Negli ultimi anni, l'industria automobilistica è stata fortemente influenzata dalla crescente attenzione verso la riduzione delle emissioni inquinanti, in particolare degli ossidi di azoto (NOx) prodotti dai motori diesel. In risposta a questa sfida, Volkswagen ha sviluppato e implementato il sistema SCR (Selective Catalytic Reduction) sui suoi motori diesel, con un'evoluzione significativa rappresentata dal sistema Twin Dosing. Questo articolo approfondisce il funzionamento del sistema SCR, con un focus particolare sul sistema Twin Dosing presente sulla Volkswagen Passat e su altri modelli del gruppo, analizzandone i vantaggi in termini di riduzione delle emissioni e le implicazioni per il futuro dei motori diesel.
Introduzione al Sistema SCR e la Necessità di Riduzione degli Ossidi di Azoto
Nonostante l'orientamento del mercato verso le auto ibride ed elettriche, i moderni motori diesel continuano a rappresentare una soluzione efficiente in termini di consumo di carburante ed emissioni di CO2. Tuttavia, il processo di combustione del gasolio, per sua natura, produce ossidi di azoto (NOx), gas nocivi che contribuiscono all'inquinamento atmosferico. Per abbattere questi NOx, è stato introdotto il sistema SCR, che prevede l'iniezione di una soluzione di AdBlue all'interno di un catalizzatore. L'AdBlue, una soluzione acquosa di urea, reagisce con gli NOx trasformandoli in azoto e acqua, sostanze non dannose per l'ambiente.
Il Sistema SCR "Monostadio": Limiti e Sviluppi Successivi
Nei sistemi SCR tradizionali, il catalizzatore è posizionato tra il turbocompressore e il silenziatore, svolgendo diverse funzioni, tra cui il trattamento dei gas incombusti. Questa posizione, vicina al motore, garantisce un rapido raggiungimento della temperatura operativa ideale, compresa tra 220°C e 350°C, necessaria per un'efficiente conversione degli NOx, soprattutto durante le partenze a freddo. Tuttavia, in condizioni di carico elevato o temperature dei gas di scarico superiori a 350°C, l'efficienza del catalizzatore SCR "monostadio" può diminuire.
Il Sistema Twin Dosing Volkswagen: Una Soluzione a Doppio Stadio
Per superare i limiti del sistema SCR tradizionale, Volkswagen ha sviluppato il sistema Twin Dosing, che consiste in due catalizzatori SCR montati in serie sulla linea di scarico. Questo sistema è stato introdotto a partire dai motori 2.0 TDI EVO da 150 CV della Volkswagen Passat e successivamente esteso ad altri modelli, come la Golf 8.
Architettura e Funzionamento del Sistema Twin Dosing
Il sistema Twin Dosing si compone di due catalizzatori SCR:
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- Catalizzatore SCR primario: Posizionato vicino al motore, riceve i gas di scarico ad alta temperatura e lavora in tempi brevi, con temperature comprese tra 220°C e 350°C.
- Catalizzatore SCR secondario: Situato nel sottoscocca del veicolo, più lontano dal motore, lavora a temperature inferiori, mantenendo alto il rapporto di conversione anche quando le temperature aumentano.
L'AdBlue viene iniettato a monte di entrambi i catalizzatori, consentendo una migliore diffusione e una riduzione delle emissioni inquinanti.
Vantaggi del Sistema Twin Dosing
Il sistema Twin Dosing offre diversi vantaggi rispetto al sistema SCR tradizionale:
- Maggiore efficienza di conversione degli NOx: Grazie alla presenza di due catalizzatori, il sistema Twin Dosing è in grado di mantenere un'elevata efficienza di conversione degli NOx in un ampio intervallo di temperature, anche in condizioni di carico elevato o temperature dei gas di scarico elevate.
- Riduzione delle emissioni di ammoniaca: Il secondo catalizzatore, posizionato lontano dal motore, contribuisce a mantenere bassa la temperatura dei gas di scarico, impedendo l'eccessivo rilascio di ammoniaca.
- Conformità alle normative Euro 6D Temp: Il sistema Twin Dosing consente ai motori diesel Volkswagen di rispettare le severe normative Euro 6D Temp in materia di emissioni inquinanti.
Nei test RDE (Real Driving Emissions), Volkswagen ha dimostrato che il sistema Twin Dosing riduce dell'80% le emissioni di ossidi di azoto rispetto ai precedenti motori diesel.
L'Importanza della Temperatura nel Funzionamento del Sistema SCR
L'efficienza dei sistemi di trattamento dei gas di scarico con SCR è strettamente legata alla temperatura operativa. Per ottenere un'efficienza di reazione chimica del 90%, la temperatura deve essere compresa tra 220°C e 350°C. Queste condizioni sono riscontrabili all'avviamento solo nei punti più vicini alle valvole di scarico. Il sistema Twin Dosing permette di mantenere queste temperature ottimali anche in condizioni di esercizio più gravose.
AdBlue: Il Reagente Fondamentale per il Sistema SCR
L'AdBlue è una soluzione acquosa di urea utilizzata nei sistemi SCR per ridurre le emissioni di ossidi di azoto (NOx) dai gas di scarico dei motori diesel. L'AdBlue viene iniettato nel flusso dei gas di scarico a monte del catalizzatore SCR, dove si decompone in ammoniaca (NH3) e anidride carbonica (CO2). L'ammoniaca reagisce quindi con gli NOx presenti nei gas di scarico, trasformandoli in azoto (N2) e acqua (H2O), che sono sostanze non dannose per l'ambiente.
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Composizione e Caratteristiche dell'AdBlue
L'AdBlue è composto da urea di elevata purezza (32,5%) e acqua demineralizzata (67,5%). È una soluzione incolore, non tossica e inodore. L'AdBlue è conforme alla norma ISO 22241 e deve essere conservato in contenitori puliti e sigillati, a temperature comprese tra -11°C e +30°C.
Funzionamento del Sistema AdBlue
Il sistema AdBlue è composto da un serbatoio contenente la soluzione di urea, una pompa, un'unità di controllo e un iniettore. L'unità di controllo monitora costantemente le emissioni di NOx del motore e, in base ai dati rilevati, calcola la quantità di AdBlue da iniettare nel flusso dei gas di scarico. L'AdBlue viene iniettato a monte del catalizzatore SCR, dove si decompone in ammoniaca e anidride carbonica. L'ammoniaca reagisce quindi con gli NOx, trasformandoli in azoto e acqua.
Importanza dell'AdBlue per la Riduzione delle Emissioni
L'AdBlue è un componente fondamentale dei sistemi SCR, in quanto permette di ridurre significativamente le emissioni di NOx dai motori diesel. Grazie all'utilizzo dell'AdBlue, i motori diesel moderni possono rispettare le sempre più stringenti normative sulle emissioni, contribuendo a migliorare la qualità dell'aria e a proteggere l'ambiente.
La Volkswagen Passat e l'Evoluzione dei Motori Diesel
La Volkswagen Passat rappresenta un modello di riferimento nel segmento delle berline medie, apprezzata per il suo comfort, la sua affidabilità e la sua tecnologia. Con l'introduzione dei motori 2.0 TDI EVO dotati di sistema Twin Dosing, la Passat ha compiuto un ulteriore passo avanti in termini di efficienza e riduzione delle emissioni, dimostrando l'impegno di Volkswagen nello sviluppo di motori diesel sempre più puliti e sostenibili.
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