INDICE INTRODUCCIÓN:... 4 Fuente de emisiones contaminantes. Componentes de los gases de escape. MÉTODOS DE MEDICIÓN:... 35 Ciclo de conducción Nefz I. Ciclo de conducción Nefz II. Cronología de las normas anticontaminantes. Norma EURO II. Norma EURO III. Norma EURO IV. DIAGNOSIS:... 43 Niveles de CO. Niveles de CO 2. Niveles de HC. Niveles de O 2. Inspección técnica de vehículos.
SISTEMAS ANTIPOLUCIÓN:... 50 Sistemas precombustión. Formación de la mezcla. Corte de combustible en deceleración. Recirculación de gases de escape EGR. Sistema postcombustión. Sistema de combustión secundario. Tratamiento catalítico. Sonda Lambda. Filtro de partículas con aditivo:.105
INTRODUCCION Se entiende por contaminación la presencia, en un determinado medio (aire, agua, etc), de elementos químicos ajenos a su composición, capaces de alterar sus propiedades y la posibilidad de su utilización. La contaminación atmosférica ocupa un lugar de relevancia, en concentraciones superiores a los limites, reducen el bienestar fisiológico del hombre y, en los casos más críticos, perjudican también a la vegetación y a los objetos. Las principales fuentes de contaminación son: -Contaminación industrial. -Contaminación doméstica. -Contaminación de automóviles.
FUENTE EMISIONES CONTAMINANTES Las principales fuentes de emisiones contaminantes de los vehículos son tres: - El CARTER, por la evacuación al exterior de vapores de aceite y gases quemados. - La EVAPORACION, de gasolina del deposito y del carburador. - El ESCAPE, por el cual salen los productos de la combustión.
AIRE Y COMBUSTIBLE Nitrógeno 78% AIRE Oxigeno 21% Gases Nobles 1% GASOLINA Mezcla de Hidrocarburos. El Nonano (C 9 H 20 ) es uno de sus principales componentes. Aditivos
MEZCLA AIRE/COMBUSTIBLE La química demuestra, mediante cálculos, que para que 1 gramo de gasolina se oxide perfectamente (combustión), necesita la aportación de 14,7 gramos de aire. Relación estequiométrica o ideal 14,7 : 1 Aire 10.000 litros En otras palabras, esto significa que para quemar un litro de gasolina se necesitan aproximadamente 10.000 litros de aire. Combustible 1 litro
COEFICIENTE DE AIRE (λ) Lambda (λ) = Volumen aire aspirado Necesidad teórica de aire λ = 1 λ < 1 Mezcla estequiométrica. El volumen de aire aspirado corresponde con el teórico. Hay déficit de aire. Mezcla rica Con déficit de aire del 5% al 15% (λ= 0,85...0,95) se obtiene potencia máxima, pero un mayor consumo. λ > 1 Hay exceso de aire. Mezcla pobre. Con exceso de aire del 5% al 10% (λ= 1,05...1,3) se obtienen consumos mínimos, pero también una caída de potencia. λ > 1,3 y λ < 0,8 Mezcla no inflamable
EMISIONES POR EL ESCAPE Los gases de escape que se producen en una combustión ideal y teórica (perfecta), no son nocivos, debido a que la misma combustión no genera residuos, sino solamente dióxido de carbono CO 2 y agua H 2 O. HC + O 2 + N 2 CO 2 + H 2 O + N 2
EMISIONES POR EL ESCAPE En los motores, la combustión perfecta no llega a realizarse por distintos motivos: - Las exigencias del motor solicitan variaciones continuas de la relación aire/combustible. - Los elevados regímenes de rotación reducen el tiempo disponible para la terminación de las reacciones químicas. - La elevada temperatura de la combustión, genera NOx, que además de ser contaminantes, absorben el oxigeno necesario para completar la combustión.
EMISIONES POR EL ESCAPE
COMPONENTES DE ENTRADA Y SALIDA DE LA COMBUSTION O 2 N 2 Oxigeno Nitrógeno H 2 O Agua (Humedad del aire) N 2 O 2 Nitrógeno Oxigeno H 2 O Agua CO 2 Dióxido de Carbono HC Hidrocarburos S Azufre (ensuciamiento) CO Monóxido de Carbono NOx Oxido de Nitrógeno SO 2 Dióxido de Azufre HC Hidrocarburos PM Partículas de hollín
GASES TÓXICOS
MONOXIDO DE CARBONO (CO) Es un gas incoloro, inodoro, insípido y altamente tóxico, que se difunde muy rápidamente y con concentraciones mayores cerca del suelo por ser mas pesado que el aire. Se produce por una combustión incompleta, principalmente por falta de oxigeno, es decir, por ser la combustión de una mezcla rica. 2C + O 2 2CO Mezclas Ricas Mezclas Pobres El CO en los gases de escape es elevado. El CO en los gases de escape es mínimo
MONOXIDO DE CARBONO EFECTOS SOBRE EL MEDIO AMBIENTE El CO es un gas más pesado que el aire, de modo que debemos tener precaución a la hora de trabajar en un foso, pues 0,5% de concentración en volumen en el aire respirado, puede ocasionar la muerte en 30 minutos. Ufff! Parece que va subiendo la temperatura.
MONOXIDO DE CARBONO (CO) DIOXIDO DE CARBONO (CO 2 ) Mezclas ricas (λ < 1), la falta de oxigeno no completa la combustión, por lo que el contenido de CO es elevado. Mezclas pobres (λ > 1), la abundancia de oxigeno completa la combustión, por lo que el contenido de CO es mínimo. 15 10 5 % CO 2 CO Coeficiente de aire λ
OXIDOS DE NITROGENO (NOX) A temperaturas normales, el oxigeno y el nitrógeno no reaccionan entre sí. Estos óxidos se forman a alta temperatura (de 1.500 a 2.000ºC) y en presencia de exceso de oxigeno. Este proceso es muy negativo porque sustrae el oxigeno necesario para la reacción de combustión y con ello hace aumentar las cantidades de monóxido de carbono y de hidrocarburos sin quemar. El símbolo NOx engloba los óxidos de nitrógeno totales (NO, NO 2, etc.), siendo el monóxido de nitrógeno el mas abundante (98% del total)
OXIDOS DE NITROGENO EFECTOS SOBRE EL MEDIO AMBIENTE Como ya se ha analizado, junto con los HC y la acción solar, producen una sustancia muy irritante para las personas y los animales. También junto con la acción solar y los SO 2 contribuyen a la aparición de la lluvia ácida. Estos ácidos empiezan por acumularse en las nubes y después caen al suelo con las gotas de lluvia; al caer atacan las hojas, destruyen la clorofila y provocan de esta forma la muerte progresiva de los bosques. El control de los NOx, es el factor mas importante que se puede plantear para una reducción de la contaminación ambiental.
OXIDOS DE NITROGENO (NOX) Con mezclas ricas se obtienen valores mínimos de NOx. Mezclas pobres contienen una mayor cantidad de oxigeno, para valores alrededor de λ=1,1 se tiene la concentración máxima de NOx. Si las mezclas son excesivamente pobres (λ> λ>1,1) disminuye la temperatura de combustión y por consiguiente se reduce la cantidad de NOx. 10.000 p.p.m. = 1% NOx Coeficiente de aire λ
HIDROCARBUROS SIN QUEMAR (HC) Los Hidrocarburos se originan por una combustión incompleta o fallida, debido a: - Falta de Oxigeno - Tiempo insuficiente para la consecución de las reacciones químicas. - Extinción de llama (paredes frías de la cámara de combustión y cilindros) Los HC irritan los ojos y la nariz, incluso en concentraciones bajas, siendo detectables por su olor penetrante.
HIDROCARBUROS SIN QUEMAR EFECTOS SOBRE EL MEDIO AMBIENTE Atacan al sistema nervioso y algunos son cancerigenos (benceno). Bajo la acción de los rayos solares y en presencia de NOx producen sustancias oxidantes (niebla fotoquímica) que inciden sobre todo en los ojos y en el sistema respiratorio
HIDROCARBUROS SIN QUEMAR (HC) Mezclas ricas es imposible, en la practica, quemar por completo los hidrocarburos. 10.000 p.p.m. = 1% Mezclas pobres, cercanas a λ=1,2; la concentración de HC tiende a valores mínimos. Con mezclas muy pobres λ > 1,2 aumentan los HC emitidos por el escape, debido a la dificultad de la propagación de llama o encendidos fallidos por haberse superado los limites de inflamabilidad. Coeficiente de aire λ HC
PARTICULAS DE HOLLIN (PM) Son partículas invisibles, sólidas o liquidas, de dimensiones microscópicas (0,2 a 10 milésimas de milímetro) que quedan suspendidas en el aire, y por lo tanto son respirables. Se generan durante la combustión en ausencia de oxigeno, a partir de gotitas que se carbonizan por efecto de la elevada temperatura. Las partículas de hollín están formadas por una matriz carbonosa sobre la cual se depositan un alto porcentaje de HC, así como sulfatos asociados con agua, sospechosos de ser cancerigenos.
DIOXIDO DE AZUFRE (SO 2 ) Es un gas incoloro, de olor penetrante, no combustible. Procede del azufre presente en el crudo de origen (0,1% para gasolina ) Su emisión es proporcional a la cantidad de combustible consumida y únicamente puede ser eliminada con la utilización de combustibles desulfurados.
GASES NO TÓXICOS
NITROGENO (N 2 ) Es un gas no venenoso, incombustible, incoloro e inodoro. Es un componente principal del aire que respiramos (78%) y entra en el motor con el aire aspirado. Gran parte del nitrógeno vuelve a salir en estado puro con los gases de escape. Una pequeña parte se combina con oxigeno transformándose en óxidos de nitrógeno (NO, N 2 O y NO 2 )
OXIGENO (O 2 ) Es un gas incoloro, inodoro e insípido. Es el componente mas importante del aire que respiramos (21%). Se aspira a través del filtro de aire y es indispensable para la combustión en el motor.
OXIGENO RESIDUAL (O 2 ) El oxigeno libre de los gases de escape se produce por exceso de aire en la mezcla. Siempre que se supere λ=1, se efectúa una marcada subida del contenido de oxigeno residual. Su estudio posibilita conocer la transición de mezcla rica a pobre, así como determinar faltas de estanqueidad en los sistemas de aspiración y escape, y fallos de combustión. 15 10 5 % O 2 Coeficiente de aire λ
VAPOR DE AGUA (H 2 O) Es aspirado con el aire (humedad). También se genera por condensación en la combustión fría durante la fase de calentamiento. Es un componente inofensivo de los gases de escape.
DIOXIDO DE CARBONO (CO 2 ) Es un gas no venenoso, incoloro inodoro y no combustible Se produce al ser quemados los combustibles que contienen carbono (gasolina, gasoil). El carbono se combina durante esta operación con el oxigeno aspirado. C + O 2 CO 2
CONSTATACIONES La dosificación aire/gasolina ejerce una influencia notable sobre la emisión de los tres agentes contaminantes principales. Del análisis de las curvas características de emisiones, se deduce la imposibilidad de limitar al mismo tiempo los tres contaminantes principales del motor de gasolina si solo se controla la dosificación de la mezcla. NO x O 2 CO 2 HC CO λ
COMPUESTOS DE PLOMO (PB) Proceden del tetrametilo y tetraetilo de plomo, utilizados como antidetonantes para aumentar el octanaje de la gasolina. Su emisión es proporcional a la cantidad de combustible consumido. Gasolinas con plomo (Súper)...150 mg/l Gasolinas sin plomo (máximo)...10 mg/l El plomo destruye los catalizadores, por lo que los fabricantes de gasolinas han mejorado los procesos de refinado y añadido oxigenados de tipo Metanol y Etanol.
METODOS DE MEDICION Las emisiones de escape de un vehículo se miden para su homologación en un banco de pruebas de rodillos dotado de un sistema de medición legalmente exigido. En banco de pruebas se realiza un ciclo de conducción definido y el sistema de medición detecta las cantidades de los componentes que integran los gases de escape.
CICLO DE CONDUCCION NEFZ (I) Parámetros Longitud del ciclo 11,007 Km Velocidad media 33,6 Km/h Velocidad máxima 120 Km/h Este ciclo fue introducido en 1992 (EU II) y sustituido en el 2000 por un ciclo modificado. Antes de realizar la medición, se completa la fase de calentamiento del motor (anticipación de 40 segundos).
CICLO DE CONDUCCION NEFZ (II) Parámetros Longitud del ciclo 11,007 Km Velocidad media 33,6 Km/h Velocidad máxima 120 Km/h En este ciclo, la medición comienza inmediatamente con la puesta en marcha del motor. La anulación del ciclo de anticipación viene a significar un mayor rigor en el método de medición (EU III).
DIESEL VS. PETROL Exhaust emissions Others Item Diesel Gasoline NOx - Better PM - Better (fuel consumption related) Better - Noise level - Better Engine torque Better - Durability Better -
ANSWER TO EURO 4 Common rail, high pressure, pilot, main & post injection Variable nozzle turbocharger Exhaust gas recirculation (EGR) Self cleaning diesel particulate defuser (DPD)
14 12 10 8 PM HC CO NOx 6 4 2 0 1990 EURO 0 1992/93 EURO 1 1995/95 EURO 2 2000/01 EURO III 2005/06 EURO 4 2008/09 EURO 5
NORMA EURO V -Emisiones procedentes de los coches diésel: monóxido de carbono: 500 mg/km; partículas: 5 mg/km (o una reducción del 80% de las emisiones respecto de la norma Euro 4); óxidos de nitrógeno (NOx): 180 mg/km (o una reducción del 20% de las emisiones respecto de la norma Euro 4); emisiones combinadas de hidrocarburos y óxidos de nitrógeno: 230 mg/km. -Emisiones procedentes de los coches de gasolina o que funcionan con gas natural o con GLP: monóxido de carbono: 1000 mg/km; hidrocarburos no metanos: 68 mg/km; hidrocarburos totales: 100 mg/km; óxidos de nitrógeno (NOx): 60 mg/km (o una reducción del 25 % de las emisiones respecto de la norma Euro 4); partículas (únicamente para los coches de gasolina de inyección directa que funcionan con combustión pobre): 5 mg/km (introducción de un límite que no existía en la norma Euro 4).
NORMATIVA: Euro 5 Euro 6. Reglamento (CE) nº. 715/2.007 Euro 5. 1 Septiembre 2.009 para vehículos a homologar. 1 Enero 2.011 para nuevas matriculaciones. VALORES máximos admitidos: CO: 1.000 mg/km. HC: 100 mg/km. NOx: 60 mg/km. La normativa Euro 6 reduce las emisiones un 30% aproximadamente, con respecto a la Euro 5. Norma Euro 6 Todos los vehículos equipados de un motor diésel tendrán la obligación de reducir considerablemente sus emisiones de óxidos de nitrógeno a partir de la entrada en vigor de la norma Euro 6. Por ejemplo, las emisiones procedentes de los coches y de otros vehículos destinados al transporte se limitarán a 80 mg/km (lo que representa una reducción suplementaria de más del 50% respecto de la norma Euro 5). Se reducirán, asimismo, las emisiones combinadas de hidrocarburos y óxidos de nitrógeno procedentes de los vehículos diésel (coches y otros vehículos destinados al transporte) para limitarlas, por ejemplo, a 170 mg/km. La Normativa Euro 6, entra en vigor en septiembre de 2.014, para las nuevas Matriculaciones, (previsiblemente).
SISTEMAS PRE-COMBUSTION FORMACION DE LA MEZCLA ELECTRONICAMENTE CONTROLADA La instalación de inyección electrónica permite conseguir, de forma óptima, las condiciones esenciales para la preparación de la mezcla necesaria para el buen funcionamiento del motor. La condición esencial es que la dosificación se mantenga lo más constante posible y próxima al valor estequiométrico, con objeto de garantizar la rapidez de combustión necesaria y obtener una drástica reducción de los gases contaminantes.
SISTEMAS PRE-COMBUSTION CORTE DE COMBUSTIBLE EN DECELERACION Dado que no se demanda potencia al motor cuando este funciona en deceleración, se puede ahorrar combustible en esta fase de funcionamiento, reduciendo las emisiones contaminantes. La función de corte de combustible en deceleración, se determina en función de: -El motor se encuentra a temperatura de funcionamiento. -El motor funciona sin carga (mariposa de gases cerrada). -Régimen del motor superior a 1.500 r.p.m.
SISTEMAS PRE-COMBUSTION RECIRCULACION DE GASES DE ESCAPE (E.G.R.) El sistema EGR recircula una cierta cantidad (5 15%) de los gases de escape al colector de admisión, retornándolos al ciclo de combustión, con objeto de reducir los NO x hasta en un 30%. La adición dosificada de gases de escape a la mezcla de combustión, reduce el nivel de oxigeno y también reduce la temperatura durante el proceso de combustión, sin aumentar significativamente las emisiones de CO y HC. Los parámetros a tener en cuenta para el calculo de gases a recircular son: -Régimen motor. -Estado de carga. -Temperatura motor. -Presión atmosférica.
SISTEMA E.G.R. (MANDO ELÉCTRICO) La unidad de mando gobierna a la electrovalvula EGR mediante excitación negativa, variando su relacion ciclica de apertura (RCA).
SISTEMA E.G.R. (MANDO ELÉCTRICO) Un potenciómetro identifica la sección de apertura de la válvula EGR y se transmite como acuse a la UCE, que realizará las correcciones oportunas según mapa característico.
SISTEMA E.G.R. (Mando Eléctrico) Radiador EGR Motor eléctrico EGR Pulmón de vacío chapaleta de derivación por Tª, por debajo de 30º de Tª de motor no refrigera los gases de escape
SISTEMA E.G.R. (Mando Eléctrico) ENTRADA Y SALIDA TOMAS DEL CIRCUITO DE REFRIGERACIÓN
SISTEMA E.G.R. (Mando Eléctrico)
SISTEMA E.G.R. (Mando Eléctrico) Motor eléctrico EGR Pulmón de vacío chapaleta de derivación por Tª,
SISTEMA E.G.R. (MANDO NEUMÁTICO) Una vez determinado el flujo de gases a recircular, la UCE, gobierna la electroválvula de mando mediante RCA, con lo que el valor de depresión transmitido a la válvula EGR está modulado para determinar su apertura. Electroválvula de mando, convertidora de depresión. Válvula E.G.R. de apertura neumática
EGR La EGR está unida mediante conductos que atraviesan la culata, a un colector de admisión de plástico. El conducto EGR se hace pasar por la culata por 2 motivos: 1- cuando el motor está frío, esta circulación, ayuda a calentar el motor 2- cuando está caliente ayuda a enfriar más los gases de escape CONEXIÓN EGR AL COLECTOR DE ADMISIÓN DETALLE SALIDA DEL CONDUCTO EGR QUE ATRAVIESA LA CULATA
EGR
SISTEMAS POST-COMBUSTION SISTEMA DE COMBUSTIÓN SECUNDARIO (AIR PULSE) En la fase de arranque en frío de un motor son relativamente elevadas las concentraciones de HC sin quemar, no habiéndose alcanzado todavía la temperatura de servicio del catalizador. El sistema Air Pulse inyecta aire adicional en los gases de escape, enriqueciendo estos de oxigeno y provocando la recombustión de las partículas de CO y HC sin quemar. Por otra parte el catalizador alcanza más rápidamente su temperatura de servicio, gracias al calor producido en la postcombustión. Estado Motor Arranque en frío Arranque en caliente (ralentí) Tª Motor Tiempo activado < 5ºC Sin activar 5ºC...33ºC Hasta 96ºC 100 seg 10 seg
SISTEMA AIR PULSE (SOPLADO) Constitución Válvula electroneumática: gobierna la válvula combinada mediante la depresión del colector de admisión Bomba de aire secundario: aspira aire del exterior y lo impele a través de la válvula combinada hasta las válvulas de escape Válvula combinada: conecta con el escape el caudal de aire procedente de la bomba, cuando recibe la señal neumática de la electroválvula de mando
SISTEMA AIR PULSE (ASPIRADO) En el colector de escape se produce temporalmente un vacío relativo, motivado por la pulsación de los gases de escape. Esta diferencia de presión aspira aire a través de un filtro (1), la válvula de control de aire (2) y la válvula air Pulse (3). 4 3 1 2 La electroválvula de vacío (4) controlada por la unidad de mando motor suministra la señal de vacío a la válvula de control de aire.
LA SONDA LAMBDA La sonda Lambda es un sensor que mide el contenido de oxigeno de los gases de escape. Es un generador de voltaje que suministra una corriente continua de hasta 1 voltio. Para asegurar que la sonda alcanza rápidamente su temperatura de funcionamiento (300ºC), está equipada con una resistencia calefactora. Resistencia calefactora Cuerpo cerámico Elemento activo Tubo protector
LA SONDA LAMBDA La sonda esta constituida por un cuerpo de cerámica, a base de dióxido de Circonio, cuya superficie esta provista de electrodos de platino permeables a los gases. La forma de funcionamiento se basa en el hecho de que la cerámica utilizada conduce los iones de oxigeno a temperaturas mínimas de unos 300ºC. Un lado de la cerámica porosa se halla en contacto con el aire ambiente y el otro lado con los gases de escape. Si en ambos extremos de la sonda, la proporción de oxigeno es diferente, se producirá una diferencia de potencial que constituye la señal eléctrica.
LA SONDA LAMBDA Si la mezcla es pobre (λ> λ>1) el voltaje es de unos 100 mv. Si la mezcla es rica (λ< λ<1) el voltaje es de unos 900 mv. A esta sonda Lambda se la denomina de dos posiciones
LA SONDA LAMBDA (CONEXIONADO) Sonda no calefactada de un hilo Negro ---------- Tensión señal Masa sensor en catalizador Sonda no calefactada de dos hilos Negro ---------- Tensión señal Gris --------------Masa sensor Sonda calefactada de tres hilos Negro ---------- Tensión señal Masa sensor en catalizador 2 Blancos -------- Resistencia caldeo Sonda calefactada de cuatro hilos Negro ---------- Tensión señal Gris ------------ Masa sensor 2 Blancos -------- Resistencia caldeo
DOBLE SONDA LAMBDA La sonda Lambda está expuesta a altos niveles de suciedad en los gases de escape. Después del catalizador, la sonda resulta menos expuesta a la suciedad. Sin embargo, debido a los largos recorridos de los gases de escape, seria demasiado lenta la reacción de la regulación Lambda, si se instalara una sola sonda después del catalizador. El control de las dos sondas permite determinar el grado de eficacia del catalizador. Mediante la sonda post catalizador se lleva a cabo una adaptación de la sonda ante catalizador.
4. Dispositivos para el control de emisiones de escape 5.63. Variación de oxígeno a la entrada y a la salida del catalizador.
4. Dispositivos para el control de emisiones de escape 5.65. Prueba de regulación de la tensión lambda anterior al catalizador.
A- Cat. Previo B- Cat. Principal 1- Sonda Lambda LSU4 3- Toma gases, delante Cat. 2- Sonda Lambda despues Cat.
4. Dispositivos para el control de emisiones de escape 5.59. Funcionamiento del sistema con mezcla pobre y rica.
4. Dispositivos para el control de emisiones de escape 5.51. Curva de intensidad de sonda de banda ancha.
4. Dispositivos para el control de emisiones de escape 5.60. Depósitos de plomo en la sonda lambda. Fuente NGK. 5.61. Depósitos de carbón en la sonda lambda. Fuente NGK. 5.62. Contaminación por aceite en la sonda lambda. Fuente NGK..
Sensores de NOx Los sensores de NOx reconocen por el aumento repentino del óxido de nitrógeno, que los catalizadores acumuladores de NOx están llenos. Como reacción a esta situación se activa el funcionamiento con mezcla homogénea y se enriquece la mezcla, para que se regeneren los catalizadores acumuladores de NOx. A continuación, vuelve a estar habilitado el funcionamiento con mezcla estratificada. Catalizadores acumuladores de NOx Para la conversión de NOx es óptimo un margen de temperatura desde 250 hasta 500 C en los catalizadores acumuladores de NOx. En caso de funcionamie nto con mezcla estratificada de plena carga, su temperatura no debe sobrepasar los 800 C aproximadamente. Esto hace necesaria su disposición en los bajos del vehículo. La temperatura de los gases de escape es supervisada mediante sondas térmicas delante de cada catalizador acumulador de NOx. A través de la formación de la mezcla se regula la temperatura.
Regeneración de NOx en caso de λ < 1 Ba(NO3)2 + CO BaCO3+ 2 NO + O2 2 NO + 2 CO N2 + 2 CO2 (nitrato de Bario+CO Carbonato de Bario Regeneración del catalizador acumulador de NOx En funcionamiento con mezcla homogénea se enriquece la mezcla (λ < 1), para que se produzca monóxido de carbono (CO). Éste sirve como producto reductor para desprender otra vez el óxido de nitrógeno ligado y transformarlo, a continuación, junto con el oxígeno, en nitrógeno (N2) y dióxido de carbono (CO2). Tras la regeneración está habilitado otra vez el funcionamiento con mezcla estratificada. El tiempo de regeneración está en función de: las señales de los sensores de NOx la duración del funcionamiento con mezcla estratificada tras la regeneración.
sensor de NOx
Sensor de cámara doble de NOx La parte cerámica activa de la sonda consta de varias capas con dos cámaras de reacción. En la primera cámara se registra, como en la sonda lambda de banda ancha delante del catalizador, el oxígeno (O2) existente en el gas de escape. Para ello, se aplica a los electrodos una tensión de bombeo en la primera cámara. Como consecuencia, las moléculas de O2 se dividen en iones de oxígeno con doble carga, y se bombean hacia afuera o hacia dentro de la primera cámara (según si existe gas de escape rico o pobre), hasta que se alcanzan 450 mv de diferencia de tensión en los electrodos. La magnitud de la corriente de bombeo necesaria (Ip1) indica la concentración de oxígeno. En la segunda cámara se divide, si existe, el óxido de nitrógeno en el electrodo de masa, disgregándolo en nitrógeno y oxígeno. El oxígeno se bombea otra vez fuera de la cámara. La corriente de bombeo Ip2 es una medida sobre la concentración del óxido de nitrógeno en el gas de escape.
Sonda térmica delante del catalizador acumulador de NOx Delante de cada catalizador acumulador de NOx está dispuesta una sonda térmica en los bajos del vehículo. Estas sondas determinan la temperatura actual de los gases de escape para la unidad de control ME. En base a los modelos de temperatura programados, se adapta la formación de la mezcla. Los catalizadores acumuladores de NOx se protegen contra temperaturas demasiado altas y se supervisa su temperatura de servicio. Las sondas térmicas están ejecutadas como resistencias PTC en robusta técnica de capa delgada de platino y están previstas para un margen de temperatura desde -40 C hasta 1000 C. Temperatura de los gases de escape Resistencia 100 C aprox. 276 Ω 600 C aprox. 617 Ω 700 C aprox. 679 Ω 1000 C aprox. 849 Ω
VÁLVULA DE REGULACIÓN DE CAUDAL DE LA BOMBA DE LA SERVODIRECCIÓN Mediante la activación dependiente de un diagrama característico de la válvula reguladora de caudal en la bomba de la servodirección, se reduce la carga del motor para la optimización del consumo.
SISTEMAS POST-COMBUSTION TRATAMIENTO CATALITICO La emisión de elementos contaminantes, producidos por el motor, puede reducirse eficazmente mediante el tratamiento catalítico ulterior. El convertidor catalítico (catalizador) de tres vías o TWC, favorece la postcombustión de CO y HC y reduce los NOx. La depuración catalítica se basa en dos reacciones químicas: OXIDACION Adicción de oxigeno a los componentes de los gases de escape REDUCCION Extracción de oxigeno de los componentes de los gases de escape
TRATAMIENTO CATALITICO OXIDACION CO CO2 HC H2O CO2
TRATAMIENTO CATALITICO REDUCCION CO2 NOx N2 Este CO viene del generado por la propia combustión así como de la reacción de los HC con los NO: HC + NO ---- N 2 + H 2 O + CO
SISTEMAS POST-COMBUSTION TRATAMIENTO CATALITICO Para conseguir completar las mencionadas reacciones químicas, se necesita la coordinación del siguiente conjunto: Catalizador de tres vías. Sonda Lambda. Alimentación de aire/combustible con mando en bucle cerrado.
EL CATALIZADOR Se denomina catalizador a toda sustancia que altera la velocidad de una reacción química sin aparecer en los productos finales. Está constituido por un bloque de cerámica o metálico, llamado Monolito o Ladrillo en forma de nidos de abeja, a través de los cuales debe fluir el gas. El volumen del Monolito suele ser un 15% mayor que la cilindrada del motor a que está destinado. La suma de las superficies de los canales del Monolito es como media unos 15.000 m 2, que supone el equivalente a dos campos de fútbol.
EL CATALIZADOR Monolito Cerámico Los canales miden 1,1mm de lado. 70 canales por cm 2. Wash Coat Wash Coat Superficie rugosa (AlO 2 ), para aumentar considerablemente la superficie activa Materias activas Platino (Pt)...CO Rodio (Rh)...NOx Paladio (Pd)...HC
4. Dispositivos para el control de emisiones de escape 5.71. Reacción catalítica de oxidación en un motor diésel.
4. Dispositivos para el control de emisiones de escape 5.72. Reacción catalítica del catalizador de un motor de gasolina.
EL CATALIZADOR
EL CATALIZADOR El convertidor Catalítico solo puede realizar su tarea especifica, cuando: - Su temperatura de funcionamiento es de al menos 300ºC. - La deficiencia y el exceso de oxigeno se alternan en secuencia rápida. Exceso de oxigeno para oxidar HC y CO Déficit de oxigeno para reducir NOx - La mezcla de aire/combustible se mantiene en unas tolerancias muy estrechas alrededor de λ = 1 (ventana Lambda)
DESACTIVACION DEL CATALIZADOR Desactivación por envenenamiento. - El Plomo (Pb) del combustible lo desactiva en gran medida con niveles por encima de los 5mg/l. - El Zinc (Zn) y el Fósforo (P), presentes en algunos aceites para motor, lo desactivan cuando los niveles de consumo de aceite son altos. - El azufre (S) del combustible, su efecto se deja sentir más cuando sale del catalizador en forma de Sulfuro de Hidrogeno (SH 2 ). Desactivación térmica y fundición del catalizador. - Los catalizadores están ideados par operar en temperaturas de hasta 850ºC y bajo ella tiene lugar una desactivación normal. - El envejecimiento térmico avanzado ocurre con temperaturas superiores a los 850ºC, que se acelera enormemente por encima de los 1000ºC. - Si se superan los 1400ºC el catalizador se funde. Desactivación por rotura. - La rotura es la consecuencia de impactos sobre el catalizador que hace que la estructura cerámica del monolito se rompa.
REDUCCION DE EMISIONES Ventana Lambda Para conseguir una reducción eficaz de los componentes de escape CO, HC y NOx, solo es posible en un margen muy limitado λ = 0,99 1,01 (ventana Lambda).Por lo tanto se hace necesario un dispositivo que identifique claramente este margen. LA SONDA LAMBDA.
4. Dispositivos para el control de emisiones de escape 5.76. Diagnóstico del catalizador por medio de sonda lambda anterior y posterior.
VENTILACION DEL DEPOSITO DE COMBUSTIBLE Electroválvula de lavado Válvula normalmente cerrada. Controla el flujo de vapores que llegan al colector de admisión. Válvula de ventilacion Permite la circulación de los vapores hacia el cánister, y la ventilación del depósito cuando se encuentra en depresión. Canister Está compuesto por una masa de gránulos de carbón que retiene los vapores de combustible. El aire de lavado roza los gránulos de carbón, quita los vapores de gasolina y los lleva a la salida conectada con el colector de admisión. Separador Condensa una parte de los vapores permitiendo que vuelvan al depósito a través de las válvula antivuelco Válvulas de nivel Permite que los vapores fluyan hacia el separador, impidiendo que el combustible líquido alcance al Cánister, mediante un flotador
VENTILACION DEL DEPOSITO DE COMBUSTIBLE
5. Sistema de ventilación del depósito de combustible 5.79. Válvula de sobrepresión y antivuelco en sistema de ventilación del depósito.
5. Sistema de ventilación del depósito de combustible 5.80. Depósito de combustible.
5. Sistema de ventilación del depósito de combustible 5.77. Cánister.
GASES DE EVAPORACION VENTILACION INTERNA DEL MOTOR Flujo vapores aceite Flujo aire de admisión Válvula de ventilación positiva Controla el flujo de vapores a velocidad de ralentí, carga parcial y total. Su ubicación habitual se realiza en la tapa de balancines Separador - Decantador Evita que el flujo de vapores transporte gotas de aceite. Condensa los vapores de aceite para que retornen de nuevo al cárter
GASES DE EVAPORACION VENTILACION DEL DEPOSITO DE COMBUSTIBLE Las condiciones externas de temperatura hacen que la tendencia del combustible a la evaporación aumente, produciéndose un incremento de presión en el deposito. El sistema antievaporación impide que los vapores de combustible, que se forman en el deposito y están compuestos por las partículas más ligeras de los hidrocarburos, se descarguen en la atmósfera. Estas emisiones de vapores, son conducidas a un filtro de carbón activo que tiene la propiedad de retener las sustancias toxicas en forma de moléculas de hidrocarburos. Cuando el motor está en funcionamiento, los vapores son llevados al colector de admisión, formando parte de la mezcla aire/combustible.
6. Ventilación del bloque 5.81. Sistema de ventilación del bloque.
6. Ventilación del bloque 5.82. Válvula de membrana. 5.83. Separador del aceite.
Partícula Entiéndese aquí por partícula el término genérico de todas las partes ínfimas de sólidos o líquidos que se originan por abrasión, trituración, erosión, condensación o por una combustión incompleta. Estos procesos generan partículas de diferentes formas, tamaños y estructuras. Las partículas vienen a ser sustancias contaminantes en el aire si son tan pequeñas, que están en condiciones de flotar en gases y en el organismo.
Partículas de hollín En el proceso de la combustión en un motor diesel se producen partículas de hollín. Son esferas microscópicas de carbono, con un diámetro aproximado de 0,05µm. En su núcleo constan de carbono puro. En este núcleo se asocian diversas combinaciones de hidrocarburos, óxidos metálicos y azufre. Ciertas combinaciones de hidrocarburos se catalogan como sustancias críticas para la salud. La composición exacta de las partículas de hollín depende de la tecnología aplicada en el motor, las condiciones de aplicación y el combustible empleado.
la geometría específica de los conductos de admisión y escape, para establecer condiciones de flujo óptimas altas presiones de inyección por medio de la tecnología de inyectores-bomba la geometría específica de la cámara de combustión, por ejemplo, la reducción del espacio nocivo y el diseño específico de la cámara en la cabeza del pistón.
reducción de las partículas de hollín por medio de un sistema de filtración. Se distinguen dos diferentes sistemas el filtro de partículas Diesel con aditivo y el filtro de partículas Diesel sin aditivo. Sistema con aditivo Este sistema se implanta en vehículos con el filtro de partículas alejado del motor. Debido al largo recorrido de los gases escape entre el motor y el filtro de partículas, la temperatura de encendido necesaria para la combustión de las partículas sólo se puede alcanzar agregando un aditivo.
Sistema sin aditivo Este sistema será implantado, en vehículos con el filtro de partículas instalado cerca del motor. El corto recorrido de los gases de escape entre el motor y el filtro de partículas permite que la temperatura de los gases de escape todavía sea suficientemente alta para la combustión de las partículas.
Sistema del filtro de partículas diesel con recubrimiento catalítico 1 Unidad de control en el cuadro de instrumentos 2 Unidad de control del motor 3 Medidor de la masa de aire 4 Motor diesel 5 Sensor de temperatura ante el turbocompresor 6 Turbocompresor 7 Sensor de temperatura ante el filtro de partículas 8 Sonda lambda 9 Filtro de partículas 10 Sensor de presión 1 para gases de escape 11 Sensor de temperatura después del filtro de partículas G527 12 Silenciador
Filtro de partículas El filtro de partículas diesel con recubrimiento catalítico va situado en el ramal de escape, cerca del motor, detrás del turbocompresor. Se han combinado dos componentes en una unidad compartida: el catalizador de oxidación y el filtro de partículas, dando por resultado el filtro de partículas diesel con recubrimiento catalítico. Combina la función del catalizador de oxidación con la del filtro de partículas diesel en un solo componente.
Filtro de partículas Catalizador de Filtro de partículas Oxidación Filtro de partículas diesel con recubrimiento catalítico Filtro de partículas diesel con recubrimiento catalítico En su condición de filtro de partículas diesel se encarga de retener partículas de hollín contenidas en los gases de escape. En su función de catalizador de oxidación se encarga de depurar los gases de escape en lo que respecta a los contenidos de hidrocarburos (HC) y monóxido de carbono (CO). Se transforman en agua (H2O) y dióxido de carbono (CO2).
Filtro de partículas El filtro de partículas diesel se monta en el ramal de escape, detrás del catalizador de oxidación. Se encarga de retener por filtración las partículas de hollín que van contenidas en los gases de escape del motor. Arquitectura El filtro de partículas diesel consta de un cuerpo cerámico de carburo de silicio en diseño alveolar, alojado en una carcasa de metal. El cuerpo cerámico está dividido en múltiples canales microscópicos paralelos, cerrados alternadamente. El carburo de silicio se caracteriza por las siguientes propiedades, que lo convierten en un buen material de filtración: Alta resistencia a efectos mecánicos Muy buena resistencia a cambios de temperatura Capacidad de soportar cargas térmicas y conductividad Alta resistencia al desgaste
Funcionamiento Al pasar los gases por el filtro se retienen las partículas de hollín en los conductos de entrada, mientras que los componentes gaseosos del escape pueden atravesar las paredes porosas del filtro cerámico.
Regeneración El filtro de partículas diésel tiene que ser despejado de forma sistemática, eliminándose las partículas de hollín, para evitar que se obstruya y se afecte su funcionamiento. Durante el ciclo de regeneración, las partículas de hollín retenidas en el filtro se someten a combustión, a una temperatura de 500 C, aproximadamente. La temperatura propiamente dicha para el encendido del hollín es de unos 600-650 C. Esta temperatura de los gases de escape únicamente se puede alcanzar a plena carga en el motor diésel. Para poder asegurar la regeneración del filtro de partículas diésel en todas las condiciones operativas se procede a reducir la temperatura de ignición del hollín a base de agregar un aditivo, a la vez que se aumenta la temperatura de los gases de escape por medio de un ciclo de gestión específica del motor. El ciclo de regeneración lo gestiona la unidad de control del motor.
Durante el ciclo de regeneración se queman las partículas retenidas en el filtro. Según la forma de conducir, el ciclo interviene cada 500-700 kilómetros y tarda unos 5 a 10 minutos. El ciclo de regeneración no es perceptible para el conductor.
DEPÓSITO DE ADITIVO La temperatura de ignición del hollín es de unos 600-650 C. L os gases de escape del motor diesel sólo alcanzan estas temperaturas al funcionar a plena carga. Con el aditivo se reduce la temperatura de ignición del hollín a unos 500 C. El aditivo entra automáticamente en el depósito de combustible a través de la tubería de retorno después de cada repostaje. Esto sucede por medio de una bomba para aditivo del filtro de partículas, gestionada por la unidad de control del motor. La cantidad repostada se determina analizando en la unidad de control del motor las señales procedentes del sensor de nivel de combustible. Después de cada ciclo de dosificación concluido viene dada una concentración de 10 ppm (partes por millón) de moléculas de hierro en el combustible. Esto equivale a una relación de mezcla de aprox. 1 litro de aditivo sobre 2.800 litros de combustible.
El aditivo agregado al combustible pasa conjuntamente con el hollín al filtro de partículas. Allí se deposita entre las partículas de hollín.
Diferencia de presión La diferencia de presión del caudal de aire antes y después del filtro de partículas se determina por medio del sensor de presión 1 para los gases de escape.
GESTIÓN DEL MOTOR DURANTE EL CICLO DE REGENERACIÓN se desactiva la recirculación de gases de escape, para aumentar la temperatura de la combustión. tras una inyección principal con una dosificación reducida, 35 del cigüeñal después del punto muerto superior del pistón, pone en vigor un ciclo de postinyección, para subir la temperatura de los gases de escape.
regula con la mariposa eléctrica la alimentación del aire aspirado. adapta la presión de sobrealimentación, para adapta la presión de sobrealimentación, para evitar que el par del motor se altere de forma perceptible para el conductor durante el ciclo de regeneración.
Sensor de presión 1 para gases de escape trabaja según el principio piezoeléctrico. El sensor de presión 1 para gases de escape mide la diferencia de presión en el caudal de los gases de escape antes y después del filtro de partículas. La señal del sensor de presión para gases de escape, la señal del sensor de temperatura antes el filtro de partículas, así como la señal del medidor de la masa de aire constituyen una unidad indivisible en lo que respecta a la determinación del estado de las cargas en el filtro de partículas. Efectos en caso de ausentarse la señal. Si se ausenta la señal del sensor de presión para gases de escape, la regeneración del filtro de partículas se lleva a cabo primeramente de forma cíclica, en función del recorrido efectuado o de las horas en funcionamiento. Sin embargo, a largo plazo no es posible regenerar así de forma operativamente segura el filtro de partículas.
Tras una cantidad de ciclos definida se enciende primeramente el testigo luminoso para el filtro de partículas diesel y luego parpadea el testigo de precalentamiento en el cuadro de instrumentos. De ese modo se indica al conductor la necesidad de acudir al taller. Arquitectura El sensor de presión 1 para gases de escape tiene dos empalmes de presión. Uno lleva un tubo de presión hacia el caudal de los gases de escape delante del filtro de partículas y el otro hacia el caudal de los gases de escape detrás del filtro de partículas. El sensor contiene un diafragma con elementos piezoeléctricos, que actúan en función de las presiones de los gases de escape.
Sensor de temperatura ante el filtro de partículas El sensor de temperatura ante el filtro de partículas es un sensor PTC. Va situado en el ramal de escape ante el filtro de partículas diésel y mide allí la temperatura de los gases de escape. Aplicaciones de la señal Con ayuda de la señal procedente del sensor de temperatura ante el filtro de partículas, la unidad de control del motor calcula el caudal volumétrico de los gases de escape y deriva de ahí el estado de saturación en que se encuentra el filtro de partículas. La señal del sensor de temperatura ante el filtro de partículas, la señal del medidor de la masa de aire y la señal del sensor de presión para gases de escape constituyen una unidad indivisible para la determinación del estado de saturación en que se encuentra el filtro de partículas. La señal se emplea asimismo como protección, es decir, para proteger el filtro de partículas contra temperaturas excesivas de los gases de escape.
Efectos en caso de ausentarse la señal Si se ausenta la señal del sensor de temperatura ante el filtro de partículas, la regeneración del filtro de partículas se efectúa de forma cíclica, en función del recorrido efectuado o de las horas de servicio. Sin embargo, el filtro de partículas no se puede regenerar de forma fiable de este modo a largo plazo. Después de un número de ciclos específico se enciende primeramente el testigo luminoso para filtro de partículas diésel y más tarde parpadea el testigo luminoso de precalentamiento en el cuadro de instrumentos. Esto señaliza al conductor la necesidad de acudir al taller
Sensor de temperatura ante el turbocompresor El sensor de temperatura ante el turbocompresor es un sensor PTC. Va situado en el ramal de escape ante el turbocompresor y mide allí la temperatura de los gases de escape. Aplicaciones de la señal La unidad de control del motor necesita la señal procedente del sensor de temperatura ante el turbocompresor, para calcular con ella el momento y la dosificación de la post-inyección durante el ciclo de regeneración. De esa forma se consigue el aumento necesario de temperatura de los gases de escape para poder quemar las partículas de hollín. Con esta señal se protege adicionalmente el turbocompresor contra temperaturas excesivas durante el ciclo de regeneración. Efectos en caso de ausentarse la señal Si se avería el sensor de temperatura ante el turbocompresor deja de ser posible proteger el turbocompresor contra temperaturas inadmisiblemente altas. En ese caso ya no se produce el ciclo de regeneración para el filtro de partículas diésel. El testigo de precalentamiento se enciende para indicar al conductor la necesidad de que acuda al taller. Para reducir las emisiones de hollín se procede a desactivar la recirculación de los gases de escape.
Sonda lambda La sonda lambda es una versión de banda ancha. Va situada en el colector de escape ante el catalizador de oxidación. Aplicaciones de la señal Con la sonda lambda es posible determinar el contenido de oxígeno en los gases de escape, disponiendo para ello de un extenso margen de medición. Con relación al sistema de filtración de partículas diésel, la unidad de control del motor emplea la señal de la sonda lambda para el cálculo exacto de la cantidad y el momento de la postinyección para el ciclo de regeneración. Para que la regeneración del filtro de partículas sea eficaz se necesita un contenido mínimo de oxígeno en los gases de escape a una alta temperatura uniforme. Esta regulación se posibilita con ayuda de la señal de la sonda lambda, puesta en relación con la señal procedente del sensor de temperatura ante el turbocompresor. Efectos en caso de ausentarse la señal La regeneración del filtro de partículas resulta menos exacta, pero sigue siendo operativamente fiable. La avería de la sonda lambda puede provocar un aumento de las emisiones de óxidos nítricos.
Medidor de la masa de aire El medidor de la masa de aire por película caliente va instalado en el conducto de admisión. Con ayuda del medidor de la masa de aire, la unidad de control del motor detecta la masa de aire efectivamente aspirada. Aplicaciones de la señal Con relación al sistema de filtración de partículas diésel se utiliza la señal para calcular el caudal volumétrico de los gases de escape y poder determinar de ahí el estado de saturación del filtro de partículas. La señal del medidor de la masa de aire, la señal del sensor de temperatura ante el filtro de partículas y la señal del sensor de presión para los gases de escape constituyen una unidad indivisible para determinar el estado de saturación del filtro de partículas. Efectos en caso de ausentarse la señal Si se ausenta la señal del medidor de la masa de aire, la regeneración del filtro de partículas se efectúa de forma cíclica, en función del recorrido o de las horas de servicio. Sin embargo, a largo plazo el filtro de partículas no se puede regenerar de forma fiable de este modo. Tras una cantidad definida de ciclos se enciende primeramente el testigo luminoso para filtro de partículas diésel y luego parpadea el testigo luminoso de precalentamiento en el cuadro de instrumentos. Con ello se indica al conductor la necesidad de acudir a un taller.
Sensor de falta de aditivo para el combustible El sensor de falta de aditivo para el combustible se encuentra en el depósito de aditivo.
Aplicaciones de la señal A partir de un contenido residual definido en el depósito de aditivo, la señal del sensor de falta de aditivo en el combustible activa en el cuadro de instrumentos el testigo luminoso de precalentamiento. De esa forma se indica al conductor que existe un fallo en el sistema de filtración de partículas diésel y que es necesario acudir al taller. Si la cantidad disponible de aditivo es demasiado baja se suprimen además los ciclos de regeneración para el filtro de partículas y se reduce la potencia del motor. Estructura Testigo luminoso de precalentamiento Cuadro de instrumentos Contacto de Reed Anillo magnético Flotador
Así funciona: Aditivo En el vástago del sensor de falta de aditivo para el combustible va montado un contacto de Reed. Sus contactos se accionan por el efecto del anillo magnético que va instalado en el flotador. Si el depósito contiene suficiente aditivo, el flotador se encuentra en el tope superior. El contacto de Reed está abierto. Flotador Contacto de Reed Anillo magnético Aditivo Si el depósito contiene muy poco aditivo, el flotador baja hasta el tope inferior, cerrando el contacto de Reed por el efecto del anillo magnético. El testigo luminoso para precalentamiento se activa. Flotador Contacto de Reed Anillo magnético Efectos en caso de ausentarse la señal Si se ausenta la señal del sensor de falta de aditivo para el combustible se inscribe una avería en la memoria de la unidad de control del motor.
Actuadores Bomba para aditivo - filtro de partículas La bomba para aditivo - filtro de partículas es una bomba de émbolo alternativo, que impele el aditivo hacia el depósito de combustible. Va atornillada al depósito de aditivo. Después de cada repostaje, la unidad de control del motor aplica una excitación periodificada a la bomba, para dosificar el aditivo en la cantidad correcta.
Así funciona: Elevación del aditivo La bomba sin corriente se halla cargada con aditivo. En cuanto la unidad de control del motor excita la bomba para aditivo - filtro de partículas, aplica corriente al bobinado electromagnético y el inducido se encarga de desplazar el émbolo de la bomba superando la fuerza del muelle. El émbolo cierra el taladro de afluencia hacia la cámara interior de la bomba e impele en dirección hacia la bola de la válvula el aditivo que se encuentra la cámara interior. Esta operación genera una presión, con la que la bola de la válvula abre la cámara interior de la bomba. Ahora pasa al depósito de combustible la cantidad de aditivo definida con exactitud a través del volumen creado en la cámara interior de la bomba. Taladro de afluencia Inducido electromagnético Cámara interior de la bomba Del depósito de aditivo Del depósito de aditivo Bobinado electromagnético Bola de la válvula Muelle Émbolo de la bomba
Durante el ciclo aspirante entra el aditivo en la cámara del inducido. El bobinado electromagnético no se encuentra excitado por la unidad de control del motor, por lo que el muelle oprime el émbolo de la bomba en retorno. La bola de la válvula cierra al mismo tiempo la cámara interior de la bomba. Cámara del inducido Taladro de afluencia Inducido electromagnético Cámara interior de la bomba Del depósito de aditivo Del depósito de aditivo Bobinado electromagnético Bola de la válvula Muelle Émbolo de la bomba
El émbolo de la bomba se mueve a la posición de partida. La depresión generada por ese motivo hace que se aspire aditivo a través del taladro de afluencia abierta, pasando éste así de la cámara del inducido hacia la cámara interior de la bomba. Cámara del inducido Taladro de afluencia Inducido electromagnético Cámara interior de la bomba Del depósito de aditivo Del depósito de aditivo Bobinado electromagnético Bola de la válvula Muelle Émbolo de la bomba
7. Filtro de partículas 5.88. Componentes del dispositivo de aditivación del carburante.
Testigo luminoso para filtro de partículas diesel El testigo luminoso para filtro de partículas diesel se encuentra en el cuadro de instrumentos. Se enciende cuando el filtro de partículas diesel no puede ser regenerado, debido a que el vehículo se somete a recorridos extremadamente cortos. Misión Si el vehículo se somete a recorridos cortos durante un largo plazo puede resultar afectada la regeneración del filtro de partículas diesel. Esto puede provocar daños en el filtro de partículas y en el motor. Si durante un tiempo relativamente prolongado, el motor no alcanza la temperatura de servicio necesaria para quemar el hollín retenido en el filtro de partículas, el testigo luminoso se enciende en el cuadro de instrumentos. Con esta señal se indica al conductor la necesidad de que conduzca durante un período relativamente breve a una velocidad superior constante. El aumento de temperatura en los gases de escape que se consigue de esa forma puede provocar la inflamación del hollín en el filtro de partículas. El testigo luminoso se debe apagar después de esa medida.
Testigo de exceso de contaminación (MIL) Los componentes del sistema de filtración de partículas diesel que tienen relevancia para la composición de los gases de escape se someten a verificación con motivo de la Eurodiagnosis de a bordo (EOBD) en lo que respecta a averías y funciones anómalas. El testigo de exceso de contaminación (MIL = malfunction indicator light) señaliza las averías detectadas por el sistema EOBD.
7. Filtro de partículas 5.87. Niveles de carga del FAP obtenidos por el sensor de presión diferencial.
7. Filtro de partículas 5.85. Regeneración forzada del filtro de partículas y componentes del sistema de filtrado de partículas.
SCR Selective Catalytic Reduction Ad Blue and SCR- most European manufactures requires additive to be purchased and added to the vehicle. Has weight penalty on some vehicles Ammonia or Urea used as a reactant Catalytic converter used to absorb residue
CONSUMO DE COMBUSTIBLE CADA GOTA Euro 5 SCR puede alcanzar una reducción de un 8% en el consumo de combustible en comparación con los motores Euro 3. OPTIMIZACIÓN COMBUSTIÓN SCR CONTROLES ELECTRÓNICOS ECONOMIA COMBUSTIBLE
EURO EMISSION STANDARDS FOR TRUCKS 1990-2009 Emissions by Euro class g/kwh Carbon monoxide Hydrocarbons Nitrogen dioxide Particulate matter Methane Euro 0 (1990) 11.2 2.4 14.4 Euro 1 (1993) 4.5 1.1 8.0 0.36 Euro 2 (1997) 4.0 1.1 7.0 0.15 Euro 3 (2001) 2.1 0.66 5.0 0.1 1.6 Euro 4 (2006) 1.5 0.46 3.5 0.02 1.1 Euro 5 (2009) 1.5 0.46 2.0 0.02 1.1
AdBlue
La entrada en vigor de las normas Euro, de reducción de emisiones contaminantes de los gases de escape, ha obligado a los fabricantes de vehículos industriales a desarrollar motores más eficientes y sistemas auxiliares anticontaminación, que reduzcan los niveles de óxidos de nitrógeno, monóxidos de carbono, hidrocarburos y partículas presentes en los gases de escape. Los sistemas auxiliares actuales basados en la recirculación de gases (EGR) y los filtros de partículas, con o sin aditivos, no serían capaces de cumplir, por sí solos, la futura Euro V, por lo que será necesaria la implantación de sistemas tales como el SCR (Reducción Catalítica Selectiva, en inglés), empleados ya en vehículos pesados.
UREA (DEF=ARLA32) Elemento clave en la reducción de los niveles de NOx exigidos por la legislación -> Casi Cero! Consiste en: 32,5% urea grado automotriz 67,5% agua des ionizada Especificación definida con arreglo a las normas internacionales DIN 70700, ISO 22241-1 y certificada por la API
Propiedades Principales características del AdBlue: - Soluble en agua - No combustible - Cristalización por debajo de -11,5 C - Hidrólisis por encima de 30 C (se descompone en CO2 y amoniaco) - Densidad 1.087-1.092 kg/m³ - Clasificación de riesgo para el agua 1 (mínimo riesgo para masas de agua) - No es obligatorio el etiquetado - Material no peligroso - Buena biodegradabilidad - Especificado de acuerdo con DIN70700 Manipulación: - Eliminar los restos como residuos - No debe verterse en el sistema de alcantarillado - Almacenar a 25 C en un lugar oscuro, como máximo durante 1 año - Compatible con aceros de alta aleación y algunos materiales sintéticos - No compatible con materiales no férricos, acero zincado y acero no aleado
AdBlue Instrucciones de instalación y reparación Las juntas tóricas tienen revestimiento de teflón. No deben, en ninguna circunstancia, entrar en contacto con aceites o grasas basadas de base mineral, o grasas que contengan silicona. Utilice sólo glicerina. No introduzca nunca ningún fluido externo (aditivos) en el depósito. El sistema se destruirá si se llena con otros fluidos. Incluso las cantidades más diminutas de diesel resultan perjudiciales. Asegúrese de que AdBlue no entra en contacto con ninguna conexión eléctrica. 1. Qué características negativas tiene el AdBlue? Fácil cristalización y congelación a temperaturas suaves. 2. Qué debe hacerse cuando el sistema trabaja con diésel o sustancias similares? El sistema debe sustituirse por completo. 3. Qué debe hacerse si se ha rellenado con el combustible equivocado? No ponga el sistema en funcionamiento. Limpie cuidadosamente con vapor a presión el depósito y las conducciones.
Urea (DEF=ARLA32) En la operación Um camión pesado ejecutando 120.000 Km/año, consume de promedio: 60 mil litros diesel al año 3 mil litros de Urea (DEF) al año Proporción Diesel/DEF : 2,5:1 A cada 5 tanques de Diesel consume 2 tanques de Urea (DEF)
La tecnología SCR consta de una unidad electrónica, un módulo de alimentación y dosificación, un catalizador, el depósito y el aditivo AdBlue. La unidad electrónica comanda el módulo de alimentación y dosificación inyectando la cantidad necesaria de aditivo en el caudal de los gases de escape. A partir de 30 ºC se produce un proceso de hidrólisis, por el cual la urea se desintegra en amoniaco y dióxido de carbono. El amoniaco es necesario para la reducción química de los contaminantes en el catalizador cerámico SCR.
AdBlue
Antes de salir los gases de escape al exterior, una reacción catalítica entre el amoniaco y los óxidos de nitrógeno los convierte en sustancias inocuas: nitrógeno y agua. Al mismo tiempo, el catalizador SCR reduce la emisión de partículas. La cantidad de AdBlue suministrada es proporcional a la potencia desarrollada en cada momento por el vehículo. Es decir, a mayor potencia, mayor consumo de AdBlue. Para cumplir la Euro IV se establece una adición de 3-4 % del consumo de gasoil, mientras para la Euro V este porcentaje se incrementa hasta el 5-7%. Los combustibles que cumplen la norma europea para combustibles diesel (EN-590) son perfectamente adecuados para la tecnología SCR. No obstante, podrán no cumplirse las emisiones de gases de escape según las normas Euro IV y V si se utiliza combustible de muy baja calidad. Para conseguir una alta eficiencia con esta técnica, se requiere gasóleo con bajo contenido en azufre, de 15 ppm (partes por millón), disponible en España a partir del 1 de enero de 2009 en todas las gasolinas y gasóleos, según el RD 1700/2003. La gran ventaja del SCR es que se puede alcanzar, sin ningún problema técnico, el nivel Euro V. Basta con inyectar una mayor cantidad de AdBlue, para que la reducción de emisiones se ajuste a dichos requerimientos
Speedlimiters
http://www.youtube.com/watch?v=bgusjgrp3xq http://www.youtube.com/watch?v=ezupuuhga04&nr=1 http://www.youtube.com/watch?v=bkpxx0pt3dk&feature=relat ed http://www.youtube.com/watch?v=bxiisjbtjhq
End of Life ELV
NIVELES DE CO Un CO alto es síntoma de: -Regulación de mezcla incorrecta. -Sonda Lambda defectuosa. -Filtro de aire sucio. -Inyector defectuoso. Un CO bajo es síntoma de: -Regulación de mezcla incorrecta. -Tomas de aire en admisión. -Tomas de aire en el escape. -Fallos de encendido. -Recirculación gases de escape. Los valores máximos de CO dependerán del sistema de gestión del motor: -Vehículos de antes del 86... < 4,5% -Vehículos después del 86... < 2,5% - 3,5% -Inyección con catalizador... < 0,2%
NIVELES DE CO 2 Del valor de CO 2 se reconoce no solo la calidad de la combustión sino la estanqueidad del equipo de gases de escape. - Si el contenido de CO y de HC son bajos, pero el valor de CO 2 alcanza casi el limite máximo, entonces la combustión es óptima y el equipo de escape es estanco. - Si los valores de CO, HC y CO 2 son bajos, la combustión podrá ser perfecta pero el equipo de escape no es estanco. Los valores mínimos dependerán del sistema de gestión del motor: -Inyección...> 13,0% -Inyección con catalizador... > 14,0%
NIVELES DE HC La cantidad de hidrocarburos medidos en los gases de escape corresponde a la gasolina no quemada durante la combustión. Un nivel alto de hidrocarburos puede ser debido a: -Fallos de encendido. -Mezcla pobre o rica. -Tomas de aire en la admisión. -Válvula pisada. -Motor bajo de compresión. Los valores de hidrocarburos dependerán del sistema de gestión del motor: -Inyección... 350 ppm -Inyección con catalizador... 100 ppm
NIVELES DE (O 2 ) RESIDUAL Un exceso de oxigeno residual puede estar ocasionado por: -Tomas de aire en la admisión. -Tomas de aire en el escape. -Falta de combustible en algún cilindro. -Fallos de encendido. Los valores máximos de oxigeno dependerán del sistema de gestión del motor: -Inyección... < 2,5% -Inyección con catalizador... < 1,0%
VALORES DE EMISIONES Carburación Inyección sin catalizar Inyección antes del catalizador Inyección después del catalizador CO 1 3,5% 1,5 2,5% 1,5 2,5% < 0,2% HC < 400 ppm < 350 ppm < 300 ppm < 100 ppm CO 2 > 12,5% > 13% > 13% > 14% O 2 < 3,5% < 2,5% < 2,5% < 0,2% λ -------------- - -------------- - 0,9 1,02 0,99 1,01 r.p.m. ralentí ralentí ralentí 2.000
INSPECCION TECNICA DE VEHICULOS (I.T.V.) Resumen de la Directiva Comunitaria 95/55/CEE (4 de mayo de 1998) La inspección se realizará según: - En la prueba de ralentí solo se comprobará el valor del contenido de Monóxido de Carbono (%CO). - En la prueba de ralentí acelerado, se comprobará tanto el contenido de CO como el coeficiente λ. Medición al ralentí: %CO > 1 Defecto grave %CO 0,5 1 Defecto leve %CO < 0,5 Favorable Medición ralentí acelerado: %CO > 0,6 Defecto grave %CO 0,3 0,6 Defecto leve %CO < 0,3 Favorable Tolerancia λ = 1±0,06
8. Diagnóstico de a bordo europeo (EOBD) 5.90. Testigo con fallos de combustión. 5.91. Testigo con superación de valores contaminantes.
El EOBD comprueba: Catalizador Sondas lambda Combustión (fallos de encendido) Sistema de aire secundario Recirculación de gases de escape Desaireación del depósito de combustible Sistema de distribución del combustible Bus de datos CAN Influencias debidas al cambio/motor Mecanismo de aceleración eléctrico
Indicación de avería mediante testigo de advertencia para gases de escape Si se presenta una avería que empeora la calidad de los gases de escape, esta avería quedará registrada en la memoria de averías y el testigo de advertencia para gases de escape estará permanentemente encendido. Si debido a fallos del encendido puede resultar dañado el catalizador, la avería quedará asimismo registrada en la memoria de averías, pero el testigo de advertencia parpadeará.
Limitación del par motor en caso de fallo del NOx Fragmento extraído de 2005/55/CE: Al menos deben visualizarse los siguientes eventos (en su caso), si son la causa por la que se ha superado el valor límite de NOx: - contenedor del reactivo vacío, - interrupción en el suministro del reactivo, - calidad insatisfactoria del reactivo, - consumo de reactivo muy bajo, - tasa de EGR incorrecta y - desconexión de EGR. En todos los demás casos, el fabricante puede optar por visualizar el código de fallo imborrable Emisión de NOx elevada razón desconocida". El fallo debe almacenarse, sin que pueda borrarse al menos durante 400 días o 9600 horas de funcionamiento. El control de las emisiones debe funcionar con una gama de temperatura exterior de entre -7 C y 35 C a una altitud inferior a 1600m y una temperat ura del motor superior a 70 C. El control de nivel de combustible debe funcionar en todo m omento. Si se supera el límite de NOx, el par motor debe limitarse al 60% N (vehículos comerciales) >16t y M (bus) >7.5t (75% en el caso de vehículos comerciales ligeros). 1. Cuándo se activa el límite del par motor? El fallo debe haberse producido en tres ciclos de conducción. En el proceso, las condiciones de control y medioambientales deben coincidir. Debería producirse una detección a cero Km./h.