L'imperativo attualissimo in fatto di motoristica è rappresentato dalla continua ricerca e realizzazione di dispositivi e sistemi che rendano il motore più “pulito” possibile. L’obiettivo da raggiungere però comporta l’utilizzo di nuove tecnologie che apportano un notevole aumento di complessità del propulsore. Questo vale specialmente per i motori diesel, in cui si deve porre particolare attenzione al controllo della produzione di ossidi di azoto (NOX). L'evoluzione tecnologica mira a ottimizzare l'efficienza e ridurre le emissioni nocive, introducendo sistemi sempre più sofisticati per gestire il ricircolo dei gas di scarico.
La Necessità di Sistemi EGR Avanzati
Per abbattere in misura ancora maggiore gli ossidi di azoto NOX, è stato ritenuto opportuno incrementare la percentuale di gas di scarico reimmessa in aspirazione. Questo principio, noto come ricircolo dei gas di scarico (EGR - Exhaust Gas Recirculation), è fondamentale per abbassare le temperature di combustione, che sono il principale fattore nella formazione di NOX. Nei motori diesel più recenti, per soddisfare normative sulle emissioni sempre più stringenti, i sistemi EGR sono diventati più complessi rispetto alle prime implementazioni.
Nei motori diesel moderni, la classica EGR è affiancata nel funzionamento da una seconda valvola EGR, che immette un ulteriore quantitativo di gas di scarico ricircolato. Questa seconda valvola è definita di “bassa pressione” in quanto lavora ricircolando gas di scarico direttamente dopo il filtro antiparticolato (DPF). In questa zona, il fluido si trova alla pressione atmosferica, o comunque significativamente inferiore rispetto alla pressione presente nei collettori di scarico a monte del turbocompressore. La gestione di questo ricircolo richiede un controllo preciso per garantire che la quantità di gas reimmessa sia ottimale in ogni condizione operativa, senza compromettere le prestazioni del motore o la sua efficienza. L'efficacia del sistema EGR a bassa pressione è strettamente legata alla sua capacità di funzionare in sinergia con altri componenti del sistema di gestione motore, inclusi sensori di pressione e temperatura, e attuatori che regolano il flusso dei gas.
Comprendere l'EGR a "Bassa Pressione"
Cosa vuol dire elettrovalvola a “bassa pressione”? Il componente fino a ora impiegato per questo scopo è l’elettrovalvola EGR, ben conosciuta dagli esperti del settore per le varie problematiche cui è soggetta. L'EGR a bassa pressione opera in un punto del sistema di scarico dove la pressione è più vicina a quella atmosferica. Questo la distingue dall'EGR ad alta pressione, che invece intercetta i gas di scarico direttamente dal collettore di scarico, prima che questi passino attraverso il turbocompressore o altri dispositivi di post-trattamento. L'EGR a bassa pressione, operando a valle del DPF, beneficia di gas di scarico già parzialmente depurati dalle particelle solide, il che teoricamente dovrebbe ridurre l'accumulo di fuliggine. Tuttavia, la bassa pressione in cui opera presenta sfide operative distinte.
Il gas esausto, trovandosi a una pressione inferiore rispetto ai gas nel condotto di aspirazione durante la fase di pompaggio del pistone, non avrebbe la possibilità di raggiungere con facilità l'aspirazione in modo autonomo. Pertanto, l'EGR di bassa pressione deve necessariamente lavorare in simbiosi con altri componenti per facilitare questo flusso.
La Soluzione Tecnica per il Nissan Qashqai J11 (e Motori Simili)
Nei motori diesel moderni, per gestire efficacemente il ricircolo dei gas di scarico a bassa pressione, è spesso necessario implementare soluzioni ingegneristiche specifiche. La soluzione ideata da costruttori come Renault sul motore 1.500 cc K9K, e adottata in veicoli come il Nissan Qashqai J11 che spesso monta derivati di questa motorizzazione, segue uno schema preciso. Proprio perché operante in condizioni di pressione atmosferica, il gas esausto non avrebbe la possibilità di raggiungere con facilità l’aspirazione.
Per ovviare a questo limite, l'EGR di bassa pressione deve lavorare in simbiosi con una farfalla motorizzata posta sullo scarico. Questa farfalla, agendo come un parzializzatore, interviene chiudendosi parzialmente. Questo movimento crea una contropressione sufficiente nel sistema di scarico a valle del DPF, inducendo così i gas a refluire verso il circuito di aspirazione attraverso l'EGR a bassa pressione. Questo meccanismo di "spinta" artificiale è cruciale per il corretto funzionamento del sistema EGR a bassa pressione, permettendo un ricircolo efficace anche quando la pressione naturale del sistema di scarico sarebbe insufficiente.
Posizionamento dei Componenti Chiave
Strutturalmente il componente EGR a bassa pressione è uguale alla farfalla motorizzata in aspirazione, sebbene la sua funzione e posizione siano differenti. Costruttivamente parlando, l’EGR a bassa pressione si trova solitamente sul retro del motore, integrata nel sistema di tubazioni che collega il collettore di scarico (post-DPF) al collettore di aspirazione. La sua posizione posteriore è dettata dalla necessità di intercettare i gas dopo il trattamento nel DPF.
Mentre la farfalla motorizzata in questione, quella che genera la contropressione necessaria al funzionamento dell'EGR a bassa pressione, si trova circa a metà tubazione di scarico, posizionata strategicamente per modulare il flusso dei gas esausti. È bene sapere che la farfalla motorizzata è saldata direttamente sul tubo che ne ospita l’alloggiamento, rendendola un componente integrato nel sistema di scarico. La sua integrazione diretta sottolinea l'importanza della sua funzione nella gestione delle emissioni e delle prestazioni del motore.
Problematiche Comuni e Manutenzione
Oltre alla similitudine nel funzionamento e nella costruzione con l’altra EGR (quella ad alta pressione) e con l’elettrovalvola in aspirazione, la farfalla di scarico e l’EGR di bassa pressione ne condividono alcune problematiche. Questi componenti sono infatti soggetti ad accumulare morchia e sporco, derivanti dalla combustione incompleta e dalla presenza di particolato residuo, e possono bloccarsi. Sebbene in misura minore rispetto ai componenti che gestiscono gas di scarico a temperature e pressioni più elevate, l'accumulo di depositi carboniosi è una realtà operativa.
Questi depositi possono compromettere il movimento delle valvole e delle farfalle, causando malfunzionamenti che si traducono in problemi di prestazioni, aumento dei consumi, e soprattutto, un incremento delle emissioni nocive. Si trovano entrambi a valle del DPF, il che significa che i gas che li attraversano sono già stati sottoposti a un ciclo di filtrazione. Tuttavia, nessun filtro è perfetto al 100%, e una piccola quantità di residui può comunque depositarsi, specialmente in condizioni di guida particolari come tragitti brevi e frequenti o utilizzo a bassi regimi prolungato.
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La Procedura di Apprendimento/Adattamento
Dopo una pulizia oppure, in caso peggiore, di sostituzione di uno di questi componenti (EGR a bassa pressione o farfalla motorizzata sullo scarico), si rende necessaria una procedura di apprendimento o adattamento. Questa procedura è fondamentale perché la centralina motore deve "riconoscere" le nuove posizioni di riposo e di lavoro dei componenti attuati e le loro corse operative. L'apprendimento va effettuato tramite uno strumento di diagnosi elettronica che supporti tale funzione.
Per l’EGR a bassa pressione, la procedura prevede solitamente i seguenti passaggi, che possono variare leggermente a seconda dello strumento di diagnosi utilizzato:
- Collegare lo strumento di diagnosi: Accedere alla centralina motore del veicolo.
- Selezionare la modalità specifica: Entrare nella funzione dedicata all'"apprendimento/memorizzazione della EGR a bassa pressione".
- Seguire le indicazioni: Lo strumento fornirà istruzioni guidate. In assenza di istruzioni dettagliate, o come integrazione, si possono seguire le fasi operative standard.
- Interrompere l'alimentazione: Estrarre la carta dal lettore (se presente) o disattivare l'alimentazione sotto chiave (+15) per interrompere il ciclo di accensione.
- Attendere la perdita di comunicazione: Lo strumento di diagnosi segnalerà la perdita di comunicazione con la centralina motore. In alternativa, si deve attendere il termine del ciclo di "Powerlatch", che solitamente dura circa 9 minuti. È fondamentale non avviare anticipatamente il motore durante questa fase, poiché ciò invaliderebbe la procedura.
- Porre il veicolo in Modalità Officina: Attivare una modalità di alimentazione forzata (+15) che consenta alla centralina di eseguire le autodiagnosi e le calibrazioni necessarie.
- Attendere un breve intervallo: Solitamente sono richiesti circa 8 secondi in questa modalità.
- Verificare il risultato: Controllare sul display dello strumento di diagnosi se la voce "APPRENDIMENTO/MEMORIZZAZIONE FUNZIONE EGR A BASSA PRESSIONE" risulti "EFFETTUATO".
Per la farfalla sullo scarico, nota anche come “Parzializzatore aria di scarico” o “Sportellino di scarico”, la procedura di adattamento è pressoché la stessa. L'unica differenza sostanziale risiede nel valore che si deve leggere nell'ultimo passaggio per confermare il corretto completamento dell'apprendimento.
- Verificare il risultato per la farfalla: Controllare sul display dello strumento se la voce "APPRENDIMENTO/PROGRAMMAZIONE FARFALLA MOTORIZZATA LATO SCARICO" risulti "RILEVATO".
Il corretto completamento di queste procedure assicura che la centralina motore possa gestire in modo ottimale il sistema EGR a bassa pressione e la farfalla di scarico, contribuendo così al mantenimento delle prestazioni, all'efficienza del motore e al rispetto dei limiti di emissione prescritti per veicoli come il Nissan Qashqai J11.