Soot – La causa di molti problemi diretti ed indiretti

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COS’E’ IL SOOT

Il SOOT, definito anche residuo carbonioso, fuliggine o nerofumo, è una tipologia di particolato, ovvero carbonio incombusto, di forma tipicamente sferica, che si ottiene come sottoprodotto della combustione incompleta di una qualsiasi sostanza organica.
Le particelle di particolato, e nello specifico PM5 o PM10 (dove 5 e 10 definiscono la grandezza delle particelle), si formano, nei motori a combustione interna, all’interno del cilindro durante il processo di combustione.
Nello specifico si formano nelle zone centrali del getto di combustibile dove, a causa dei bassi valori di ossigeno, la combustione non avviene in maniera ottimale, rilasciando quindi il nerofumo.

PERCHE’ SI CREA IL SOOT

Le cause possono essere varie come per esempio:

Nei motori diesel, se il numero di cetano è inferiore a quanto stabilito dalle normative, la carica di combustibile non riesce a bruciare completamente;
Utilizzo dell’auto principalmente in città. Elevate partenze e fermate o ripetuti accensioni e spegnimenti del motore con i nuovi sistemi Start&Stop. In questo caso la combustione viene ‘tagliata’ con creazione di residui;
Miscela RICCA, ovvero più gasolio rispetto al quantitativo di ossigeno necessario per bruciare in maniera ottimale la miscela;
Presenza della valvola EGR;
Incrostazione o bloccaggio della valvola EGR.

DOVE SI DEPOSITA IL SOOT

ANALISI DELLE PRINCIPALI CAUSE

1 NUMERO DI CETANO
Il numero di cetano è un indicatore del comportamento del gaolio. Il suo valore viene calcolato rilevando il ritardo tra la fase di iniezione e quella di accensione. L’indice esprime quindi la prontezza del combustibile all’accensione: maggiore è il numero di cetano, migliore sarà la velocità di accensione post iniezione.
Nei motori diesel, se il numero di cetano è inferiore a quanto stabilito dalle normative, la carica di combustibile non riesce a bruciare completamente;
Il gasolio ha normalmente valori del numero di cetano minimo 51: un aumento del numero di cetano a 58 consentirebbe di far diminuire il particolato del 10% e i CO e HC del 15%.

2 MISCELA RICCA
Quando il gasolio è maggiore rispetto al quantitativo di ossigeno necessario per bruciare in maniera ottimale la miscela si dice che la miscela è RICCA.

Le cause principali sono:

Brusche accelerazioni: in questo caso la quantità di gasolio immessa in camera di combustione è maggiore rispetto alla miscela corretta;
Iniettori sporchi e parzialmente otturati: gli iniettori nebulizzano il combustibile in piccolissime gocce. Quando i fori di aspersione sono parzialmente otturati, l’aspersione crea gocce più grandi compromettendo l’innesco di tutto il gasolio e originando polveri cosiddette sottili perché possono avere dimensioni nell’ordine del micron. Questo fenomeno accresce quando i fori degli iniettori sono in parte otturati a causa di incrostazioni.

3 VALVOLA EGR
La valvola EGR fa ricircolare gas di scarico in aspirazione introducendoli in camera di combustione.
Già solo l’immissione di gas di scarico ‘esausti’ comporta un aumento di SOOT proveniente dai residui creati nella precedente combustione.
La sua presenza si può aggravare quando la valvola rimane parzialmente o totalmente aperta per un malfunzionamento (in genere dovuto a incrostazioni create proprio da depositi di SOOT). In questo caso i residui carboniosi prodotti dal motore aumenteranno perché verranno immesse elevate cariche di aria esausta (priva di ossigeno) e di conseguenza la totale combustione del carburante immesso sarà compromessa, bruciando solo parzialmente.

PERCHÉ IL SOOT È PERICOLOSO

Con l’aumento dei chilometri, i livelli di RESIDUI CARBONIOSI iniziano ad aumentare e diventano più pericolosi.
Le particelle solide raggiunto un livello quantitativo elevato e, a causa del movimento ripetuto del pistone, precipiteranno e inquineranno l’olio lubrificante.
Le problematiche principali del SOOT, quando è disperso all’interno dell’olio motore e quando raggiunge livelli eccessivi, sono:

Aumento della viscosità;
Aumento dell’usura;
Aggregazione delle particelle in agglomerati più grandi;

AUMENTO DI VISCOSITÀ

Syneco lavora in maniera giornaliera con il proprio laboratorio per analizzare lubrificanti motore usati provenienti dal mercato. Le analisi effettuate rilevano una correlazione tra l’aumento di viscosità all’aumentare dei residui presenti.

Analisi campione OLIO NUOVO

Analisi campione OLIO USATO

Viscosità 40°: 37.89 -> 40.01

TABELLA DATI

Aumento di SOOT

Aumento viscosità del lubrificante

Auto in Recovery

AUMENTO DELL’USURA

Le particelle sono solidi carboniosi che si posizionano tra le parti metalliche e con i movimenti tra queste vi si può creare usura incontrollata e nei casi peggiori rotture.

La principale problematica è che il SOOT, soprattutto nei moderni motori in cui le tolleranze sono diminuite, può posizionarsi proprio tra gli accoppiamenti meccanici e quindi diventare abrasivo per tutte le parti metalliche del motore come pistoni, cilindri, fasce, bronzine e così via.

AGGREGAZIONE DELLE PARTICELLE

Se in maniera eccessiva, il SOOT può agglomerarsi e creare particelle più grandi che possono ostruire i fori di lubrificazione del motore e nei casi peggiori provocare una mancata lubrificazione, quindi surriscaldamento, usura e rottura delle componenti.

Dall’osservazione al microscopio di numerosi oli inquinati da SOOT è stato constatato che le particelle carboniose, quando superano l’1% all’interno del lubrificante, tendono ad agglomerarsi creando particelle più grandi.