Filtri FAP - DPF

 

 

 

 

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Cosa serve il Filtro Antiparticolato

I filtri Anti-Particolato  sono dei dispositivi che vengono inseriti nell’impianto di scarico delle auto e hanno lo scopo di trattenere le particelle di PM10 chiamate Particolato, che i motori Diesel producono nel ciclo di combustione.

 

Cos’è il Particolato

Il particolato è un insieme di particelle generate dal processo di combustione e portate in sospensione dai gas di scarico. Si tratta di particelle di carbonio su cui si sono condensati alcuni idrocarburi provenienti dal processo di combustione.

Il nome PM10 deriva dal fatto che queste particelle hanno una dimensione di 10 micron (un millesimo di millimetro), il che le rende molto volatili in quanto il loro peso è bassissimo, inoltre viste le loro dimensioni non sono facilmente intrappolabili dalle difese delle vie respiratorie  principali del corpo umano andandosi quindi a depositare negli alveoli polmonari.

 

Come funziona il Filtro MONTATO DI SERIE con CERINA  -FAP-

Fig.1

Questo tipo di filtro è formato da una serie di canali alternativamente aperti e chiusi alle estremità (Fig.1) che catturano intrappolandole le particelle di PM10. Quando questi canali si intasano (Fig.2) si viene a generare una differenza di pressione tra l’ingresso e l’uscita del filtro.

 

Questa differenza di pressione viene captata della centralina dell’auto che attiva la fase di Rigenerazione.
Il sistema d’iniezione, durante la fase rigenerativa, attiva un’iniezione supplementare per portare la temperatura iniziale dei gas di scarico da circa 150°C (temperatura normale nella circolazione in città) a 450°C all’entrata nel catalizzatore.

 

Fig.2

Questo aumento di temperatura si effettua con una post-iniezione che crea una post-combustione nel cilindro e determina un aumento della temperatura dei gas di scarico di 200°C e con una post-combustione complementare generata da un catalizzatore ossidante posto a monte del filtro FAP che innalza la temperatura di altri 100°C: ciò permette di raggiungere complessivamente i 450°C.

 

La temperatura di 450°C non è però sufficiente ad innescare la combustione del particolato che avviene a (550°C) necessaria per la rigenerazione del filtro, quindi per abbassare la soglia di rigenerazione, il carburante è additivato con la cerina che riduce la temperatura di combustione del particolato da 550°C a 450°C.

 

L’additivo aggiunto al gasolio in piccolissima quantità, è un prodotto a base di ossido di Cerio

Il sistema FAP prevede l’impiego di un serbatoio di cerina  da 5 litri (nelle prime versioni sufficiente per 80.000 Km),dal quale l’additivo viene prelevato e miscelato al gasolio. L’additivo viene introdotto nel serbatoio del gasolio attraverso un elettroiniettore pilotato dall’apposita centralina.

Il particolato raggiunta la corretta temperatura, reagisce con l’ossigeno (O2) e il biossido di azoto (NO2), ossidandosi (bruciando) e producendo anidride carbonica (CO2) e monossido di azoto (NO). Il biossido di azoto viene prodotto dalle reazioni di ossidazione che avvengono nel catalizzatore posto a monte del filtro antiparticolato.

Il catalizzatore ossidante tratta gli idrocarburi incombusti (HC), il monossido di carbonio (CO) e il monossido di azoto (NO), convertendoli in acqua (H2O), anidride carbonica (CO2) e biossido di azoto (NO2).

L’intero controllo del sistema di controllo della rigenerazione del filtro antiparticolato è affidato alla centralina d’iniezione, la quale, interpretando i parametri provenienti da alcuni sensori specifici, attua la rigenerazione.

Questo sistema è quello usato da molte Case automobilistiche come Ford, Volvo e Peugeot/Citroën.

 

Come funziona il Filtro MONTATO DI SERIE senza CERINA  -DPF-

Questo tipo di filtro è formato da una serie di canali alternativamente aperti e chiusi alle estremità che catturano intrappolandole le particelle di PM10 Quando questi canali si intasano si viene a generare una differenza di pressione tra l’ingresso e l’uscita del filtro.

Questa differenza di pressione viene captata della centralina dell’auto che attiva la fase di rigenerazione.

Questo tipo di filtro antiparticolato non utilizza l’additivo perché innalza maggiormente la temperatura dei gas di scarico, che arrivano fino a 600°C. Attraverso, infatti, due post-iniezioni con conseguenti due post-combustioni di cui l’ultima avviene nei collettori di scarico, la temperatura raggiunta è più che sufficiente a bruciare completamente il particolato accumulato nel filtro. Sempre per agevolare il processo di combustione del particolato accumulato, sulle pareti del filtro sono inseriti dei materiali nobili che operano da catalizzatori.

Il sistema senza additivo ha il vantaggio di non richiedere il rifornimento della cerina che, oltre ad essere un prodotto pericoloso per la salute umana, è anche piuttosto costoso. Per contro il FAP senza additivo lavora a temperature più elevate, in particolare il filtro può raggiungere anche i 1000°C, e quindi si deve fare attenzione a dove si parcheggia l’auto se è appena avvenuta la rigenerazione. Inoltre, sempre il FAP senza additivo, a causa della seconda postiniezione soffre di una certa contaminazione dell’olio motore. In funzione del numero delle rigenerazioni e quindi dello stile guida adottata, l’olio motore si deteriora molto più rapidamente del normale a causa delle infiltrazioni di gasolio.

Questo tipo di filtro antiparticolato è quello utilizzato da: BMW, Audi e Jaguar.

 

Le differenze tra FAP e DPF

In tutti e due i tipi di filtro avvengono in realtà due tipi di rigenerazione: una passiva ed un’attiva. La prima avviene continuamente quando il veicolo viene guidato ad alta velocità e carico motore con la temperatura del filtro di circa i 250° C. La seconda (rigenerazione attiva) viene invece comandata dalla centralina di gestione motore con la singola o la doppia post-iniezione. 

Sia in un tipo, sia nell’altro l’efficienza di filtraggio raggiunge il 95% d’eliminazione del particolato prodotto che, permette alle auto diesel di rispettare i più severi limiti sulle emissioni inquinanti. 

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