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Anticontaminación del motor diésel
Imagen 13.27
La limpieza de gases de escape en el motor diésel se ha ido complicando con el aumento de la severidad de las normas, sobre todo a partir de la EURO6.
En la imagen se ven los elementos necesarios para adaptar la contaminación de los gases de escape del motor diésel.
Turbocompresor TC
- Utiliza la energía de los gases de escape para mover una turbina que está conectada a otra en admisión, al girar esta aspira aire del filtro FA y lo envía a presión a los cilindros sobre llenando el motor.
- El turbo es un complemento sumamente eficaz para evitar pérdida de respuesta al ir reduciendo la contaminación.
- Se explica con detalle en el capítulo 15.
Catalizador de dos vías C2
- Neutraliza el monóxido de carbono CO e hidrocarburos no quemados HC.
- Los óxidos de nitrógeno NOX no se podían tratar al afectar al metal precioso que lo realiza el contenido de azufre del gasóleo, cuyo porcentaje está disminuyendo en el combustible.
- De todas formas, la gran cantidad de estos gases emitidos por el motor diésel requiere tratamientos más especializados.
Recirculación de gases de escape EGR
- Los NOX se producen por exceso de oxígeno durante la combustión y elevada temperatura, dos condiciones de trabajo de la combustión diésel.
- Se reduce la generación de NOX restando oxígeno que entra al motor introduciendo en la admisión parte de los gases quemados mediante la recirculación de gases de escape EGR.
- Hay que mantener un buen llenado de los cilindros para que al final de la compresión la temperatura sea suficiente para auto inflamar el gasóleo inyectado.
- La EGR puede tomar los gases de escape antes o después del turbocompresor denominándose respectivamente de alta APEGR o baja presión BPEGR.
El motor diésel necesita un buen llenado para que al final de compresión la temperatura sea suficiente para auto inflamar el gasóleo.
Si se conduce suave se inyecta poco gasóleo, quemándose con reducida cantidad del oxígeno del aire, por lo que sobra bastante oxígeno.
El nitrógeno, otro componente del aire, estaba inerte, pero al aumentar tanto la temperatura en la cámara de combustión reacciona con el oxígeno sobrante formando óxidos de nitrógeno NOX.
Una forma de reducir su generación es sustituir parte del oxígeno que entra en admisión por gases quemados con la EGR y así se disminuye la cantidad de oxígeno que pueda reaccionar con el nitrógeno.
Al acelerar más se inyecta más gasóleo consumiendo más oxígeno lo que reduce la emisión de NOX.
Filtro antipartículas FAP
- Las primeras gotas del gasóleo inyectado no se queman del todo, generando micropartículas MPC que son contaminantes.
- Cuando menos se generan es con el motor caliente, aceleración constante y en el entorno de 2000 RPM.
- Cuando más se producen es con el motor frío, en fase de calentamiento, circular a muy bajas RPM, aceleraciones bruscas y altas RPM mantenidas.
- Las MPC son retenidas en el FAP y han de ser quemadas periódicamente, estas son las dos posibilidades:
- Circulando habitualmente en carretera a medias RPM es cuando menos MPC se generan y la temperatura del FAP las quema casi completamente durante el recorrido.
- En trayectos cortos no llega el FAP a la temperatura para quemar las MPC, además si se acelera frecuentemente se generan más MPC; unos sensores anterior SA y posterior SP al FAP miden los valores de presión y temperatura a la entrada y salida, cuando el calculador detecta que el FAP está saturado de MPC induce post inyecciones en fase de escape, este combustible adicional eleva la temperatura de los gases de escape que al llegar al FAP queman las MPC durante unos minutos, es la regeneración del FAP.
- Si se para el motor antes de terminar el ciclo, y sucede varias veces se enciende un testigo en el cuadro TFAP para indicar que se ha de circular por carretera a RPM mantenidas para regenerar el FAP.
- Hay marcas que usan un aditivo para reducir la temperatura de combustión de las MPC en el FAP, este aditivo se ha de reponer en taller.
- Es importante tener en cuenta que el aceite para el motor con FAP no ha de producir cenizas que provoquen su saturación, se identifica con la calidad “C” según la normativa ACEA (capítulo 9).
Catalizador de reducción selectiva CSCR
- Si se introducen excesivos gases de escape por la EGR para evitar la generación de NOX y superar las normas más estrictas, la combustión pierde calidad y eficacia.
- Se permite por esta razón cierta emisión de NOX que son acumulados en un catalizador de reducción selectiva CSCR.
- Un sensor de saturación en la entrada SS informa al calculador cuando se llega al máximo de NOX almacenados, se produce entonces la inyección de un aditivo específico IA (AdBlue) en el interior del CSCR y mediante reacciones químicas en unos minutos se disocian los NOX.
- El nivel mínimo de este aditivo se detecta al encenderse su testigo TAB y se reposta en taller o estaciones de servicio.
- Hay un sistema más simple que el catalizador SCR, es la trampa de NOX no representada y funciona así; cuando se satura la trampa el calculador varía temporalmente el caudal de inyección, dosado menos pobre, para reducir la cantidad de NOX.
Gráficos de actuación de los sistemas anticontaminación diésel
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Se aprecia en la estimación del gráfico la dificultad de limpiar los gases de escape del motor diésel, pues su contaminación es muy variable según varíos factores.
Se requieren distintos sistemas de limpieza de los diferentes gases contaminantes que actúan y además según la utilización del automóvil.
Es en circulación en carretera a velocidades mantenidas y aceleración media cuando las exigencias de los sistemas anticontaminantes son menores.
En frio, recorridos cortos, bajas RPM, aceleraciones frecuentes y altas RPM mantenidas es cuando más se fatigan los sistemas de limpieza de gases de escape.
Ya se ha comentado que los motores de gasolina con inyección directa y mezcla pobre se aproximan en contaminación a los diésel actuales, e irán equipando similares sistemas anticontaminación.
Implantación del motor diésel según la norma EURO6 de anticontaminación
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Estos son los elementos:
IC Intercooler
- Enfría el aire de sobrealimentación calentado en el turbocompresor antes del entrar al motor (capítulo 15).
MG mariposa de gases
- No es necesaria para el motor diésel, pero permite reducir vibraciones al parar el motor.
BPI Bomba de presión de inyección
- Genera la presión de gasóleo para el depósito común de los inyectores common rail.
EGR Recirculación de gases de escape
- Reduce la generación de NOX puede ser de alta y baja presión, se ven los dos sistemas en la imagen.
CEID Calculador electrónico de inyección diésel
- Coordina el funcionamiento de la alimentación y anticontaminación del motor.
BED Bomba eléctrica diésel
- Algunos automóviles tienen una bomba eléctrica de gasóleo para cebar la bomba de presión de inyección.
DD Depósito de gasóleo. DADFAP Depósito del aditivo para el FAP
- Algunas marcas utilizan un aditivo para reducir la temperatura de quemado de las MCP en el FAP.
RASCR Repostaje aditivo para el catalizador SCR
- Es el AdBlue y se puede llenar en estaciones de servicio.
DAS Depósito de aditivo para el catalizador SCR. IA Inyección del aditivo en el catalizador SCR
- Cuando está saturado de NOX se inyecta el AdBlue en el CSCR para neutralizarlos.
CSCR Catalizador de reducción selectiva
- Neutraliza los NOX con el aditivo AdBlue.
SSCR Sensor de saturación del SCR
- Detecta cuando el SCR está saturado de NOX.
SS Sensor de salida del FAP
- Compara la presión y temperatura con el de entrada SE para informar al calculador y determinar la regeneración del FAP.
FAP Filtro antipartículas
- Acumula las micropartículas MPC que producen las combustiones.
SE Sensor de entrada
- Compara los valores de presión y temperatura con el de salida SS.
C2 Catalizador de dos vías
- Neutraliza el CO y los HC.
TC Turbocompresor
- Con la presión de los gases de escape sobrellena el motor a presión en admisión (capítulo 15).
CA Caudalímetro de aire
- Informa al calculador del caudal de aire de admisión para determinar el caudal de gasóleo, secuencias y ciclos de inyección.
Se ven los siguientes testigos relacionados.
Fallo en control electrónico del motor
- Se enciende si el calculador detecta alguna anomalía de funcionamiento.
Precalentamiento
- Se enciende al poner el contacto y se apaga cuando están las bujías de precalentamiento incandescentes y es posible el arranque.
Agua en el filtro de gasóleo
- Indica que se ha de vaciar el agua decantada en el depósito bajo el filtro de gasóleo.
Repostar aditivo catalizador SCR
- Se ha de rellenar el AdBlue para poder eliminar los NOX.
- Si no se hace el motor no arrancará tras cierto número de kilómetros recorridos.
Filtro antipartículas saturado
- Se ha de hacer un recorrido por carretera a velocidad mantenida para quemar las micropartículas.
- Si no se apaga hay que hacer un diagnóstico en taller.
Mantenimiento del motor diésel
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Los principales elementos incluidos en el proceso de mantenimiento son el filtro de aire y el filtro de gasóleo.
En la parte inferior de este hay una cámara para la decantación del agua que pueda contener el gasóleo, ya que es muy nociva para el sistema de inyección.
Como el agua pesa más que el gasóleo se va acumulando en la parte baja, cuando llega a cierto nivel podría mezclarse con el combustible, por lo que se ha de vaciar con un grifo en la parte inferior.
Para evitar que pase agua al motor se suele incorporar un sensor mediante un flotador que ilumina un testigo en el cuadro como aviso que se ve en la imagen.
También se ven las bujías de precalentamiento, cinco en este motor.
No se incluyen en el mantenimiento, pero se ha de comprobar que funcionan correctamente, pues de no ser así las combustiones en frío y fase de calentamiento son defectuosas lo que implica desgastes adicionales de los sistemas de limpieza de gases de escape, además de más dilución de gasóleo en el aceite.
