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Matt

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    Utente Tractorum.it
  1. Concordo con j.beer. Sui motori agricoli si privilegia l'affidabilità e alla fine capisco chi dice che quello che non c'è non si rompe. Teniamo però presente che per rispettare le normative sulle emissioni, che dettano legge sullo sviluppo dei motori, alcune complicazioni le devono introdurre. Che sia un sistema SCR che si tira dietro serbatoio di urea, iniettore e catalizzatore e comandi della centralina o un sistema con uso di EGR che richidede valvola egr, spesso l'egr cooler, controllo in centralina, fap e appunto la turbina a geometria variabile. La turbina a geometria variabile la inseriscono principalmente perchè lo richidede la strategia EGR, poi anche se il range di numero di giri è molto minore di un motore automobilistico (dove le geometrie variabili si sono parecchio diffuse), darà alcuni vantaggi sulla curva di coppia. Per quanto riguarda le fasature variabili delle valvole le ritroviamo soprattutto nei motori a benzina, dove si hanno alti regimi di rotazione e sono ben presenti e fondamentali gli effetti dinamici, cioè delle onde di pressione possono favorire o penalizzare l'ingresso dell'aria nel cilindro e l'uscita dei gas. Quindi non a tutti i numeri di giri ad esempio è favorevole un certo anticipo di apertura della valvola di aspirazione, perciò variare la fasatura dà vantaggi. Ad esempio il vtec honda che citavate è un sistema di questo tipo. Su un motore agricolo il numero di giri è così basso che effetti dinamici non ce ne sono quasi, i vantaggi di un sistema come il vtec ad esempio, sarebbero assolutamente minimi. Discorso diverso per il Multiair che chiamare sistema di fasatura variabile è riduttivo. Permette in ogni ciclo del motore di scegliere la logica di apertura della valvola di aspirazione (per le valvole di scarico per ora utilizzano l'albero a camme normale) e quindi di regolare il carico senza l'uso della farfalla che è nei benzina una delle principali ragioni di perdita di efficienza. Per questo dichiarano di aver ottenuto un calo dei consumi. Inoltre questa libertà di attuazione può essere utilizzata anche con altri scopi, come ad esempio tramite un angolo di incrocio realizzare un EGR interno (richiamare i gas di scarico direttamente dalla valvola di scarico a quella di aspirazione). In un futuro il Multiair si potrebbe vedere sui Diesel appunto per questo ultimo motivo, non con lo scopo di regolare il carico che avviene già in modo efficiente regolando il rapporto aria/combustibile. Il gruppo fiat dà infatti per possibile un'estensione della sua applicazione ai Diesel, lo potete vedere anche nel sito del multiair di fpt: MultiAir - La strategia innovativa per la gestione dell'aria Comunque sui Diesel agricoli è una possibilità molto più remota e difficile direi, anche per il solito discorso di introdurre complicazioni.
  2. La pressione di sovralimentazione cresce con l'aumentare dei giri motore. Si ha un determinato valore di pressione di sovralimentazione oltre il quale il costruttore decide di non andare per limiti strutturali. Se viene utilizzata una wastegate si può mettere una turbina abbastanza piccola, che raggiunge a un basso numero di giri la pressione massima stabilita. Quando raggiunge poi tale pressione, da quel numero di giri in poi interviene la valvola wastegate che scarica parte della portata di gas che arrivano in turbina, mantenendo la pressione ad un livello abbastanza costante. Lo scarico di parte dei gas infatti riduce la velocità di rotazione della turbina e di conseguenza anche quello del compressore a cui è collegata rigidamente. Non utilizzare una wastegate significa che la pressione cresce sempre con il numero di giri motore e non viene limitata, perciò la turbina deve essere più grande per non rischiare di avere pressioni di sovralimentazione troppo elevate agli alti regimi. Da un lato si penalizza la coppia ai bassi regimi, in quanto la massima pressione di sovralimentazione viene appunto raggiunta a regimi più alti, dall'altro si hanno consumi specifici più bassi agli alti regimi, perchè la turbina più grande fa meno da "tappo" allo scarico del motore. Nel grafico si può vedere un esempio di confronto tra turbine con differenti aree di ingresso. - Grafico tratto da G. Ferrari, Motori a combustione interna - Con Pe si indica la potenza del motore, pme invece è la pressione media effettiva a cui è proporzionale la coppia (in pratica potete considerare l'andamento di pme simile a quello della coppia), csc è il consumo specifico di combustibile. Si nota bene come le turbine più piccole forniscano maggiore coppia ai bassi regimi, ma un più alto consumo specifico agli alti. Inoltre si nota l'intervento della valvola wastegate, infatti tutte le turbine dell'esempio vengono "tagliate" al valore massimo di pressione di sovralimentazione stabilito, oltre il quale la curva di coppia non cresce più. L'esempio è sicuramente riferito ad un motore automobilistico se guardate, perchè il regime va fino a 6000 giri/min. Direi che è il minore range di numero di giri che permette ai motori agricoli di non utilizzare in alcuni casi la wastegate.
  3. La turbina a geometria fissa regola la pressione di sovralimentazione mediante la valvola wastegate, che la taglia ad un determinato valore sopra il quale si è deciso di non andare per limiti costruttivi, ecc.. La pressione di sovralimentazione sale con l'aumentare del numero di giri, per avere una curva di coppia pronta in basso con turbina a geometria fissa, si utilizza una turbina abbastanza piccola (fino a un certo limite altrimenti non avrei le necessarie portate d'aria agli alti) che fornisca subito pressione e poi la si taglia oltre un certo valore con la waste gate. La turbina a geometria variabile ha un attuatore (detto rack) che permette di regolare, in base all'indicatore data dalla centralina, l'area di ingresso dei gas in turbina. E' come se potessi in qualche modo variare la dimensione della turbina, con dei limiti comunque perchè le palette della turbina sono ottimizzate per una posizione e nelle altre i rendimenti della turbina calano. http://www.registrostoricoitalianor5turbo.it/turbovariabile.jpg La geometria variabile permette quindi un miglioramento dell'andamento della pressione con il regime di rotazione e di conseguenza della curva di coppia, specie ai più bassi regimi. Di contro, la geometria fissa ha una wastegate che si apre meccanicamente, o al massimo ha un contollo elettronico che la apre un po' di più ai medi regimi, mentre la geometria variabile richiede dalla centralina per ogni situazione l'indicazione della posizione del rack (attuatore). La maggiore complessità della geometria variabile, che richiede dei palettamenti mobili azionati dall'attuatore, è la ragione dela minore affidabilità. Il motivo per cui John Deere la utilizza, oltre al miglioramento già detto della curva di coppia, è probabilmente strettamente legato all scelta di abbattere gli inquinanti NOx mediante ricircolo dei gas di scarico EGR. La quantità di gas di scarico da inserire nel motore è limitata dal limite del fumo, in quanto il loro inserimento toglie spazio all'aria fresca aspirata ed il motore si troverebbe in alcune condizioni a lavorare con rapporti aria/combustibile troppo bassi, che appunto produrrebbero fumo. La turbina a geometria variabile introduce maggiore aria grazie alla superiore pressione di sovralimentazione, permettendo di allontanare il limite del fumo ed aumentare quindi la quantità di EGR. La ritroviamo infatti sui trattori premium, dove le limitazioni di NOx sono più stringenti e serve maggior utilizzo dell'EGR, o un sistema di post trattamento SCR come ha scelto NewHolland.
  4. Se ci sono ancora posti disponibili, mi aggiungerei volentieri. Matt
  5. Complimenti a Tiziano anche da parte mia! L'articolo è interessante e invito tutti a leggerlo. Matt
  6. Grazie a chi ha votato la mia foto e complimenti al vincitore!!
  7. Per la prima volta partecipo anch'io..!! Il titolo della foto è: Trova l'intrusa... Lo scenario è quello di un'azienda agricola in prossimità di Vicenza. I mezzi che si trovano parecchio a loro agio nel campo sono, da sinistra, un Lamborghini R335, un Lamborghini R654 e un Lamborghini 2241R. L'intrusa (che avrebbe probabilmente qualche difficoltà in più su quel terreno..) è invece la Formula SAE 2009 della Facoltà di Ingegneria dell'Università di Modena e Reggio Emilia. Non in concorso, ma ero parecchio indeciso, le due seguenti foto: Ciao a tutti!!!!
  8. Grazie Filippo, ho inserito qualche informazione in più sui sistemi SCR. Purtroppo non ho trovato molto su questi sistemi, sia perchè sono parecchio recenti e sia perchè si dovrebbe sconfinare a parlare delle reazioni chimiche che avvengono e non sarei sinceramente in grado. Matt
  9. Ringrazio anch'io Toni e lo staff di Tractorum che hanno organizzato la visita alla Carraro. Complimenti! Una visita veramente interessante specialmente per la disponibilità dell'azienda, che ha interesse a far conoscere la propria realtà, sicuramente unica nel suo genere in quanto riesce a far convivere al suo interno vari concorrenti e a garantire la qualità che marchi così affermati richiedono. Tractorum, ricordiamolo, ha avuto a sua disposizione varie persone, che spaziavano dal direttore e dai resposabili commerciali dei vari brand clienti della Carraro fino agli ingegneri dell'azienda. Tutti si sono dimostrati veramente disponibili, ringrazio in particolare questi ultimi con cui abbiamo avuto occasione di intrattenercì un po' ottenendo risposte a vari quesiti e curiosità. Matt
  10. Questi nuovi motori devono rispettare la normativa Tier4/stage III B, i cui limiti di emissioni possiamo vederli nell'articolo che avevo postato oppure direttamente dal grafico fornito da john deere nel sito all'indirizzo: http://www.deere.it/region_ii/media/images/equipment/power_systems/info_center/emissions_information/standards/emissions_graph_it.jpg Possiamo notare che le variazioni principali dalla normativa precedente riguardano la diminuzione del particolato PM e si differenziano in funzione del range di potenza dei motori. Sempre dal grafico delle normative precedenti possiamo notare come alle fasce di potenza 37-75 kW e 75-130 kW non siano praticamente quasi richieste diminuzioni di NOx ma diminuzioni consistenti di particolato PM. Infatti viene mantenuto invariato il sistema EGR per il controllo di NOx ma viene aggiunto il filtro DPF per il particolato. Questa frase, sebbene non sia specificato nell'articolo, io la imputerei, vedendo il grafico precedente, solamente ai motori con fascia di potenza 130-560 kW. Nei motori superiori ai 130 kW si parla quindi di aggiornamento del sistema EGR per ottenere la diminuzione degli NOx. Su questi motori non è presente SCR ma il controllo degli NOx viene svolto principalmente mediante ricircolo dei gas di scarico EGR. Faccio notare però che questa normativa non è ancora quella definitiva Tier4/Phase IV che prevederà, come si può notare dal solito grafico sopracitato, una drastica riduzione delle emissioni di NOx, mantenendo stabile la quantità di PM. Immagino quindi che anche John Deere in futuro dovrà per soddisfare tale normativa agire in qualche maniera. Le strade sono l'adozione di SCR, o di altri sistemi di post-trattamento come trappole NOx (che richiedono anch'esse una rigenerazione tipo FAP comunque e secondo la magneti marelli non raggiungerebbero i limiti di emissioni su veicoli pesanti). La quantità di EGR secondo me ha un limite perchè ha alcuni svantaggi come quello dell'aumento dei consumi (diminuisce le temperature di combustione e la svilisce in quanto sono gas già combusti che non vi prendono più parte) e della difficoltà di settaggio in quanto se è troppo si possono avere problemi di avviamento a freddo. Se John Deere, che è uno dei principali costruttori, ha deciso di continuare sulla strada dell'EGR per il momento, sicuramente avrà i suoi buoni motivi. Probabilmente (parere personale) avranno rilevato un incremento dei consumi accettabile, il mantenimento comunque del buon funzionamento del motore per questa normativa provvisoria e avranno ritenuto più conveniente evitare l'inserimento dell'SCR e la conseguente necessità di inserire ADblue periodicamente (consumo additivo 3-5 % del consumo di gasolio secondo fonti Magneti Mareli ed Iveco), percepito dai clienti come costo aggiuntivo subito individuabile. Magneti Marelli, ad esempio, da per quasi certa, nei suoi piani, l'introduzione di SCR nei motori agricoli, nel trasporto pesante e pure nel trasporto passeggeri dal segmento D in su. Ricordo che Magneti Marelli fa parte del gruppo Fiat e pertanto direi che segue lo sviluppo dei motori gruppo Fiat, Alfa, Lancia, CNH, Iveco e non so, probabilmente anche altri. John Deere ha una società interna che se ne occupa, come si legge dall'articolo, che evidentemente segue differenti strategie: I sistemi FAP se ben calibrati non dovrebbero penalizzare eccessivamente i consumi in quanto la rigenerazione è un evento saltuario e limitato nel tempo. Se hanno problemi tipo alcune auto nelle quali sono posizionati nello scarico lontano dal motore quindi freddi e fanno fatica a rigenerare specie in città dove non vanno alla giusta temperatura, si intasano repentinamente perchè i gas attraversano il filtro in direzioni preferenziali, allora magari si, ma è un altro discorso. L'EGR significa introdurre gas già combusti in camera allo scopo di diminuire la temperatura di combustione, ma ovviamente non vi prendono parte. Personalmente non vedo motivi su come potrebbero migliorare i consumi. Inoltre la riduzione " a monte" delle emissioni di NOx prevede altri accorgimenti come ad esempio la tendenza a diminuire il rapporto di compressione dei motori diesel, sia per diminuire le temperature di combustione, sia per facilitare l'avviamento da freddo in presenza di EGR. Ricordo che il rapporto di compressione elevato è una delle caratteristiche che contribuisce a elevare l'efficienza termodinamica del motore Diesel. Secondo me comunque, se anche li peggiorano dipende sempre di quanto, se è qualcosa di accettabile che permette di ottenere però una diminuzione drastica delle emissioni senza aggiungere complicazioni dovute all'SCR (inserimento del filtro, iniettore, gestione elettronica, serbatoio e rabbocco additivo) direi che sia qualcosa da mettere in conto. Probabilmente poi gli aumenti progressivi di efficienza dovuti a vari accorgimenti, ai miglioramenti dei sistemi di iniezione common rail ad esempio, stanno controbilanciando in parte tali effetti di aumento dei consumi. Quando la quantità diventa impegnativa e l'incremento dei consumi diverrebbe consistente la tendenza pare essere quella di passare all'SCR. Secondo me lo dimostra il fatto che venga adottato nel trasporto pesante dove il consumo è fondamentale (come annunciato da Iveco per i suoi veicoli più pesanti). Iveco: Tecnologia all?avanguardia Ne cito parte: _________________ da IVECO.COM Allo stato attuale i soli interventi sulla combustione non sono in grado di ridurre contemporaneamente il livello di emissione del particolato (PM) e degli ossidi di azoto (NOx), che sono gli inquinanti più critici per i motori diesel. Agendo solo sul motore si riesce a ridurre le emissioni di uno di questi inquinanti solo aumentando quelle dell’altro. Ne consegue che si possono percorrere due strade: - abbattere le emissioni di particolato grazie a interventi sulla combustione, e ridurre gli ossidi di azoto tramite il post-trattamento dei gas di scarico (con la tecnologia SCR); oppure - ridurre al minimo gli ossidi di azoto agendo sulla combustione (attraverso la tecnologia EGR), grazie al ricircolo dei gas di scarico. Il punto di forza della tecnologia SCR è quello di consentire una significativa riduzione del consumo di combustibile (fino al 5%) rispetto ai motori Euro 3. Inoltre questa tecnologia è in grado già oggi di raggiungere il livello emissioni Euro 5, obbligatorio solo a partire dal 2009. La tecnologia SCR utilizza uno specifico reagente chimico denominato AdBlue (soluzione acquosa di urea) che, iniettato nei gas di scarico, reagisce con gli ossidi di azoto trasformandoli in sostanze innocue. Il consumo di AdBlue dipende dalle condizioni di utilizzo del veicolo ed è mediamente compreso tra il 3% e il 5% del consumo di combustibile. L’SCR rende superfluo il filtro PM perché il particolato viene prodotto in minime quantità. Per quanto riguarda la tecnologia EGR i punti a favore sono il minor costo, una più semplice realizzazione costruttiva e un peso minore. Iveco ha studiato e sviluppato entrambe queste tecnologie e ritiene di interpretare al meglio le esigenze dei propri clienti adottando la tecnologia SCR per la gamma dei veicoli medi e pesanti e la tecnologia EGR per quella dei veicoli leggeri. _________________ Per quanto riguarda il vantaggio dell'eliminazione del FAP immagino lo ottengano ottimizzando il funzionamento del motore in funzione della riduzione di PM (tanto gli NOx vengono eliminati con il post- trattamento) ed evitando uno degli inconvenienti dell'EGR, cioè quello di rimettere gas combusti in camera che possono fungere da nuclei di agglomerazione per le particelle ed aumentare conseguentemente la quantità di particolato prodotta. Per quanto riguarda l'utilizzo di SCR ricordo che negli stati uniti dove il livello di emissioni di NOx consentite è bassissimo, Mercedes e Audi sulle loro auto lo utilizzano già. Da noi si cercherà il più possibile, specie sulle auto piccole e medie, di evitare l'SCR, e sembra che ci si riuscirà (sembre in base ai piani Magenti Marelli, non so se altra concorrenza convergerà su queste scelte). Infatti su un'auto piccola l'incidenza di costo dell'SCR e di ingombro dell'impianto con annesso serbatoio per piccolo che sia, è maggiore.
  11. Grazie degli apprezzamenti.. Spero che possa essere utile per dare un po' spunto ad alcune discussioni che erano state poste sui nuovi motori. Ovviamente chiunque vuole aggiungere qualcosa o fare precisazioni su quello che è stato inserito è libero di farlo.
  12. Veramente gran bei lavori! Complimenti!
  13. NORMATIVE DI RIFERIMENTO PER I MEZZI AGRICOLI: Per dare un’idea dei limiti posti ai costruttori, vediamo le quantità ammesse delle sostanze citate in precedenza in base alle varie normative, riferite a vari intervalli di potenza. E’ stata presa in un catalogo John Deere e vi sono indicati anche gli anni in cui viene applicata la normativa. www.deere.com/it_IT/brochure/engine/brochure/index.html La misurazione della quantità di inquinanti viene effettuata facendo compiere al motore prove in condizioni standard seguendo un ciclo prestabilito definito anch’esso dalle normative. CONSIDERAZIONI: La coperta, come si suol dire, è corta. Si nota infatti come sia difficile riuscire a coniugare varie esigenze, come riduzione dei consumi (e della CO2 conseguentemente) e dei vari tipi di inquinanti. Modificare alcuni parametri si è visto che può andare a favore dell’abbattimento di un inquinante ma allo stesso tempo aumentare l’emissione di un altro. Un elevato EGR ad esempio riduce notevolmente la quantità di NOx ma aumenta l’emissione di particolato PM; diminuire il rapporto di compressione diminuisce le temperature e quindi gli NOx ma diminuisce anche il rendimento termodinamico del motore e perciò aumenta i consumi. Occorre quindi che i progettisti riescano a mettere in campo un mix di soluzioni che utilizzino i metodi e i sistemi visti regolandoli opportunamente tramite la centralina in funzione di tutte le condizioni possibili del motore, evitando quindi difetti di calibrazione tipo “buchi di erogazione” in certe condizioni, mantenendo consumi bassi e garantendo affidabilità al motore. La centralina ha un ruolo assolutamente centrale in quanto riceve segnali dai sensori e in funzione della mappatura (la cui definizione è una procedura ormai complicata e costosa), per ogni ciclo di funzionamento del motore, regola l’iniezione (quantità di gasolio, durata e sequenza delle iniezioni, eventuali post-iniezioni) e i parametri dei dispositivi antinquinamento (quantità di EGR, quantità di urea da inserire nell’SCR, eventuale rigenerazione del FAP, posizione degli swirl flap, ecc..). Personalmente ritengo che una bella sfida sarà mantenere bassi i consumi viste certe modifiche ai motori che richiedono i limiti di emissione. La modifica di una normativa può richiedere ai costruttori consistenti variazioni progettuali, perché come si è visto, la riduzione degli inquinanti non viene fatta solo “a valle” utilizzando appositi filtri o dispositivi, ma anche “a monte”, modificando ad esempio il rapporto di compressione, la turbolenza nel cilindro, il sistema di iniezione, il controllo della centralina, ecc... Ad esempio modificare certi parametri può portare alla ridefinizione della geometria del pistone, della camera di combustione, dei condotti di aspirazione e scarico, ecc.. La progettazione del motore e le soluzioni adottate hanno come base la normativa di riferimento che devono rispettare; così in campo automobilistico in America circolano già ora Mercedes e Audi dotate di SCR (le normative Diesel americane sono severissime per gli NOx), mentre in Europa i costruttori sperano di riuscire a utilizzare il solo EGR per superare le future EURO 6 (le EURO 5 restringono i limiti di PM ma non quelli di NOx). Per i mezzi agricoli sembra quasi certo l’impiego di sistemi SCR per la riduzione di NOx (unito a filtri antiparticolato per il PM), anche perché il sistema SCR non sembra avere effetto penalizzante sui consumi di combustibile (molto importanti per le aziende), a differenza di un massiccio uso di ricircolo di gas di scarico EGR. Riferimenti bibliografici: - G. Ferrari, Motori a Combustione interna - G. Cantore, Macchine - www.deere.com/it_IT/brochure/engine/brochure/index.html - www.omniauto.it/foto/popup/31206/catalizzatori-e-filtri-anti-particolato - ftp://ftp.mobilitytech.it/Atti/2007/MercedesBenz%20%20MOTE%2030102007.pdf - http://truck.mercedes-benz.it/download/pdf/pdf/Adblue.pdf - http://www.ctm.it/pdf/Catalogo%20ITA.pdf
  14. . SISTEMA DI RICIRCOLO DEI GAS DI SCARICO (EGR) Il sistema EGR cerca di rimuovere gli inquinanti NOx direttamente in camera di combustione, diminuendone la temperatura tramite l’inserimento di gas di scarico che non partecipano alla combustione e diluiscono la miscela aspirata (è quindi un intervento “a monte”). L’EGR può essere di tipo “interno” oppure “esterno”. L’EGR interno realizza, mediante opportuni incroci delle valvole di aspirazione e scarico, il mantenimento di parte dei gas di scarico nella camera insieme alla miscela aspirata che prenderà parte alla combustione. E’ realizzabile se è presente la possibilità di variare la fasatura delle valvole (variatore di fase). Nell’EGR esterno, come si può vedere in figura, i gas dal collettore di scarico (CS) vengono rimandati in quello di aspirazione (CA) sfruttando la differenza di pressione tra i due collettori (creata mediante una valvola o una strozzatura). Short route EGR Immagine tratta da G. Ferrari, Motori a Combustione interna A seconda delle condizioni di funzionamento del motore è necessaria una quantità differente di EGR, pertanto si inserisce una valvola di regolazione, che viene comandata dalla centralina. Un problema dato dall’EGR è il conseguente aumento del particolato in quanto si rimettono in camera di combustione delle particelle che possono facilmente fungere da centri di agglomerazione per altri residui (come detto in precedenza il PM è composto da particelle carboniose). L’EGR determina aumento del consumo di combustibile e presenta problemi di imbrattamento delle pareti della camera; altro problema è il fatto che venga aumentata la temperatura dell’aria in ingresso. Infatti nei moderni sistemi si ha un sistema di raffreddamento con uno scambiatore (EGR cooler) oppure i gas di scarico vengono prelevati in una zona dell’impianto di scarico più vicina all’uscita (quindi a temperatura minore). In quest’ultimo caso si parla di “long route EGR” o “low pressure”. Long route EGR Immagine tratta da G. Ferrari, Motori a Combustione interna .RIDUZIONE SELETTIVA CATALITICA (SCR) Il sistema SCR permette l’abbattimento degli NOx e prevede l’introduzione di urea, cioè un composto a base di ammoniaca (commercializzato con il nome di ADblue e contenente il 32,5% di urea), che viene inserito mediante un iniettore all’interno del catalizzatore SCR, su comando della centralina. Il principio del sistema SCR è di recentissima applicazione nei veicoli ma è conosciuto da anni nelle centrali elettriche e nei grandi motori marini. Deve essere presente un serbatoio di liquido ADblue che alimenti il sistema ed il catalizzatore viene adeguatamente coibentato per evitare il congelamento dell’additivo (che avviene a -11°). Essendo una soluzione di urea in acqua demineralizzata, l’additivo ADblue non è tossico e può essere maneggiato con sicurezza, mentre può essere corrosivo per alcuni metalli e pertanto viene immagazzinato e trasportato con materiali appositi. L’iniettore utilizzato è di costruzione simile a quella di un iniettore usato nei common rail, al quale vengono adottate alcune modifiche per adeguarlo al tipo di fluido utilizzato, in particolare si utilizzano materiali più resistenti (anelli O-Ring più robusti ed acciaio inossidabile al posto dell’ottone). Uno schema a grandi linee di questo post-trattamento di ossidi di azoto è quello fornito ad esempio nell’opuscolo pdf distribuito da Mercedes Benz sezione Truck, dove si può notare come l’unità di alimentazione prelevi l’additivo dal serbatoio (mediante una pompa) e lo convogli all’unità di dosaggio che provvede a iniettarlo nei gas di scarico caldi, che attraverseranno poi il catalizzatore. http://truck.mercedes-benz.it/download/pdf/pdf/Adblue.pdf I gas di scarico, quindi, prima di entrare nel catalizzatore SCR attraversano un mixer all’interno del quale vengono miscelati con l’additivo, iniettato dall’apposito iniettore, allo scopo di trasformare l’ADblue in ammoniaca mediante processo di idrolisi. All’interno del catalizzatore, l’ammoniaca permette la reazione degli ossidi di azoto con l’ossigeno mediante la seguente reazione: http://www.ctm.it/pdf/Catalogo%20ITA.pdf Allo scarico si ottengono pertanto azoto ed acqua. A valle dell’SCR è presente un sensore di ossidi di azoto, che fornisce alla centralina informazioni sulla quantità di additivo da iniettare nel ciclo successivo. La quantità di ADblue necessaria è stimata pari al 3-5% del consumo di gasolio del motore. Generalmente il catalizzatore SCR viene inserito nel sistema di scarico a valle del catalizzatore ossidante e del filtro antiparticolato. Possiamo vedere un esempio di dispositivo SCR inserito in un filtro combinato, il quale riunisce anche gli altri sistemi di post-trattamento. E’ reperibile anch’esso in opuscoli pdf di Mercedes Benz sezione EVOBus. ftp://ftp.mobilitytech.it/Atti/2007/MercedesBenz%20%20MOTE%2030102007.pdf Il “condotto di idrolisi” in figura non è altro che il mixer, citato in precedenza. Alcuni costruttori, come ad esempio Iveco, riescono, utilizzando l’SCR, ad evitare l’utilizzo di filtri antiparticolato in certe applicazioni, mediante una progettazione del motore indirizzata alla minor produzione di particolato rispetto a quella di ossidi di azoto che vengono comunque eliminati successivamente nell’SCR. Si è visto in considerazioni precedenti infatti come sia differente la strategia da adottare a livello motoristico per eliminare alla fonte i due tipi di inquinanti. L’abbattimento delle emissioni mediante sistemi di post-trattamento permette inoltre di ricercare maggiore efficienza del motore, ottenendo un consumo di combustibile (e conseguenti emissioni di CO2) inferiore. . SWIRL FLAP Lo Swirl Flap, è una valvola posta nel condotto di aspirazione che serve a modificare in base alla sua posizione il moto detto di “Swirl” all’interno della camera di scoppio. Per le varie condizioni di funzionamento c’è un valore ottimale di posizione della valvola per quanto riguarda le emissioni di particolato PM ed NOx. Pertanto, se è presente nel motore, la sua posizione è regolata in ogni ciclo di funzionamento, dal segnale inviatole dalla centralina. Questo componente, come anche l’EGR, fa parte degli accorgimenti progettuali per ridurre la formazione di inquinanti, a differenza di catalizzatore ossidante, FAP e SCR che sono sistemi di post-trattamento.
  15. . FILTRO ANTIPARTICOLATO (FAP) Il filtro (o trappola) antiparticolato (FAP, DPF, ecc..) è in pratica un “setaccio” di materiale refrattario che permette di bloccare le particelle che hanno un diametro superiore a quello delle celle di cui è composto il filtro. Immagine tratta da omniauto.it www.omniauto.it/foto/popup/31206/catalizzatori-e-filtri-anti-particolato Intasandosi progressivamente l’efficienza di rimozione aumenta (diminuisce la sezione di passaggio delle celle) ma dopo in certo tempo si arriva ad un punto in cui sarebbe necessario il ricambio del filtro. Per evitare tale ricambio, innalzando la temperatura dei gas di scarico, si bruciano le particelle carboniose intrappolate nel filtro, rigenerandolo. Filtro antiparticolato in sezione: Immagine tratta da omniauto.it www.omniauto.it/foto/popup/31207/catalizzatori-e-filtri-anti-particolato L’intasamento del filtro provoca una differenza di pressione tra l’ingresso e l’uscita dello stesso, che viene misurato tramite sensori di pressione. Quando la centralina legge una differenza di pressione superiore al valore impostato (filtro intasato), comanda all’iniettore del sistema Common Rail di effettuare una post-iniezione, cioè una iniezione di gasolio aggiuntiva alla fine della combustione, la quale non vi prende parte e va allo scarico, innalzando la temperatura e rigenerando quindi il filtro. Questa fase di rigenerazione è quella che provoca un incremento temporaneo dei consumi (d’altronde si effettua una ulteriore iniezione di gasolio). Nel seguente schema possiamo vedere una rappresentazione della fase di rigenerazione del filtro: Immagine tratta da omniauto.it www.omniauto.it/foto/popup/31210/catalizzatori-e-filtri-anti-particolato Alcune tipologie di filtri prevedono l’utilizzo di sostanze catalizzanti (cerio) che permettono di far avvenire la reazione a temperature più basse, richiedendo però manutenzione per ripristinare la quantità di tali sostanze. Si prevedono nei motori di nuova generazione filtri del tipo “close coupled dpf”, cioè posizionati nel condotto di scarico più vicino alla testata, in modo da lavorare a temperatura maggiore per una più agevole rigenerazione (fase nella quale a volte si sono riscontrati problemi) e ottenere una diminuzione del combustibile necessario a farla avvenire.
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