Audi: NOx e particolato ridotti del 90% grazie al post trattamento dei gas di scarico
All’interno del Gruppo VolksWagen, Audi è responsabile dello sviluppo dei motori V6 TDI di nuova generazione (Evo 3). L’innalzamento dei requisiti imposti dalle più severe normative sulle emissioni ha spinto la casa dei quattro anelli a rendere ancora più efficiente la depurazione dei gas di scarico.
Con la normativa Euro 3, nel 2000 la soglia era di 500 milligrammi per chilometro. Oggi, con la direttiva Euro 6d, per i veicoli di nuova omologazione il target è di 80 mg/km. Il 56% del contenimento dei NOx, gli ossidi di azoto, è legato al passaggio dalla normativa Euro 5 a quella Euro 6, mentre dal 1° gennaio 2020 l’Euro 6d ha sostituito l’Euro 6d-TEMP per i veicoli di nuova omologazione e dal 1° gennaio 2021 tale disposizione diventerà obbligatoria per tutte le vetture di prima immatricolazione. Parallelamente, verranno applicati i severi requisiti del ciclo di prova RDE (Real Driving Emissions) volto a rilevare le emissioni effettive in condizioni di marcia reali.
Audi è riuscita a rientrare nei limiti previsti realizzando un sistema decisamente compatto. I circuiti dei gas combustibili sono collocati ai lati delle bancate, esternamente alla V formata dai blocchi dei cilindri, e convergono nella parte retrostante il propulsore – davanti al parafiamma – dove si trova il turbocompressore. A valle di quest’ultimo, l’impianto di scarico prevede un catalizzatore a ossidazione denominato NSC (NOx Storage Catalyst), incaricato di accumulare gli ossidi di azoto, immediatamente seguito da un filtro antiparticolato Diesel che integra l’azione del catalizzatore SCR, e per questo è denominato SDPF (SCR-Catalyzed Diesel Particulate Filter). Quindi, ancora più a valle, è previsto un secondo catalizzatore SCR a riduzione selettiva (Selective Catalyst Reduction).
Il catalizzatore a ossidazione (NSC), collocato in prossimità del motore, accumula gli ossidi di azoto. L’NSC è efficace anche a temperature ridotte, ad esempio dopo un avviamento a freddo. Oltre allo stoccaggio degli ossidi di azoto, il catalizzatore ossida gli idrocarburi incombusti e il monossido di carbonio, ottenendo anidride carbonica, vapore acqueo e azoto.
L’ulteriore step per la riduzione degli ossidi di azoto avviene mediante l’aggiunta di un additivo specifico, l’AdBlue, una soluzione di urea e acqua demineralizzata iniettata all’interno dell’impianto di scarico in due punti differenti, con temperature diverse, mediante moduli di dosaggio dedicati (twin-dosing). Questa tecnologia contribuisce in modo decisivo al rispetto dei limiti nelle emissioni di NOx.
I V6 3.0 TDI Audi di nuova generazione beneficiano della tecnologia twin-dosing e sono proposti in tre step di potenza. Analogamente ai propulsori Diesel, anche i motori TFSI – turbo a iniezione diretta della benzina – adottano soluzioni raffinate per l’abbattimento delle emissioni.
All’efficienza e alla “pulizia” dei propulsori TFSI contribuiscono l’iniezione diretta della benzina, l’adozione di filtri antiparticolato, il sistema Audi valvelift system (AVS), che regola la quantità d’aria aspirata differenziando i tempi di apertura e la corsa delle valvole in funzione del carico e del regime motore, così da garantire un preciso riempimento delle camere di combustione, e la tecnologia COD (cylinder on demand) che nelle fasi a carico ridotto disattiva i singoli cilindri “spegnendo” le fasi di iniezione e accensione nonché chiudendo le valvole di aspirazione e scarico.
Il filtro antiparticolato dedicato ai motori TFSI ha il compito di depurare i gas di scarico anche nelle condizioni di utilizzo meno favorevoli al contenimento delle emissioni. Tale dispositivo è in grado di ridurre del 90% le polveri sottili, in special modo il particolato di carbonio che, nel caso dei motori a benzina, viene prodotto soprattutto durante l’avviamento a freddo.
A valle del catalizzatore, i gas di scarico passano attraverso un corpo ceramico a pori fini. Il GPF (Gasuline Particulate Filter) agisce in modo simile al sistema di depurazione di un motore Diesel: i gas combusti, infatti, fluiscono attraverso una parete filtrante porosa grazie a specifici condotti di aspirazione e scarico che si aprono e chiudono alternativamente.
Audi adotta filtri antiparticolato di dimensioni particolarmente generose per i motori a benzina. Nel caso del 4 cilindri 2.0 EA888, tale componente raggiunge un volume di 3,2 litri. L’azione dei GPF Audi è monitorata da sensori che, in funzione delle condizioni del filtro, regolano frequenza e durata della rigenerazione.
