Fap/Dpf

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Sono le sigle che indicano i due sistemi di filtraggio antiparticolato dei gas di scarico dei motori diesel

Il fine è lo stesso, ma differiscono molto sul metodo.

FAP


Fap Gruppo PSAEsaminiamo per primo il Fap (Filtro anti particolato) che è anche il primo ad essere stato montato sui diesel, nel 2000, ed è del gruppo PSA cioè Peugeot Citroen.

Cosa è il filtro FAP?

Non si tratta di un semplice filtro bensì di un sistema applicato sui motori diesel che, rispetto ai motori benzina, presentano il ben noto problema delle polveri sottili (PM10). Nel sistema FAP le emissioni sono filtrate, raccolte e infine bruciate a 450° ogni 300/500km, liberando il catalizzatore, nel momento in cui l'automobile supera una determinata velocità di crociera per un certo numero di km, senza altro intervento da parte del guidatore che l’aumento della velocità .

Il filtro è inserito sullo scarico dei motori e trattiene, per poi bruciare in seguito, le particelle solide (PM10)  presenti nei gas di scarico. Per intenderci, si tratta del nero fumo che si vede uscire dai tubi di scarico delle auto a gasolio durante la fase di accelerazione.

Per funzionare il Fap ha bisogno che il gasolio sia additivato prima della combustione, cioè che ad esso sia aggiunta una sostanza chimica chiamata cerina (ossido di cerio; il cerio è un elemento metallico, di colore argenteo, usato anche nella produzione di alcune leghe di alluminio e nella produzione di acciai), o Eolys o come piace alle varie case che montano diesel Peugeot che permette la "cattura" da parte del FAP del particolato; inoltre la cerina è in grado di abbassare la temperatura a cui il particolato stesso può essere distrutto. Detta Cerina è contenuta in un serbatoio a parte, di circa 5 litri sufficienti per 80.000/120.000 Km. Al momento dell’apertura dello sportellino serbatoio-gasolio si attiva una procedura che misura il combustibile immesso nel serbatoio e calcola la quantità di Cerina da aggiungere al gasolio nel serbatoio.

Durante il funzionamento la cerina si accumula insieme al particolato e al momento in cui l’apposito sistema di misurazione rileva che la differenza di pressione tra ingresso e uscita filtro ha raggiunto il minimo consentito si attiva la procedura di combustione del particolato.

La Ecu inizia ad iniettare gasolio nel cilindro e dopo la valvola di scarico (vedi figura) con delle post iniezioni,


mentre viene chiesto al guidatore di portare il motore ad una certa velocità per la durata della rigenerazione, cioè finchè si spegne l’apposita spia sul quadro, la temperatura all’interno del filtro sale fino ai 450° e la fuliggine di particolato brucia, la cerina incombustibile di accumula in apposito filtro sostituibile, spegnimento spia, fine rigenerazione.

Il DPF

Dato che il procedimento con la Cerina è brevettato le altre case hanno sviluppato un procedimento leggermente diverso, ma con lo stesso fine, con una temperatura più alta, 650° grosso modo. E alla fine dovrebbero essere tutti felici e contenti. All’interno sia Fap che dpf sono, più o meno, simili


sono infatti costituiti da un involucro tubolare in acciaio inox con all’interno o una rete particolare o una serie di tubicini o lamelle; il risultato è sempre lo stesso: fermare i pm10, sempre con post iniezioni; stesso fine insomma. Sempre un percorso di X km da percorrere a velocità più sostenuta rispetto al Fap, finchè si spegne la spia della rigenerazione sul quadro pilotata dai sensori di pressione in ingresso e uscita del Dpf. Apparentemente più semplice rispetto al Fap, ma con più problemi stante la temperatura maggiore di rigenerazione dovuta alla mancanza di cerina.

E adesso passiamo alle note dolenti, che, secondo me, sono il grosso.

Iniziamo col dire che se usate l’auto prevalentemente in città è meglio che NON compriate un diesel col Fap/Dpf, perché se è vero che potrete circolare in inverno, quando gli altri sono fermi, è anche vero che andate incontro a dei problemi e a delle spese che TUTTI i venditori di qualunque casa automobilistica si guardano bene dal dirvi al momento dell’acquisto.

Innanzitutto quando scatta la procedura di rigenerazione del filtro DOVETE portare l’auto a 60/90 km/h per tutto il tempo che dura l’operazione (sono proprio curioso di vedere dove potete raggiungere una simile velocità dentro Milano o Roma o Napoli per tutto il tempo che vi occorre), pena la ripetizione del procedimento che, se non riesce oltre un certo numero di volte, non molte tre o quattro, richiede la procedura in officina con, e qui cominciano le spese, la sostituzione dell’olio, anche se l’avete appena fatta, perché la rigenerazione comporta inevitabilmente, dato i quantitativi di gasolio in gioco, una diluizione dell’olio motore con conseguente aumento del livello e diminuzione delle capacità lubrificanti

Se avete un’auto che prescrive olio suo super-speciale dal costo stratosferico (vi lascio la gioia di scoprire Marche e costi del medesimo) avere cambi ravvicinati da 120 e passa € alla volta solo di olio, è peggio di un mutuo, anche perché la rigenerazione in officina NON è gratis.

Durante la rigenerazione da dietro la vostra auto un delizioso codazzo puzzolente indicherà il più delle volte che c’è una rigenerazione in corso, e se vi fermate sembrerà che l’auto vada in fiamme, visto personalmente, mentre il proprietario, ormai rassegnato, cercherà di dire, con nonchalance, che è tutto regolare. Tra le altre cose i residui di combustione che rimangono nel filtro, sia esso Fap che Dpf, alla lunga finiscono per intasare il filtro, che deve essere sostituito Per carità cristiana stendo un pietoso velo sui problemi dovuti alle sonde di pressione e alla elettronica. Mi direte che non capitano a tutte le auto. Vero.

Ma se non avete la possibilità di rigenerare regolarmente non illudetevi, l’officina vi aspetta.

Tuttavia, in natura nulla si crea e nulla si distrugge, ma tutto si trasforma: il PM10 diventa PM2.5 o peggio PM1. Il che significa che il particolato tutt’altro che igienico del tipo Pm10 invece di fermarsi abbastanza in alto nei polmoni, ed essere buttato fuori con un colpo di tosse, diventando PM1 potrà tranquillamente arrivare fino in fondo ai vostri polmoni, e lì rimanere.

Però l’ambiente è salvo! A chiacchiere, perché i 100 gr. di Pm 1-2, derivanti dalla rigenerazione di 100 gr di Pm10, sono molto più dannosi, tuttavia hanno un pregio enorme, non vengono rilevati dalle centraline antinquinamento.

Ma i burocrati di Bruxelles sono contenti, quelli che hanno dato addosso al diesel senza sapere nulla di meccanica pure, chi si lamenta siete solo voi, che pagate. Dimenticavo, si lamentano anche i polmoni di tutti, ma questa è un’altra storia.

[davideC30]

Il FAP come funziona? Prima di addentrarci nell'argomento specifico, riteniamo opportuno fare alcune considerazioni in tema di legislazione ambientale e sottolineare che, anche in questo settore, il comportamento dell'Italia, purtroppo, non è in linea con gli altri Paesi dell'Unione Europea. Ciò spiega il diverso approccio, sicuramente meno realistico, logico e coerente, adottato nel nostro Paese per ciò che riguarda, in generale, i provvedimenti connessi alla tutela dell'ambiente.
Infatti, mentre negli altri Stati membri dell'UE, le politiche e le leggi che riguardano l'ambiente sono decise esclusivamente a livello di governo centrale ed applicate in modo univoco sul tutto il territorio nazionale, in Italia le singole Regioni ed i Comuni possono legiferare autonomamente in materia ambientale ed in particolare per ciò che riguarda le limitazioni alla circolazione dei veicoli a motore, al fine di ridurre le emissioni nocive.

Questa grande anomalia ha portato ad una situazione di assoluta confusione e difformità comportamentale oltre che di non rispetto di precise Direttive Comunitarie.

Tanto per fare un esempio, poche settimane or sono il corrispondente RAI da Berlino spiegava che da quest'anno in Germania limiteranno la circolazione in città per i veicoli Euro 1(?!). In Italia bloccano le vetture diesel nuove, appena immatricolate Euro 4! Siamo certi di far parte dell'Unione Europea?

Fermo restando che nelle nostre città gran parte delle polveri sottili rilevate dalle centraline derivano dagli impianti di riscaldamento a gasolio e dai fatiscenti mezzi di trasporto pubblici che però nessuno criminalizza, non può essere ammissibile, sul piano legislativo, etico, giuridico e normativo europeo che un sindaco di una qualsiasi città italiana, vanifichi precisi regolamenti, stabiliti a ben più alto livello e vieti la libera circolazione di veicoli nuovi, comunque prodotti nel pieno rispetto delle Direttive europee attualmente in vigore ed accettate da tutti i Paesi comunitari. Infatti la Direttiva 2003/76/CE-B (Euro4) stabilisce dei limiti di emissione allo scarico ma non prescrive un metodo unico per ottenere gli stessi, né l'adozione obbligatoria di filtri allo scarico per le vetture diesel.

Nel caso dei motori diesel Euro 4 i limiti previsti dalla suddetta Direttiva sono identici a prescindere dalla presenza o meno del filtro antiparticolato.

Tanto è vero che, fino a circa un anno fa, non vi era alcuna possibilità di identificare, dalla carta di circolazione, una vettura dotata di filtro antiparticolato rispetto ad un'altra che ne fosse priva. Gli automobilisti italiani ed i vigili urbani se ne sono accorti a seguito dei primi provvedimenti che discriminavano la circolazione in alcuni centri urbani. I primi non potevano dimostrare che potevano circolare ma anche i secondi non disponevano della prova contraria. Dopo una prima ondata di multe e ricorsi, si sono mosse le Case costruttrici che hanno sollecitato il Ministero dei Trasporti a fare chiarezza e ad introdurre le necessarie distinzioni sulle carte di circolazione.

Nel frattempo, per le vetture già in circolazione dotate di filtro antiparticolato "non segnalato" alcune Case hanno fornito ai clienti apposita dichiarazione con cui apportare, tramite Ispettorati della Motorizzazione, l'aggiornamento sulla carta di circolazione.

Ma tutto questo ha un costo che non può essere ritenuto di pertinenza dell'acquirente, vittima ancora una volta, dell'inefficienza della nostra burocrazia.

Attualmente, sulla carta di circolazione (riquadro 3) delle vetture diesel Euro 4 di prima immatricolazione dotate di filtro antiparticolato, viene riportata, dopo il codice della Direttiva 2003/76 CE-B a cui risponde la vettura, anche la dicitura "(Euro4 con disp. antiparticolato)".

A seguito delle recenti ordinanze comunali, in particolare di Roma e Milano, in tema di limitazione della circolazione nelle aree urbane, e delle immediate proteste delle associazioni dei consumatori, è tornato di grande attualità il Decreto interministeriale, già allo studio dalla metà del 2006, atto a disciplinare le modalità di omologazione dei dispositivi antiparticolato in "retrofit", vale a dire montati in post-vendita su veicoli diesel già circolanti che ne sono sprovvisti in origine.

Vista l'urgenza, tale Decreto è stato sottoscritto il 1° febbraio scorso ed autorizza i vari Centri Prove Autoveicoli (CPA), in attesa della pubblicazione sulla Gazzetta Ufficiale del citato Decreto, ad accettare eventuali domande di omologazione dei sistemi antiparticolato o effettuare verifiche e prove.

Eventuali richieste riguardanti sistemi già omologati da altri Stati membri dell'Unione Europea, saranno esaminate a seguito della pubblicazione sulla Gazzetta Ufficiale del Decreto in questione.

Vi è da precisare che in commercio già esistono filtri antiparticolato in after market adattabili alle vetture più diffuse. Tali dispositivi non trattengono il particolato per bruciarlo ma lo convertono chimicamente con una efficienza del 50%.


Vediamo il motore dotato di turbocompressore che è quell'oggetto posto sopra al catalizzatore primario; nel normale funzionamento i gas caldi escono dalle camere di combustione, fanno girare il turbocompressore, escono da quest'ultimo passando per il cat. primario e poi, attraversando il collettore di scarico e il catalizzatore secondario, finiscono nel filtro antiparticolato per poi uscire ripuliti e continuare verso lo scarico che li fa uscire all'esterno. I due catalizzatori hanno la funzione principale di completare altre reazioni chimiche per ripulire i gas (eliminano per esempio i NOx, ovvero gli ossidi d'azoto), il secondo entra marginalmente nel processo di rigenerazione come vedremo in seguito. Partiamo dalla condizione di filtro pulito (fase 1 in alto a dx). Man mano che i km passano, il motore lavora emettendo particolato che si ferma nel filtro intasandolo gradualmente; ciò comporterà un progressivo aumento della difficoltà dei gas a passare attraverso le maglie provocando l'innalzamento della pressione dei gas a monte del filtro ed una contestuale diminuzione a valle, (fase 2) differenza rilevata da un semplice sensore di pressione. Ad un certo punto la differenza di pressione sarà tale da comandare alla centralina il processo di rigenerazione (fase 3): a motore acceso l'iniettore supplementare  dedicato alla rigenerazione inizierà a spruzzare piccole quantià di gasolio che, a contatto con i gas caldi in uscita dal cat. primario e a contatto delle pareti di quello secondario, s'incendierà aumentando ulteriormente la loro temperatura. Proseguendo il loro percorso verso il filtro, i gas  finiranno per innalzarne la temperatura sino a circa 600°, livello al quale la fuliggine si incendia ed inizia a consumarsi. Il processo continuerà controllato dalle sonde di temperatura e di pressione a monte e a valle che consentono alla centralina di regolare l'iniezione supplementare sino al momento in cui la differenza di pressione fra le due sonde ritorna minima grazie al filtro nuovamente pulito, quando la centralina determina finalmente la fine della rigenerazione.

[davideC30]

il DPF

Schema di funzionamento:
1. Display monitor del funzionamento
2. Unità di monitoraggio / data logger
3. Prefiltro (solo per DPF-2)
4. Filtro antiparticolato diesel
5. Sensore di temperatura 1
6. Sensore di temperatura 2
7. Circuito misurazione contropressione
8. Segnale del numero di giri
9. Motore a diesel

Come già accennato, la principale differenza del DPF rispetto al FAP è l'assenza della cerina in funzione di catalizzatore atto a diminuire la temperatura di rigenerazione. La tecnologia DPF, ritenuta più sicura e meno onerosa per l'utente, è stata adottata da molte Case automobilistiche tra le quali citiamo BMW, Audi, Jaguar, Mercedes, Mazda, Fiat, Opel.

Nel DPF sono quindi necessarie temperature più elevate (circa 600-650°C) per la fase di rigenerazione (tuttavia, nella pratica, all'interno del DPF si possono raggiungere, in situazioni limite, anche 1000°C). Le strategie per aumentare la temperatura dei gas di scarico sono analoghe a quelle già esaminate per il FAP; una seconda post-iniezione ritardata prolunga la combustione nel collettore di scarico, fino al catalizzatore. Inoltre si possono adottare altri provvedimenti come, ad esempio, il blocco della valvola EGR, la chiusura parziale della farfalla dell'aria aspirata (si riduce così notevolmente la pressione di sovralimentazione e si aumenta il carico motore), la chiusura delle palette a geometria variabile del turbocompressore (minima trasmissione del calore dei gas di scarico alle turbine).

L'assenza della cerina crea un minore accumulo di cenere nel filtro e ciò è un grosso vantaggio pratico ed economico poiché evita di dover sostituire il DPF alle scadenze chilometriche previste invece per il FAP. Tuttavia, l'accumulo nel tempo di ceneri ineliminabili può ridurre l'efficienza del DPF al punto da rendere necessaria la sua sostituzione a percorrenze molto elevate.

Resta peraltro da chiarire se il biossido di cerio espulso, sia pure in minime quantità, dallo scarico (ma il tutto va moltiplicato per il numero dei veicoli circolanti), possa avere effetti dannosi a lungo termine per la nostra salute, acclarata la sua tossicità.

Sarebbe un ulteriore caso di "rimedio" peggiore del male, come lo è stato l'introduzione del benzene (cancerogeno) al posto del piombo tetraetile.

E' interessante rilevare che nel DPF avviene anche la rigenerazione "passiva" che si verifica quando il veicolo viene guidato ad alta velocità e la temperatura del filtro raggiunge circa i 250°C. In questo caso il modulo di controllo del DPF non interviene.

Un altro aspetto trascurato (volutamente?) del funzionamento dei filtri antiparticolato riguarda l'aumento di emissione di CO2. Infatti tale gas viene prodotto dalla combustione del particolato secondo la reazione:

C+O2 = CO2

Un altro effetto (positivo) che si verifica nel DPF e nei filtri aftermarket è lo sfruttamento del biossido d'azoto come ossidante per il carbonio (particolato), ottenendo anidride carbonica e ossido d'azoto:

NO2+ C= NO+CO2

La CO2 non è un gas tossico (viene prodotta industrialmente in grandi quantità per svariati scopi e la ingeriamo continuamente con le bevande gassate e i vini spumanti), ma è ad effetto serra ed in base al protocollo di Kyoto, la sua produzione derivante da attività controllate dall'uomo, deve essere di molto ridotta entro il 2012.

Altra stridente contraddizione...

[calimero]

Sulla V70 II del 2007 ho il DPF.
Dopo 245.000 km non ho riscontrato nessun problema.
Un paio di volte in inverno è comparsa la segnalazione del DPF pieno ma l'ho subito risolta seguendo le istruzioni del manuale d'uso. Basta percorrere qualche chilometro con motore intorno ai 3000 giri per attivare una rigenerazione forzata e tutto funziona. D'estate non ho mai avuto il problema, probabilmente perchè il motore entra prima in temperatura e le rigenerazioni avvengono regolarmente senza che il conducente se ne accorga.

[Daniele74]

Sicuramente questi sistemi antiparticolato sono complicati e se vogliamo rognosi tuttavia la maggior parte dei problemi ricorrenti sono attribuibili a cattiva gestione del veicolo, insufficiente manutenzione in particolare inadeguati intervalli di sostituzione olio motore in base al reale impiego e salute del propulsore.
 In Germania si possono permettere di far circolare nelle aree sensibili veicoli con classe Euro ben più basse rispetto a noi inquanto a parità di Euro i loro veicoli hanno emissioni ben più contenute pertanto sarà bene guardarci per noi.


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