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Aug 10, 2023

Come funzionano i sistemi di emissione diesel

It’s been 56 years since the Clean Air Act was passed, but the last half of

Sono passati 56 anni dall'approvazione del Clean Air Act, ma l'ultima metà di quegli anni è stata quella più impegnativa per i motori diesel. A partire dal 1991, furono introdotti standard federali sulle emissioni più severi per convincere i produttori di motori a ridurre il particolato (PM). Nel 1994 venne resa obbligatoria un’ulteriore riduzione del 60% del PM. Poi, nel 1998, furono imposti limiti più severi sugli ossidi di azoto (NOx), con limiti massimi destinati a diventare gradualmente più restrittivi. Il successivo giro di vite sulle emissioni di NOx arrivò nel 2004, spingendo Ford a debuttare con il suo Power Stroke da 6,0 litri costruito da Navistar con ricircolo dei gas di scarico (EGR) e GM ad aggiungere EGR al Duramax da 6,6 litri.

A partire dal 1 gennaio 2007, i limiti delle emissioni di particolato sono stati nuovamente abbassati, questa volta a 0,01 g/bhp-hr, una riduzione del 96% rispetto allo standard del 1991. Allo stesso tempo, i produttori dovevano rispettare un livello di NOx inferiore del 90% rispetto allo standard entrato in vigore nel 2004, sebbene non entrato in vigore immediatamente. I produttori potevano utilizzare il periodo dal 2007 al 2010 come periodo di introduzione graduale per il nuovo standard estremamente severo sui NOx. Di conseguenza, Ford e GM hanno entrambi aspettato fino al 2010 per soddisfare lo standard, che richiedeva l'uso della riduzione catalitica selettiva (SCR), e che Ford e GM hanno debuttato sui nuovi Power Stroke da 6,7 ​​litri e LML Duramax (lanciati come modelli del 2011) .

Per soddisfare le sempre crescenti normative sopra menzionate, è stata impiegata una vasta gamma di tecnologie per la lotta all’inquinamento. Agli inizi (anni '90), la modifica del design dei pistoni, la modifica dell'angolo di spruzzo dell'iniettore o il passaggio a sistemi di iniezione controllati elettronicamente hanno contribuito a ridurre molte emissioni, ma non tutte. Di conseguenza, per soddisfare i requisiti del PM si è optato per pressioni di iniezione più elevate e soprattutto per sistemi Common Rail ad alta pressione. Poi sono arrivati ​​i già citati sistemi EGR, che hanno contribuito a ridurre i livelli di NOx. Presto seguirono altre tecnologie per la lotta al PM e agli NOx, come il catalizzatore di ossidazione diesel (DOC), il filtro antiparticolato diesel (DPF), la rigenerazione attiva e passiva, la riduzione catalitica selettiva (SCR) e il fluido di scarico diesel (DEF).

Confuso da tutti gli acronimi fantasiosi? Scorri verso il basso per scoprire esattamente cosa significano e come funzionano.

Il primo inquinante sul radar dell'EPA era il particolato (PM). In un motore diesel, il particolato è il risultato del carburante incombusto, ovvero del carburante che non viene completamente utilizzato durante il processo di combustione e può lasciare il cilindro attraverso le valvole di scarico, fluire attraverso il sistema di scarico e fuoriuscire dal tubo di scappamento sotto forma di di fumo nero. I sistemi di alimentazione meccanici (cioè più vecchi) con eventi di iniezione meno precisi che si verificavano all'interno del cilindro erano noti per la produzione di particolato. Il PM stesso è una composizione complessa di solfati, composti cancerogeni, carbonio elementare e metalli pesanti.

Gli ossidi di azoto (NOx) sono il risultato diretto delle elevate temperature di esercizio di cui sono capaci i motori diesel e sono un ingrediente primario dello smog. Si formano quando l'azoto viene rilasciato durante la combustione e si unisce all'ossigeno. Quando è presente un calore estremo nel cilindro vengono prodotti vari ossidi di azoto, vale a dire biossido di azoto e ossido nitrico, il che significa un buon equilibrio tra NOx (ottenibile con temperature nel cilindro più basse) e PM (ottenibile con combustione completa/alta temperatura nel cilindro temps) è fondamentale se si vuole che un moderno motore diesel mantenga entrambi gli inquinanti a livelli ragionevoli.