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In questo approfondimento ci occuperemo del Sistema SCR del Gruppo FCA insieme ai tecnici Riparando analizzandone caratteristiche, anomalie e ripristini particolari. Siete pronti? Down sizing e Green: i nuovi motori diesel Un motore diesel moderno non è lontanamente paragonabile a quello che veniva realizzato solo qualche decina di anni fa. In primis per le prestazioni che è in grado di assicurare. Le potenze e i valori di coppia motrice raggiunti da questi propulsori sono notevoli, anche e soprattutto se rapportati alle cilindrate contenute di cui dispongono, in linea con il trend del così detto “down sizing” dei costruttori. In aggiunta a queste prestazioni di tutto rispetto, sono anche motori particolarmente “green”, con tassi di emissione degli inquinanti bassi, specie per PM10 e NOX (ossidi di azoto), che sono le due sostanze più pericolose e dannose per l’uomo e l’ambiente. I bassi valori raggiunti sono senz’altro il risultato di un percorso di miglioramento imposto da un crescente grado di severità delle normative antinquinamento, specie con l’avvento della Euro 6. Euro 6 D-temp: da NEDC a WLPT a RDE L’attuale norma in vigore Euro 6 D-temp abbandona il vecchio ciclo di guida NEDC – New European Driving Cycle per utilizzare il nuovo e ormai noto ciclo WLTP – Worldwide Harmonized Light Vehicles Test Procedure, più aderente al reale uso della vettura. Per rendere ancor più significativo il ciclo di omologazione, la Euro 6 D-temp impone di tenere in considerazione anche i valori ottenuti con un altro ciclo di guida denominato RDE – Real Driving Emission, ossia le emissioni inquinanti misurate sul veicolo direttamente durante l’impiego su strada. Tutto ciò vale naturalmente sia per i motori benzina che per i diesel. Per raggiungere questi traguardi i motori sono diventati ancor più complessi per via del sistema di abbattimento degli inquinanti. E questo aspetto è, forse, maggiormente vero per i motori a gasolio. Ne sono una chiara prova i nuovi 1.3 e 1.6 Multijet del gruppo FCA, tutti ovviamente rispondenti alla normativa Euro 6 D-temp. I motori rimangono quasi inalterati nei loro sistemi di aspirazione, iniezione e sovralimentazione, mentre adottano un sistema di scarico e trattamento dei gas esausti completamente rivoluzionato e, per cui, inedito. Il Sistema SCR del Gruppo FCA La principale caratteristica è quella di impiegare un sistema SCR per l’abbattimento degli ossidi di azoto piuttosto articolato, gestito da una centralina indipendente da quella motore. Ciò si traduce in una linea di scarico dall’uscita dei gas dal collettore fino al silenziatore costituita da ben 12 elementi differenti e in un impianto di adduzione dell’AdBlue con serbatoio, pompa, riscaldatori e pompa specifica per il raffreddamento a liquido dell’iniettore dell’urea. Ai componenti riportati nell’elenco, vanno aggiunti tre diversi catalizzatori, ciascuno con un compito preciso. Vediamo insieme il loro ruolo prendendo come riferimento la direzione di avanzamento dei gas di scarico. Il Ruolo dei tre catalizzatori Il primo di essi è un kat ossidante tradizionale, mentre la vera particolarità sono gli altri due. Vediamoli insieme: Quello denominato SCRF è un elemento doppio, all’interno del componente viene alloggiato: prima un kat riducente specifico per il sistema SCR, lavorante quindi con l’additivo AdBlue e poi, subito in cascata, un filtro per il particolato DPF. Tale soluzione, che è diversa da quella di altri costruttori dove generalmente il DPF è posto prima del kat SCR assicurerebbe, secondo i tecnici FCA, un miglior tasso di conversione dei NOX. Si ricorda che nel kat riducente, a partire da temperature attorno ai 230 °C, avviene una conversione chimica che, combinando gli ossidi di azoto dei gas di scarico con l’ammoniaca (NH3) presente nell’urea, restituisce azoto libero (N2) e vapore acqueo (H2O). La funzione del terzo catalizzatore L’ultimo dei su citati componenti è sempre un kat riducente, anch’esso specifico del sistema SCR, ma di tipo “passivo”. La sua funzione? Convertire in sostanze non nocive (ovvero azoto libero e vapore acqueo) l’eventuale ammoniaca residua presente nei gas di scarico dopo il passaggio all’interno del kat precedente dove può accadere che l’ammoniaca utilizzata per la conversione degli ossidi di azoto sia in eccesso e, quindi, debba essere eliminata. L’impianto, inoltre, sfrutta due sonde NOX. Dove sono situate le due sonde NOX... Una sonda è situata a monte del primo kat l’altra sonda a valle del kat passivo, un sensore di particolato che è un vero e proprio misuratore di fuliggine nel gas di scarico. ...e la centralina elettronica del Sistema SCR La centralina elettronica di gestione del sistema SCR è una Continental e può essere montata in punti differenti a seconda della vettura. Ad esempio? Sulla Jeep Renegade è posta dietro il rivestimento laterale sinistro del bagagliaio posteriore. Nella 500X, invece, è ubicata esattamente nella parte opposta, ossia dietro il rivestimento laterale destro. La centralina è particolarmente sensibile ai cali di tensione che si possono originare per uno dei seguenti motivi: Cattivi contatti Scollegamento Scarsa efficienza della batteria Oppure, come avviene in molti casi: Se si ha la necessità di scollegarla per effettuare alcuni lavori sulla vettura. Codice Guasto P2BAF: ripristino strategia attiva Questo aspetto può avere, come conseguenza, la generazione di un codice guasto alquanto singolare: P2BAF: SCRM ripristino strategia attiva Il codice viene generato direttamente sulla ecu del sistema SCR che viene denominata nello strumento di diagnosi come DCU, ossia Dosing Control Unit. Il guasto è esclusivamente di natura software e non viene causato da un reale problema ad alcuno dei componenti del sistema SCR. In questi casi la spia MIL si accende e appare il messaggio: “Far controllare sistema AdBlue” E il guasto non si cancella fintanto non si procede con l’eliminazione della problematica. Ecco come fare. Risolvere anomalie sistema SCR: segui le nostre indicazioni Innanzitutto occorre: Accertarsi che il P2BAF sia l’unico codice guasto rimasto attivo. Se ve ne fossero altri è necessario provvedere prima all’eliminazione di questi e delle loro cause. Successivamente: Entrare in comunicazione con la centralina DCU e Monitorare lo stato attivo o non attivo di ciascuna delle voci “stato monitoraggio strategia x”, rilevando quale sia marcato come “non attivo”. I cali di tensione generano nella centralina SCR la perdita di uno o più di questi parametri che quindi induce la comparsa del codice errore P2BAF. In base a quale delle otto voci “STATO MONITORAGGIO STRATEGIA” sia marcata come “NON ATTIVO”, si dovrà eseguire una delle seguenti procedure: 0 oppure 6 > mantenere la vettura in moto per 1 minuto 1 > guidare la vettura su percorso extraurbano per 5 minuti 2, 3 oppure 4 > guidare la vettura su percorso extraurbano per 20 minuti 5 > guidare la vettura su percorso extraurbano per 35 minuti 7 > guidare la vettura per almeno 10 minuti percorrendo 5 km con guida dinamica (frenate e accelerazioni), così da far muovere l’urea all’interno del serbatoio. È bene evidenziare, infine, come suggeriscono i tecnici che: le procedure presentate non sono di solito indicate dallo strumento di diagnosi e, per quanto possano risultare insolite, sono effettivamente risolutive del guasto menzionato. Approfondimento realizzato da Riparando – Automotive News e Tutorial

A metà strada tra una vettura convenzionale con solo motore termico (denominata con la sigla ICE, Internal Combustion Engine) ed una di tipo ibrido (detta anche Full Hybrid o HEV, Hybrid Electric Vehicle) si pone una vettura definita Mild Hybrid. Le distinzioni tra le diverse tipologie vengono fatte a seconda del sistema di trazione utilizzato e dal tipo di management dell’energia elettrica. Per la trazione, le vetture ICE utilizzano l’unico motore a disposizione, ossia quello a combustione interna e non hanno nessun dispositivo di natura elettrica per la marcia del veicolo. La batteria montata a bordo è quella al piombo acido, sebbene possa distinguersi tra una normale SLI, una Heavy Duty oppure un’AGM. Le Full-Hybrid impiegano uno o due motori elettrici dedicati e batteria ad alta tensione che permettono la trazione della vettura in elettrico fino ad una determinata velocità e/o distanza percorsa oppure in accoppiamento con la trazione offerta dal motore termico. La batteria ad alto voltaggio viene ricaricata nelle fasi di marcia sfruttando il motore termico, mentre in decelerazione e frenata tramite il motore elettrico. Per le ibride in versione Plug-In, la carica può anche e soprattutto avvenire tramite una presa elettrica dedicata che sfrutta una sorgente di energia esterna (ad esempio una colonnina). Il discorso cambia per una Mild Hybrid (o ibrido «medio» MHEV), che rappresenta una soluzione tecnica di tipo ibrido parallela, molto diversa. Un sistema ibrido parallelo è un’architettura caratterizzata da un nodo meccanico di accoppiamento della potenza che permette ad entrambi i motori (elettrico e termico, benzina o diesel) di fornire coppia alle ruote. Nel Mild Hybrid, tale sistema è composto da: Una macchina elettrica denominata BSG (Belt Starter Generator), funzionante a 12 – 24 – 48 Volt; Un convertitore DC/DC; Una batteria agli ioni di litio a 12 – 24 – 48 Volt; Una batteria a 12 Volt convenzionale. Si deve pensare ad una Mild Hybrid come ad un’autovettura dotata di due impianti elettrici distinti (“sezioni” elettriche), rappresentati da quello tradizionale a 12 V e da quello aggiuntivo che può essere a 12 V, a 24 V o a 48 V, che lavorano contemporaneamente e in maniera sinergica. Approfondiamo l’aspetto tecnico solamente sul sistema a 48 V, che è il più diffuso ed è utilizzato, ad esempio, da Renault, Ford, Volvo, FCA, PSA, Land Rover, BMW, gruppo VAG, Hyundai - Kia e Mercedes. La linea a 12 V convenzionale continua a supportare le alimentazioni di tutte le centraline e i dispositivi di bordo (confort, illuminazione, sicurezza, ecc.). Su molte vetture, è presente ancora il motorino di avviamento classico alimentato sempre a 12 V, utilizzato per i primi avviamenti. La linea aggiuntiva a 48 V è riservata per il funzionamento del motoalternatore BSG e della relativa batteria al litio (e, sebbene indirettamente, anche di quella al piombo) e viene interfacciata con la sezione a 12 V tramite il convertitore di tensione DC/DC. In applicazioni future, tale sezione verrà dedicata ad alimentare componenti funzionanti direttamente a 48 V, come ad esempio i compressori A/C di nuova generazione (quindi ad azionamento elettrico e non più meccanico) e i “turbocompressori” elettrici (come già presente su alcuni motori Audi), in grado di azzerare praticamente il fastidioso turbo lag. Schema di principio di un sistema Mild Hybrid Il BSG (o anche ISG, Integrated Starter Generator) è un motoalternatore che coniuga le funzioni del motorino di avviamento e dell'alternatore in un'unica macchina elettrica che consente di avviare il motore e di fornire coppia motrice (funzione di starter e di motore elettrico di boost), nonché di generare tensione con il motore termico in moto (funzione di alternatore) e sostituisce in toto l’alternatore convenzionale. Il motoalternatore è collegato all'albero motore mediante una cinghia poli-V. Nei sistemi Mercedes, invece, è costituito da un vero e proprio motore elettrico integrato nel cambio, che però svolge le medesime funzioni. Come detto, gran parte delle vetture sono comunque equipaggiate di un motorino di avviamento separato a 12 V, con il quale vengono effettuati i primi avviamenti e quelli in presenza di basse temperature esterne. In sostanza, il BSG unisce le caratteristiche di un alternatore intelligente a quelle di un Kers. Durante il funzionamento da alternatore, lo scopo del BSG è quello di generare la tensione di ricarica a 48 V della batteria al litio grazie alla coppia del motore termico e, durante le fasi di veleggiamento e frenata, trasformando l’energia cinetica in quella elettrica (fase di recupero, il motoalternatore è un generatore trascinato dall’assale di trazione). La batteria al litio, a sua volta, fornisce al BSG l’energia per funzionare come motore elettrico in grado di erogare una certa coppia motrice direttamente all’albero motore a cui è collegato, ad esempio durante le fasi di sorpasso (funzione di boost), di riavvio del motore in regime di Start&Stop e di sostenere la trazione durante la marcia a velocità costante e basso carico motore. La potenza che il motoalternatore è in grado di erogare è compresa mediamente tra i 5 e 6,5 kW e coppie di circa 50÷60 Nm come motore, mentre in fase di generazione la potenza va dagli 11 ai 14 kW. Ogni unità è dotata di una centralina elettronica di elaborazione e comunicazione. Tutti i motoalternatori lavorano con un tendicinghia doppio, che è un elemento fondamentale ai fini del loro funzionamento in quanto deve assicurare sempre il corretto tensionamento È un duplice tenditore perché si ha la necessità di tendere la cinghia in entrambi i versi di rotazione, a seconda che il BSG funzioni da generatore o da motore. La batteria MHEV agli ioni di litio, oltre ad alimentare il motogeneratore, supporta anche la batteria a 12 V (tramite il converter) per garantire il funzionamento di tutti i sistemi attivi. Con questa strategia il motore termico, nelle fasi di Start/Stop, rimane spento per tutta la durata della sosta temporanea (anche quelle particolarmente lunghe), al contrario dei sistemi con la sola batteria a 12 V che, per permettere al driver di utilizzare tutti i sistemi della vettura, provvedono a riavviare il motore per non far scendere troppo la tensione batteria. In linea generale, queste batterie sono costituite da un certo numero di celle collegate in serie (che è variabile in base alla vetture), per una capacità totale intorno ai 10 ÷12 Ah. L’accumulatore al litio integra una centralina che ne gestisce il controllo, un fusibile di protezione contro le sovracorrenti (che però non può essere sostituito) ed un relè sezionatore, il quale viene attivato in caso di crash della vettura per evitare pericolosi corti circuiti e possibili incendi della batteria stessa. Batteria MHEV, fusibile di sicurezza (Ford Puma) Un parametro determinante per ogni batteria al litio è la temperatura, che non deve mai salire oltre i 50° C ÷ 60° C. A tal proposito, gran parte di esse sono provviste di un sistema di raffreddamento a ventola. L’altro componente principale di un sistema MHEV è il convertitore di tensione DC-DC 48/12 V. Realizza la fondamentale funzione di “raccordare elettricamente” le due sezioni di bordo che lavorano a tensioni diverse. Come detto in precedenza, l’alternatore è unico e, per consentire la ricarica di entrambe le batterie, entra in gioco il convertitore il quale trasforma le tensioni a seconda dell’utilizzo che la vettura richiede, abbassando e modulando la tensione da 48 V a 12 V. Naturalmente, oltre la sezione di potenza, il convertitore include una propria centralina per lo scambio e l’elaborazione dati. In sostanza il sistema Mild Hybrid svolge così un compito di elettrificazione leggera del veicolo, a vantaggio di consumi ed emissioni inquinanti. L’aiuto elettrico, infatti, consente al motore termico di lavorare entro un range di carico ottimizzato all’insegna dell’efficienza (meno carburante, meno emissioni). Con l’utilizzo del BSG, inoltre, lo Start&Stop viene velocizzato ed il sistema acquisisce la possibilità di alzare la soglia di arresto del motore, che avviene già ad una velocità di 30 km/h. I componenti possono avere ubicazioni diverse in base al veicolo considerato. La batteria trova posto nel vano bagagli posteriore oppure sotto ai sedili del passeggero o del guidatore, mentre il converter viene collocato sotto i passaruota anteriori, all’interno della vettura al di sotto del cruscotto o accanto alla batteria al litio quando questa è montata nel bagagliaio. Per ovvie ragioni, il motoalternatore è montato nel vano motore. Altri costruttori optano per assemblare tutti i componenti in un unico aggregato, che si trova avvitato al pianale della vettura oppure sempre nel vano bagagli. Aggregato MHEV Land Rover Legenda 1. Connettore del cavo della batteria MHEV 2. Cavo della batteria di avviamento (12 V positivo) 3. Cavo della batteria MHEV (positivo) 4. Convertitore DC/DC 5. Cablaggio elettrico dell’alloggiamento della batteria MHEV 6. Ventola di raffreddamento del convertitore DC/DC 7. Batteria MHEV 8. Tubo di sfiato della batteria 9. Ventola di raffreddamento elettrica della batteria MHEV 10. Cavo di massa 11. Scatola di derivazione batteria MHEV 12. Cavi della batteria convenzionale e connettore dei cavi di massa (scocca veicolo) Il sistema può essere completamente diagnosticato tramite la presa OBD della vettura in quanto, come prima sottolineato, tutti i componenti hanno una ECU di controllo, le quali sono interconnesse tra loro e collegate al resto dell’auto tramite una rete CAN specifica (CAN Hybrid). Tutto il sistema MHEV viene coordinato, solitamente, dalla centralina motore, la quale rappresenta perciò il nodo elettronico di riferimento per le eventuali diagnosi del sistema. Una delle procedure che, ad esempio, il tecnico meccatronico si troverà ad affrontare maggiormente riguarda il reset della condizione di blocco avviamento dopo un evento di crash (quando la batteria viene sezionata per motivi di sicurezza), senza la quale il veicolo non riparte. Come di routine sarà l’operazione in diagnosi di sostituzione dei componenti MHEV, la quale è necessaria per ripristinare il funzionamento del sistema dopo un guasto che ne abbia richiesto il rimpiazzo. La diagnosi è importante, si aggiunge, anche per il controllo efficienza della batteria. I diagnostici vengono dotati, per l’appunto, di una ben specifica funzione di report dell’accumulatore al litio, con cui l’operatore è in grado di verificare diversi parametri tra cui la tensione e la corrente di carica (e scarica), la temperatura e, soprattutto, la tensione di ciascuna delle celle della batteria, nell’ottica di verificarne anche il grado di invecchiamento.