Sistemes D'anticontaminació

N2: Nitrogen, element més present a l’aire atmosfèric

O2: Oxigen, Forma part de l’aire atmosfèric

H2O: Aigua, present a l’aire atmosfèric en forma de vapor.

CO2: diòxid de carboni, producte resultant de la combustió completa d’un hidrocarbur.
Per minimitzar s’ha de reduir-ne el consum.

CO: Monòxid de carboni, s’obté a partir d’una combustió incompleta.

NOx: Òxid de nitrogen, surten després de la combinació del nitrogen i l’oxigen en unes certes condicions (elevada pressió i temperatura o excés d’oxigen)

SO2: Diòxid de sofre, combustió del sofre

HC: hidrocarburs sense cremar: components del combustible sense cremar (combustió incompleta)

MP: Material particular: partícules de sutge (hollin)

Reducció del consum: a través:

Millora aerodinàmica
Disminució del pes
Optimització del funcionament del motor i la transmissió

2. Tractament de les emissions contaminants:
Vapor d’oli
Vapors de gasolina
Gasos d’escapament

3. Monitorització del funcionament del motor:
- OBD

’ha d’evitar que els gasos que es produeixen en el dipòsit surtin a l’atmosfera ja que són gasos altament contaminants pel medi ambient.

El cànister reté els vapors de gasolina i els allibera a poc a poc quan el motor està funcionant.
Una electrovàlvula comanda la sortida de gasos cap a l’admissió.

La pròpia aspiració del motor, arrossega la gasolina del cànister enriquint momentàniament la mescla.

La UCE contempla la petita quantitat de gasolina que surt per l’electrovàlvula per corregir la mescla.

El depòsit cànister amb el carbó actiu s’intercala entre el dipòsit de benzina i la papallona de gasos.

És un sistema de recombustió tèrmica que consisteix en que els gasos d’escapament són cremats de nou després de la combustió. Això és possible perquè surten a alta temperatura i els hidrocarburs no cremats poden entrar en combustió si se’ls aporta una quantitat d’oxigen.

Hi ha dos sistemes:

El sistema amb bomba d’aire:

S’activa per un temps limitat en dos condicions:
Arranc en fred, ja que la mescla és mes rica i hi ha més HC sense cremar
En ralentí després d'arrancar en calent per realitzar la funció d'autodiagnosis

Sistema amb vàlvula pulsair:

La vàlvula de membrana deixa passar o no l’aire al col·lector d’escapament.

Un catalitzador és una substància que no s’altera en una reacció química però sí que l’acaba o augmenta la velocitat de transformació.

Les substàncies catalitzadores per tractar els gasos d’escapament són
Pal·ladi (Pd)
Platí (Pt)
Rodi (Rh)

Les substàncies contaminants, a través d’un procés d’oxidació o de reducció i amb la presencia del catalitzador es transformen en substàncies innòcues.

HC sense cremar: s’oxiden amb la presència del pal·ladi per formar CO2 i H2O. És necessari que el motor treballi amb excés d’oxigen o mescles pobres.

CO: s’oxida amb presència de platí per forma CO2.

NOx: es redueix amb la presència del Rodi, separant el nitrogen i l’oxigen. L’oxigen es recombina amb el barbó formant CO2.

Catalitzador de 2 vies o d’oxidació. Només depuren CO i HC oxidant-los. El motor ha de treballar amb mescles pobres. Utilitzats en motors dièsels i alguns de gasolina amb la injecció d’aire a l'escapament per augmentar la quantitat d’oxigen i possibilitar la reacció d’oxidació.

Catalitzador de 3 vies sense regulació . Depuren CO, HC i NOx. Als motor de gasolina que no regulava la relació estequiomètrica de la mescla (14,7 parts aire per 1 gasolina). Aquests catalitzadors se composen de dos monòlits. El primer redueix els Nox, el segon per oxidar els HC i el CO. És necessari aportació d’aire secundari a l’entrada del segon monòlit per proporcionar-li oxigen.

Catalitzador de 3 vies amb regulació lambda. Depuren CO, HC i NOx. És el més usat als vehicles europeus. Necessita de sonda lambda i regulació de la mescla per a poder funcionar.

*oxidació =mescles pobres
*Reducció=mescles riques

La sonda lambda està formada per un electròlit sòlid de diòxid de zirconi, que a temperatura de funcionament (300ºC) deixa passar l’oxigen.
Aquest cos tant la part exterior com interior es recobreix d’una capa fina de platí porós.
A la part més interna d’aquesta capa es situa l’elèctrode de platí (negatiu i amb contacte amb l’aire ambiental).
A la part externa hi ha un altre elèctrode de platí (positiu i amb contacte amb els gasos d’escapament)

Per optimitzar totes les reaccions ha de treballar amb una mescla estequiomètrica o factor lambda =1 (proporció aire/combustible que ha de mesclar-se al cilindre per una optima combustió). Per aconseguir aquest valor es posa un sensor d’oxigen o sonda lambda ubicada al davant del catalitzador.

La sonda lambda informa la UCE la proporció d’oxigen present en els gasos d’escapament per tal d’ajustar la proporció de mescla.

Mescla rica: els gasos d’escapament que entren en contacte amb l’elèctrode negatiu contenen poc oxigen. L’elèctrode positiu, al estar en contacte amb l’aire ambient conté un major proporció d’aire ambiental. El diòxid de zirconi permet el pas d’oxigen d’un elèctrode a l’altre, creant una tensió proporcional a la diferència d’oxigen d’uns 900mv.

Mescla pobra: la proporció d’oxigen als gasos d’escapament és major, disminuint la diferència potencial entre els dos elèctrodes a uns 100mV.

L’UCE varia constantment la proporció de mescla o valor
Lambda, generant una senyal sinusoidal d’entre 100 i 900mV
(intenta que es treballi en factor lambda 0.99 a 1 el que equival
a tensions lambda de uns 450mV)

D’aquesta manera el motor treballa amb mescla estequiomètrica
i el catalitzador optimitza les reaccions d’oxidació i reducció.

La seva funció és recircular part dels gasos d’escapament a l’admissió per tal que els gasos d’escapament (al no tenir oxigen) disminueixin la temperatura de la combustió i d’aquesta manera es fa disminuir el contingut d’oxids de nitrogen (NOx) que es produeixen en l’escapament.


La seva ubicación está en el col.lector d’admissió i connectada a l’escapament.

Els diferents tipus d’accionament són:

EGR accionades per buit: (gobernada per un relé o per una electroválvula gobernada per l’UCE)

1. Amb válvula controlada mitjançant una señal PWM: la EGR és directament una electroválvula.



2. Amb vàlvula de papallona accionada per un motor elèctric:

La EGR consisteix en un papallona accionada per un motor elèctric a través d’una senyal PWM.

Aquestes EGR disposen d’un sensor d’angle d’obertura (potenciòmetre o sensor HALL)

Hi ha alguns tipus que incorporen un refrigerador per disminuir la temperatura abans d’entrar al conducte d’admissió. Al intercanviar la temperatura amb el líquid refrigerant augmenta la densitat dels gasos (la quantitat de gasos recirculats) i així es disminueix les emissions de Nox.

Els sistemes moderns es regula la quantitat de gasos a refrigerar depenent de la Tº del líquid.

EGR alta pressió: S’anomena d’alta pressió perquè recircula els gasos quan aquests surten del motor i es troben al col·lector d’escapament i van directament al l’admissió (prèviament refrigerats).

L’inconvenient és que quan el motor treballa a un règim elevat (+pressió de turbo), la pressió a l’admissió és superior i per tant hi ha diferència pressió amb l’escapament. Aquesta diferència de pressió faria que la pressió de turbo (admissió) s’escapés cap a l’escapament. I per tant l’UCE desconnecta l’EGR d’alta.

EGR baixa pressió: s’anomena baixa pressió perquè agafa els gasos d’escapament després del filtre de partícules (net de sutge).

Aquests gasos no es poden enviar al col·lector d’admissió per la diferència de pressió (mateixa situació que la d’alta)

Per tant, aquesta EGR va connectada a l’entrada del turbo (conjuntament amb el filtre d’aire). El turbo aspirarà aire del filtre i de l’EGR i augmentarà la pressió i el portarà cap a l’intercooler i seguidament a l’admissió.

Inconvenient: Com que el turbo succiona aire i a la seva entrada hi ha menys pressió que a l’escapament, no deixaria succionar gasos d’escapament.

Solució: Muntar una vàlvula de contrapressió a la línia d’escapament per augmentar la pressió i forçar la circulació a l’egr de baixa.

Alguns motors amb catalitzador de tres vies és insuficient per tractar els Nox. Quan treballen en mode estratificat (Mescla pobra i no distribuïda uniformement) existeix un augment d’oxigen i el catalitzador de 3 vies no pot tractar la totalitat dels Nox.

Components del sistema:
Refrigeració dels gasos d’escapament. Serveixen per mantenir una temperatura inferior als 500ºC en el col·lector d’escapament. Temperatura òptima de funcionament.

Sonda lambda de banda ampla. És una sonda capaç de detectar valors lambda molt superiors a 1.

Sensor de temperatura dels gasos. Necessària per saber la temperatura dels gasos d’escapament i per tant poder eliminar els NOx quan es treballa en mode estratificat.

Catalitzador de 3 vies. Amb menor reducció de Nox.

Sensor de NOx. Serà l’element que detectarà el nivell d’oxigen i nitrogen a la sortida de l’acumulador, detectant la capacitat d’aquest

El catalitzador utilitzat està format per Platí i sals de Bari que permeten l’acumulació de les partícules de NOx.

Procés d’acumulació. (mescla estratificada λ>>1)
El platí del washcoat oxida la poca quantitat de HC i CO. Els NOx s’acumulen reaccionant amb les sals de Bari.

Procés de saturació. (mescla estratificada λ>>1)
L’acumulador es satura ja que l’emmagatzematge és limitat. El sensor de NOx detecta aquesta acumulació.

Procés de regeneració. (mescla rica λ=0.9)
Per tal de regenerar, cal augmentar el contingut de CO, HC, per tant es passa al mode de mescla homogènia.

Es realitza en dos processos químics. Desacumulació i transformació.

Procés de regeneració. (mescla rica λ=0.9)
Quan el vehicle està treballant en mode estratificat i hi ha gran acumulació de NOx, s’ha de produir l’anomenat cicle de regeneració.

En els motors dièsels es generen partícules sòlides i els fabricants adopten un filtre de partícules específic després del catalitzador per intentar disminuir el volum de partícules de carbó (hollín).

El filtre a l’igual que un catalitzador està compost per una ceràmica porosa de carboni de silici, amb múltiples forats per on travessen els gasos.

Les partícules al no poder travessar l’estructura queden retingudes.

L’inconvenient es genera quan hi ha gran acumulació de partícules al tub.

Aleshores actua la regeneració del filtre controlada per la UCE.

Aquesta regeneració, consisteix en cremar les partícules retingudes en el filtre per evitar una obstrucció del mateix.
La regeneració es pot fer de forma natural(passiva)
o bé forçada (activa).
De forma natural es produeix quan la temperatura de l’escapament és alta, és a dir, per altes càrregues del motor.

La UCE gestiona el motor, per a què produeixi altes temperatures (mínim 550ºC) en l’escapament, i d’aquesta manera es cremin les partícules del filtre.

Aquets redueixen la tª de combustió del sutge a 450ºC en l’escapament, d’aquesta forma no és necessari assolir Tª majors per a poder cremar el sutge

L’additiu utilitzat és l’òxid de ceri o cerina que comercialment s’anomena Eolys de Rhodia.

Durant la regeneració activa:

Es desconnecta la EGR. Puja la tº de combustió.

Activació dels consumidors elèctrics. Ventiladors, bugíes o lluneta tèrmica. Provoca un augment del parell resistent de l’alternador.

Per tal de controlar el nivell d’embossament del filtre, la UCE rep la informació varis paràmetres:

La pressió abans i després del filtre de partícules.

La temperatura abans i després del filtre de partícules.

La pressió abans i després del filtre de partícules es realitza amb un sensor de pressió diferencial situat a l’entrada i la sortida.

Si el filtre està embossat, existeix una diferència
de pressió que es tradueix en un senyal elèctric
enviat a la UCE.

S’instal·la en en vehicles on el filtre està lluny de la sortida dels gasos d’escapament o sigui necessari augmentar l’eficiència del filtre. S’afegeix un additiu al combustible.

Aquest additiu disminueix la temperatura de combustió de les partícules acumulades al filtre.

Els motors que treballen amb mescla pobra (motors dièsels) no es pot tractar la totalitat dels Nox amb el sistemes ja vistos

El líquid s’introdueix en l’escapament en forma aquosa, és a dir, mesclat amb aigua destilada i reacciona amb el NOx.

La quantitat aportada dependrà del parell subministrat pel motor.

Aquest líquid un cop introduït en el sistema d’escapament es desintegra transformant-se en amoníac NH3.

Sistema sec:
Disposa de:
Catalitzador d’oxidació. Ubicat a la sortida dels gasos d’escapament per arribar a la temperatura de funcionament
Catalitzador-acumulador de Nox: transformarà els NOx en CO2, nitrogen N2 i aigua (H2O). I en fase de regeneració en amoníac NH3.
Filtre de partícules dièsels DPF: Redueix les emissions de partícules.
Catalitzador SCR: Redueix els Nox amb l’amoniac acumulat a la regeneració del catalitzador-acumulador de Nox.

Sistema Humit:

El SCR permet la reducció selectiva d’òxids de nitrogen mitjançant la introducció d’un additiu en el sistema d’escapament.

L’additiu és conegut com AdBlue que és una substància anomenada urea CO(NH2)2.

Aquesta, és un líquid transparent que s’obté a partir del gas natural i
que també es pot trobar en forma natural en el medi ambient.

Disposa de:
Catalitzador d’oxidació i filtre de partícules.
Aditiu adblue (urea i aigua destil·lada)
Catalitzador SCR