Filtro antiparticolato diesel (DPF)

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1 Filtro antiparticolato diesel (DPF) L impianto del filtro antiparticolato diesel (DPF) riduce il particolato presente nell impianto di scarico dei motori diesel. FIAT TIPO -84- ED. 0.0

2 Legenda: 1 - Modulo di controllo motore 8 Valvola a farfalla di aspirazione 2 Turbocompressore a geometria variabile (VGT) 3 Valvola a tre vie (EGR a bassa pressione) 4 Flussometro 5 Valvola a farfalla sensore di temperatura gas EGR a bassa pressione (LP) 6 Radiatore EGR a bassa pressione (LP) 9 Valvola EGR ad alta pressione (HP) 10 Iniettore 11 Sensore di temperatura gas a uscita DPF 12 Sensore di temperatura gas a ingresso DPF (uscita NSC) 13 Sensore ossigeno a monte NSC 7 Intercooler 14 Sensore di pressione differenziale Il complessivo convertitore catalitico / DPF è posizionato nel vano motore ed è collegato direttamente al collettore di scarico (ad accoppiamento chiuso). Questa posizione rende più semplice il raggiungimento della temperatura di rigenerazione, e pertanto diminuisce il numero di post-iniezioni e la quantità di olio motore che viene diluito. Ciò aiuta a: Ridurre i consumi di carburante Ridurre i costi Il miglioramento della strategia di rigenerazione consente l ottimizzazione del tempo di rigenerazione, grazie all introduzione di un sensore di temperatura del gas di scarico in uscita dal DPF. Sensore di pressione differenziale Legenda: 1 Alimentazione da 5V 2 Terra 3 Segnale Questo sensore rileva la differenza di pressione a monte e a valle del DPF e invia un segnale al nucleo di gestione del motore, che lo utilizza per stabilire la plausibilità della percentuale di ingolfamento calcolata a seconda dei profili di guida. Quando il segnale della pressione differenziale raggiunge un ingolfamento di gran lunga superiore al livello di ingolfamento calcolato secondo il ciclo di guida, il modulo di comando del motore comanda una rigenerazione. Se la causa è attribuibile a un comportamento eccezionale del guidatore, le valvole fanno ritorno ai valori standard a seguito della rigenerazione. In caso contrario, la causa può essere attribuita al malfunzionamento del motore e pertanto, dopo alcune rigenerazioni, la spia luminosa del MIL si accende. FIAT TIPO -85- ED. 0.0

3 Sensore di temperatura a monte del DPF Il segnale di questo sensore viene usato dal modulo di comando del motore per capire quando il filtro DPF ha raggiunto una temperatura all incirca di 450 C, raggiunta dal comando post-iniezione, e in seguito per capire se il filtro DPF ha raggiunto una temperatura all incirca di 630 C e si sta pertanto rigenerando. Sensore di temperatura a valle del DPF Il segnale di questo sensore viene usato dal modulo di comando del motore per valutare lo sviluppo della rigenerazione in corso. Quando il confronto tra le temperature a monte e a valle del DPF dà come risultato ΔT ~ 0 la rigenerazione è prossima al termine. Ciò consente l ottimizzazione dei tempi di rigenerazione (che sono in media più brevi all incirca del 20-30% rispetto agli allestimenti Euro 5). Valvola EGR Vi sono due possibili strategie di comando per la valvola EGR: EGR chiusa: in questo caso, vengono eseguite più post-iniezioni per mantenere la temperatura elevata del gas di scarico. EGR leggermente aperta: in questo caso, i gas di ricircolo rendono la miscela ariadiesel più povera. I gas di scarico sono più caldi e pertanto vengono eseguite meno post-iniezioni. Farfalla motorizzata Durante la rigenerazione DPF, il modulo di comando del motore blocca il condotto di aspirazione, causando la riduzione della portata dell aria di aspirazione. I gas di scarico sono più caldi. In questo modo, viene semplificato il processo di rigenerazione. Turbocompressore a geometria variabile (VGT) Durante la rigenerazione del DPF, i gas di scarico che sono più caldi tendono ad aumentare la rotazione della turbina: in queste condizioni il modulo di comando del motore, regolando l inclinazione dell aletta del turbocompressore a geometria variabile, prova a mantenere invariata la coppia del motore fornita per ottenere una temperatura in ingresso DPF stabile, evitando danneggiamenti al DPF. Filtro antiparticolato diesel (DPF) Il DPF è posizionato nel vano motore, all interno del gruppo che comprende anche il convertitore catalitico; è fatto di carburo di silicone ed ha le seguenti caratteristiche tecniche: grande capacità di filtraggio bassa perdita di carico buona resistenza allo sforzo termico, meccanico e chimico grande capacità di immagazzinamento del particolato. FIAT TIPO -86- ED. 0.0

4 Proprietà del carburo di silicone: Punto di fusione: C Temperatura di esercizio: 900 C Coefficiente di espansione termica (106/ C): 0,5 La temperatura media del DPF durante la rigenerazione è all incirca di 630 C in ingresso e di C in uscita. Oltre i C il DPF è a rischio di rottura, a causa dello shock termico. La rottura dovuta alle vibrazioni avviene quando il filtro viene montato nel contenitore in modo non corretto. La struttura del filtro DPF è fatta di canali bloccati alternativamente (in ingresso e in uscita) allo scopo di forzare il movimento dei gas espulsi attraverso l elemento filtrante, consentendo così la rimozione per via meccanica delle particelle. Importante: il filtro DPF non deve essere pulito, ma in caso di ingolfamento eccessivo deve essere sostituito. Dopo ciascuna rigenerazione, vi è sempre cenere residua (PM) che ostruisce il DPF e ne determina la vita utile. La vita utile normale è di km; tuttavia, questo valore può ridursi a seconda del profilo di guida del cliente e del numero di rigenerazioni. Funzionamento Il modulo di comando del motore calcola la percentuale di ingolfamento del DPF secondo la quantità di particolato (g/h) mappata nella centralina. Questo valore è direttamente collegato ai diversi profili di guida usati dal guidatore. Una volta raggiunta la percentuale di ingolfamento prestabilita, il modulo di comando del motore comanda la rigenerazione, controllando tutti i parametri di gestione del motore, vale a dire la pressione dell aria e del rail e tutte le iniezioni, secondo una modalità appositamente progettata. Questa rigenerazione dura all incirca da 7 a 10 minuti. Il valore di pressione differenziale del DPF viene usato dalla centralina per riconoscere se la percentuale di ingolfamento calcolata è plausibile; in caso contrario, la spia luminosa del MIL si accende per indicare che uno o più componenti del motore non stanno funzionando correttamente e che il filtro DPF si sta ingolfando rapidamente. Inoltre, la summenzionata pressione differenziale del DPF viene altresì usata per comandare una rigenerazione se il guidatore usa occasionalmente un profilo di guida che genera un rapido accumulo di particolato; ciò accade anche se, secondo i calcoli del modulo di comando del motore, la percentuale di ingolfamento massima non è ancora stata raggiunta. Questa misura viene presa per fornire ulteriore protezione al DPF. Per i soli allestimenti Euro 6, è stato aggiunto il riconoscimento dello stile di guida door to door : questo termine indica uno stile di guida nel quale il veicolo viene usato per viaggi brevi, di non oltre 4-5 minuti, a scopo professionale (per esempio, consegne porta a porta). In queste condizioni, il modulo di comando del motore riconosce di trovarsi di fronte a uno stile di guida estremamente critico e, di conseguenza, gestisce diversamente la rigenerazione, inibendola fino a quando non sono presenti le condizioni di attivazione. NOTA: anche con la spia luminosa del DPF accesa, nello stile di guida door to door, la rigenerazione non viene attivata fino al termine di questo stato (quando questo stato termina, la centralina riconosce che vi è un tentativo di rigenerazione in atto). Indicatori ottici di segnalazione delle avarie La gestione dell impianto DPF comprende due modalità di segnalazione, tramite segnali ottici, per indicare possibili avarie: Spia luminosa DPF accesa Spia luminosa MIL accesa Spia luminosa DPF accesa FIAT TIPO -87- ED. 0.0

5 La spia luminosa del DPF è sul cruscotto e si accende se: 1. La rigenerazione non viene completata con successo. NOTA: la centralina può gestire fino a 6 interruzioni di seguito senza accendere la spia luminosa. Alla settima interruzione di seguito, ne comanda l accensione. 2. Il valore di accumulo di particolato stimato eccede una certa soglia, memorizzata nella centralina. Questa seconda causa di attivazione della spia luminosa del DPF è progettata precisamente per l uso del veicolo per periodi molto brevi, generalmente inferiori a 5-8 minuti, che non consentono all impianto di raggiungere le condizioni necessarie a consentire la rigenerazione. Spia luminosa MIL accesa L accensione della spia luminosa del MIL può essere attribuita al malfunzionamento di uno o più componenti del sistema o all eccessivo accumulo di particolato, il che rende necessario la rigenerazione forzata in officina o, addirittura, la sostituzione del DPF. Questa avaria può essere rilevata solamente utilizzando l attrezzatura diagnostica. La tabella riassume le strategie previste a seconda del valore in percentuale (%) del particolato accumulato. Accumulo stimato di particolato nella centralina, % (fuliggine) Sintomi DTC Azione consigliata 135% > 135% Spia luminosa DPF accesa, nessun calo di prestazioni. - Continuare a condurre il veicolo, preferibilmente su una autostrada o superstrada fino a quando la spia luminosa non si spegne. > 160% RC Spia luminosa DPF spenta e spia luminosa MIL accesa, limitazioni lievi del livello di prestazioni. P24A4 Portare il veicolo in officina per la rigenerazione forzata. Flow Res level 1 Possibile spegnimento della spia luminosa DPF (nel caso in cui era accesa) e spia luminosa MIL accesa, limitazioni lievi del livello di prestazioni. P1206 Portare il veicolo in officina per la rigenerazione forzata. Flow Res level 2 MIL accesa, limitazioni lievi del livello di prestazioni, ma si possono notare riduzioni significative del livello di prestazioni a causa dell ingolfamento effettivo del DPF. P2002 Portare il veicolo in officina per la sostituzione del DPF. Iniezioni multiple FIAT TIPO -88- ED. 0.0

6 Il miglioramento del processo di iniezione consente di controllare le emissioni di inquinanti (tuttavia, solamente fino a un certo punto). In particolare, di recente sono state introdotte molteplici strategie di iniezioni multipla, che dividono la fase di iniezione in varie sottofasi (iniezioni divise). La figura sottostante mostra una strategia che adotta fino a 7 iniezioni per ciclo. Nota: Corsa aspirazione - compressione da 0º a 360º Corsa scarico - espansione / combustione da 360º a 720º Post-iniezione Durante la post-iniezione il carburante viene iniettato dopo che il pistone ha sorpassato il punto morto superiore. La temperatura dei gas di scarico aumenta gradualmente fino al raggiungimento della soglia di rigenerazione. Quantità, durata e tempo dell avviamento della post-iniezione sono determinate da strategie che tengono in considerazione le condizioni di funzionamento del motore e il livello di assistenza richiesto. Le after-iniezioni e post-iniezioni vengono attivate solo durante la fase di rigenerazione del filtro antiparticolato. Le iniezioni pilota, pre-, main- e after- vengono attivate col pistone in posizione elevata (A), mentre la post-iniezione viene attivata col pistone in posizione bassa (B).Ciò fa sì che il carburante si diffonda sulle pareti del cilindro, aumentando le perdite di carburante nella coppa dell olio. A B Iniezioni AFTER Le iniezioni AFTER, in alcuni punti di funzionamento del motore, consentono a parte del particolato di venire ossidato direttamente all interno della camera di combustione. Iniezioni POST Le iniezioni POST avvengono quando la pressione all interno del cilindro è bassa, al fine di impedire la combustione del carburante iniettato all interno della camera di combustione, e facendolo invece bruciare all interno del tubo di scarico. Il modulo di comando del motore, al fine di evitare condizioni di funzionamento che mettano a rischio il motore, calcola il livello di degrado dell olio motore e accende la spia luminosa olio motore una volta raggiunta una determinata soglia di sicurezza. FIAT TIPO -89- ED. 0.0

7 L intervallo di sostituzione olio differisce dal calendario dell assistenza programmata e diventa flessibile (da km a km). Il guidatore viene informato della necessità di eseguire il cambio olio, con la raccomandazione di cambiarlo entro i successivi km. A seguito del cambio olio, il parametro che designa la qualità (100%) dev essere azzerato usando witechplus, il che si può fare solamente in un concessionario. Profili di guida Il grafico sottostante mostra le aree di profili di guida registrati nella centralina di gestione del motore. Le aree dei cicli di approvazione di tipo NEDC sono contrassegnate in nero. Legenda: 1 Fast Highway 2 Slow Highway 3 Accelerazione rapida / Uphill 4 Extra Urban Driving 5 Urban Driving 6 Downhill 7 Slow Urban Driving Determinazione del livello di ingolfamento del filtro Il modulo di comando del motore (NCM), al fine di stabilire l accumulo di particolato nel filtro, basa i suoi calcoli su: Chilometraggio Profilo di guida (stili di guida sportiva generano intervalli di rigenerazione più frequenti). Sensore di pressione differenziale (solo per allestimenti Euro 5). Il modulo di comando del motore (NCM), al fine di stabilire il profilo di guida, basa i suoi calcoli su: Velocità del veicolo, numero di giri del motore, pedale acceleratore, temperatura acqua, temperatura gas di scarico. FIAT TIPO -90- ED. 0.0