Emissioni inquinanti dei motori a combustione interna. Marmitte catalitiche e filtri antiparticolato

Il filtro attivo antiparticolato, ideato da Pascal Lefevre, è un brevetto di proprietà della società francese Psa, introdotto con la produzione della Peugeot 607 2.0 HDI nel 2000 per abbassare proprio le emissioni di particolato del motori Diesel.
Dopo il sistema FAP sono stati realizzati e utilizzati dalle case costruttrici del campo dell’automotive trappole per il particolato simili al FAP che prendono il nome di DPF (brevetto della Johnson Matthet). In dettaglio il filtro per il particolato, detto anche trappola, è un componente che costringe i gas combusti a passare attraverso una barriera porosa: le particelle di dimensioni superiori a quelle dei pori sono trattenute, mentre i composti gassosi attraversano la parete filtrante. Poiché gli agglomerati carboniosi si accumulano sulla superficie filtrante, essa deve essere periodicamente pulita.
Questi filtri devono essere in grado di sopportare elevate temperature e per tale ragione sono realizzati in materiale ceramico (estrusione di cordierite o carburo di silicio) o metallica (metalli sinterizzati o schiume metalliche). I più diffusi sono, per le auto di normale produzione non sportive, quelli ceramici. Per auto stradali più sportive si preferisce utilizzare filtri in metallo perché presentano un minor fenomeno di contropressione.
Come per i catalizzatori, quando la struttura a nido d’ape è in ceramica, il materiale di base è la cordierite che viene realizzata per estrusione, ottenendo cosi elementi cilindrici in blocco unico con canali disposti assialmente, i quali costringono i gas ad attraversare le pareti porose dei canali per raggiungere i condotti adiacenti lasciando indietro le particelle trasportate in sospensione.
Per loro natura gli elementi filtranti tendono in breve tempo ad intasarsi, causando un aumento della contropressione allo scarico, che compromette il funzionamento del motore, penalizza i consumi e, indirettamente, aumenta anche le emissioni inquinanti perché diminuisce il rendimento del ciclo. Risulta quindi indispensabile l’introduzione di un dispositivo capace di rigenerare in maniera automatica il filtro, eliminando il particolato accumulato. La rigenerazione viene attuata innescando la combustione del particolato all’interno della trappola. Questo processo avviene a diverse temperature a seconda del brevetto (DPF o FAP) con cui il filtro viene realizzato.