TOYOTA DCAT Motori 1 CDFTV 2 ADFHV Emissioni

TOYOTA D-CAT Motori 1 CD-FTV & 2 AD-FHV

Emissioni allo scarico

Emissioni allo scarico • Tipi di emissioni (sostanze inquinanti): benzina/diesel • Fonte delle emissioni: benzina/diesel • Controllo delle emissioni: diesel • Normative CE attuali/future: diesel Toyota Motor Italia S. p. A.

Emissioni allo scarico Tipi di emissioni • Vetture a “benzina” • Vetture “diesel” • Emissioni legate al “carburante” Toyota Motor Italia S. p. A. : HC, CO 2, NOx (gassose) : HC, CO 2, NOx e PM (gassose e fuliggine (C+ HC )) : SOx - (solfati) e derivati dagli additivi

Emissioni allo scarico Fonte di emissioni Motori Benzina: • Reazioni di combustione completa: CO 2 & H 2 O. . HC +. . O 2. . CO 2 +. . H 2 O • Reazione di combustione incompleta: – Idrocarburi incombusti (HC) – idrocarburi parzialmente combusti (CO) • Reazioni con aria e additivi carburante : – Ossidi di azoto ( NO + NO 2 = NOx ) – Ossidi di piombo e di zolfo (SOx) Toyota Motor Italia S. p. A.

Emissioni allo scarico Fonte di emissioni Motori Diesel : • Reazioni di combustione completa: CO 2 & H 2 O. . HC +. . O 2. . CO 2 +. . H 2 O • Reazione di combustione incompleta: – Idrocarburi incombusti (HC) – Idrocarburi parzialmente combusti (CO) – Idrocarburi THERMAL CRACKED [scomposti termicamente (C= particolato)] • Reazioni con aria e additivi carburante: – Ossidi di azoto (NO + NO 2 = NOx ) – Ossidi di zolfo(SOx) Toyota Motor Italia S. p. A.

Emissioni allo scarico Controllo delle emissioni per i motori Diesel : • Controllo degli HC & PM – Pressione e anticipo d’iniezione (EDC) – Miscela aria carburante (geometria di iniezione, camera di combustione…) – Trattamento dei gas di scarico (catalizzatori ad ossidazione) • Controllo degli NOx – Anticipo d’iniezione (EDC) – Ricircolo gas di scarico (EGR) – (Riduzione della temperatura dell’aria in aspirazione (INTERCOOLING) ) • Conflitto: – NOx – PM Toyota Motor Italia S. p. A. PM NOx

Emissioni allo scarico Direttive in materia di emissioni Normative CE (1): Ciclo di guida europeo Nuovo ciclo di guida europeo Velocità in km/h Ciclo extra urbano Ciclo di guida urbano 0 2 Toyota Motor Italia S. p. A. 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22

Emissioni allo scarico Direttive in materia di emissioni Normative CE (2) : Limiti per HC, NOx & PM Toyota Motor Italia S. p. A.

Emissioni allo scarico Direttive in materia di emissioni Direttive EU in materia di emissioni per vetture equipaggiate con motore diesel (g/km) Veicoli passeggeri diesel Data inizio omologaz. CO HC +NOx PM Euro III 01/2000 0, 64 0, 56 0, 50 0, 05 Euro IV 01/2006 0, 50 0, 30 0, 25* 0, 025 Toyota Motor Italia S. p. A.

Emissioni allo scarico Direttive in materia di emissioni Requisiti di qualità del carburante per motori diesel Diesel Anno Zolfo Numero di cetano Euro III 01/2000 max. 350 ppm min. 51 Euro IV 01/2006 max. 50 ppm min. 51 Toyota Motor Italia S. p. A.

Emissioni allo scarico Direttive in materia di emissioni Toyota - D-CAT: Conformità con “Euro 4” Toyota Motor Italia S. p. A.

Emissioni allo scarico Direttive in materia di emissioni Euro III, Euro IV < 01/2002, Euro IV 01/2002 Veicoli benzina passeggeri Euro III < 01/2002 inizio omologaz. 01/2000 (richiesto) Direttiva in materia di emissioni ECE 15 Emissioni* Affidabilità Diagnosi ECE 15 Emissioni* Euro IV < 01/2002 Bassa temperatura* (optional) (-7°C) Affidabilità (optional) ECE 15 Emissioni* Euro IV 01/2002 01/2005 (richiesto) Bassa temperatura* (richiesto)(-7°C) Affidabilità (richiesto) * g/km Toyota Motor Italia S. p. A. CO: 2, 30 HC: 0, 20 NOx: 0, 15 40 sec. Al minimo eliminati affidabilità 80 000 km / 5 anni Euro OBD CO: 1, 00 HC: 0, 10 NOx: 0, 08 CO: 15, 00 HC: 1, 80 - 80 000 100 000 km / 5 anni CO: 1, 00 HC: 0, 10 NOx: 0, 08 CO: 15, 00 HC: 1, 80 - 100 000 km / 5 anni

Emissioni allo scarico Direttive in materia di emissioni Requisiti di qualità del carburante per motori benzina Benzina Anno Zolfo Euro III 01/2000 max. 150 ppm Euro IV 01/2005 max. 50 ppm Toyota Motor Italia S. p. A.

Toyota D-CAT Cos'è TOYOTA D-CAT? PM: 50% NOx: 80% *: PM (Particle Matter) Toyota Motor Italia S. p. A.

Toyota D-CAT Cos'è TOYOTA D-CAT? Diesel – Clean Advanced Technology • Pressione d’iniezione: – 175/180 MPa vs. 160 MPa • Iniezione multipla : – Basse emissioni – Prestazioni più regolari – drastica riduzione della rumorosità di combustione • 5 o iniettore 1. Nel collettore di scarico per il funzionamento del catalizzatore DPNR Toyota Motor Italia S. p. A.

Toyota D-CAT Catalizzatori [Catalizzatore NSR] • Riduzione degli NOx • Evita l’occlusione del catalizzatore DPNR [Catalizzatore DPNR] Riduzione dei PM, NOx, HC e CO Toyota Motor Italia S. p. A.

Toyota D-CAT Catalizzatori [Catalizzatore NSR] Dimensione: 129 x 110 mm Volume: 1438 cm 3 Densità celle: 62 celle/cm 2 Spessore pareti: 0. 150 mm [Catalizzatore DPNR] Dimensione: 160 x 100 mm Volume: 2011 cm 3 Densità celle: 47 celle/cm 2 Spessore pareti: 0. 300 mm Toyota Motor Italia S. p. A.

Toyota D-CAT Catalizzatori Catalizzatore NSR: Accumulo degli NOx Flusso dei gas di scarico NOx Strato di Accumulo NOx Toyota Motor Italia S. p. A. Pt NOx Substrato

Toyota D-CAT Catalizzatori Catalizzatore DPNR: Riduzione di PM e NOx Flusso dei gas di scarico PM PM Substrato Strato di accumulo NOx Toyota Motor Italia S. p. A.

Toyota D-CAT Diagramma del Sistema TOYOTA D-CAT EDU Valvola corpo farfallato Sensore posizione valvola EGR Valvola EGR ECU Motore Sensore temp. gas di scarico Iniettore piezoelettrici Iniettore aggiuntivo sullo scarico Toyota Motor Italia S. p. A. Sensore rapporto aria-carburante Sensore di pressione differenziale

Toyota D-CAT Aspirazione e scarico Valvola EGR • EGR controllato da valvola a solenoide lineare Dal refrigeratore EGR Al collettore di aspirazione Sensore posizione Valvola EGR a solenoide lineare Toyota Motor Italia S. p. A.

Toyota D-CAT Aspirazione e scarico Refrigeratore EGR • È impiegato uno scambiatore compatto ad alta efficienza Collettore di scarico Refrigerante EGR Toyota Motor Italia S. p. A.

Toyota D-CAT Aspirazione e scarico Refrigeratore EGR • Valvola di Bypass del refrigeratore EGR dal refrigeratore EGR Alla valvola EGR dal bypass Valvola di Bypass Attuatore valvola di Bypass Toyota Motor Italia S. p. A. Bypass

Toyota D-CAT Aspirazione e scarico Refrigeratore EGR • Ai bassi carichi, i gas EGR non vengono raffreddati al fine di prevenire la riduzione della temperatura dell’aria compressa Raffreddati Bypass Toyota Motor Italia S. p. A. Ai bassi carichi

Toyota D-CAT Sistema Common-rail Caratteristiche del sistema Common-rail Iniettori piezoelettrici Max. 180 MPa Sensore pressione Common-rail Valvola di scarico Iniettori SCV Pompa di alimentazione Dal filtro carburante Ritorno al serbatoio • 2 alimentazioni per il common-rail (solo IS 220 d) • Comandata dall’albero a camme di scarico Toyota Motor Italia S. p. A.

Toyota D-CAT Assistenza (Sistema Common-rail) Pompa di alimentazione • Inizializzazione e calibrazione della pompa di alimentazione per impostare il volume di ritorno al serbatoio EEPROM Volume di ritorno al serbatoio della pompa impostato Inizializzazione e calibrazione Sostituzione Riscrittura del volume di ritorno al serbatoio della pompa Nota: l’inizializzazione è necessaria solo quando il motore non parte a seguito della sostituzione Toyota Motor Italia S. p. A.

Toyota D-CAT Sistema Common-rail Iniettori • Iniettori piezoelettrici ad elevata precisione e risposta rapida Out In Attuatore piezoelettrico Codice di compensazione e codice QR dell’iniettore Toyota Motor Italia S. p. A.

Toyota D-CAT Riferimenti (Sistema Common-rail) Iniettori • Attuatore piezoelettrico Elettrodo Elemento piezoelettrico Struttura Toyota Motor Italia S. p. A. Laminato

Toyota D-CAT Sistema Common-rail Out Iniettori Out Tensione applicata Attuatore piezoelettrico In In Pistone Aperto Valvola a 3 -vie Spillo Chiuso Toyota Motor Italia S. p. A. Iniezione

Toyota D-CAT Sistema Common-rail Iniettori • Tensione di comando costante V Max. 150 V Iniettore ad attuatore piezoelettrico 150 V Iniettore ad attuatore a solenoide Iniezione

Toyota D-CAT Sistema Common-rail Iniettori • Al minimo, la velocità di attivazione dell’iniettore viene ridotta per ridurre la rumorosità ECU Motore Rumorosità di funzionamento ridotta Segnale di comando iniezione EDU Segnale di guasto IDLO Minimo ON/OFF Toyota Motor Italia S. p. A. Velocità di attivazione ridotta IJEN

Toyota D-CAT Assistenza (Sistema Common-rail) Iniettori • Se viene rilevato un corto o un’interruzione nel circuito IDLO IJEN, si memorizza il codice P 1625 ECU Motore Segnale di comando iniezione EDU Segnale di guasto IDLO Minimo ON/OFF P 1625 Toyota Motor Italia S. p. A. Velocità di attivazione ridotta IJEN

Toyota D-CAT Sistema Common-rail Iniettori • Tensione di comando con motore al minimo V Senza Controllo ~70 V Controllo ~45 V Velocità di attivazione ridotta Tempo Toyota Motor Italia S. p. A.

Toyota D-CAT Sistema carburante Iniettore aggiuntivo sullo scarico • Un iniettore aggiuntivo è situato nel collettore di scarico del 4° cilindro Iniettore aggiuntivo allo scarico Getto dell’iniettore Gas di scarico Toyota Motor Italia S. p. A. Pompa alimentazione

Toyota D-CAT Iniettore sullo scarico Iniettore del tipo a fessura Attuatore Spillo a fessura Toyota Motor Italia S. p. A. Intaglio sottile

Toyota D-CAT Iniettore sullo scarico Spruzzo a ventaglio (spruzzo di forma piatta, a ventaglio) per l’atomizzazione del carburante Vista dall’alto Toyota Motor Italia S. p. A. Vista laterale

Toyota D-CAT – 2 AD-FHV Sensore di pressione differenziale Rileva la differenza di pressione tra ingresso e uscita dal catalizzatore DPNR Sensore di pressione differenziale Catalizzatore DPNR Pressione (Ingresso) (Uscita) Toyota Motor Italia S. p. A. Front

Toyota D-CAT – 2 AD-FHV Sensore di pressione differenziale Le estremità delle tubazioni sono colorate in modo da evitare collegamenti errati con il sensore Rosso Verde Blu Bianco Front Toyota Motor Italia S. p. A.

Toyota D-CAT – 2 AD-FHV Sensore temperatura gas di scarico Misura la temperatura in ingresso e in uscita dal catalizzatore Sensore temperatura gas di scarico (Superiore) Sensore temperatura gas di scarico (Inferiore) Toyota Motor Italia S. p. A.

Toyota D-CAT – 2 AD-FHV Sensore rapporto aria-carburante Il sensore rapporto aria carburante è posizionato dopo il catalizzatore DPNR Sensore rapporto aria carburante Toyota Motor Italia S. p. A.

Toyota D-CAT – 2 AD-FHV TOYOTA D-CAT: Riferimenti / Emissioni allo scarico [Combustione Completa] H H C + C O O C O H O [Reazione di combustione incompleta] H C C C O NOx SOx [Reazione con aria e additivi del carburante] Toyota Motor Italia S. p. A.

Toyota D-CAT – 2 AD-FHV TOYOTA D-CAT: Funzioni Emissioni allo Scarico PM Funzione Dispositivo Ossidazione PM DPNR Ossidazione Attiva PM DPNR + Iniettore aggiuntivo sullo scarico Riduzione NOx NSR e DPNR + Iniettore aggiuntivo sullo scarico Riduzione degli NOx accumulati nel NSR e nel DPNR Controllo di combustione a temperatura ridotta EGR La valvola e il radiatore riducono la temperatura dei gas di scarico consentendo il riciclo di maggiori quantità di gas. Diminuzione della quantità degli NOx generati Rilascio di SOx DPNR + Iniettore aggiuntivo sullo scarico Sistema EPI (Exhaust Port Injection) Rilascio di SOx accumulati nel DPNR al fine di evitare riduzioni delle prestazioni di abbattimento degli NOx SOx Toyota Motor Italia S. p. A. Finalità Ossidazione del particolato (PM) accumulato temporaneamente nel catalizzatore DPNR a 4 vie

Toyota D-CAT – 2 AD-FHV TOYOTA D-CAT Meccanismo di purificazione (PM, NOx) A/F Magra Ricca N O O O NOx O Pt O N H C Strato di Accumulo NOx Accumulato O PM O O N C Substrato O O NOx Ridotto O O C O PM Strato di Accumulo NOx O : Ossigeno attivo Toyota Motor Italia S. p. A. O N O PM Pt C Pt O O N N O C O O Substrato N O H H O Pt Substrato O O

Toyota D-CAT – 2 AD-FHV TOYOTA D-CAT Meccanismo di purificazione (PM, NOx) A/F Ricca Magra N O O O NOx Pt O Substrato O N H H O NOx Ridotto NOx Accumulato N O PM O C O O PM O O O N O Pt Substrato C O O PM O NOx Storage Layer Pt Substrato O : Ossigeno attivo Toyota Motor Italia S. p. A. N N H C di combustione C O In condizioni O O magra, C gli. ONOx si accumulano modificandosi temporaneamente Pt N O NOx Storage da NOx in NO 3 (NO 2+O*) Substrato O O Layer O

Toyota D-CAT – 2 AD-FHV TOYOTA D-CAT Meccanismo di purificazione (PM, NOx) Magra A/F NOx In condizioni di combustione N O O ricca gli NOx accumulati N sono O O O di. ONO ridotti solo da produzione sullo strato di accumulo degli Pt NOx, indotto dalle reazioni con Substrato HC e CO presenti nei gas di NOx scarico Accumulato N O O PM Ricca O N O Pt Substrato H H O H C C O Pt Strato di Accumulo NOx N N O Substrato O O NOx Ridotto C O O PM O NOx Storage Layer Pt Substrato O : Ossigeno attivo Toyota Motor Italia S. p. A. O C O

Toyota D-CAT – 2 AD-FHV TOYOTA D-CAT: Meccanismo di purificazione (PM, NOx) A/F Ricca Magra N O O O NOx Pt O Substrato NOx Accumulato N O O PM O N O Pt Substrato O N H H O H C C O O Pt NOx Storage Layer C O O PM N N O Substrato O O PM (Particolato) è catturato NOx Ridotto temporaneamente nel substrato e simultaneamente ossidato O da. C O ossigeno nei gas di scarico. PM e dall’ossigeno attivo dagli NOx O O accumulati NOx Storage Layer Pt Substrato O : Ossigeno attivo Toyota Motor Italia S. p. A. O C

Toyota D-CAT – 2 AD-FHV TOYOTA D-CAT Meccanismo di purificazione (PM, NOx) A/F Magra Ricca N O NOx O O Pt O Substrato O N C O O Pt NOx Storage Layer O Pt Substrato O O O C O O PM O Strato di Accumulo NOx Pt Substrato O : Ossigeno attivo Toyota Motor Italia S. p. A. N N NOx Ridotto L’Ossigeno Attivo, prodotto. C N O riduzione degli NOx, Oè O dalla O O O utilizzato per ulteriore PM N ossidazione del PM O O C N O Substrato NOx Accumulato PM H H O H C O

Toyota D-CAT – 2 AD-FHV TOYOTA D-CAT Meccanismo di purificazione (PM, NOx) Post iniezione Iniezione aggiuntiva sullo scarico PM O O O C O PM PM H C O H C Pt Substrato Strato di Accumulo NOx Pt Substrato Surriscaldamento del DPNR Toyota Motor Italia S. p. A.

Toyota D-CAT – 2 AD-FHV TOYOTA D-CAT Meccanismo di purificazione (PM, NOx) Temp. DPNR Combustione normale Volume di PM accumulati Post iniezione + iniezione aggiuntiva allo scarico Valutazione occlusione da PM Completamento di ossidazione attiva PM Toyota Motor Italia S. p. A.

Toyota D-CAT – 2 AD-FHV TOYOTA D-CAT Combustione a bassa temperatura : Fumo : HC/CO : NOx Fumo / HC / CO / Volume NOx Zona di combustione a bassa temperatura Zona a combustione normale Stechiometrico Ricco Toyota Motor Italia S. p. A. Incremento Volume EGR Aria / Carburante Magra

Toyota D-CAT – 2 AD-FHV TOYOTA D-CAT Avvelenamento da zolfo • Principi e reazioni chimiche Toyota Motor Italia S. p. A.

Toyota D-CAT – 2 AD-FHV TOYOTA D-CAT Avvelenamento da zolfo • Deterioramento del catalizzatore DPNR Toyota Motor Italia S. p. A.

Toyota D-CAT – 2 AD-FHV TOYOTA D-CAT Eliminazione della contaminazione di zolfo Magra Ricca H N O H C Zolfo S S O Zolfo C O Pt Pt Substrato Surriscaldamento del DPNR Toyota Motor Italia S. p. A.

Toyota D-CAT – 2 AD-FHV DPNR Deterioration Determinazione livello di deterioramento del DPNR • Introdotto un nuovo metodo di rilevazione del deterioramento Rilevamento del deterioramento del DPNR Mediante sensore temperatura gas di scarico Mediante sensore di pressione differenziale Come per 1 CD-FTV (D-CAT) Toyota Motor Italia S. p. A. Mediante calcolo nuovo

Toyota D-CAT – 1 CD-FTV Interruttore TOYOTA D-CAT (solo 1 CD-FTV) Utilizzando gasolio ad alto quantitativo di zolfo su 1 CD-FTV (1 a generazione D-CAT) [DCAT Switch] DCAT Toyota Motor Italia S. p. A.

Toyota D-CAT – 1 CD-FTV Interruttore TOYOTA D-CAT (solo 1 CD-FTV) Utilizzo di gasolio ad alto tenore di zolfo Toyota Motor Italia S. p. A.

Toyota D-CAT TOYOTA D-CAT: temperatura DPNR Funzionamento del DPNR e temperatura del “substrato” FUNZIONE RIDUZIONE NOx CONDIZIONE RICHIESTA Temperatura del substrato: 200~450°C Condizioni stechiometriche RIGENERAZIONE PM Temperatura del substrato: superiore a 300°C per la rigenerazione continua Deve essere superiore a 600°C per eseguire la rigenerazione continua del particolato accumulato RILASCIO SOx Toyota Motor Italia S. p. A. Temperatura del substrato: 600~700°C

Toyota D-CAT – 2 AD-FHV Deterioramento DPNR Rilevamento del DPNR deteriorato • La ECU motore calcola e accumula il valore di degrado termico del catalizzatore DPNR ECU Motore Sensori temperatura gas di scarico (Superiore / Inferiore) Livello di degrado termico Accumulo Valore di degrado termico del DPNR Toyota Motor Italia S. p. A. Limite massimo raggiunto DPNR Deteriorato (P 2002)

Toyota D-CAT – 2 AD-FHV Assistenza (Deterioramento DPNR) DTC P 1601 (Guasto EEPROM) • È possibile verificare in dettaglio il P 1601 facendo riferimento alla Lista Dati P 1601 Errore di valutazione del deterioramento termico del DPNR DATA LIST Toyota Motor Italia S. p. A.

Toyota D-CAT – 2 AD-FHV Assistenza (Deterioramento DPNR) Sostituzione • Sostituzione DPNR Azzerare il Valore • Sostituzione ECU Motore Trasferire il Valore • Sostituzione DPNR & ECU Motore Azzerare il Valore ECU Motore Vecchio Nuovo Sostituzione DPNR Vecchia Nuova Valore di degrado termico DPNR Azzerare (Vecchia) (Nuova) ECU Motore Valore di degrado termico DPNR Sostituzione ECU Motore Trasferire Toyota Motor Italia S. p. A.

Toyota D-CAT – 2 AD-FHV Assistenza (Deterioramento DPNR) Sostituzione • Le 3 funzioni dell’Intelligent Tester II Lettura del valore di deterioramento Azzeramento del valore di deterioramento Click Toyota Motor Italia S. p. A. Trasferimento valore di deterioramento Click

Toyota D-CAT – 2 AD-FHV Assistenza (Deterioramento DPNR) Powertrain Engine and ECT Utility Catalyst Record Clear

Toyota D-CAT – 2 AD-FHV Assistenza (Deterioramento DPNR) Cancellazione Record Catalyst Completato

Toyota D-CAT – 2 AD-FHV Assistenza (Deterioramento DPNR) Powertrain Engine and ECT Utility Catalyst Record Transferring

Toyota D-CAT – 2 AD-FHV Assistenza (Deterioramento DPNR)

Toyota D-CAT – 2 AD-FHV Assistenza (Deterioramento DPNR)

Toyota D-CAT – 2 AD-FHV Assistenza (Deterioramento DPNR) Salva ECU Imposta

Toyota D-CAT – 2 AD-FHV Assistenza (Deterioramento DPNR)

Toyota D-CAT – 2 AD-FHV Assistenza (Deterioramento DPNR)

Toyota D-CAT – 2 AD-FHV Assistenza (Deterioramento DPNR)

Toyota D-CAT – 2 AD-FHV Assistenza (Deterioramento DPNR)

Toyota D-CAT – 2 AD-FHV Assistenza (Deterioramento DPNR)

Toyota D-CAT – 2 AD-FHV Assistenza (Deterioramento DPNR) Trasferimento del valore di deterioramento • Sostituzione ECU Motore Passo seguente Toyota Motor Italia S. p. A.

Toyota D-CAT – 2 AD-FHV Assistenza (Deterioramento DPNR) Powertrain Engine and ECT Utility Catalyst Record Transferring

Toyota D-CAT – 2 AD-FHV Assistenza (Deterioramento DPNR)

Toyota D-CAT – 2 AD-FHV Assistenza (Deterioramento DPNR)

Toyota D-CAT – 2 AD-FHV Assistenza (Deterioramento DPNR)

Toyota D-CAT – 2 AD-FHV Assistenza (Deterioramento DPNR)

Toyota D-CAT – 2 AD-FHV Assistenza (Deterioramento DPNR)

Toyota D-CAT – 2 AD-FHV Assistenza (Deterioramento DPNR)

Toyota D-CAT – 2 AD-FHV Assistenza (Deterioramento DPNR) Trasferimento Record Catayst completato

Toyota D-CAT – 2 AD-FHV Sistema di gestione motore ECU Motore La ECU motore è stata posizionata nel vano motore Connettore a tenuta stagna Toyota Motor Italia S. p. A.

Toyota D-CAT – 2 AD-FHV Assistenza (Sistema di gestione motore) Procedura di ispezione • Con l’introduzione dei connettori a tenuta stagna il controllo delle interruzioni all’interno della ECU motore non sono più possibili. Tipo convenzionale Toyota Motor Italia S. p. A. SST (Cavetto di controllo)

Grazie Toyota Motor Italia S. p. A.