Il filtro antiparticolato nei motori Benzina

Pubblicato in Tecnica Auto

Si sa oramai praticamente tutto dei filtri antiparticolato dei motori Diesel, ma pochi sanno che questi dispositivi sono stati introdotti in molti motori benzina.

Lo usa BMW sui motori adottati sulle serie M, ma viene usato anche su motori ben più commerciali, come avviene sul 1.4 TSI Volkswagen da 110kW.

Il filtro antiparticolato nelle vetture benzina non differisce molto da quello adottato nelle vetture Diesel

Come mai ora serve un filtro antiparticolato anche nei motori benzina?

La risposta sta nelle più stringenti normative Euro 6, che impongono ai benzina un contenimento di questa sostanza. Come si può vedere nel grafico seguente, un moderno motore benzina produce diversi inquinanti e altri gas inerti, come l'azoto e la CO2 (anche se in realtà questa partecipa al riscaldamento globale). Solo una piccolissima percentuale di inquinanti viene realmente espulsa, di cui il particolato rappresenta soltanto lo 0,0005% !

Soltanto circa l’1% dei gas di scarico viene classificato come sostanze nocive. Questi sono:

  • circa lo 0,7% di monossido di carbonio (CO)
  • circa lo 0,2% di idrocarburi (CO)
  • circa lo 0,1% di ossidi di azoto (NOx)
  • circa lo 0,005% di sostanze solide (particolato)

Il nuovo ciclo di guida WLTC impone dei limiti così bassi, che anche un valore così piccolo è superiore a quanto ammesso.

Ma quali motori benzina soffrono maggiormente della produzione di particolato?

Sostanzialmente sono principalmente i motori ad iniezione diretta, che producono particolato soprattutto nella fase iniziale di riscaldamento del motore.

Perché questi motori producono più particolato? 

Nei motori a benzina con iniezione diretta alle basse è difficile carburare completamente le goccioline di combustibile prima della combustione. Ciò è dovuto al percorso diretto e breve dall’iniettore alla camera di combustione. Nei motori con iniezione nel collettore di aspirazione, tale percorso è più lungo e ciò, insieme alla turbolenza che si origina, consente alle goccioline divaporizzare quasi completamente.

Quali accorgimenti tecnici si adottano per ridurre il particolato in questi motori ad iniezione diretta di benzina?

Per rispondere possiamo fare l'esempio dei motori del gruppo VAG della serie EA211, come il TSI 1.2 ed il TSI 1.4.

Il primo modello del gruppo VAG dotato di questa tecnologia è la Tiguan con motore TSI 1.4 litri da 110 kW con cambio manuale e trazione anteriore.
  1. Aumento della pressione del carburante: Nella precedente serie di motori EA111 a iniezione diretta la pressione del carburante era di circa 40 - 50 bar al minimo e la pressione massima di circa 130 bar. A seconda della variante, i motori EA211 raggiungono già al minimo una pressione di circa 140 bar e unapressione massima di 350 bar circa. In questo modo le goccioline di carburante diventano più piccole e la loro carburazione più rapida.-
  2. Modifiche alla camera di combustione, nuovi iniettori e diversi istanti di iniezione.
  3. Adozione del filtro antiparticolato

Queste misure che riguardano sostanzialmente il sistema di iniezione, riducono la formazione di particelle carboniose.

Esempio del sistema di catalizzazione del motore adottato sulla Tiguan

Come avviene la rigenerazione del filtro antiparticolato?

Rigenerazione attiva: Se, nonostante la rigenerazione passiva, che avviene spontaneamente a causa delle elevate temperature dei gas di scarico di un motore benzina, il carico del filtro antiparticolato supera un determinato valore, vengono avviate misure che favoriscono la rigenerazione. Se il comportamento di guida del conducente non è sufficiente per dare luogo a una rigenerazione attiva, questi viene invitato, mediante l'accensione della spia del filtro antiparticolato, a eseguire una rigenerazione a veicolo in movimento.

Rigenerazione in officina: Se il carico del filtro antiparticolato supera un valore limite predefinito, per esempio perché il conducente ignora l’invito a eseguire una rigenerazione a veicolo in movimento, una rigenerazione attiva durante la marcia potrebbe non essere più sufficiente.

Il sistema di gestione del motore fa accendere inoltre la spia dei gas di scarico (MIL) e la spia di segnalazione guasti al comando elettrico dell'acceleratore (spia EPC) e mediante il display invita il conducente a recarsi presso un’officina. La rigenerazione in officina viene lanciata tramie tool diagnostico.

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