Presupposti per il funzionamento della depurazione dei gas di scarico - Generalità
Morsetto 87M (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)
Particolato di fuliggine
Mediante le seguenti funzioni parziali viene supportata la riduzione delle sostanze nocive:
Esclusione condotto di immissione (EKAS)
Filtro particolato diesel (DPF)
Ricircolo dei gas di scarico (AGR)
Iniezione dell'agente riducente AdBlue®
La centralina di comando CDI (N3/9) legge i seguenti sensori:
Sensore di temperatura a monte del catalizzatore SCR (B16/15)
Sensore di temperatura a monte del catalizzatore (B19/7)
Sensore di temperatura a monte del filtro antiparticolato diesel (B19/9)
Sensore di temperatura a monte del turbocompressore a gas di scarico (B19/11)
Sensore della differenza di pressione DPF (B28/8)
Sonda lambda a monte del catalizzatore (G3/2)
Centralina di comando SAM lato anteriore (N10/6), temperatura esterna tramite CAN abitacolo (CAN B), centralina di comando blocchetto di accensione elettronico (N73), FlexRay autotelaio (Flex E), centralina di comando organi della trasmissione (N127) e CAN trasmissione (CAN C1)
Centralina di comando sensore di NOx a valle del filtro particolato diesel (N37/7), segnale sensore di NOx a valle del filtro per il particolato diesel (N37/7b1) tramite il CAN sensore della trazione (CAN I)
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
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
Svolgimento della funzione Esclusione condotto di immissione
Svolgimento della funzione catalizzatore ossidante
Il catalizzatore ossidante consente di ridurre gli idrocarburi (HC), il monossido di carbonio (CO) e gli ossidi di azoto (NOx), generando nei veicoli con filtro particolato diesel attraverso una postcombustione la necessaria energia termica per la fase di rigenerazione del 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 contenuto di particolato nel DPF viene ricevuta dalla centralina di comando CDI tramite il sensore della differenza di pressione DPF.
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:
Una postiniezione supplementare tramite gli iniettori di carburante (Y76)
Preriscaldamento DPF tramite il LIN trasmissione (LIN C1) attraverso lo stadio finale di incandescenza (N143) alle candelette ad incandescenza (R9)
Spostamento della curva caratteristica d'innesto tramite il CAN trasmissione da parte della centralina di comando gestione del cambio ad integrazione completa (Y3/8n4)
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 e il sensore di temperatura a monte del filtro antiparticolato diesel sorvegliano la temperatura dei gas di scarico durante la rigenerazione.
Il sensore della differenza di pressione DPF rileva, attraverso le tubazioni di pressione gas di scarico a monte del DPF e a valle del 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 eseguire la manutenzione del DPF viene segnalata tramite il CAN trasmissione, la centralina di comando organi della trasmissione, il FlexRay autotelaio, la centralina di comando blocchetto di accensione elettronico e il CAN interfaccia utente (CAN HMI) mediante la spia di controllo diagnosi motore (A1e58) nello strumento combinato (A1).
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
I gas di scarico espulsi dal motore vengono depurati da un catalizzatore ossidante, da un filtro particolato diesel (DPF) e da un catalizzatore 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 del particolato ammonta a circa il 99 %.
L'informazione sulla saturazione del DPF viene rilevata dalla centralina di comando CDI tramite il sensore della differenza di pressione DPF. Quando il tasso 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 bruciati i residui carboniosi contenuti nel filtro per il particolato trasformandosi prevalentemente in CO2.
La componente di ceneri non combuste rimane all'interno del DPF. Il sensore di temperatura a monte del turbocompressore a gas di scarico e il sensore di temperatura a monte del filtro antiparticolato 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 trasmesso dallo strumento combinato, il conducente riceve l'indicazione di recarsi in officina per effettuare l'intervento di manutenzione richiesto.
Quando nel serbatoio AdBlue® viene raggiunto il livello di riempimento "vuoto", viene effettuato un controllo della plausibilità tramite un modello di calcolo 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.
Esclusione condotto di immissione, illustrazione schematica |
1 | Canale di riempimento |
2 | Canale di immissione |
3 | Canali di immissione |
4 | Canali di scarico |
M16/6 | Attuatore della valvola a farfalla |
M55 | Servomotore esclusione del condotto di immissione |
A | Canale di riempimento aria di aspirazione |
B | Canale di immissione aria di aspirazione |
P09.20-2327-76
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 della pressione atmosferica (integrato nella centralina di comando CDI), per la pressione atmosferica
Sensore del pedale dell'acceleratore (B37), per il riconoscimento del carico
Sensore di Hall albero motore (B70), per il n. di giri motore
Per ogni cilindro sono previsti due canali di immissione separati, il canale di riempimento e il canale di immissione, integrati nel collettore di aspirazione. Una farfalla nel servomotore esclusione condotto di immissione consente di chiudere il canale di riempimento. In questo modo sono disponibili soltanto i canali di immissione per il riempimento dei cilindri, determinando così un aumento della velocità del flusso e una maggiore turbolenza dell'aria.
Con l'aumento del n. di giri e del carico del motore i canali di riempimento chiusi si aprono progressivamente fino a garantire il migliore rapporto possibile tra turbolenza e massa d'aria per ogni stato di esercizio del motore. 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 la farfalla viene aperta per effetto della forza elastica.
Documenti citati
- gf0716p9997orb Panoramica componenti del sistema Iniezione diesel Common Rail (CDI)