Si può installare successivamente un filtro antiparticolato sui veicoli più vecchi?

Installare successivamente un filtro antiparticolato su un veicolo datato è tecnicamente possibile in alcuni veicoli diesel; tuttavia, questo non significa semplicemente saldare un cilindro sulla linea di scarico. Un retrofit di successo richiede la riprogrammazione della gestione del motore, l'integrazione dei sensori di pressione e temperatura e l'idoneità al profilo di utilizzo reale del veicolo. I sistemi omologati coprono solo un numero limitato di modelli di veicoli; i filtri installati senza omologazione, invece, non sono validi ai fini della registrazione e della revisione.

Cosa significa esattamente retrofit?

Il retrofit diesel è il processo di aggiunta successiva di un dispositivo di controllo delle emissioni al motore per ripulire le emissioni che fuoriescono dallo scarico. Ma non è nemmeno l'unica opzione: la sostituzione del motore con un'unità più moderna (repower), il miglioramento tramite una grande revisione o la conversione a un carburante alternativo sono approcci considerati anch'essi retrofit. Ma il nostro argomento è quello più comune: il filtro antiparticolato aggiunto alla linea di scarico.

Il filtro antiparticolato diesel (DPF) è un dispositivo di trattamento che intrappola e trattiene le particelle di fuligine nei gas di scarico filtrandole attraverso le sue pareti ceramiche porose. Il punto critico è questo: il filtro solo trattiene, non pulisce in modo permanente. La fuligine accumulata viene bruciata tramite un processo chiamato rigenerazione. Nella rigenerazione passiva la fuligine brucia continuamente quando la temperatura di scarico è sufficientemente alta; nella rigenerazione attiva invece viene applicato calore dall'esterno iniettando carburante nel sistema o utilizzando un riscaldatore elettrico. Quindi il filtro non è un semplice componente meccanico, ma un sistema dipendente dalla gestione della temperatura. Il successo o il fallimento dei progetti di retrofit nasce proprio da questa dipendenza.

Quali sono i prerequisiti tecnici per installare un DPF su un veicolo datato?

Bisogna parlare non tanto del filtro in sé, quanto del sistema che lo circonda. Ci sono tre titoli obbligatori: gestione del motore, integrazione dei sensori e geometria dello scarico.

Gestione del motore e problema della rigenerazione

Perché il DPF funzioni, la temperatura di scarico deve raggiungere valori molto alti; il che significa modificare la strategia di controllo del motore. I motori progettati in fabbrica con DPF regolano di conseguenza la fasatura dell'iniezione del carburante, l'eccesso d'aria e il comportamento del turbo durante la rigenerazione. Un motore datato non ha questa strategia di controllo e il turbo esistente potrebbe non resistere alla temperatura richiesta dalla rigenerazione. In breve, il filtro è progettato come parte di un pacchetto di sistema di fabbrica; non viene acquistato e installato da solo.

Integrazione dei sensori

I sistemi moderni calcolano il momento della rigenerazione forzata monitorando la caduta di pressione sul filtro. I veicoli più vecchi non dispongono di questi sensori né degli ingressi della centralina motore (ECU) per leggerli. L'elettronica può pianificare la rigenerazione solo in base a stime; non può misurare quanto fuliggine si è accumulata. Inoltre, i vecchi motori con pompa a distributore non hanno nemmeno un meccanismo per aumentare artificialmente la temperatura di scarico ai fini della rigenerazione. Risultato: se il conducente non spinge abbastanza il veicolo - in particolare nell'uso urbano a brevi distanze - il filtro si intasa e questo può danneggiare il dispositivo e il motore. L'uso urbano non è considerato adatto a un DPF retrofit.

Il dato della temperatura di scarico è indispensabile

I programmi di omologazione seri rendono obbligatoria questa realtà con dei numeri. L'ente regolatore della California richiede che, prima di installare un filtro passivo, la temperatura di scarico venga misurata e registrata sul motore candidato per almeno 24 ore di funzionamento reale; un esempio di condizione di omologazione prevede che la temperatura di scarico rimanga sopra 260 °C per almeno il 25% del tempo. Se questa soglia non viene raggiunta, il filtro passivo non può rigenerarsi e si intasa. Quindi la risposta al problema non risiede nella marca del veicolo, ma nel profilo termico del suo scarico.

È possibile installare successivamente un GPF sui veicoli a benzina?

La risposta breve è no. Il filtro antiparticolato a benzina (GPF) viene installato sullo scarico dei motori a benzina a iniezione diretta (GDI) e lavora a stretto contatto con il convertitore catalitico, i sensori di ossigeno e la mappa del motore. Garantire il corretto funzionamento di un GPF installato successivamente insieme a questi sottosistemi è praticamente impossibile; ci sono troppi sottosistemi che dovrebbero essere calibrati insieme. In un veicolo prodotto in fabbrica con GPF, il filtro è incorporato in tutta la logica di controllo a partire dall'uscita del motore; ricostruire successivamente questa integrità è un lavoro di ingegneria che si avvicina allo sviluppo di un nuovo veicolo.

Esiste anche un riferimento su dove venga tracciato il limite tecnico superiore: su un veicolo a benzina a iniezione diretta, un GPF installato successivamente e valutato da organizzazioni specializzate riesce a scendere, nei cicli di laboratorio, al di sotto del limite di conteggio particelle Euro 6c. Questo dimostra che il filtro in sé funziona; ma in condizioni di laboratorio e in modo compatibile con la ECU e il pacchetto di sensori. Nell'uso quotidiano e durante l'ispezione non è possibile ripetere questo test da soli.

Quali veicoli coprono i sistemi retrofit omologati?

Il retrofit assume significato giuridico solo se il dispositivo supera un'omologazione indipendente. Il programma di verifica della California è l'esempio più chiaro di questa classificazione: i dispositivi vengono classificati in base ai livelli di riduzione delle particelle. Il Level 1 comprende i catalizzatori di ossidazione diesel che garantiscono almeno il 25% di riduzione delle particelle, il Level 2 i filtri a flusso che garantiscono almeno il 50% di riduzione, e il Level 3 i filtri a parete (wall-flow) che garantiscono emissioni del 85% o inferiori. Affinché il dispositivo possa essere installato, devono essere soddisfatte tutte le condizioni di omologazione; tra le condizioni di esempio rientrano il fatto che il motore sia stato prodotto tra gli anni modello 1993-2006, che non utilizzi EGR e che sia nella configurazione originale certificata.

Dal lato europeo il quadro è più frammentato. In Germania le organizzazioni TÜV offrono linee guida sull'omologazione tecnica e sulla registrazione dei filtri antiparticolato installati successivamente e omologati; cioè la registrazione è possibile con il sistema corretto. Al contrario, il lato dei veicoli passeggeri è molto limitato: lo schema di retrofit accreditato del Regno Unito dichiara esplicitamente che non esistono sistemi omologati per i veicoli passeggeri a benzina Euro 3 o precedenti oppure diesel Euro 5 o precedenti; per i veicoli passeggeri diesel precedenti all'Euro 6 non esistono sistemi e non sono nemmeno attesi. Questo dimostra che il retrofit omologato si concentra in gran parte sui veicoli pesanti, sugli autobus e su specifiche classi di motori.

Perché un filtro installato senza autorizzazione è invalido?

In California qualsiasi modifica alla configurazione certificata del motore è illegale, a meno che non si ottenga un'esenzione; un filtro installato senza autorizzazione fa fallire la revisione degli scarichi del veicolo. In Germania invece un filtro privo di certificato di omologazione non viene accettato alla revisione del veicolo. La regola generale è la seguente: l'unica cosa valida ai fini della registrazione e della revisione è un retrofit documentato e omologato. Un cilindro ceramico saldato dal meccanico al suo specialista marmitte non cambia né il grado emissivo né l'esito della revisione. Esiste persino un rischio nella direzione opposta: nel Regno Unito, il fatto che il DPF sia stato rimosso o che siano presenti tracce di saldatura visibili sul corpo è un criterio sufficiente per il fallimento immediato della revisione annuale (MOT).

Il retrofit aumenta effettivamente la classe Euro del veicolo?

Questa è la domanda più fraintesa della pagina e la risposta è regionale. Nell'Unione Europea, nelle zone a basse emissioni (LEZ), il grado emissivo di un veicolo può essere elevato mediante retrofit con un dispositivo di controllo delle emissioni omologato come un DPF. Nell'esempio di Londra, se il dispositivo di retrofit è certificato per soddisfare lo standard emissivo richiesto (ad esempio Euro 4), il veicolo può entrare nella zona. Al contrario, i Paesi Bassi richiedono dal luglio 2013 la piena condizione Euro 4 nelle loro zone ambientali e non consentono l'accesso ai veicoli con retrofit. Cioè lo stesso filtro fisico apre le porte in una città e non nell'altra; il fattore determinante è la regola di accettazione della zona.

Dal lato dei veicoli pesanti il quadro è più positivo. Le flotte utilizzano soluzioni di retrofit installando DPF e SCR (riduzione catalitica selettiva) per ridurre le emissioni al livello equivalente Euro 6/VI. Nella letteratura di ricerca, un veicolo passeggero Euro 5 è stato sottoposto a retrofit con un'unità SCR installata sottoscocca e le emissioni di NOx sono state misurate. Anche la valutazione della Commissione Europea del 2020 conclude che il retrofit può svolgere un ruolo importante nell'accesso dei veicoli più vecchi alle zone con restrizioni al traffico per motivi di qualità dell'aria. È comunque necessario prestare attenzione: la classe Euro è un certificato ufficiale riportato nei registri del veicolo. Un retrofit omologato può garantire diritti specifici, come l'accesso alle zone a basse emissioni; ma non modifica la classe Euro nei registri ovunque e per ogni scopo.

Quanto dura un retrofit e quanto costa?

Parliamo di numeri. Rispetto ai dati ufficiali, la differenza tra le due tecnologie retrofit è molto netta:

Il DPF riduce il particolato del 90%, ma anche il prezzo di questa prestazione è proporzionato. Altre cose da sapere: I DPF devono essere utilizzati con gasolio a bassissimo contenuto di zolfo (ULSD) e danno i migliori risultati sui motori diesel successivi al 1995. I produttori raccomandano di pulire il filtro circa ogni 160.000 km (100.000 miglia); le garanzie si collochano generalmente nella fascia di 160.000-240.000 km. L'età media dei veicoli con DPF retrofit è compresa tra 7 e 12 anni; quindi il pubblico di riferimento sono veicoli con motore ancora giovane ma classe emissioni ormai superata. Sul fronte dell'efficacia in termini di costi, l'analisi dell'Agenzia statunitense per la protezione dell'ambiente colloca i retrofit DOC e DPF catalizzati nella fascia di 18.700-87.600 $ per tonnellata di inquinante ridotto; gli studi condotti su flotte di autobus confermano invece che il DPF riduce le emissioni di particolato in modo rapido ed economico.

Ostruzione, revisione e rischi a lungo termine

Il guasto più frequente del DPF retrofit è l'ostruzione, la cui origine è l'insufficienza termica descritta in precedenza. Per un filtro passivo, se la temperatura di scarico non raggiunge la soglia, il dispositivo non può rigenerarsi; un'ostruzione eccessiva può manifestarsi anche con una manutenzione del motore regolarmente documentata. Nel sistema di fabbrica esiste una spia DPF e un monitoraggio dell'ECU che avverte il conducente; nel retrofit questa infrastruttura spesso manca. Il problema cresce senza che il conducente se ne accorga, e il filtro e il motore possono subire danni. Anche la pulizia regolare dei filtri ceramici è indispensabile; le raccomandazioni tipiche indicano per la pulizia circa 120.000 km, e per la rigenerazione un intervallo medio di circa ogni 500 km a seconda delle condizioni di guida.

Anche sul fronte delle revisioni c'è chi pensa al contrario: alcuni cercano di eliminare il problema smontando il filtro e modificando la mappa dell'ECU (chip tune). Questa strada è preclusa da due punti di vista. Il primo è legale: smontare il DPF nei camion stradali è illegale. Il secondo è pratico: alle revisioni annuali il controllo del DPF è diventato standard, e i test che misurano le emissioni di rumore e fumo hanno un'alta probabilità di intercettare i veicoli senza filtro o con filtro difettoso. Inoltre proseguono le discussioni sull'aggiunta della misurazione del numero di particelle (PN) alle revisioni; quindi i controlli non si allenteranno col tempo, ma anzi diventeranno più frequenti.

Un quadro pratico per la decisione

Potete ridurre la valutazione del retrofit a quattro domande:

1. Esiste un sistema omologato e documentato per il vostro veicolo? Per le autovetture diesel precedenti a Euro 6, molto probabilmente no.
2. Il profilo reale della temperatura di scarico del vostro veicolo supporta la rigenerazione? L'uso su brevi distanze e in città non lo supporta.
3. La vostra zona accetta i veicoli con retrofit? Come nell'esempio olandese non viene accettato, a Londra si può ottenere con un dispositivo certificato.
4. Che cosa vi restituisce il costo totale - dispositivo, installazione, pulizia periodica? Un investimento di 5.000-7.000 $ su un'auto passeggeri spesso risulta sproporzionato rispetto al valore del veicolo.

La frase conclusiva sia chiara: Installare un filtro antiparticolato su un veicolo datato è una soluzione ingegneristica legittima quando si incontrano il motore giusto, il profilo di utilizzo giusto e l'omologazione giusta; quando invece manca anche solo uno di questi tre elementi, resta un tentativo che non va oltre la perdita di denaro e tempo. Questa tecnologia, il cui valore è dimostrato nel settore dei veicoli pesanti e delle flotte, ha senso per il proprietario di un'auto passeggeri solo in casi eccezionali.

Fonti

• Heavy-Duty DECS Installation and Maintenance FAQ
• Filtri antiparticolato diesel (DPF)
• Qualità dell'aria nell'Indiana: tecnologia di retrofit
• Che cos'è il retrofit?
• Quale retrofit è valido?
• Unione Europea: zone a basse emissioni (LEZ)
• Schema di accreditamento per il retrofit dei veicoli puliti
• Studio sulle tecnologie di retrofit
• Valutazione delle emissioni di NOx di un'auto Euro 5 sottoposta a retrofit
• Sintesi tecnica del filtro antiparticolato a benzina (GPF)
• Retrofit del filtro antiparticolato: regole e consigli
• Tecnologia di retrofit diesel: analisi dei costi
• Come funziona un sistema di post-trattamento
• Filtri antiparticolato diesel e integrità della revisione MOT
• La rimozione del DPF è legale?
• Come conformarsi alle LEZ tramite retrofit