Tipologie di filtri antiparticolato

Scritto da Autofil snc on 26 Novembre 2011. Postato in Tecnica

Documentazione Tecnica

Il filtro antiparticolato, inserito nell”impianto di scarico ed integrato con la marmitta catalitica, è costituito da un supporto monolitico a base di carburo di silicio poroso. Esso consente di ridurre a meno di un millesimo la quantità di particolato emesso, anche tenendo conto delle particelle con dimensioni più piccole (< 20nm). Esso è quindi un vero e proprio filtro meccanico, costituito da una serie di canali sulle cui superfici viene intrappolato il particolato, mentre i gas di scarico ne attraversano le pareti porose.

Fig. 1

A Gas di scarico in ingresso

B Gas di scarico in uscita filtrati

Essendo tali filtri, vere e proprie trappole meccaniche dove le polveri vengono intrappolate, necessitano di una pulizia periodica. Tale pulizia prende il nome di rigenerazione.

La rigenerazione è il processo di combustione del particolato presente all’interno del filtro, che libera le porosità dove si depositano le polveri.

Tale processo, avviene in media ogni 800/1000 km. anche se non sono da escludere intervalli inferiori ai 400 km per utilizzi particolarmente gravosi del veicolo. (la distanza percorsa fra una rigenerazione e la successiva dipende dalle condizioni di funzionamento ed utilizzo del veicolo/motore)

Le tipologie di sistema filtro particolato, utilizzate dai motoristi, sono fondamentalmente 2:

Fap o Dpf

Queste due tipologie di sistema filtrante si distinguono per la loro struttura e per il loro funzionamento. La differenza maggiore, risiede fondamentalmente nella strategia di rigenerazione dei filtri ceramici veri e propri.

Fap

Il nome FAP è la definizione commerciale dei filtri antiparticolato, utilizzati dalle vetture del gruppo Peugeot-Citroen-PSA.

Questa tipologia di filtri è stata la prima ad essere istallata su vetture di produzione (motore 2.2 HDI Peugeot 607). 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 Join-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, Ferro… (un additivo commercialmente noto è chiamato Eolys).

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.

La combustione di tale particolato avviene alla temperatura di all’incirca 600-650°C. Per raggiungere tali temperature, le moderne motorizzazioni diesel effettuano post iniezioni dopo il punto morto superiore, che bruciano sul catalizzatore ossidante posto davanti al filtro ceramico. con lo scopo di aumentare la temperatura dei gas di scarico.

Per abbassare la soglia di rigenerazione, il carburante nel sistema è additivato opportunamente per ridurre la temperatura di combustione del particolato a 450°C circa. Mediante post iniezioni la temperatura dei gas raggiunge quindi i 450°C, in modo da avviare la combustione del particolato presente all’interno della filtro ed eseguire la rigenerazione del filtro.

Fig. 2 – Schema di impianto con filtro FAP

A. Motore

B. Common rail

C. Pompa alta pressione

D. Centralina controllo motore

E. Pompa combustibile

F. Indicatore di livello

G. Iniettore e regolatore

H. Serbatoio carburante

L. Additivo

M. Silenziatore

N. Sensore

P. Filtro antiparticolato

R. Precatalizzatore

DPF

Questo tipo di sistema – filtro antiparticolato 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 sufficiente 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 diluizione dovuta al gasolio. Alla base della metodologia di rigenerazione del DPF vi è il sistema di iniezione multiple common-rail (MultiJet)

Tags: DPF, FAP, filtro antiparticolato

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