spia di controllo diagnosi motore (A1e58) nello strumento combinato (A1). Il sensore del tasso di particolato misura la concentrazione del particolato a valle del DPF e sorveglia così l'intera depurazione dei gas di scarico.
Se il veicolo percorre tragitti brevi, una rigenerazione interrotta viene suddivisa in più cicli di marcia. Le fasi di riscaldamento fino al raggiungimento della necessaria temperatura di rigenerazione sono pertanto più frequenti. La fase di rigenerazione avviene senza che il conducente lo percepisca.
Svolgimento della funzione Catalizzatore SCR (con codice (U42) Depurazione dei gas di scarico diesel BlueTEC (SCR)) (tranne tipo 204.0/2/3, 207, 212, 218)
I gas di scarico espulsi dal motore vengono depurati in un catalizzatore ossidante, in un filtro per il particolato diesel (DPF) ed in un catalizzatore riducente (catalizzatore a riduzione selettiva catalitica (SCR)). Mediante l'ossidazione, nel catalizzatore ossidante il CO e gli HC vengono trasformati in CO2 e acqua (H2O). Il DPF è costituito da un corpo filtrante ceramico a nido d'ape di carburo di silicio rivestito del metallo nobile platino.
I canali del DPF sono aperti alternativamente davanti e dietro e divisi tra di loro dalle pareti filtranti porose del corpo a nido d'ape del filtro.
I gas di scarico prefiltrati dal catalizzatore ossidante scorrono nei canali aperti sulla parte anteriore del DPF e, attraverso le pareti filtranti porose del corpo filtrante a nido d'ape, giungono nei canali aperti sulla parte posteriore. Il particolato di fuliggine viene trattenuto nel corpo a nido d'ape del filtro DPF. Durante la fase di rigenerazione del DPF le particelle di particolato trattenute vengono combuste grazie ad una temperatura più alta dei gas di scarico.
A monte del catalizzatore SCR viene iniettato l'agente riducente AdBlue® che mediante termolisi (reazione chimica indotta dal calore) ed idrolisi (reazione chimica indotta dall'acqua) viene trasformato in ammoniaca (NH3).
Tra la valvola di dosaggio AdBlue® (Y129) e il catalizzatore SCR si trova un elemento miscelatore. Esso consente di migliorare il processo di idrolisi dell'agente riducente AdBlue® e assicura una più uniforme distribuzione dell'AdBlue® a monte del catalizzatore SCR.
I NOx contenuti nei gas di scarico, all'interno del catalizzatore SCR vengono trasformati con l'NH3 in azoto molecolare (N2) e H2O.
La quantità di agente riducente richiesta viene calcolata dalla centralina di comando CDI sulla base di una mappatura e trasmessa tramite il CAN sensore della trazione alla centralina di comando AdBlue® (N118/5). Quest'ultima provvede quindi, sulla base di una mappatura, all'iniezione della quantità calcolata dell'agente riducente AdBlue® attraverso la valvola di dosaggio AdBlue®.
Il tasso di conversione della componente di NOx dei gas di scarico varia in funzione della temperatura e può raggiungere l'80 %. La riduzione della percentuale di fuliggine è pari al 99 % circa.
La condizione di carico del DPF è rilevata dalla centralina di comando CDI tramite il sensore della differenza di pressione DPF (con codice (474) Filtro per il particolato). Quando il contenuto di particolato supera un valore definito sulla base di una mappatura, se sono presenti i presupposti per la rigenerazione, la centralina di comando CDI avvia la fase di rigenerazione. La rigenerazione avviene mediante periodico aumento della temperatura dei gas di scarico attraverso una ulteriore postiniezione.
Mediante l'aumento della temperatura dei gas di scarico vengono bruciate le particelle di fuliggine contenute nel filtro per il particolato trasformandosi prevalentemente in CO2.
La componente di ceneri non combuste rimane all'interno del DPF. La sonda termica a monte del turbocompressore a gas di scarico e la sonda termica a monte del filtro per il particolato diesel sorvegliano la temperatura dei gas di scarico durante la rigenerazione. La necessaria manutenzione del DPF viene segnalata mediante la spia di controllo diagnosi motore nello strumento combinato.
Quando nel serbatoio AdBlue® viene raggiunto il livello di "riserva", parallelamente ad un segnale acustico, il display multifunzione (A1p13) segnala al conducente di recarsi in officina per effettuare l'intervento di manutenzione richiesto.
Quando nel serbatoio AdBlue® viene raggiunto il livello di riempimento "vuoto", un modello di calcolo verifica la plausibilità del segnale di "vuoto". Se anche il controllo di plausibilità indica il livello di riempimento "vuoto", parallelamente all'attivazione di un segnale acustico, nella memoria guasti della centralina di comando CDI ha luogo un'apposita registrazione e la spia di controllo diagnosi motore nello strumento combinato viene attivata. A partire da questo momento sono disponibili max. 20 avviamenti con una percorrenza presunta di 32 chilometri ciascuno. Il numero di avviamenti ancora disponibili viene visualizzato sullo strumento combinato. Dopo l'ultimo "avviamento" disponibile il veicolo non può più essere messo in funzione.
Svolgimento della funzione Esclusione condotto di immissione
L'esclusione condotto di immissione (EKAS) consente di ottenere in tutte le condizioni di carico del motore il miglior rapporto possibile tra turbolenza dell'aria e massa d'aria.
Per comandare l'EKAS la centralina di comando CDI legge i seguenti sensori:
– Sensore temperatura olio (B1)
– Sensore della pressione atmosferica per la pressione dell'aria ambiente
– Sensore del pedale dell'acceleratore (B37) per il riconoscimento del carico
- Sensore di Hall albero motore (B70) (con codice (B03) Funzione ECO start/stop), per n. di giri motore
- Sensore di posizione albero motore (L5) (tranne codice (B03) Funzione ECO start/stop), per n. di giri motore
Dopo la valutazione dei segnali di ingresso la centralina di comando CDI attiva il servomotore esclusione condotto di immissione (M55) con un segnale a modulazione dell'ampiezza degli impulsi (segnale PWM).
Nel campo inferiore di n. di giri motore e di carico la metà dei canali di immissione (2 canali di immissione per cilindro) viene chiusa dagli sportelli dell'EKAS. Nei canali di aspirazione aperti aumenta dunque la velocità di flusso. Questo aumento determina un innalzamento della turbolenza che si riflette positivamente sul comportamento fluidodinamico. In tal modo si ottiene un miglioramento della combustione che determina, tra l'altro, una riduzione del particolato di fuliggine nei gas di scarico.
Con l'aumento del n. di giri e del carico del motore i canali di immissione chiusi vengono aperti in modo continuo, in modo tale che per ogni fase di esercizio del motore sia disponibile il miglior rapporto possibile tra turbolenza dell'aria e massa d'aria. In tal modo si ottimizzano la composizione dei gas di scarico e la potenza del motore.
In caso di guasto o di interruzione della tensione di alimentazione le farfalle vengono aperte per effetto della forza elastica.
Documenti citati
- gf0716p9997om Panoramica componenti del sistema Iniezione diesel Common Rail (CDI)