SISTEMA POSTRATAMIENTO DIESEL.
Los estrictos mecanismos de control de emisiones han permitido un avance significativo en el diseño de sistemas que permitan ayudar a controlar los niveles de impacto ambiental negativo en el area automotriz , especificamente en este articulo lo relacionado a motores de aplicacion diesel , es por eso que analizamos uno de los sistemas mas destacados en esta lucha por un mundo mas sostenible , en esta ocasión el control de escape o sistema de postratamiento de motores diesel , este sistema tiene como objetivo atacar unos elementos de alto impacto ambiental , como por ejemplo el NOx – PM los óxidos de Nitrógeno y el particulado molecular o solido , el primero tiene un fuerte impacto sobre el estilo de contaminación denominado calentamiento global y el segundo afecta de manera directa la salud humana por la inhalación de particulado solido que afecta directamente el sistema respiratorio de los seres vivos.
A continuación explicaremos dos aplicaciones como ejemplo de estos sistemas, sin embargo siempre recomendamos asistir a capacitaciones certificadas que permitan afianzar de manera responsable los conocimientos.
Este tipo de filtros están diseñado de materiales especiales como carburo de silicio, estos paneles tienen un revestimiento de platino y oxido de cerio, estos materiales logran que a temperaturas cercanas a los 300C se logre una regeneración de los productos de la combustión para logran un mejor resultado.
- Catalizador de oxidación
- Sensor de temperatura de los gases de escape del catalizador
- Sección flexible
- Sensor de temperatura de los gases de escape del filtro de partículas Diésel
- Pantalla térmica del filtro de partículas Diésel
- Filtro de partículas Diésel
- Tubería trasera del sensor de presión diferencial del filtro de partículas Diésel
- Tubería delantera del sensor de presión diferencial del filtro de partículas Diésel
A este tipo de regeneración se le conoce como PASIVA dentro de os compuestos que se regeneran se tienen los siguientes.
Los HC (Hidrocarburos no quemados) y CO (Monóxidos de Carbono) se oxidan con el oxígeno de los gases de escape.Por otro lado, el sistema trabaja descomponiendo los N0x (Óxidos de Nitrógeno) en N2 y llevando los CO a unirse con mas O2 para formar CO2 (Dióxido de Carbono el cual aceptable. Esto se logra a niveles de temperatura entre 350 y 450 C, como no siempre se logran estas temperaturas en el motor se hace necesario que el motor intervenga en lo que se conoce REGENERACION ACTIVA.
En los casos en los que el vehículo realiza frecuentemente trayectos cortos es necesario que tenga lugar con intervalos definidos una regeneración activa.
El PCM registra los datos de funcionamiento del motor e inicia la regeneración activa tras evaluar los datos del sensor de presión diferencial del filtro de partículas.
El motor intenta alcanzar entonces una temperatura de 600C variando un poco las estrategias de inyección dentro del parámetro variados se tienen los siguientes.
- Post inyección próxima a la inyección principal,
- Aumento de la cantidad de inyección,
- Inyección principal retrasada,
- Estrangulamiento del aire de admisión mediante la válvula de corte del colector de admisión,
- Una segunda post inyección más retrasada con respecto a la inyección principal (en caso necesario).
El PCM ubica sensores de Temperatura para los gases y un sensor de Presión diferencial así detecta cuando se encuentra demasiado obstruido el filtro y realiza la respectiva regeneración Activa.
La imagen muestra los dos sensores y la ubicación en el filtro.
El sensor de temperatura trabaja por resistencia variable y el sensor de presión diferencial trabaja alimentado por 5V con masa y genera una señal de voltaje ascendente de acuerdo a la diferencia de presión presentada.
El sensor de presión está ubicado entre los puntos P1 y P2 si el filtro no está tapado la presión P1 es muy parecida a P2 si el filtro esta llenos de Partículas (PM) la presión P1 es mayor a P2 y el sensor aumenta su voltaje es así como el PCM espera las condiciones propicias y gestiona las estrategias de REGENERACION ACTIVA, generando la oxidación respectiva en el catalizador y de esta forma se eleva tanto la temperatura que se queman todas las partículas atrapadas en el filtro.
Como es posible que se realice esta estrategia de forma exagerada, podría ocurrir algún tipo de dilución del aceite en este caso el sistema cuenta con un muy preciso control electrónico del estado del aceite, para esto el PCM calcula cuantas veces fue necesaria la activación de la REGENERACION ACTIVA y de acuerdo a un límite establecido en el PCM automáticamente activara una luz de cambio del mismo, el limite supuesto por el PCM para encender la luz es un 7%.
Filtro de partículas con aditivo DEF.
Este sistema adopta una estrategia similar a la utilizada en el caso anterior respecto al tema de la regeneración, la diferencia es que incorpora un mecanismo que coloca un aditivo en el combustible para realizar de mejor forma todos los procesos de regeneración comentados.
La primera parte de la estrategia incorpora un mecanismo que corta el paso del aire por el intercambiador de calor que usualmente enfría el mismo y coloca un pasaje directo del turbo al múltiple de admisión esto lo logra con un motor que direcciona el flujo del aire ahora se baja la carga de masa de aire, pero se mantiene la temperatura constante en el múltiple de admisión la gráfica inferior muestra estos componentes.
Todo esto lo realiza el PCM teniendo en cuenta las condiciones de presión y temperatura del múltiple.
Esta estrategia también involucra a la válvula de corte del colector de admisión quien modifica el paso del aire enfriado y la admisión del motor, logrando cerrarlo en el caso requerido.
- Sensor MAP 1
- Cuerpo de la válvula de corte del colector de admisión
- Derivación del intercambiador de calor 3
- Sensor MAF con sensor IAT integrado 4
- Pieza de conexión entre el turbocompresor y el intercambiador de calor
- Intercambiador de calor 6
- Cápsula de vacío del turbocompresor 7
- Motor pasó a paso de la válvula de derivación del intercambiador de calor
- Tubo de conexión entre el intercambiador de calor y la válvula de corte del colector de admisión
- Motor pasó a paso de la válvula de corte del colector de admisión
La segunda parte la relaciona con la entrega de un aditivo el cual contiene catalizadores metálicos de hierro y cerio este aditivo permite acelerar el proceso de la combustión de las partículas de hollín y que estas se generen a bajas temperaturas este aditivo se encuentra en un tanque auxiliar justo al lado del depósito principal de combustible este ingresa al depósito mediante un inyector que con la ayuda de una bomba de embolo lo succiona y expulsan hacia el DIESEL este aditivo está permanentemente medido con un sensor piezo eléctrico que mide su viscosidad y nivel así de esta forma el PCM puede ajustar las cantidades de forma precisa este aditivo funciona a razón de 1.8 Litros por 60000 Km, en caso de reportarse alguna anomalía con este sistema el PCM genera los respectivos códigos de falla y corta las estrategias de modificación de entrada de aire frió y caliente.
- Depósito de combustible 1
- Tubos flexibles para el aditivo del combustible (reposición y purga)
- Depósito del aditivo del combustible 3
- Unidad de bombeo del aditivo del combustible 4
- Tubería de aditivo del combustible hacia el inyector
- Inyector
Sistema de tratamiento de los gases de escape SCR. Aplicación Norte America
El propósito del convertidor catalítico del escape y el sistema de escape es transportar los gases de escape desde el motor a la atmósfera y reducir las emisiones del tubo de cola de hidrocarburos (HC), monóxido de carbono (CO), óxidos de nitrógeno (NOx) y partículas Diésel. Las partículas Diésel, el hollín y las cenizas son capturados y reducidos periódicamente mediante el ciclo de regeneración del filtro de partículas Diésel.
Los gases de escape y las partículas son dirigidos fuera del motor a través del múltiple de escape. Las concentraciones de gases de escape se reducen entonces a niveles aceptables según los gases de escape pasan a través del convertidor catalítico de oxidación (OC). Debido a que las partículas son componentes de los gases de escape, es posible que se depositen algunas partículas de hollín en el OC. Estas partículas se eliminan durante la regeneración. Las partículas y gases de escape de emisiones reducidos pasan al convertidor catalítico de reducción catalítica selectiva (SCR). Debido a que los gases de escape entran en el catalizador SCR, el fluido de escape Diésel (DEF) se mezcla en el flujo y se descompone térmicamente en amoníaco y dióxido de carbono. El amoníaco y el componente NOx de los gases de escape se reducen químicamente en nitrógeno y agua y los gases de escape y las partículas continúan al filtro de partículas Diésel. En el filtro de partículas Diésel, los gases de escape y las partículas fluyen a través de los canales del filtro de sustratos. Los canales del filtro de sustratos se bloquean de forma alterna de modo que los gases de escape y las partículas deban pasar a través del elemento del filtro y a los canales adyacentes para salir del filtro. Debido a que los gases de escape pasan a través del elemento del filtro, las partículas que sean más grandes que los poros del filtro son eliminados del flujo de los gases de escape y quedan atrapadas para la regeneración del filtro de partículas Diésel. Los gases de escape de emisiones reducidas y las partículas restantes fluyen a través del silenciador y el tubo de cola a la atmósfera.
El sistema de tratamiento de los gases de escape consta de los siguientes componentes.
- Cuatro sensores de temperatura de los gases de escape (EGT) que miden la temperatura de los gases de escape.
- Un convertidor catalítico de oxidación (OC) que reduce las emisiones y ayuda en la regeneración del filtro de partículas Diésel.
- Un convertidor catalítico de reducción catalítica selectiva (SCR) que reduce químicamente los óxidos de nitrógeno (NOx) a nitrógeno (N2) y agua (H2O).
- Un inyector del agente que rocía fluido de escape Diésel (DEF) al sistema de escape como un componente de la reacción de reducción de los NOx.
- Un sensor de presión del filtro de partículas Diésel que mide la presión de los gases de escape delante del filtro de partículas Diésel.
- Un filtro de partículas Diésel que atrapa partículas de hollín y cenizas.
- Un sensor NOx que detecta niveles de NOx en el flujo del escape para monitorear la eficacia SCR.
Descubre el fascinante mundo de la Tecnología Automotriz con nuestros Entrenamientos Online en vivo, como también en nuestros Presenciales impartidos por el reconocido Ing. Tilso Castro.