La circolazione delle auto rappresenta una delle principali cause di inquinamento atmosferico, inteso come modificazione dell’aria apportata dalle emissioni di gas, polveri sottili e fumi, estremamente dannosi per la salute dell’uomo.
Sebbene l’introduzione di una normativa più inflessibile abbia permesso nel tempo di migliorare sensibilmente la qualità dell’aria rispetto agli scorsi decenni, tuttavia le emissioni inquinanti pericolose continuano ad essere ricondotte soprattutto alle auto.
I cosiddetti gas di scarico vengono prodotti dalla combustione della miscela aria-benzina, ma anche da quella aria-gasolio, e sono poi emessi dal motore nell’aria.
Il carburante è composto da atomi di idrogeno e di carbonio, mentre l’aria da ossigeno: se la combustione fosse realmente completa, tutti gli atomi si combinerebbero totalmente, diventando un un gas inerte, ma dallo scarico viene emessa anche una certa quantità’ di sostanze inquinanti.
Di cosa si tratta? Principalmente di ossido di carbonio, idrocarburi incombusti, ossidi di azoto, eccetera; essi rendono incompleta la combustione perché una certa quantità di azoto si combina con l’ossigeno.
L’aumento esponenziale del parco circolante, ha indotto a creare ed installare, dispositivi che riducano notevolmente il tasso di tossicità e inquinamento dei gas prodotti dalle nostre vetture, obbligando le diverse case costruttrici a rendere le proprie auto in regola, con le norme di sicurezza ambientali sempre più rigide (giustamente).
Fap e Dpf: differenze e funzionamento
l DPF (o FAP per il gruppo PSA) è l’acronimo con cui viene chiamato il Diesel Particulate Filter o Filtro Anti Particolato, dispositivo adottato sui motori diesel a partire dalla normativa Euro 3 e divenuto obbligatorio con la norma Euro 5 per abbattere le emissioni inquinanti. Tra questi due dispositivi FAP e DPF c’è una differenza sostanziale: il FAP necessita di un additivo che si miscela automaticamente al gasolio per facilitare la raccolta e successivamente eliminare il particolato.
Il FAP
Il nome FAP (Filtres à Particules) è la definizione commerciale dei filtri antiparticolato, utilizzati dalle vetture del gruppo Peugeot-Citroen (Gruppo PSA). Questa tipologia di filtri è stata la prima ad essere installata su vetture di produzione. Successivamente il loro utilizzo è stato esteso alla motorizzazione 2.0 HDI con conseguente istallazione su un maggior numero di vetture, comprese le vetture della Joint-venture FIAT-PSA (Ulisse-Phedra).
In campo tecnico, il FAP appartiene alla tipologia di filtri che utilizzano vari additivi per essere rigenerati, a base ossidi di cerio (la cosiddetta CERINA).
Essendo tali filtri i primi storicamente istallati a bordo di autovetture, sono anche quelli dove le problematiche, ed i metodi di manutenzione e riparazione, sono più noti. Con il nome di FAP si classifica quindi quella tipologia di filtri che utilizzano un additivo per eseguire la rigenerazione attiva.
Come detto in precedenza, la rigenerazione del filtro è il processo di combustione del particolato depositato al proprio interno tramite l’addito CERINA che forma agglomerati di particolato più grandi, che quindi non sfuggono alle trappole antiparticolato.
La CERINA inoltre abbassa la temperatura di infiammabilità del particolato da 600-650°C a 450°C, e con essa la frequenza di rigenerazioni del filtro antiparticolato e la temperatura a cui avvengono, con benefici legati alla minore produzione di nanoparticelle dannose per la salute.
Per far partire la rigenerazione del filtro, la centralina opera post iniezioni di carburante, portando in temperatura il sistema di scarico per permettere l’avvio della combustione delle particelle solide accumulatesi nel FAP.
La cerina è contenuta in un apposito serbatoio e viene miscelata con il gasolio direttamente nel serbatoio del carburante. Il 5 litri di cerina con cui l’auto esce dalla fabbrica sono sufficienti per i primi 70.000 – 80.000 chilometri, dopodiché è necessario fare rifornimento, che va effettuato esclusivamente da personale specializzato.
Il FAP è dunque un semplice filtro meccanico, nel quale non sono presenti metalli pregiati a fare da catalizzatori per le reazioni chimiche legate alla rigenerazione.
Il DPF
Questo tipologia di filtro antiparticolato detta DPF (Diesel Particulate Filter) non utilizza l’additivo perché innalza maggiormente la temperatura dei gas di scarico, fino a 600-650°C.
L’innalzamento della temperatura viene effettuato attraverso una serie di post-iniezioni con conseguenti post-combustioni, che in parte avvengono nei collettori di scarico e nei catalizzatori ossidanti; tali valori di temperatura sono più che sufficienti 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 metalli nobili che operano da catalizzatori.
Il sistema senza additivo ha il vantaggio di non richiedere il rifornimento dell’additivo che, oltre ad essere un prodotto pericoloso per la salute umana, è anche piuttosto costoso.
Per contro il filtro senza additivo lavora a temperature di innesco rigenerazione più elevate. Inoltre, il filtro senza additivo, a causa della maggiore post-iniezione richiesta soffre di una certa contaminazione (diluizione) dell’olio motore.
In funzione del numero delle rigenerazioni e quindi dello stile guida adottata, l’olio motore può deteriorarsi più rapidamente del normale a causa delle diluizioni dovuta al gasolio.
Alla base della metodologia di rigenerazione del DPF vi è il sistema di iniezione multiple common-rail (MultiJet).
Pro e Contro
Il FAP a il vantaggio di funzionare a temperature inferiori al DPF e di generare minori contropressioni allo scarico, ma lo svantaggio con la necessità dell’additivo cerina e di una durata inferiore rispetto al DPF.
Il DPF ha quindi il vantaggio di una minore complessità rispetto al FAP, dovuta anche al funzionamento senza additivi. Di contro si attiva a temperature più elevate e può provocare la diluizione dell’olio lubrificante.
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I catalizzatori SCR
Perchè si utilizza il catalizzatore SCR sui motori diesel?
Le elevate temperature di combustione dei motori diesel provocano la reazione dell’azoto presente nell’aria (che è composta al 79% circa da questo gas) con l’ossigeno: perciò troviamo nei gas di scarico gli ossidi di azoto, indicati di solito come NOx. Le forme molecolari che può assumere sono il monossido NO, il diossido di azoto NO2 (irritante per mucose e vie respiratorie), il triossido N2O3 e il pentossido N2O5 (molto solubili in acqua, danno origine alle piogge acide).
I limiti molto stringenti imposti dalle normative Euro 6 per gli NOx hanno reso necessario l’impiego dei catalizzatori SCR (Selective Catalyst Reduction), che abbattono gli ossidi di azoto, trasformandoli in azoto e vapore d’acqua, grazie all’iniezione dell’additivo AbBlue e ai setti porosi in ceramica ricoperti di vanadio di cui sono costituiti questi dispositivi.
Grazie alle particolari proprietà dei metalli che formano il catalizzatore SCR e all’energia termica dei gas di scarico, le molecole di ossido di azoto vengono “smontate” in azoto e ossigeno (che reagisce con l’idrogeno formando molecole d’acqua).
Affinché avvenga questa reazione, è necessario introdurre nel catalizzatore SCR l’Adblue: è una soluzione composta al 32,5% da urea e al 67,5% da acqua distillata. L’iniezione avviene a monte del catalizzatore, in una percentuale di 3-5% rispetto al gasolio, quindi il consumo si aggira tra 1 e 1,5 litri ogni 1.000 chilometri.
L’AdBlue si mescola ai gas di scarico formando ammoniaca (NH3): la riduzione chimica (acquisizione di elettroni) che ne segue trasforma gli ossidi di azoto e l’ammoniaca in azoto molecolare (N2) e acqua, composti ovviamente innocui. La reazione con l’ossigeno avviene in un catalizzatore ossidante a valle del catalizzatore SCR. Questo dispositivo favorisce appunto l’ossidazione dei gas che lo attraversano. Qui l’ammoniaca, l’ossigeno e gli ossidi di azoto vengono trasformati in azoto e acqua.
Il catalizzatore SCR, nei motori Peugeot - Citroën, è installato a monte del filtro antiparticolato: secondo PSA, questa scelta determina importanti vantaggi di funzionamento sia per la trappola per ossidi di azoto (oltre 90% di conversione) sia per il FAP (rigenerazioni più rapide).
Di seguito riportiamo un valido video che espone in maniera chiara e approfondita il funzionamento e le caratteristiche del catalizzatore SCR.
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La Normativa Europea ha deciso che le auto diesel dovevano diminuire il valore del PM10 emesso dal tubo di scappamento perchè dannoso alle vie respiratorie di chi le inala. Cosa è il PM10? Come fa a produrre PM10 l' automobile? Perchè il PM10 prodotto dai combustibili fossili è dannoso? |
Fap e sistemi Ad-Blue: Problematiche comuni
Intasamento e blocco FAP
Il filtro antiparticolato è un componente delicato che necessita di una attenta e costante manutenzione per evitare un possibile malfuzionamento. Tra i principali problemi che può accusare il FAP troviamo sicuramente il suo intasamento: quando arriva il momento di pulire il filtro, il software dedicato attiva una spia luminosa che appare sulla strumentazione. Uno dei principali problemi del filtro antiparticolato riguarda l’intasamento dello stesso. Quando è il momento di pulire il filtro, il guidatore viene avvisato mediante l’accensione di una spia luminosa.
Come accennato in precedenza, per attivare la rigenerazione è meglio percorrere una strada extraurbana per una mezz’ora ad una velocità compresa tra i 60 ed i 90 km/h. Il software che deve monitorare il FAP se rileva un’otturazione attiva la pulizia del filtro iniettando una maggiore quantità di gasolio ottenendo in questo modo un aumento della temperatura e bruciando di conseguenza il pericoloso PM10. Se non si riuscirà a percorrere strade extraurbane quando indicato dall’apposita spia, il proprietario della vettura sarà costretto ad un'operazione più invasiva e soprattutto da dover effettuare da professionisti.
Con apposite strumentazioni e l'utilizzo di macchinari specifici, Sismi è in grado di effettuare manutenzione, ripristino e rigenerazione di FAP e catalizzatori, fino a raggiungere una resa pari al 95% rispetto al nuovo. Il processo di rigenerazione consiste in un metodo di pulizia termico, in ambiente pressurizzato, in assoluto rispetto delle normative a tutela dell'ambiente. L'integrità del filtro rimane inalterata e il ciclo di rigenerazione può essere ripetuto più volte sullo stesso filtro e per tutti i tipi di veicoli (auto, furgoni, bus e camion).
| Stati di intasamento Fap / Dpf | ||
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| Esausto | Rigenerato | Con nuovo monolito |
Malfunzionamento e avaria AD-BLUE: errore P20E8
Un malfunzionamento o avaria AdBlue è in genere confermato in officina tramite una diagnosi auto. Il più delle volte l’errore collegato al funzionamento del sistema AdBlue è il codice DTC P20E8. Un autoriparatore esperto infatti sa già che l’errore più diffuso dell’avaria AdBlue è collegato alla bassa pressione dell’additivo. Il problema sta nell’individuare la causa del malfunzionamento al sistema AdBlue. Il primo indiziato che finisce sul banco degli imputati in officina è la pompa di mandata AdBlue all’iniettore SCR.
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