TECNICA 78 TECNICA A metà degli anni ’90 del secolo scorso sono state emanate specifiche normative parallele, denominate "TIER" in USA e "Stage” in Europa, per il progressivo abbattimento (a step successivi cadenzati nel tempo) delle emissioni gassose inquinanti prodotte dai motori endotermici, in relazione alla potenza massima del propulsore e al settore di applicazione. L’attenzione si è focalizzata su 4 sostanze, ovvero il monossido di carbonio (CO), gli idrocarburi incombusti (HC), gli ossidi di azoto (NOx) e il particolato (PM). Per i motori a ciclo Diesel, è stato soprattutto importante contenere le emissioni di NOx e PM. Per abbattere gli inquinanti gassosi, si è agito sia limitandone la formazione in camera di combustione, sia soprattutto inserendo a valle del motore dei filtri di vario tipo, per bloccarli fisicamente, e/o dei catalizzatori per renderli chimicamente innocui. In realtà, di recente sempre più spesso si ricorre ad entrambe le strategie. E’ significativo sottolineare che il livello Stage V (Tier V), oggi richiesto per i motori installati sulle macchine agricole motrici e semoventi, ha ridotto l’impatto ambientale degli inquinanti citati fino ad un incredibile 98% rispetto ai motori Stage I, ovvero il limite in vigore inizialmente. Modalità tecniche per la riduzione degli inquinanti EGR (Exhaust Gas Recirculation) Il ricircolo dei gas di scarico (EGR) è una soluzione che si basa sulla re-immissione di una parte dei fumi (circa il 5-15% in volume) in camera di combustione, abbassando in tal modo la temperatura di combustione e di conseguenza riducendo la produzione di NOx. Tale processo è realizzato di norma in modo esterno, grazie all’intercettazione di una quantità variabile dei gas di scarico, per mezzo di una valvola dedicata, gestita elettronicamente. I gas vengono quindi raffreddati tramite uno scambiatore di calore, al fine di ridurne la temperatura e quindi aumentarne la densità, e sono poi re-immessi nella camera di combustione insieme all’aria comburente. SCR (Selective Catalytic Reduction) Permette di abbattere molto efficacemente il livello degli NOx con un trattamento dei gas di scarico “ex-post”, cioè dopo la loro generazione, quindi senza interferire sulla combustione. All'interno di un catalizzatore, e con modalità controllate da una centralina elettronica dedicata, sul flusso dei fumi di scarico viene nebulizzata una soluzione acquosa di urea purissima al 32,5% (a livello commerciale definita spesso "AdBlue") che ad elevate temperature si dissocia, rilasciando ammoniaca. Quest’ultima, unitamente all'ossigeno, si combina nel catalizzatore con gli ossidi di azoto, a dare in uscita azoto atmosferico (non tossico) e acqua, sotto forma di vapore. DPF (Diesel Particulate Filter) Noto anche in lingua italiana come FAP (Filtro Anti Particolato), è un filtro fisico in materiale refrattario estremamente selettivo, che riesce a intrappolare sulla sezione tipica del suo reticolo gli agglomerati carboniosi. La pulizia periodica del DPF (definita “rigenerazione”) può essere passiva, avvenendo quando la temperatura dei fumi di scarico è particolamente alta, oppure attiva, con la modifica della combustione del gasolio, in modo da innalzare tale temperatura per innescare la combustione delle particelle carboniose intrappolate nel filtro, con la relativa riduzione in termini di dimensioni medie e la loro conseguente espulsione. DOC (Diesel Oxidation Catalyst) Il catalizzatore ossidante per diesel (DOC) agisce prevalentemente su idrocarburi incombusti (HC) e monossido di carbonio (CO), che vengono convertiti in CO2 e vapore acqueo. Il DOC è costituito da una matrice ceramica a nido d’ape, sulla quale viene depositato un sottile strato di metalli nobili (platino, palladio, rodio) che rivestono la vera funzione di catalizzatori, in modo da facilitare in tempi accelerati lo svolgersi delle opportune reazioni chimiche. Strategie e dispositivi per la riduzione delle emissioni gassose inquinanti Schemi di funzionamento dell’EGR (a sinistra) e dell’SCR (a destra) EGR (left) and SCR (right) operating diagrams Schemi di funzionamento del DPF (sinistra) e del DOC (destra) DPF (left) and DOC (right) operating diagrams tion parameters of diesel engines and, on the other, to provide additional devices downstream of the cylinders, to purge the harmful components from exhaust gases (see box). Standards and operating cycles. Conformity to the various Stage and TIER levels is established on the basis of a series of regulations developed jointly by the European Commission do è possibile stabilire oggettivamente se un dato motore rispetta i requisiti voluti; inoltre, è possibile determinare immediatamente se un certo propulsore è migliore di un altro, poiché produce meno gas inquinanti. Tuttavia, i cicli di funzionamento non sono quasi mai indicativi dell’effettivo uso di una macchina mobile fuoristrada, poiexhaust valve cylinder head air intake
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