Depurazione dei gas di scarico - Funzionamento

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 (CH)

 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 (N3/40) legge i seguenti segnali:

 Sensore di temperatura a monte del catalizzatore SCR sottoscocca (B16/28)

 Unità sensori di temperatura (B1575)

 Sensore della differenza di pressione filtro particolato per motori diesel (B28/26)

 Centralina di comando SAM (N10), temperatura esterna

 Centralina di comando sensore di NOx a monte del catalizzatore SCR (N37/7)

 Centralina di comando sensore NOx a valle del catalizzatore SCR (N37/8)

 Centralina di comando sensore NOx a valle del catalizzatore SCR sottoscocca (N37/13)

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

 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 (CH), il monossido di carbonio (CO) e gli ossidi di azoto (NOx), generando nei veicoli con filtro antiparticolato per motori diesel attraverso una post-combustione la necessaria energia termica per la fase di rigenerazione del DPF.

Svolgimento della funzione filtro antiparticolato diesel

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 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. L'informazione sul tasso di particolato nel DPF viene ricevuta dalla centralina di comando CDI tramite il sensore della differenza di pressione filtro antiparticolato diesel.

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 del filtro antiparticolato per motori diesel tramite il dispositivo di comando del tempo di incandescenza (N14/8) sulle candele di preriscaldamento (R9)

 Spostamento della curva caratteristica d'innesto tramite l'unità di comando elettrica della gestione del cambio completamente integrata (VGS) (N15/15) (con codice G43 (9G­TRONIC))

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.

La temperatura dei gas di scarico viene sorvegliata durante la rigenerazione dall'unità sensori di temperatura (B157/5).

Il sensore della differenza di pressione filtro antiparticolato per motori diesel (B28/26) rileva, attraverso le tubazioni dei gas di scarico a monte e a valle del filtro antiparticolato per motori diesel, la differenza di pressione dei gas di scarico a monte e a valle del filtro antiparticolato per motori diesel. 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. Una manutenzione necessaria del filtro antiparticolato per motori diesel viene segnalata tramite la spia di controllo diagnosi motore nella strumentazione (A1).

 Se il veicolo percorre tragitti brevi, una rigenerazione interrotta viene suddivisa in più cicli di marcia. Le fasi di pre-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 in un catalizzatore ossidante, in un filtro per il particolato diesel (DPF) ed in un catalizzatore SCR (catalizzatore a riduzione selettiva catalitica).

Mediante l'ossidazione, nel catalizzatore ossidante il CO e gli CH vengono trasformati in CO2 e acqua (H2O).

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  2 AdBlue® (Y129/5) e il catalizzatore SCR è presente 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 viene inviata 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  2 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 99 %.

 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.

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 svolgere la funzione EKAS la centralina di comando CDI legge inoltre i seguenti segnali:

 Sensore della temperatura dell'olio motore (B94/18)

 Sensore della pressione atmosferica (integrato nella centralina di comando CDI), per la pressione atmosferica.

 Modulo del pedale dell'acceleratore (A68), per il riconoscimento del carico

 Sensore di Hall albero motore (B70), per il n. di giri motore

Dopo la valutazione dei segnali in ingresso la centralina di comando CDI attiva il servomotore esclusione condotto di immissione (M55) con un segnale a modulazione dell'ampiezza degli impulsi. Nel campo inferiore di regime motore e di carico del motore 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 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 le farfalle vengono aperte per effetto della forza elastica.