Twin Dosing: come Volkswagen minimizza gli ossidi di azoto

Fino all’80% di NOX in meno grazie al doppio SCR messo a punto da VW già al debutto sui motori 2.0 TDI della nuova Golf 8 e della aggiornata Passat.

Il Dieselgate ha rappresentato l’episodio spartiacque verso il concreto sviluppo di nuove tecnologie rivolte all’attenzione alle emissioni: un “new deal” che i big player del comparto automotive hanno affrontato (e stanno affrontando) attraverso una sostanziale “spinta” ai sistemi di propulsione elettrificata – dunque non soltanto 100% elettrica, ma anche ibrida, ibrida plug-in e, seppure in misura decisamente inferiore, anche alle tecnologie fuel cell – così come in un costante affinamento per i “tradizionali” motori a combustione. I quali, secondo le più recenti dichiarazioni avanzate dai principali Gruppi industriali, sono da considerare tutt’altro che sul viale del tramonto (lo ha indicato ad esempio Bosch, i cui dirigenti hanno stimato che nel 2030 i tre quarti delle autovetture nuove continueranno ad essere benzina e diesel).

Con la tecnologia, il diesel non è così brutto…

Arriva proprio dalla Germania un progetto che, in buona sostanza, tende a non demonizzare – al contrario, riabilitandolo – il motore a gasolio. Una soluzione tecnologica che, secondo Volkswagen che l’ha messa a punto, consentirà in un’ottica a breve-medio termine di limitare “Fino all’80%” (quantitativo indicato relativamente all’unità motrice 2.0 TDI provvista del nuovo sistema anti-particolato, ed indicato dalle misurazioni RDE-Real Driving Emissions) le emissioni degli ossidi di azoto, in rapporto alle omologhe motorizzazioni di precedente generazione.

Evoluzione del già conosciuto SCR

Si tratta, nello specifico, del “Twin Dosing”, dispositivo che, comunica una nota diramata in queste ore da Wolfsburg – rappresenta uno step evolutivo rispetto al già noto sistema SCR di riduzione catalitico selettiva, del quale le unità motrici turbodiesel Volkswagen dispongono dal 2018. Il nuovo sistema “Twin Dosing” viene impiegato per la recentemente aggiornata VW Passat 2.0 TDI Evo 150 CV, già in regola con gli standard Euro 6d. Gradualmente, il “Twin Dosing” andrà ad equipaggiare l’intera lineup di unità motrici 2.0 TDI Evo: ciò vale anche per la imminente ottava generazione di Volkswagen Golf, che in questi giorni viene un po’ “messa da parte” per lasciare spazio alla attesa ID.3 sotto i riflettori delle novità internazionali di mercato (leggi Salone di Francoforte dove la prima berlina compatta che inaugura la “famiglia” ID. farà bella mostra di se). Anche la nuova Volkswagen Golf 8, dunque, porta in dote una sostanziosa novità.

Un secondo sistema di post-trattamento

Tecnicamente, indica VW, il sistema “Twin Dosing” si avvale di un secondo dispositivo SCR: il catalizzatore “gemello” viene collocato nel sottoscocca del veicolo. Per via della maggiore distanza fisica dal motore, la temperatura dei gas di scarico “a monte” del secondo catalizzatore risulta essere notevolmente inferiore (fino a 100° C in meno). In questo modo, il raggio d’azione dei sistemi di post-trattamento dei gas di scarico viene ampliato, stante la possibilità di consentire elevati livelli di conversione anche qualora le temperature dei gas di scarico vicino al motore raggiungano o superino 500° C. In più, il rischio di eccessivo rilascio dell’ammoniaca dell’AdBlue si trova ad essere impedito mediante la presenza di un catalizzatore bloccante a valle del sistema SCR stesso.

Si controbilancia uno degli svantaggi del diesel

Uno dei compiti peculiari del nuovo “doppio SCR” consiste nell’offrire al lavoro del motore diesel un controbilanciamento sistemico, di natura fisica: la motorizzazione diesel emette, sì, minori quantità di CO2 rispetto ai motori a benzina; tuttavia, la combustione avviene in una situazione di aria in eccesso. Da qui la formazione degli ossidi di azoto che le Case costruttrici e le aziende di ricerca e sviluppo cercano di abbattere, anche – come nel caso del catalizzatore SCR – mediante un procedimento di iniezione dell’ammoniaca, sotto forma di agente di riduzione liquido (AdBlue) con l’impiego di un dispositivo che si trova “a monte” del sistema di riduzione catalitica selettiva (l’SCR, appunto). È in questa fase che avviene l’evaporazione della soluzione e la divisione dell’urea per unirla con il vapore acqueo per formare ammoniaca. Nel catalizzatore SCR l’ammoniaca (NH₃) reagisce poi, grazie a uno specifico rivestimento, con gli ossidi di azoto (NOX) per formare acqua e innocuo azoto (N2), la componente principale dell’aria che respiriamo.

Fa “lavorare” il motore meglio e più rapidamente

Attualmente, spiega Volkswagen, i sistemi di post-trattamento dei gas di scarico prevedono che l’SCR (il cui rivestimento viene applicato alla struttura a nido d’ape del filtro antiparticolato Diesel, in modo da consentire che un elemento possa svolgere più funzioni) venga collocato in prossimità del motore fra il turbocompressore, il catalizzatore di ossidazione Diesel, che converte gli idrocarburi incombusti, e la parte flessibile di connessione al silenziatore. Essendo posizionato così vicino al motore, il sistema SCR aiuta al raggiungimento rapido delle elevate temperature per i gas di scarico anche nel caso di un avviamento a freddo (la temperatura ideale per ottenere livelli di conversione superiori al 90% è compresa fra +220° C e +350° C). Al di sopra di 350° C, osservano i tecnici di Wolfsburg, i livelli di conversione non vengono più ridotti proprio in virtù dell’impiego del “Twin Dosing”. E si tratta di temperature elevate che vengono a formarsi, ad esempio, nel caso di prolungato impiego della vettura su percorsi autostradali veloci, ad alti regimi di funzionamento del motore per periodi lunghi o nelle situazioni di marcia in salita, in special modo nel caso di veicoli a pieno carico o con un rimorchio al traino.

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