Euro 6d: come Audi ha reso conformi i suoi motori diesel e benzina

Grazie alla tecnologia “twin dosing” e a specifici filtri antiparticolato la Casa di Ingolstadt è stata capace di abbattere di ben il 90% sia gli ossidi di azoto del suo V6 TDI che le polveri sottili dei suoi benzina TFSI.

1/10

L’imminente entrata in vigore della sempre più stringente normativa Euro 6d, scatterà dal primo gennaio 2021, e i sempre più severi controlli per le omologazioni, ciclo Wltp + Rde, hanno costretto i costruttori automotive a correre ai ripari, aggiornando nuovamente i propri motori endotermici per rientrare nei sempre più bassi limiti sulle emissioni nocive e inquinanti. Tra questi costruttori vi è Audi che, tramite un’attenta riprogettazione dell’intera linea di scarico, è stata in grado di ridurre le emissioni di particolato e ossidi di azoto così da far rientrare i propri motori, sia benzina che diesel, all’interno delle nuove normative. Ma vediamo di capire meglio quali sono state le modifiche messe in atto dal colosso tedesco.

Per abbattere gli ossidi d’azoto dei suoi motori diesel V6 TDI la Casa dei Quattro Anelli ha progettato una linea di scarico che si avvale non solo della valvola EGR per il ricircolo dei gas di scarico ma anche di numerosi catalizzatori e filtri per il trattamento dei gas di scarico. Partendo dal motore troviamo in ordine il catalizzatore a ossidazione NSC (NOx Storage Catalyst) che, sistemato subito a valle del turbocompressore, ha lo scopo di intrappolare e trattare gli ossidi di azoto (NOx), lavorando in tempi molto brevi dall'accensione (idealmente da 220 a 350 gradi di temperatura); subito attaccato troviamo il filtro SDPF (SCR-Catalyzed Diesel Particulate Filter), cioè uno speciale filtro antiparticolato che agisce anche come catalizzatore, mentre più a valle è stato installato un secondo catalizzatore SCR per il trattamento degli ossidi di azoto (NOx) e dell’ammoniaca (NH3) che lavora a temperature più basse anche di 100 °C più basse, permettendo di mantenere un elevato rapporto di conversione anche con l'aumentare delle temperature, per esempio nella guida autostradale.

Sia il primo che il secondo catalizzatore SCR si avvalgono dell’iniezione di AdBlue (Urea) con sistema di raffreddamento ad acqua per una maggiore costanza di rendimento. Se però il primo, cioè il catalizzatore a ossidazione (NSC), riesce a lavorare sia con gas di scarico caldi che con quelli freddi grazie alle alte temperature raggiunte, il secondo catalizzatore lavora solo con gas di scarico dalle temperature più basse, riuscendo comunque a garantire una buona efficacia. In questo modo, infatti, si amplia la finestra del post-trattamento dei gas di scarico e si possono ancora raggiungere elevati livelli di conversione anche quando le temperature dei gas di scarico vicine al motore raggiungono valori superiori ai 500 °C. Il primo catalizzatore è posto in una zona soggetta a forte calore e se il suo vantaggio si avverte con una efficacia iniziale maggiore, quando si superano i 350°C, limite superiore del processo di catalisi, l'efficienza cala. A questo punto entra in gioco il secondo dispositivo, che trovandosi più lontano ha una temperatura di lavoro minore di circa 100°C, mantenendo così l'efficienza necessaria anche quando il motore lavora ad alto carico.

Nello stesso tempo però, se il primo catalizzatore oltre a intrappolare gli ossidi d’azoto ossida anche gli idrocarburi incombusti e il monossido di carbonio che si trasformano in CO2, vapore acqueo e azoto, il secondo catalizzatore si occupa, invece, del trattamento degli ossidi di azoto e dell’ammoniaca in eccesso che si crea nel trattamento (riduzione selettiva) degli stessi NOx. Non per niente la Selective Catalyst Reduction usa il calore dei gas di scarico per trasformare l’AdBlue in ammoniaca. Quest’ultima reagisce con gli ossidi d’azoto producendo vapore acqueo e azoto, sostanze innocue che compongono circa l’80% dell’atmosfera.

Non va, infatti, dimenticato che il catalizzatore SCR (Selective Catalyst Reduction) adotta una conversione costante e continua degli NOx in N2. Per farlo adotta l'AdBlue, un additivo liquido che viene iniettato nello scarico a monte del catalizzatore SCR dove si mischia con i gas di scarico per formare ammoniaca e CO2 per un processo di idrolisi e di termolisi. Successivamente l’ammoniaca reagisce con l’ossigeno degli NOx tramite un processo di catalisi per portare gli NOx a N2. Infine, l’ammoniaca tramite un processo di ossidazione reagisce di nuovo con l’ossigeno degli NOx formando H2O e N. L’adozione quindi di un catalizzatore ossidante, posto questa volta a valle del catalizzatore SCR, permette di ossidare l’eventuale ammoniaca infiltrata allo scarico in N2 e H2O evitando che questa possa uscire dallo scarico stesso.

Per abbattere, invece, le polveri sottili e il particolato (PM) dai prestazionali motori turbo benzina TFSI a iniezione diretta la Casa di Ingolstadt ha deciso di attuare alcune strategie come la combustione a Ciclo B o Miller, caratterizzato da rapporto di espansione maggiore di quello di compressione soprattutto nei transitori e quando il motore lavora a carichi medio-bassi, l’iniezione diretta della benzina, il sistema Audi valvelift system (AVS), che regola tempistiche di apertura e alzata delle valvole per un migliore riempimento delle camere di combustione, e il sistema COD (Cylinder On Demand) che disattiva i singoli cilindri tagliando l’iniezione e lasciando chiuse le valvole.

Oltre a questi importanti sistemi però l’iniezione diretta, che porta a una maggiore produzione di polveri sottili, e le più severe normative hanno reso necessaria l’adozione di un filtro antiparticolato chiamato GPF (Gasoline Particulate Filter) che, al contrario dei diesel dove si adotta un filtro antiparticolato ceramico in carburo di silicio (SiC), sfrutta la cordierite, un minerale particolarmente resistente al calore, che lo rende praticamente privo di manutenzione. Un filtro antiparticolato molto efficiente, in grado di attuare una rigenerazione quasi continua grazie alle più elevate temperature dei gas di scarico, e che è oltremodo in grado di ricreare una minima contropressione allo scarico, grazie al suo volume da 3,2 litri, così da lasciar respirare al meglio il motore a tutto vantaggio delle prestazioni.

© RIPRODUZIONE RISERVATA
Le ultime News