Gases de Escape y Sistemas AnticontaminacinIntroduccinLa energa mecnica, indispensable para poner en accin diferentes mquinas se puede obtener utilizando energa trmica, hidrulica, solar y elica. La que ms se utiliza es la energa trmica obtenida de los combustibles de naturaleza orgnica. Los equipos energticos que ms aceptacin han tenido son los motores de combustin interna, a ellos corresponde ms de un 80 % de la totalidad de la energa producida en el mundo.En la Unin Europea aunque los medios de locomocin son responsables nicamente de un 5 % de las emisiones de dixido de azufre (SO2), son responsables del 25 % de las emisiones de dixido de carbono (CO2), del 87 % de las de monxido de carbono (CO) y del 66 % de las de xidos de nitrgeno (NOx).Por todas estas razones se esta intentado por todos los medios posibles la reduccin de los gases de escape y sus emisiones contaminantes.Componentes de los gases de escapeEl aire est compuesto bsicamente por dos gases: nitrgeno (N2) y oxgeno (02). En un volumen determinado de aire se encuentra una proporcin de nitrgeno (N2) del 79 % mientras que el contenido de oxgeno es aproximadamente de un 21 %..El nitrgeno durante la combustin, en principio, no se combina con nada y tal como entra en el cilindro es expulsado al exterior sin modificacin alguna, excepto en pequeas cantidades, para formar xidos de nitrgeno (NOx). El oxgeno es el elemento indispensable para producir la combustin de la mezcla.

Cuando se habla de la composicin de los gases de escape de un vehculo se utilizan siempre los mismos trminos: monxido de carbono, xido ntrico, partculas de holln o hidrocarburos. Decir que estas sustancias representan una fraccin muy pequea del total de los gases de escape. Debido a ello, antes de describir las diferentes sustancias que integran los gases de escape, le mostramos a continuacin la composicin aproximada de los gases que despiden los motores diesel y de gasolina.

Descripcin de las sustancias que integran los gases de escapeEl motor de combustin interna, por su forma de funcionar, no es capaz de quemar de forma total el combustible en los cilindros. Pero si esta combustin incompleta no es regulada, mayor ser la cantidad de sustancias nocivas expulsadas en los gases de escape hacia la atmsfera. Dentro de los gases generados en la combustin, hay unos que son nocivos para la salud y otros no.

Nitrgeno (N2)El nitrgeno es un un gas no combustible, incoloro e inodoro, se trata de un componente esencial del aire que respiramos (78 % nitrgeno, 21 % oxgeno, 1 % otros gases) y alimenta el proceso de la combustin conjuntamente con el aire de admisin. La mayor parte del nitrgeno aspirado vuelve a salir puro en los gases de escape; slo una pequea parte se combina con el oxgeno O2 (xidos ntricos NOx). Oxgeno (O2)Es un gas incoloro, inodoro e inspido. Es el componente ms importante del aire que respiramos (21 %). Es imprescindible para el proceso de combustin, con una mezcla ideal el consumo de combustible debera ser total, pero en el caso de la combustin incompleta, el oxigeno restante es expulsado por el sistema de escape. Agua (H2O)Es aspirada en parte por el motor (humedad del aire) o se produce con motivo de la combustin fra (fase de calentamiento del motor). Es un subproducto de la combustin y es expulsado por el sistema de escape del vehculo, se lo puede visualizar sobre todo en los das mas fros, como un humo blanco que sale por el escape, o en el caso de condensarse a lo largo del tubo, se produce un goteo. Es un componente inofensivo de los gases de escape. Dixido de carbono (CO2)Se produce al ser quemados los combustibles que contienen carbono (p. ej. gasolina, gasoil). El carbono se combina durante esa operacin con el oxgeno aspirado. Es un gas incoloro, no combustible. El dixido de carbono CO2 a pesar de ser un gas no txico, reduce el estrato de la atmsfera terrestre que suele servir de proteccin contra la penetracin de los rayos UV (la tierra se calienta). Las discusiones generales en torno a las alteraciones climatolgicas (efecto invernadero), el tema de las emisiones de CO2 se ha hecho consciente en la opinin pblica. Monxido de carbono (CO)Se produce con motivo de la combustin incompleta de combustibles que contienen carbono. Es un gas incoloro, inodoro, explosivo y altamente txico. Bloquea el transporte de oxgeno por parte de los glbulos rojos. Es mortal, incluso en una baja concentracin en el aire que respiramos. En una concentracin normal en el aire ambiental se oxida al corto tiempo, formando dixido de carbono CO2. xidos ntricos (NOx)Son combinaciones de nitrgeno N2 y oxgeno O2 (p. ej. NO, NO2, N2O, ...). Los xidos de nitrgeno se producen al existir una alta presin, alta temperatura y exceso de oxgeno durante la combustin en el motor. El monxido de nitrgeno (NO), es un gas incoloro, inodoro e inspido. Al combinarse con el oxigeno del aire, es transformado en dixido de nitrgeno (NO2), de color pardo rojizo y de olor muy penetrante, provoca una fuerte irritacin de los rganos respiratorios.Las medidas destinadas a reducir el consumo de combustible suelen conducir lamentablemente a un ascenso de las concentraciones de xidos ntricos en los gases de escape, porque una combustin ms eficaz produce temperaturas ms altas. Estas altas temperaturas generan a su vez una mayor emisin de xidos ntricos. Dixido de azufre (SO2)El dixido de azufre o anhdrido sulfuroso propicia las enfermedades de las vas respiratorias, pero interviene slo en una medida muy reducida en los gases de escape. Es un gas incoloro, de olor penetrante, no combustible. Si se reduce el contenido de azufre en el combustible es posible disminuir las emisiones de dixido de azufre. Plomo (Pb)Ha desaparecido por completo en los gases de escape de los vehculos. En 1985 se emitan todava a la atmsfera 3.000 t, debidas a la combustin de combustibles con plomo.El plomo en el combustible impeda la combustin detonante debida a la autoignicin y actuaba como una sustancia amortiguadora en los asientos de las vlvulas. Con el empleo de aditivos ecolgicos en el combustible sin plomo se han podido mantener casi idnticas las caractersticas antidetonantes. HC HidrocarburosSon restos no quemados del combustible, que surgen en los gases de escape despus de una combustin incompleta. La mala combustin puede ser debido a la falta de oxigeno durante la combustin (mezcla rica) o tambin por una baja velocidad de inflamacin (mezcla pobre), por lo que es conveniente ajustar la riqueza de la mezcla.Los hidrocarburos HC se manifiestan en diferentes combinaciones (p. ej. C6H6, C8H18) y actan de diverso modo en el organismo. Algunos de ellos irritan los rganos sensoriales, mientras que otros son cancergenos (p. ej. el benceno). Las partculas de holln MP (masa de partculas; ingls: paticulate matter)Son generadas en su mayor parte por los motores diesel, se presentan en forma de holln o cenizas. Los efectos que ejercen sobre el organismo humano todava no estn aclarados por completo. Evolucin generalEn Europa as como a nivel mundial, se han emitido decretos y disposiciones legales con miras a la reduccin de las emisiones contaminantes que se expulsan al medio ambiente. Dentro de los sectores que contribuyen activamente a la contaminacin atmosfrica, esta el sector del automvil y en general el trfico rodado en carretera. A raz de ello, y motivada por las normativas ms estrictas sobre las emisiones contaminantes en Europa y tambin EEUU, la industria del automvil ha desarrollado tecnologas nuevas y mejoradas para reducir y evitar sustancias contaminantes en los gases de escape.En Europa y a nivel mundial se han tomado determinaciones y dictado normativas legales en los ltimos aos, con miras a reducir las emisiones de contaminantes en el aire. Existen las normativas europeas sobre emisiones contaminantes denominadas norma EURO y expresadas como "EU1" que han ido evolucionado hasta la "EU5" y las siguientes normativas que se aprobaran en el futuro. Estas normativas indican a la industria del automvil los lmites de las emisiones contaminantes para la homologacin de nuevos modelos de vehculos.

La evolucin de las cantidades emitidas de gases de escape (ver grfica inferior) demuestra, que entre los aos 1990 y 1998, se han reducido, gracias al cumplimiento por parte de los fabricantes de automviles de las normativas de reduccin de gases de escape. Los objetivos establecidos por la legislacin han sido superados incluso en parte, y las reducciones seguirn continuando en los prximos aos.Sin embargo, existe una excepcin en esta evolucin: el dixido de carbono CO2. Las emisiones de dixido de carbono CO2 se hallan en una relacin directa con el consumo de combustible del vehculo. Si bien, las nuevas tecnologas han logrado reducir el consumo, por otro lado tenemos que el incremento del parque automovilstico y la tendencia a adquirir vehculos cada vez ms potentes y pesados, han actuado en contra de la reduccin de CO2.

Sistemas para reducir las emisiones contaminantes de los gases de escapeLos perfeccionamientos obtenidos en la tcnica de motores han llevado en los ltimos aos a mejores procesos de combustin y con ellos, a menores emisiones brutas. El desarrollo de sistemas electrnicos de control del motor ha hecho posible una inyeccin exacta de la cantidad de combustible necesaria y el ajuste preciso del punto de encendido, as como la optimizacin, en funcin del punto de funcionamiento de la activacin de todos los componentes existentes (predispositivo de mariposa electrnico DV-E). Estos dos puntos han llevado, adems de un aumento de la potencia de los motores, tambin a un claro mejoramiento de la calidad de los gases de escape.No hay que desatender tampoco las mejoras de la calidad en los combustibles. De acuerdo con el aumento constante de la potencia de los motores, son mayores las exigencias formuladas al combustible. El empleo de aditivos disminuye los sedimentos e incrustaciones durante la combustin en el cilindro, reduce las sustancias nocivas contenidas en los gases de escape e impide incrustaciones perjudiciales en el sistema de combustible. El cambio a combustible sin plomo constituy un hito en el camino hacia gases de escape mas limpios de sustancias nocivas.Con estas medidas se han podido reducir las emisiones desde los aos 1970 en un 80% aproximadamente. Pero nicamente gracias al tratamiento posterior de los gases de escape con el catalizador fue posible observar los valores limite exigidos por la legislatura.

Los sistemas de control de emisiones de escape han sido desarrollados para reducir los elementos contaminantes generados por el automvil en el proceso de combustin.Dentro de los sistemas de control de emisiones destacan los siguientes: Control de la combustin (sonda Lambda). Sistema de ventilacin positiva del Crter (PCV). Sistema cerrado de control evaporativo (Canister). Sistema de recirculacin de gases de escape (EGR). Sistema de inyeccin adicional de aire en el escape. Convertidor cataltico y Filtro de partculas Sistema de diagnstico OBD (on board diagnostics)Lo mas reciente para reducir la contaminacin generada por los vehculos motorizados es el sistema de diagnstico OBD (on board diagnostics), EOBD (European on board diagnostics), que se aplica a todos los modelos con motores diesel y gasolina. El EOBD es un sistema de diagnstico integrado en la propia gestin del motor, cuya misin es vigilar todos aquellos componentes y sistemas que por avera o mal funcionamiento alteren las emisiones de gases de escape, establecidas para el funcionamiento del motor en condiciones normales.La principal novedad es la incorporacin de un testigo de aviso, el cual indica al conductor la existencia de una anomala en el motor, que provoca un aumento de las emisiones de gases, superiores a los lmites establecidos.El OBD II representa una versin ms actualizada y desarrollada del OBD I.

Objetivos del OBD II Vigilancia de todos los componentes importantes para la calidad de los gases de escape. Proteccin del catalizador ante su puesta en peligro. Aviso visual, si hay componentes relacionados con los gases de escape, que presentan fallos en el funcionamiento Memorizacin de las averas. Susceptibilidad de diagnstico.La informacin ofrecida por el OBD II y la actuacin del testigo de aviso deben ser idnticas para todos los automviles. Por otro lado, segn la organizacin jurdica de cada pas, tambin debe ser posible su consulta por organismos oficiales o talleres autorizados.Para ello se han estandarizado unos cdigos de avera relacionados exclusivamente con el EOBD. Dichos cdigos siguen la normativa SAE y son del tipo P0XXX.Otro dato importante del OBD II es la indicacin del nmero de kilmetros recorridos por el vehculo, desde que se activa el testigo de aviso.

Sensor de oxigeno o sonda LambdaEl motor por si solo no puede controlar los porcentajes de aire y combustible que entran en la cmara de combustin, no lo pudo hacer en el pasado con el uso de carburadores, ni tampoco con sistemas de inyeccin electrnicos de "lazo abierto". Para poder controlar la mezcla es necesario de un elemento sensor, que indique, el porcentaje de aire y combustible que entra en el motor. A este dispositivo se le llama sensor de oxigeno o sonda Lambda. Este sensor situado a la salida del colector de escape del motor, analiza los gases de escape, y enva informacin constantemente a la gestin electrnica del motor que adecua la mezcla en funcin de las circunstancias de funcionamiento del vehculo.

La combustin requiere que el aire y el combustible se hallen mezclados en una proporcin determinada, esta proporcin entre el aire y el combustible es lo que se llama "relacin estequiomtrica". En un motor de gasolina la relacin ideal es de 14,7:1, es decir son necesarios 14,7 gramos de aire por cada gramo de combustible para realizar una combustin perfecta. En la prctica esta proporcin vara ligeramente, pudiendo alcanzar valores de 12 a 16, que seran los lmites de funcionamiento de la combustin en el motor..Con 12 gramos de aire por gramo de gasolina la mezcla que se obtiene es excesivamente "rica" en gasolina mientras que con una relacin de 16, el motor no arrancara por escasez ("pobre") de gasolina.Mezcla pobreResulta del exceso de aire en la mezcla. En estas condiciones en el motor se incrementa la temperatura de la combustin, facilitando la aparicin de xidos de nitrgeno (Nox), ademas si la mezcla es muy pobre, el combustible no llega a inflamarse y el motor se para.Mezcla ricaSe produce debido al exceso de combustible en la mezcla con respecto al aire que entra en la cmara del combustin del motor. En este caso el exceso de combustible no se puede combinar completamente con el aire, por lo tanto una parte del combustible es expulsado por el escape en forma de holln y CO (monxido de carbono).En automocin se habla de factor lambda o relacin "lambda" cuando quiere definirse la relacin entre la cantidad de aire necesaria para producir una combustin completa, en relacin estequiomtrica y la cantidad de aire real que aspira el motor.

Durante el funcionamiento del motor el factor lambda debe variar dentro de unos limites mximo y mnimo establecidos ya que el motor no puede estar alimentado constantemente con una mezcla en relacin estequiomtrica terica, (esto es lambda = 1), puesto que en estas condiciones el motor no proporcionara ni su potencia mxima ni el mximo rendimiento trmico.En definitiva, el factor "lambda" da una idea muy precisa de la riqueza o pobreza de una mezcla, as se dice que : Con una relacin "lambda = 1", se obtiene una combustin perfecta porque el aire aspirado coincide con el terico (el aire aspirado es el 100 % del terico necesario). Con una relacin "lambda < 1", por ejemplo 0,8 indica escasez de aire por lo que la mezcla resulta rica de combustible (el aire aspirado es solo el 80 % del necesario). Con una relacin "lambda > 1", por ejemplo 1,20 indica exceso de aire, por consiguiente una mezcla pobre (el aire aspirado es un 120 % del terico, es decir un 20 % mas del necesario). Como se puede ver en la grfica inferior la potencia mxima en un motor otto se obtiene con una mezcla ligeramente rica, mientras que el consumo mnimo se consigue con una mezcla ligeramente pobre.

Proporcin de la mezcla y sus efectos en la emisin de gases contaminantesLa relacin aire/combustible (factor lambda) tiene una influencia decisiva sobre Ia emisin de los gases contaminantes, como son el monxido de carbono (CO) y el anhdrido carbnico (CO2).MONXIDO DE CARBONO (CO)La emisin de monxido de carbono (CO) aumenta con las mezclas ricas, o sea para mezclas con un factor "lambda < 1". El oxgeno existente no es suficiente para completar la combustin, por lo cual el contenido de CO en los gases de escape es elevado. Por el contrario el monxido de carbono (CO) disminuye con las mezclas pobres, o sea para mezclas con un factor "lambda > 1". El oxgeno presente es abundante y la combustin tiende a completarse, por lo cual el contenido de CO en los gases de escape alcanza valores mnimos.DIXIDO DE CARBONO (CO2)La concentracin de C02 alcanza el valor mximo para coeficientes "lambda" cercanos a 1. El valor de C02 puede dar una idea de la "calidad" de la combustin, obsrvese que el pico de valor mximo corresponde prcticamente con una mezcla con un factor "lambda" ligeramente superior a 1,00.Conviene recordar que hasta no hace mucho tiempo, los fabricantes de automviles, hacan trabajar los motores con mezclas ricas, necesarias entre otras cosas para poder obtener potencias especficas elevadas. En la actualidad, para conseguir una reduccin de los consumos, la tendencia es a trabajar en el campo de las mezclas pobres.

HIDROCARBUROS (HC)La concentracin de hidrocarburos sin quemar se reduce a valores mnimos para relaciones aire-gasolina ligeramente superiores a la estequiomtrica, es decir, para mezclas clasificadas como pobres (lambda = 1,2). Con mezclas ricas es imposible quemar por completo los hidrocarburos por falta de oxgeno. Por el contrario, con mezclas muy pobres (lambda > 1,2) se pueden tener retrasos en la combustin, dificultad de propagacin de la llama o fallos de encendido al haberse superado los lmites de inflamabilidad. En este caso la combustin resulta incompleta y se comprueba un aumento significativo de los HC emitidos en el escape.

XIDOS DE NITRGENO (NOx)La dosificacin de la mezcla influye tambin en la emisin de xidos de nitrgeno (NOx).Una mezcla pobre contiene una cantidad mayor de oxgeno que facilita la formacin de NOx. Para valores "lambda = 1,1" (relacin aire/gasolina de 16:1) ligeramente superior a la relacin estequiomtrica (lambda = 1,0) se obtiene la concentracin mxima de NOx. Si aumenta an ms la dosificacin, disminuye la temperatura de combustin y por consiguiente se reduce la cantidad de xidos de nitrgeno aunque exista exceso de oxgeno.

La cuestin que se plantea ahora, una vez de analizados los datos expuestos mas arriba sobre la formacin de los gases de escape, consiste en la imposibilidad de limitar al mismo tiempo los tres gases contaminantes principales : CO, HC y NOx , actuando nicamente sobre la dosificacin de la mezcla. En efecto, en la zona de utilizacin del motor (lambda = 0,8 a 1,1), ocurre que a los valores mnimos de la emisiones de CO y HC corresponde el valor mximo de NOx.Para conseguir al mismo tiempo una reduccin drstica de CO y de NOx y obtener un buen comportamiento de los HC, sera preciso garantizar una combustin completa con un factor lambda superior a 1,05.

Existe no obstante una zona llamada "ventana lambda" (puede verse en la grfica inferior) donde la proporcin de gases es mnima y si puede conseguirse que el motor trabaje en esta zona, se garantizar una reduccin de los gases contaminantes.Esta condicin impone en la prctica buscar soluciones tcnicas que garanticen el funcionamiento correcto en todas las condiciones de servicio del motor. Y la solucin ha venido de diversas fuentes: la implementacin de sistemas de inyeccin de gasolina con mando electrnico, la regulacin de la mezcla para que trabaje cercana a la "ventana lambda" y el uso del catalizador. De este modo se ha conseguido reducir la emisin de gases contaminantes mediante la optimizacin de la combustin y la depuracin posterior de los gases.La ilustracin inferior muestra las grficas de los distintos gases de escape despus de atravesar el catalizador. Obsrvese como en la zona marcada como "ventana lambda" es donde coinciden los tres gases en la mnima concentracin.

Localizacin de la sonda lambda en el motorLa sonda lambda esta dispuesta en el sistema de escape delante del catalizador. La seal de la sonda es conducida a la unidad de control del motor. Se pueden emplear sondas lambda de dos puntos (como las estudiadas hasta ahora) o sondas lambda de banda ancha (regulacin lambda permanente). Detrs del catalizador puede encontrarse otra sonda lambda (regulacin con dos sondas). Esta sonda es siempre una sonda de dos puntos.

FuncionamientoMediante el circuito de regulacin formado con ayuda de una o dos sondas lambda pueden identificarse y corregirse desviaciones de una relacin de aire y combustible determinada. El principio de regulacin se basa en la medicin del contenido de oxgeno residual en los gases de escape. El contenido de oxgeno residual es una medida para la composicin de la mezcla de aire y combustible aportada al motor.

Regulacin de dos puntosLa sonda lambda de dos puntos dispuesta delante del catalizador suministra en el margen rico {lambda.< 1) una tensin alta y en el margen pobre (lambda > 1), una tensin baja (U < 1). En el margen alrededor de "lambda = 1" se produce un pronunciado salto de tensin. La sonda lambda de dos puntos slo puede distinguir, pues, entre mezcla rica y mezcla pobre.

La tensin de sonda se transforma en la unidad de control del motor en una seal de dos puntos. Es la magnitud de entrada para la regulacin lambda puesta en efecto con ayuda del software. La regulacin lambda acta en la formacin de la mezcla y ajusta la relacin de aire y combustible adaptando el caudal de combustible inyectado. La magnitud de ajuste, compuesta de un salto y una rampa, varia su direccin de ajuste con cada salto de tensin de la sonda. Es decir, por el salto de la magnitud de ajuste varia la composicin de la mezcla primero "de golpe" y a continuacin en forma de rampa. Si la tensin de la sonda es alta (mezcla rica), la magnitud de ajuste regula en direccin hacia mezcla pobre; si la tensin de la sonda es baja (mezcla pobre), en direccin hacia mezcla rica. Con esta regulacin de dos puntos se puede regular la mezcla de aire v combustible a valores lambda alrededor de "lambda = 1".La tpica "medicin errnea" de la sonda lambda, condicionada por la variacin de la composicin de los gases de escape, se puede compensar de modo controlado conformando la evolucin de la magnitud de ajuste selectivamente de modo asimtrico (desplazamiento haca mezcla rica/mezcla pobre).

Regulacin lambda constante La sonda lambda de banda ancha suministra una seal de tensin constante. De este modo se puede medir no slo el margen lambda (mezcla rica o pobre), sino tambin las desviaciones de "lambda = 1". La regulacin lambda puede reaccionar as ms rpidamente a una divergencia de la mezcla. De ello resulta un mejor comportamiento de regulacin, de elevada dinmica.Como sea que con la sonda lambda de banda ancha de "lambda = 1" se pueden medir composiciones de la mezcla divergentes, tambin es posible (al contrario de la regulacin de dos puntos] regular tales composiciones. El alcance de regulacin comprende valores lambda dentro del margen de "lambda = 0,7...3,0". La regulacin lambda constante por tanto es apropiada para el funcionamiento con mezclas pobres o ricas de motores de inyeccin directa de gasolina.Regulacin con dos sondasLa regulacin lambda con la sonda antes del catalizador tiene una precisin limitada, ya que la sonda est expuesta a notables influencias medioambientales. La exposicin de una sonda lambda detrs del catalizador a estas influencias es considerablemente menor. Por esta razn ademas de la sonda antes el catalizador se ha implantado una segunda sonda lambda (calefactada) en el sistema de escape despus del catalizador. Sirve para comprobar el funcionamiento del catalizador. Adicionalmente se lleva a cabo una autoadaptacin de la sonda antes el catalizador.

El posicionamiento de las sondas lambda en el sistema de escape posee una gran importancia para la regulacin de los gases de escape. Las sondas estn expuestas a altos niveles de suciedad en los gases de escape. Despus del catalizador, la sonda resulta menos expuesta a suciedad. Sin embargo, debido a los largos recorridos de los gases de escape, sera demasiado lenta la reaccin de la regulacin lambda si se instalara una sola sonda despus del catalizador.

Regulacin lambda en la inyeccin directa de gasolinaEl catalizador acumulador de NOx, presenta una doble funcin. Adems de la acumulacin de NOx, y de la oxidacin de HC y CO durante el funcionamiento con mezcla pobre, para el funcionamiento con "lambda = 1" es necesaria una funcin estable de tres vas, que requiere un mnimo de capacidad de acumulacin de oxgeno. La sonda lambda delante del catalizador vigila la composicin estequiomtrica de la mezcla.Adems de su aportacin a la regulacin con dos sondas, la sonda de dos puntos detrs del catalizador acumulador de NOx con el sensor de NOx integrado sirve para la vigilancia del comportamiento combinado de acumulacin de O2 y NOx (identificacin del fin de la fase de desacumulacin de NOx). En la figura inferior tenemos una linea de escape de un motor de inyeccin directa de gasolina FSi. El sistema de escape est ejecutado en versin de 2 caudales en la zona delantera, para producir un aumento de par a regmenes bajos. Cada uno de los dos ramales de escape posee un precatalizador propio. Los precatalizadores van unidos de forma inseparable con el colector de escape que les corresponde.Dos sondas de banda ancha ejercen funciones de sondas precatalizador y vigilan la composicin de la mezcla. Detrs de los precatalizadores hay dos sondas de dos puntos. Vigilan el efecto de los precatalizadores.Despus de ello los dos ramales de escape confluyen en el catalizador-acumulador de NOx. El catalizador-acumulador retiene interinamente los xidos ntricos (NOx) durante el funcionamiento del motor en el modo de mezcla pobre, durante lo cual el sensor NOx vigila el grado de saturacin y da origen al ciclo de regeneracin del catalizador-acumulador..

CatalizadoresEl catalizador o convertidor cataltico se ha convertido en un elemento primordial a la hora de tratar los gases perjudiciales que salen por el tubo de escape de los automviles. El catalizador tiene como misin disminuir los elementos contaminantes contenidos en los gases de escape de un vehculo mediante la tcnica de la catlisis. El catalizador es un dispositivo, que se monta en el tubo de escape, inmediatamente despus del colector de escape, ya que en este punto los gases se mantienen una temperatura elevada. Esta energa calorfica pasa al catalizador y eleva su propia temperatura, circunstancia indispensable para que este dispositivo tenga un optimo rendimiento, que se alcanza entre los 400 y 700 C.

Catalizador (motor de gasolina)La depuracin actual de los gases de escape de los motores de gasolina se realiza por medio de catalizadores. La regulacin del ciclo de depuracin cataltica corre a cargo de la unidad de control del motor:La sonda lambda transmite a la unidad de control del motor las seales correspondientes al contenido de oxgeno en los gases de escape. La unidad de control del motor se encarga de mantener ajustada la mezcla de combustible/aire a una proporcin "lambda = 1".El catalizador despliega su efecto de depuracin a partir de una temperatura de aprox. 300 C y requiere un cierto tiempo para alcanzar su temperatura de servicio despus del arranque en fro. En los sistemas de escape actuales se implantan precatalizadores para abreviar la fase de calentamiento y poder depurar los gases de escape despus de un tiempo mnimo. Estos precatalizadores se instalan cerca del colector de escape, tienen generalmente unas dimensiones ms pequeas y alcanzan por ello ms pronto su temperatura de servicio.El catalizador esta constituido por una carcasa de acero inoxidable que contiene en su interior las sustancias catalizadoras. Sustancias qumicamente activas, soportadas por un monolito (colmena cermica) recubierta por una capa amortiguadora que la protege de golpes. Esta colmena est formada por millares de minsculos canales (celdas) por donde pasan los gases de escape. Las paredes de estos canales generan una superficie de contacto equivalente a tres campos de ftbol. La capa soporte del catalizador incluye una serie de sustancias activas como xidos de aluminio, metales nobles (catalticamente activos): Platino, Rodio, Paladio, y promotores o retardadores especficos, que aumentan o retardan la accin cataltica de los anteriores, sobre determinadas reacciones.

La depuracin cataltica se basa en dos reacciones qumicas:1. Reduccin: extraccin de oxgeno de los componentes de los gases de escape.2. Oxidacin: adicin de oxgeno a los componentes de los gases de escape (recombustin).Tipos de catalizadoresSegn el sistema de funcionamiento, los catalizadores pueden ser de tres tipos:Catalizador oxidante: En muchos libros se le denomina tambien catalizador de "dos vas" por que trata dos gases. Es el catalizador mas sencillo y barato,. Dispone de un solo soporte cermico que permite la oxidacin del monxido de carbono (CO) y de los hidrocarburos (HC).En la figura se ve un catalizador oxidante utilizado en un motor turbodiesel con gestin electrnica. El oxido de nitrgeno (Nox) no se ve afectado por este tipo de catalizadores de ello se encarga el sistema EGR.

Las prestaciones de estos tipos de catalizadores sobre los gases de escape son difcilmente controlables. Se utilizan principalmente en motores Diesel. Las temperaturas mximas de los gases de escape en los motores diesel no permiten que se funda el monolito cermico (1) (contrariamente a los motores de gasolina).Estos catalizadores estn constituidos: De un monolito cermico (1) en forma de nido de abeja. Sobre las paredes de este panel se deposita la sustancia que contiene metales preciosos (esencialmente platino). De una malla metlica (2) que permite la sujecin del monolito en su coquilla. De una envoltura (3) que incluye los conos de entrada y salida que permiten optimizar la reparticin del flujo de los gases de escape.

Catalizador de dos vas: Llamado tambien catalizador de tres vas de "bucle abierto". Solamente existe en vehculos de fabricacin americana. Tambin llamados de "doble efecto", o de "doble cuerpo", son en realidad un doble catalizador con toma intermedia de aire. El primer cuerpo acta sobre los gases ricos de escape, reduciendo el oxido de nitrgeno (Nox), mientras el segundo lo hace sobre los gases empobrecidos gracias a la toma intermedia de aire, reduciendo el monxido de carbono (CO) y los hidrocarburos (HC). Precisa una mezcla rica o estequimetrica para funcionar.El catalizador con toma intermedia de aire, tiene dos modos de funcionamiento. Cuando el motor esta fro: la alimentacin del mismo se hace con una mezcla rica de combustible. Los gases de escape son entonces ricos en gasolina no quemada o parcialmente quemada (HC y CO). En esta condicin la vlvula enva aire al colector de escape para ayudar a completar la combustin de estos contaminantes. El oxigeno del aire adicional contribuye a que el HC se convierta en H2O y CO2. De esta manera evita que el convertidor cataltico se sobrecargue. Cuando el motor se calienta: el interruptor de vaco es sensible a la temperatura del refrigerante motor y cierra el paso del vaco a la vlvula de control de aire. En consecuencia se inyecta aire en la toma intermedia del catalizador para reducir los monxidos de carbono (CO) y los hidrocarburos (HC).

El catalizador de toma intermedia recibe el aire que proporciona la bomba, en el espacio comprendido entre el catalizador de tres vas (TWC) y el catalizador de dos vas o de oxidacin convencional (COC). El convertidor anterior est revestido con los metales rodio y platino. La combinacin acta sobre los NOx, y parcialmente sobre el HC y el CO. Los gases de escape parcialmente tratados entran despus en el convertidor posterior. Entonces se mezclan con el aire que es inyectado por la bomba de aire a travs de la toma intermedia. De esta manera se aade mas oxigeno a los gases de escape para que el catalizador de oxidacin acte sobre los HC y CO. Hay que tener en cuenta que solo se alimenta con aire el catalizador cuando el motor trabaja a temperatura normal de funcionamiento. Cuando el motor esta fro, el aire se desva al colector de escape antes del catalizador.Catalizador de tres vas: Tambien llamado de "bucle cerrado". Son los mas complejos, sofisticados y caros (siendo en la actualidad los mas usados), y su evolucin tecnolgica a desbancado a los catalizadores llamados de doble cuerpo en los que la oxidacin de los gases contaminantes era incompleta. Los catalizadores de este tipo se llaman de "tres vas", porque en ellos se reducen simultneamente los tres elementos nocivos mas importantes: monxido de carbono (CO), hidrocarburos (HC) y oxido de nitrgeno (Nox).Su mayor eficacia depende de la mezcla de los gases de admisin. Para que funcione perfectamente los catalizadores de tres vias, es preciso que la mezcla aire-gasolina tenga la adecuada composicin que se acerque lo mas posible a la relacin estequeometrica (un kilo de gasolina por 14,7 Kg de aire).Es, por tanto. necesario un dispositivo que controle la composicin de la mezcla. Este dispositivo es la "sonda lambda", que efecta correcciones constantes sobre la mezcla inicial de aire y combustible, segn el valor de cantidad de oxigeno que hay en los gases de escape antes de pasar por el catalizador.

Exteriormente los tres tipos de catalizadores son iguales, excepto el de dos vas con toma de aire, que dispone de un tubo para la entrada de aire entre los dos monolitos. La diferencia realmente estriba en el washcoat y en el tipo de materiales preciosos que utilizan.Constitucin de los catalizadores de tres vasLos catalizadores de tres vias como el que se ve en la figura inferior, son los utilizados en motores de gasolina alimentados mediante inyeccin electrnica. El catalizador se compone de un recipiente de chapa como cuerpo (6), un soporte (5) y el recubrimiento cataltico activo de metal precioso (4).

SoporteComo soporte se han impuesto dos sistemas: Monolitos cermicosLos monolitos cermicos son cuerpos de cermica atravesados por varios miles de pequeos canales, estos son recorridos por los gases de escape. La cermica se compone de magnesio-aluminio-silicato y es resistente a altas temperaturas. El monolito, que reacciona de modo extremadamente sensible a tensiones mecnicas, est fijado dentro de un cuerpo de chapa. Para ello se emplean esteras minerales de hinchamiento (2), que en el primer calcinamiento se expanden permaneciendo en este estado y sirven al mismo tiempo de elemento estanqueizante frente a los gases de escape.Los monolitos cermicos actualmente son los soportes de catalizador aplicados con mas frecuencia. Monolitos metlicosEl catalizador metlico es una alternativa, al monolilo cermico. Consiste en un arrollamiento de una delgada hoja metlica finamente ondulada de 0,05 mm de espesor, habiendo sido soldado en un proceso de alta temperatura. Gracias a las delgadas paredes se pueden disponer mas canales sobre una misma superficie. Eso significa una menor resistencia para los gases de escape, lo que aporta ventajas para la optimizacin del rendimiento de motores de alta potencia. Recubrimientolos monolitos cermicos y metlicos requieren una capa de soporte de oxido de aluminio (AL2 O3) de la capa soporte (4). Esta capa aumenta la superficie activa del catalizador por el factor 7000. La capa cataltica activa aplicada en catalizadores de oxidacin contiene los metales preciosos de platino y/o paladio; en catalizadores de tres vas, adicionalmente contiene rodio. El platino y el paladio aceleran la oxidacin de los hidrocarburos y monxido de carbono; el rodio, la reduccin de los xidos de nitrgeno.El contenido de metales preciosos en un catalizador es de aprox. 1... 3 g. Este valor depende de la cilindrada del motor.Condiciones de servicioTemperatura de servicioLa temperatura del catalizador tiene muchsima importancia en la depuracin de los gases de escape. En el catalizador de tres vas no se inicia una conversin de los contaminantes digna de mencin hasta alcanzarse una temperatura de servicio de ms de 300C. Para altas cuotas de conversin y una larga duracin reinan condiciones de servicio ideales en el margen de temperaturas de 400...800 C. El envejecimiento trmico aumenta notablemente en el margen de 800...1000C por sinterizacin de los metales preciosos y de la capa de soporte (Al2 O3) lo que ocasiona una reduccin de la superficie activa. El tiempo de servicio tambin tiene gran influencia en este margen de temperatura. Por encima de 1000C el envejecimiento trmico aumenta enormemente y ocasiona la casi completa ineficacia del catalizador.Por funcionamiento incorrecto del motor (p.ej. fallos del encendido), puede subir la temperatura en el catalizador hasta 1400C. Tales temperaturas causan la destruccin total del catalizador por fusin del material de soporte. Para impedirlo, particularmente el sistema de encendido ha de trabajar de modo muy fiable y exento de mantenimiento, los modernos mandos del motor pueden identificar fallos del encendido y de la combustin. Estos mandos impiden en caso dado la inyeccin para el correspondiente cilindro, no llegando asi mezcla alguna sin quemar al sistema de escapeCombustible sin plomoOtra condicin para un servicio fiable de larga duraccin es el funcionamiento del motor con combustible sin plomo. Los compuestos de plomo se posan en los poros de la superficie activa o se depsitan directamente sobre ellos y reducen su cantidad. Pero tambien residuos del aceite motor pueden "envenenar" el catalizador, es decir, destruirlo hasta inutilizarlo.Lugar de montajeLas severas prescripciones sobre gases de escape exigen conceptos especiales para el calentamiento del catalizador al arrancar el motor. Esos conceptos (p.ej. insuflacin de aire secundario, variacin del ngulo de encendido en direccin hacia "retardo") determinan el lugar de montaje del catalizador. Las propiedades del catalizador de tres vas respecto a la temperatura de servicio limitan la posibilidad de montaje. Partiendo de las condiciones trmicas necesarias para una alta transformacin, es indispensable montar el catalizador de tres vas cerca del motor.Para el catalizador de tres vas se ha impuesto en lo esencial su disposicin dividida con un catalizador previo cerca del motor y un catalizador debajo del piso, los catalizadores dispuestos cerca del motor requieren una optimizacin del recubrimiento en el sentido de estabilidad respecto a altas temperaturas; los catalizadores bajo el piso, en el sentido de "low light off" (baja "temperatura de arranque'), as como una buena transformacin de NOx.

EfectividadEl tratamiento ulterior de los gases de escape con ayuda del catalizador de tres vas en la actualidad es el procedimiento de depuracin de gases de escape mas eficaz para el motor de gasolina con distribucin homognea de la mezcla Lambda = 1. Una parte integrante es la regulacin lambda, que vigila la composicin de la mezcla de aire y combustible. Con el catalizador de tres vas se puede impedir casi por completo la expulsin de monxido de carbono, hidrocarburos y xidos de nitrgeno, con una distribucin homogenea de la mezcla y una composicin estequiomtrica de sta. Estas condiciones ideales de servicio, sin embargo, no se pueden mantener siempre. Ello no obstante, se puede partir por trmino medio de una reduccin de los contaminantes del mas del 98%.Catalizadores para sistemas inyeccin directa de gasolinaEl sistema de escape ha sido adaptado a las exigencias de un motor con inyeccin directa de gasolina. Hasta ahora era un gran problema el tratamiento de los gases de escape en motores con inyeccindirecta de gasolina. Esto se debe a que con un catalizador convencional de tres vas no se pueden alcanzar los lmites legales de emisiones de xidos ntricos en los modos estratificado, pobre y homogneo-pobre. Por ello se incorpora para estos motores un catalizador-acumulador de NOx, que almacena los xidos ntricos (NOx) en estos modos operativos. Al estar lleno el acumulador se pone en vigor un modo de regeneracin, con el cual se desprenden los xidos ntricos del catalizador-acumulador y se transforman en nitrgeno.

Nota: con la recirculacin de gases de escape y el reglaje de distribucin variable ya se reducen las emisiones de xidos ntricos desde la propia combustin, antes de llegar al sistema de escape.Catalizador acumulador de NOxEn la inyeccin directa de gasolina, el oxgeno necesario para el proceso de oxidacin de HC y CO no se disocia del NOx, sino que se toma de las elevadas proporciones de oxgeno residual presentes en los gases de escape. Por este motivo no es suficiente nicamente un catalizador de tres vas.El catalizador acumulador de NOx, contiene en las capas catalticas materiales adicionales que pueden almacenar el NOx (p.ej. el xido brico). Todas los recubrimientos corrientes del acumulador de NOx contienen al mismo tiempo las propiedades de un catalizador de tres vas, de forma que el catalizador acumulador de NOx trabaja para lambda=1 como un catalizador de tres vas.La conversin de NOx en funcionamiento por mezcla estratificada pobre se lleva a cabo en tres etapas. Para el almacenamiento de NOx se oxida primero formando NO2 que luego reacciona con los aditivos que hay en el recubrimiento en forma de nitratos (p.ej. nitrato de bario).Una cantidad cada vez mayor de NOx almacenado (carga) reduce la capacidad de seguir ligando NOx. Con un estado de carga predeterminado debe regenerarse el acumulador de NOx, es decir, los xidos de nitrgeno almacenados deben eliminarse (desacumulacin) y ser convertidos. Para ello se cambia brevemente al funcionamiento por mezcla homognea rica (lambda 650C y entonces admitir alternativamente durante unos minutos gases de escape ricos (lambda = 0,95) y pobres (lambda =1,05). De esta forma se reducen de nuevo los sulfatos.Una condicin lmite importante para los mtodos de calentamiento es que el precatalizador no se caliente debido a la aportacin del calor necesario para calentar el catalizador acumulador de NOx, en una posicin por debajo del nivel.Filtro de partculas (motores Diesel)Las partculas (holln) generadas por un motor Diesel son perceptibles por el denso humo negro que deja tras de s un vehculo propulsado por este tipo de motor en plena aceleracin. El gasleo est formado por cadenas de hidrocarburos mucho mayores y pesadas que la gasolina. Cuando el motor trabaja a cargas medias y bajas se inyecta muy poco combustible en comparacin con el aire introducido en los cilindros, de modo que en todo el volumen de la cmara hay una gran cantidad de oxgeno para completar la combustin. Sin embargo, cuando se hace trabajar el motor a plena carga (por ejemplo, en una aceleracin), puede ocurrir que una parte de la gran cantidad de combustible inyectada no encuentre en sus inmediaciones un volumen suficiente de oxgeno como para terminar la oxidacin, haciendo que queden tras la combustin largas cadenas de hidrocarburos parcialmente oxidadas, que tienden a reagruparse y formar el holln.En lo que respecta a los efectos nocivos para el medio ambiente y la salud de las personas, los gases de escape del motor disel contienen diversos componentes contaminantes. Ademas de los componentes contaminantes que emiten los motores Otto, el motor Diesel suma a estos, el dixido de azufre y las partculas de holln. El dixido de azufre: tiene su origen al quemarse un combustible con contenido de azufre. Es un gas incoloro, de olor penetrante. Los contenidos de azufre en los combustibles vienen siendo cada vez menores. Partculas de holln: estas partculas se producen por falta de oxigeno a causa de una combustin incompleta. En el proceso de la combustin en un motor diesel se producen partculas de holln. Son esferas microscpicas de carbono, con un dimetro aproximado de 0,05 m. En su ncleo constan de carbono puro. En este ncleo se asocian diversas combinaciones de hidrocarburos, xidos metlicas y azufre. Ciertas combinaciones de hidrocarburos se catalogan como sustancias criticas para la salud.La composicin exacta de las partculas de holln depende de la tecnologa aplicada en el motor, las condiciones de aplicacin y el combustible empleado.

Originacin de las partculas de hollnEl origen de las partculas de holln en el motor disel est supeditado a las diferentes operaciones que caracterizan a la combustin en el motor disel, como son la alimentacin de aire, la inyeccin o la propagacin de la flama. La calidad de la combustin depende del modo en que se genere la mezcla de combustible y aire. Puede suceder que la mezcla sea demasiado rica en determinadas reas de la cmara de combustin, por no haber suficiente oxgeno disponible. En ese caso la combustin se mantiene incompleta y se produce la generacin de partculas de holln. La masa de las partculas y su cantidad dependen bsicamente, por tanto, de la calidad de la combustin en el motor. El sistema de inyeccin por inyector-bomba trabaja con alta presin y tiene un desarrollo de la inyeccin que corresponde con las necesidades del motor para contar con una combustin eficiente, con lo cual viene a reducir la generacin de partculas de holln en el proceso de la combustin.Una alta presin de la inyeccin y la correspondiente fina pulverizacin del combustible, sin embargo, no conducen necesariamente a que las partculas sean ms pequeas.En mediciones se ha manifestado, que el reparto de los tamaos de las partculas en los gases de escape es independiente del principio de combustin aplicado en el motor, es decir, que son muy parecidoslos resultados, indistintamente de que se trate de motores de cmara de turbulencia, common rail o inyector-bomba.

Medidas para la reduccin de las emisiones de partculasExiste una serie de soluciones tcnicas para la reduccin de las emisiones de escape. A este respecto se diferencia entre las medidas endomotrices y las ectomotrices.Medidas endomotricesConsisten en una optimizacion eficaz de la combustin para que no se genere desde un principio sustancias contaminantes.A las medidas endomotrices pertenecen: La geometra especifica de los conductos de admisin y escape, para establecer condiciones de flujo optimas. Altas presiones de inyeccin por medio de la tecnologa de inyectores-bomba. La geometra especifica de la cmara de combustin, por ejemplo, la reduccin del espacio nocivo y el diseo especifico de la cmara en la cabeza del pintn.Medidas ectomotricesConsisten en la reduccin de las partculas de holln por medio de un sistema de filtracin en los gases de escape.Se distinguen dos diferentes sistemas: Filtro de partculas Diesel con aditivo. Filtro de partculas Diesel sin aditivo. Sistema con aditivoEste sistema se implanta en vehculos con el filtro de partculas alejado del motor. Debido al largo recorrido de los gases escape entre el motor y el filtro de partculas, la temperatura de encendido necesaria para la combustin de las partculas slo se puede alcanzar agregando un aditivo.

Sistema sin aditivoEste sistema esta implantado, en vehculos con el filtro de partculas instalado cerca del motor. El corto recorrido de los gases de escape entre el motor y el filtro de partculas permite que la temperatura de los gases de escape todava sea suficientemente alta para la combustin de las partculas.

Sistema de filtracin de partculas disel con aditivoEn la figura inferior se representan los componentes del sistema de filtracin de partculas disel, se puede ver la situacin del filtro de particulas en la linea de escape del motor.

Filtro de particulasEl filtro de partculas disel se monta en el ramal de escape, detrs del catalizador de oxidacin. Se encarga de retener por filtracin las partculas de holln que van contenidas en los gases de escape del motor.

ArquitecturaEl filtro de partculas disel consta de un cuerpo cermico de carburo de silicio en diseo alveolar, alojado en una carcasa de metal. El cuerpo cermico est dividido en mltiples canales microscpicos paralelos, cerrados alternadamente.El carburo de silicio se caracteriza por las siguientes propiedades, que lo convierten en un buen material de filtracion: Alta resistencia a efectos mecanicos Muy buena resistencia a cambios de temperatura Capacidad de soportar cargas termicas y conductividad Alta resistencia al desgaste

FuncionamientoAl pasar los gases por el filtro se retienen las partculas de holln en los conductos de entrada, mientras que los componentes gaseosos del escape pueden atravesar las paredes porosas del filtro cermico.RegeneracinEl filtro de partculas disel tiene que ser despejado de forma sistemtica, eliminndose las partculas de holln, para evitar que se obstruya y se afecte su funcionamiento. Durante el ciclo de regeneracin, las partculas de holln retenidas en el filtro se someten a combustin, a una temperatura de 500 C, aproximadamente. La temperatura propiamente dicha para el encendido del holln es de unos 600-650 C. Esta temperatura de los gases de escape nicamente se puede alcanzar a plena carga en el motor disel.Para poder asegurar la regeneracin del filtro de partculas disel en todas las condiciones operativas se procede a reducir la temperatura de ignicin del holln 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 gestin especfica del motor.El ciclo de regeneracin lo gestiona la unidad de control del motor.

Durante el ciclo de regeneracin se queman las partculas retenidas en el filtro. Segn la forma de conducir, el ciclo interviene cada 500-700 kilmetros y tarda unos 5 a 10 minutos. El ciclo de regeneracin no es perceptible para el conductor.AditivoEl aditivo es un activador de contenido frrico, que se disuelve en una mezcla de hidrocarburos. En algunos vehculos se aloja en un depsito de material plstico, instalado aparte en la cavidad para la rueda de repuesto.El aditivo asume la funcin de reducir la temperatura de combustin de las partculas de holln, con objeto de posibilitar el ciclo de regeneracin para el filtro de partculas, tambin a rgimen de carga parcial.La temperatura de ignicin del holln es de unos 600-650 C. Los gases de escape del motor disel slo alcanzan estas temperaturas al funcionar a plena carga. Con el aditivo se reduce la temperatura de ignicin del holln a unos 500 C.El aditivo entra automticamente en el depsito de combustible a travs de la tubera de retorno despus de cada repostaje. Esto sucede por medio de una bomba para aditivo del filtro de partculas, gestionada por la unidad de control del motor.La cantidad repostada se determina analizando en la unidad de control del motor las seales procedentes del sensor de nivel de combustible. Despus de cada ciclo de dosificacin concluido viene dada unaconcentracin de 10 ppm (partes por milln) de molculas de hierro en el combustible. Esto equivale a una relacin de mezcla de aprox. 1 litro de aditivo sobre 2.800 litros de combustible.Cargas de holln en el filtro de partculasLa unidad de control del motor vigila continuamente las cargas de holln en el filtro de partculas a base de calcular la resistencia de flujo del filtro. Para determinar la resistencia de flujo se procede a poner en relacin el caudal volumtrico de los gases de escape ante el filtro de partculas con respecto a la diferencia de presin antes y despus del filtro de partculas.Diferencia de presinLa diferencia de presin del caudal de aire antes y despus del filtro de partculas se determina por medio del sensor de presin para los gases de escape.Caudal volumtrico de los gases de escapeEl caudal volumtrico de los gases de escape es calculado por la unidad de control del motor, recurriendo a las seales de la masa de aire en el conducto de escape y de la temperatura de los gases de escape ante el filtro de partculas. La masa de aire de los gases de escape es aproximadamente equivalente a la masa de aire que fluye por el conducto de admisin y que se determina con ayuda del medidor de la masa de aire. El volumen de la masa de aire de los gases de escape depende de su temperatura momentnea. sta se determina con ayuda del sensor de temperatura ante el filtro de partculas.En consideracin de la temperatura de los gases de escape, la unidad de control del motor puede calcular el caudal volumtrico de los gases de escape, tomando como base el flujo de la masa de aire de stos.Resistencia de flujo en el filtro de partculasLa unidad de control del motor pone en relacin la diferencia de presin con respecto al caudal volumtrico de los gases de escape y obtiene de esa forma la magnitud de resistencia de flujo en el filtro de partculas. Con ayuda de la resistencia de flujo, la unidad de control del motor detecta las cargas de holln en el filtro.

Gestin del motor durante el ciclo de regeneracinConociendo la resistencia de flujo de los gases de escape para atravesar el filtro, la unidad de control del motor deduce de ah el estado de saturacin del mismo.Una intensa resistencia de flujo indica que el filtro tiende a obstruirse. A raz de ello, la unidad de control del motor pone en vigor el ciclo de regeneracin. A esos efectos: Se desactiva la recirculacin de gases de escape, para aumentar la temperatura de la combustin. Tras una inyeccin principal con una dosificacin reducida, 35 del cigeal despus del punto muerto superior del pistn, pone en vigor un ciclo de post-inyeccin, para subir la temperatura de los gases de escape. Regula con la mariposa elctrica la alimentacin del aire aspirado. adapta la presin de sobrealimentacin, para evitar que el par del motor se altere de forma perceptible para el conductor durante el ciclo de regeneracin. De esta manera el conductor no percibe alteraciones en la marcha normal del vehculo. Esquema de la gestin electrnica diesel para el filtro de partculas con aditivo

Sensores y actuadoresSensoresSensor de presin para gases de escapeEl sensor de presin para gases de escape trabaja segn el principio piezoelctrico. El sensor de presin para gases de escape mide la diferencia de presin en el caudal de los gases de escape antes y despus del filtro de partculas. La seal del sensor de presin para gases de escape, la seal del sensor de temperatura ante el filtro de partculas, as como la seal del medidor de la masa de aire constituyen una unidad indivisible en lo que respecta a la determinacin del estado de las cargas en el filtro de partculas.

Efectos en caso de ausentarse la sealSi se ausenta la seal del sensor de presin para gases de escape, la regeneracin del filtro de partculas se lleva a cabo primeramente de forma cclica, en funcin del recorrido efectuado o de las horas en funcionamiento. Sin embargo, a largo plazo no es posible regenerar as de forma operativamente segura el filtro de partculas.Tras una cantidad de ciclos definida se enciende primeramente el testigo luminoso para el filtro de partculas disel 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.

ArquitecturaEl sensor de presin para gases de escape tiene dos empalmes de presin. Uno lleva un tubo de presin hacia el caudal de los gases de escape delante del filtro de partculas y el otro hacia el caudal de losgases de escape detrs del filtro de partculas.El sensor contiene un diafragma con elementos piezoelctricos, que actan en funcin de las presiones de los gases de escape.Funcionamiento: Filtro de partculas vacoSi el filtro de partculas tiene cargas muy bajas, la presin delante y detrs del filtro viene a ser casi idntica. El diafragma con los elementos piezoelctricos se encuentra en posicin de reposo. Filtro de partculas saturadoSi se ha depositado holln en el filtro de partculas, la presin de los gases de escape ante el filtro aumenta, manifestndose en forma de un volumen de flujo menos intenso.La presin de los gases de escape detrs del filtro se mantiene casi invariable. El diafragma se deforma en funcin de la diferencia de presiones. Esta deformacin modifica la resistencia elctrica de los elementos piezoelctricos, que van interconectados en forma de un puente de medicin.La tensin de salida de este puente se acondiciona en la electrnica del sensor, se intensifica y se trasmite como seal de tensin a la unidad de control del motor. Previo anlisis de esta seal, la unidad decontrol del motor detecta el estado de saturacin del filtro de partculas y pone en vigor un ciclo de regeneracin para la limpieza del filtro.

Sensor de temperatura anterior al filtro de partculasEl sensor de temperatura antes del filtro de partculas es un sensor PTC. En un sensor PTC (positive temperature coefficient) la resistencia aumenta a medida que aumenta la temperatura. Va situado en el ramal de escape antes del filtro de partculas disel y mide all la temperatura de los gases de escape.Con ayuda de la seal procedente del sensor de temperatura, la unidad de control del motor calcula el caudal volumtrico de los gases de escape y deriva de ah el estado de saturacin en que se encuentra el filtro de partculas.La seal del sensor de temperatura, mas la seal del medidor de la masa de aire y la seal del sensor de presin para gases de escape constituyen una unidad indivisible para la determinacin del estado de saturacin en que se encuentra el filtro de partculas.La seal se emplea asimismo como proteccin, es decir, para proteger el filtro de partculas contra temperaturas excesivas de los gases de escape.

Efectos en caso de ausentarse la sealSi se ausenta la seal del sensor de temperatura ante el filtro de partculas, la regeneracin del filtro de partculas se efecta de forma cclica, en funcin del recorrido efectuado o de las horas de servicio.Sin embargo, el filtro de partculas no se puede regenerar de forma fiable de este modo a largo plazo. Despus de un nmero de ciclos especfico se enciende primeramente el testigo luminoso para filtro de partculas disel y ms tarde parpadea el testigo luminoso de precalentamiento en el cuadro de instrumentos. Esto sealiza al conductor la necesidad de acudir al taller.Sensor de temperatura antes del turbocompresorEl sensor de temperatura antes del turbocompresor es un sensor PTC. Va situado en el ramal de escape ante el turbocompresor y mide all la temperatura de los gases de escape. La unidad de control del motor necesita la seal procedente de este sensor, para calcular con ella el momento y la dosificacin de la post-inyeccin durante el ciclo de regeneracin. De esa forma se consigue el aumento necesario de temperatura de los gases de escape para poder quemar las partculas de holln. Con esta seal se protege adicionalmente el turbocompresor contra temperaturas excesivas durante el ciclo de regeneracin.

Efectos en caso de ausentarse la sealSi se avera este sensor deja de ser posible proteger el turbocompresor contra temperaturas inadmisiblemente altas. En ese caso ya no se produce el ciclo de regeneracin para el filtro de partculas Disel.El testigo de precalentamiento se enciende para indicar al conductor la necesidad de que acuda al taller. Para reducir las emisiones de holln se procede a desactivar la recirculacin de los gases de escape.

Sonda lambdaLa sonda lambda es una versin de banda ancha. Va situada en el colector de escape antes del catalizador de oxidacin.Con la sonda lambda es posible determinar el contenido de oxgeno en los gases de escape, disponiendo para ello de un extenso margen de medicin. Con relacin al sistema de filtracin de partculas disel, la unidad de control del motor emplea la seal de la sonda lambda para el clculo exacto de la cantidad y el momento de la postinyeccin para el ciclo de regeneracin. Para que la regeneracin del filtro de partculas sea eficaz se necesita un contenido mnimo de oxgeno en los gases de escape a una alta temperatura uniforme. Esta regulacin se posibilita con ayuda de la seal de la sonda lambda, puesta en relacin con la seal procedente del sensor de temperatura ante el turbocompresor.

Efectos en caso de ausentarse la sealLa regeneracin del filtro de partculas resulta menos exacta, pero sigue siendo operativamente fiable. La avera de la sonda lambda puede provocar un aumento de las emisiones de xidos ntricos.

Medidor de la masa de aireEl medidor de la masa de aire por pelcula caliente va instalado en el conducto de admisin. Con ayuda del medidor de la masa de aire, la unidad de control del motor detecta la masa de aire efectivamenteaspirada. Con relacin al sistema de filtracin de partculas disel se utiliza la seal para calcular el caudal volumtrico de los gases de escape y poder determinar de ah el estado de saturacin del filtro departculas.La seal del medidor de la masa de aire, mas la seal del sensor de temperatura ante el filtro de partculas y la seal del sensor de presin para los gases de escape constituyen una unidad indivisible para determinar el estado de saturacin del filtro de partculas.

Efectos en caso de ausentarse la sealSi se ausenta la seal del medidor de la masa de aire, la regeneracin del filtro de partculas se efecta de forma cclica, en funcin del recorrido o de las horas de servicio. Sin embargo, a largo plazo el filtro de partculas 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 partculas disel 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 depsito de aditivo. A partir de un contenido residual definido en el depsito de aditivo, la seal 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 filtracin de partculas disel y que es necesario acudir al taller.Si la cantidad disponible de aditivo es demasiado baja se suprimen adems los ciclos de regeneracin para el filtro de partculas y se reduce la potencia del motor.

En el vstago del sensor de falta de aditivo para el combustible va montado un contacto de Reed. Sus contactos se accionan por el efecto del anillo magntico que va instalado en el flotador. Si el depsito contiene suficiente aditivo, el flotador se encuentra en el tope superior. El contacto de Reed est abierto. Si el depsito contiene muy poco aditivo, el flotador baja hasta el tope inferior, cerrando el contacto de Reed por el efecto del anillo magntico. El testigo luminoso para precalentamiento se activa.

Efectos en caso de ausentarse la sealSi se ausenta la seal del sensor de falta de aditivo para el combustible se inscribe una avera en la memoria de la unidad de control del motor.ActuadoresBomba para aditivoLa bomba para aditivo es una bomba de mbolo alternativo, que impele el aditivo hacia el depsito de combustible. Va atornillada al depsito de aditivo. Despus de cada repostaje, la unidad de control del motor aplica una excitacin periodificada a la bomba, para dosificar el aditivo en la cantidad correcta.

FuncionamientoLa bomba sin corriente se halla cargada con aditivo. En cuanto la unidad de control del motor excita la bomba, aplica corriente al bobinado electromagntico y el inducido se encarga de desplazar el mbolo de la bomba superando la fuerza del muelle. El mbolo cierra el taladro de afluencia hacia la cmara interior de la bomba e impele en direccin hacia la bola de la vlvula el aditivo que se encuentra la cmara interior. Esta operacin genera una presin, con la que la bola de la vlvula abre la cmara interior de la bomba. Ahora pasa al depsito de combustible la cantidad de aditivo definida con exactitud a travs del volumen creado en la cmara interior de la bomba.

Durante el ciclo aspirante entra el aditivo en la cmara del inducido. El bobinado electromagntico no se encuentra excitado por la unidad de control del motor, por lo que el muelle oprime el mbolo de labomba en retorno. La bola de la vlvula cierra al mismo tiempo la cmara interior de la bomba.

El mbolo de la bomba se mueve a la posicin de partida. La depresin generada por ese motivo hace que se aspire aditivo a travs del taladro de afluencia abierta, pasando ste as de la cmara del inducido hacia la cmara interior de la bomba.

Testigo luminoso para filtro de partculas DieselEl testigo luminoso para filtro de partculas disel se encuentra en el cuadro de instrumentos. Se enciende cuando el filtro de partculas disel no puede ser regenerado, debido a que el vehculo se somete a recorridos extremadamente cortos.

MisinSi el vehculo se somete a recorridos cortos durante un largo plazo puede resultar afectada la regeneracin del filtro de partculas Disel. Esto puede provocar daos en el filtro de partculas en el motor. Si durante un tiempo relativamente prolongado, el motor no alcanza la temperatura de servicio necesaria para quemar el holln retenido en el filtro de partculas, el testigo luminoso se enciende en el cuadro de instrumentos.Con esta seal se indica al conductor la necesidad de que conduzca durante un perodo relativamente breve a una velocidad superior constante. El aumento de temperatura en los gases de escape que seconsigue de esa forma puede provocar la inflamacin del holln en el filtro de partculas. El testigo luminoso se debe apagar despus de esa medida.

Testigo de exceso de contaminacin K83 (MIL)Los componentes del sistema de filtracin de partculas disel que tienen relevancia para la composicin de los gases de escape se someten a verificacin con motivo de la Eurodiagnosis de a bordo (EOBD) en lo que respecta a averas y funciones anmalas. El testigo de exceso de contaminacin (MIL = malfunction indicator light) sealiza las averas detectadas por el sistema EOBD.

Esquema elctrico

Sistema de filtracin de partculas diesel sin aditivoTambin denominado como sistema del filtro de partculas diesel con recubrimiento cataltico. Se implanta en vehculos donde el filtro de partculas esta instalado cerca del motor. Debido a los cortos recorridos de los gases de escape entre el motor y el filtro de partculas, la temperatura de los gases de escape todava es suficiente para la combustin de las partculas.En la figura inferior se muestra un sistema con escape monocaudal. En los sistemas de escape de caudal mltiple (dos o mas tubos de escape), los filtros de partculas y los sensores se implantan respectivamente una vez en cada ramal de gases de escape.

Constitucin del filtro de partculasEl filtro de partculas diesel con recubrimiento cataltico va situado en el ramal de escape, cerca del motor, detrs del turbocompresor.Se han combinado dos componentes en la misma unidad: el catalizador de oxidacin y el filtro de partculas, dando por resultado el filtro de partculas diesel con recubrimiento cataltico. Este sistema combina lafuncin del catalizador de oxidacin con la del filtro de partculas diesel en un solo componente.

El filtro de partculas diesel se encarga de retener las partculas de holln contenidas en los gases de escape. En su funcin de catalizador de oxidacin se encarga de depurar los gases de escape en lo que respecta a los contenidos de hidrocarburos (HC) y monxido de carbono (CO). Estos contaminantes se transforman en agua (H2O) y dixido de carbono (CO2).

EstructuraEl filtro de partculas diesel consta de un cuerpo cermico alveolar de carburo de silicio, alojado en una carcasa de metal. El cuerpo de cermica est dividido por una gran cantidad de pequeos conductos paralelos, cerrados de forma alternativa. De ah resultan conductos de admisin y escape separados por las paredes filtrantes. Las paredes filtrantes de carburo de silicio son porosas. El cuerpo de carburo de silicio est recubierto con una combinacin de xido de aluminio y xido de cerio. Esta combinacin se utiliza como sustrato para el catalizador. El sustrato est recubierto con el metal noble del platino, que hace las veces de catalizador.Un catalizador es una sustancia que respalda o inhibe una reaccin qumica, sin experimentar ella misma ninguna modificacin por ese motivo.

FuncionamientoEn virtud de que los conductos estn cerrados alternadamente en direccin de entrada y salida, los gases de escape con cargas de holln que tienen que pasar por las paredes filtrantes porosas de carburo de silicio. En contraste con los componentes gaseosos, las partculas de holln son retenidas en los conductos de entrada.

Zonas de recubrimiento en el filtro de partculas dieselEl filtro de partculas diesel debe tener una longitud especfica para contar con una gran capacidad de retencin de holln. Asimismo se lo tiene que recubrir con una determinada cantidad de platino para conseguir el efecto cataltico deseado.El recubrimiento cataltico del filtro de partculas diesel est dividido por zonas sobre la longitud del filtro.En la zona anterior hay una gran cantidad de platino, mientras que en la zona posterior la cantidad de platino es baja. El recubrimiento definido por zonas supone las siguientes ventajas: Al funcionar el motor en condiciones normales, el filtro de partculas diesel se calienta rpidamente en la zona anterior. Debido a la alta concentracin del platino, como material catalizador, en esta zona anterior, el filtro cuenta con una accin cataltica rpida. Se habla aqu tambin de un comportamiento de respuesta rpido por parte del filtro de partculas diesel En la fase de regeneracin, la parte posterior del filtro de partculas diesel adopta altas temperaturas a raz de la combustin del holln. Estas altas temperaturas suponen un ataque a largo plazo contra el platino. Por ese motivo se renuncia a dotar la zona posterior de un recubrimiento grueso con esta materia prima del platino, que supone un coste alto. Otro motivo por el cual se implanta la baja cantidad de platino en la zona posterior reside en el envejecimiento del filtro de partculas dieselDurante su perodo de vida til es cada vez mayor la cantidad de residuos de la combustin que se depositan en la parte posterior, afectando con ello el efecto cataltico del platino. Fase de regeneracinEl filtro de partculas diesel tiene que ser despejado de forma sistemtica de las partculas de holln, para evitar que resulte afectada su capacidad de funcionamiento. Durante el ciclo de regeneracin se procede a quemar (oxidar) las partculas retenidas en el filtro. En el caso de la regeneracin del filtro de partculas con recubrimiento cataltico se diferencia entre la regeneracin pasiva y la regeneracin activa. El ciclo de regeneracin discurre sin que el conductor se percate de ello.Regeneracin pasivaEn el ciclo de regeneracin pasiva las partculas de holln se queman de forma continua, sin intervencin por parte de la gestin del motor. El posicionamiento cercano al motor, del filtro de partculas, permite que por ejemplo los gases de escape alcancen temperaturas de 350-500 C al circular por autopista. Las partculas de holln son transformadas, por medio de una reaccin con dixido ntrico, en dixido de carbono. Esta operacin gradual se desarrolla de forma lenta y continua a travs del recubrimiento de platino, que hace aqu las veces de material catalizador.

Funcionamiento: A partir de los xidos ntricos (NOX) y el oxgeno (O2) contenidos en los gases de escape se genera dixido ntrico (NO2) con ayuda del recubrimiento de platino.NOX + O2 reacciona produciendo NO2 El dixido ntrico (NO2) reacciona con el carbono (C) de la partcula de holln, generndose monxido de carbono (CO) y monxido de nitrgeno (NO).NO2 + C reacciona produciendo CO + NO El monxido de carbono (CO) y el monxido de nitrgeno (NO) se combinan con el oxgeno (O2), produciendo dixido ntrico (NO2) y dixido de carbono (CO2).CO + NO + O2 reacciona produciendo NO2 + CO2

Regeneracin activaCon motivo de la regeneracin activa se procede a quemar las partculas de holln, para lo cual la gestin del motor se encarga de producir un aumento especfico de la temperatura de los gases de escape. Al circular por ciudad a baja carga del motor, las temperaturas de los gases de escape son demasiado bajas como para poder practicar un ciclo de regeneracin pasiva en el filtro de partculas. En virtud de que deja de ser posible degradar las partculas de holln se produce una saturacin de holln en el filtro. En cuanto se alcanza una saturacin especfica de holln en el filtro, la gestin del motor pone en vigor un ciclo de regeneracin activa. Esta operacin tarda unos 10 minutos.Las partculas de holln se queman, produciendo dixido de carbono, a partir de una temperatura de los gases de escape de 600-650 C.

FuncionamientoEn el caso de la regeneracin activa se procede a quemar las partculas de holln con ayuda de la alta temperatura de los gases de escape. El carbono de las partculas de holln se somete a oxidacin con el oxgeno, transformndose en dixido de carbono. C + O2 reacciona transformndose en CO2.Funcionamiento de la regeneracin activaLas partculas de holln son retenidas en los conductos de entrada. La unidad de control del motor puede detectar el nivel de saturacin del filtro de partculas diesel a base de analizar las seales procedentes del medidor de la masa de aire, de los sensores de temperatura antes y despus del filtro de partculas, as como del sensor de presin para los gases de escape. Si la saturacin de holln ha alcanzado un lmite especfico, la gestin del motor pone en vigor un ciclo de regeneracin activa.

Gestin del motor durante la puesta en vigor de la regeneracin activaLa unidad de control del motor calcula el estado de saturacin del filtro analizando la resistencia de flujo en el filtro. Una alta resistencia de flujo hace suponer que el filtro tiende a obstruirse. La unidad de control del motor pone en vigor el ciclo de regeneracin activa. A esos efectos: Se desactiva la recirculacin de gases de escape, para subir la temperatura de la combustin. Tras una inyeccin principal con dosificacin reducida, se produce un ciclo de postinyeccin a los 35 del cigeal despus del punto muerto superior (PMS) del pistn, para subir la temperatura de los gases de escape. Se procede a regular la alimentacin del aire de admisin a travs de la vlvula de mariposa elctrica. Se adapta la presin de sobrealimentacin, con objeto de que el par de giro del motor no se altere de forma perceptible para el conductor durante el ciclo de regeneracin. Estas medidas conducen a un aumento especfico y breve de la temperatura de los gases de escape a unos 600 C hasta 650 C. En esta gama de temperaturas, el holln depositado se oxida, transformndose en dixido de carbono. Tras esta regeneracin activa, el filtro de partculas vuelve a quedar dispuesto para el funcionamiento y puede volver a retener el holln de los gases de escape.

Saturacin de holln en el filtro de partculasLa saturacin de holln en el filtro de partculas es un aspecto que la unidad de control del motor vigila continuamente a base de calcular la resistencia de flujo en el filtro. Para determinar la resistencia de flujo se pone en relacin el caudal volumtrico de los gases de escape antes del filtro de partculas con respecto a la diferencia de presin antes y despus del filtro de partculas.Diferencia de presinLa diferencia de presin del caudal de aire antes y despus del filtro de partculas se determina con el sensor de presin para gases de escape.Caudal volumtrico de los gases de escapeEl caudal volumtrico de los gases de escape es calculado por la unidad de control del motor, tomando como base la corriente de las masas de aire en el conducto de escape y la temperatura de los gases de escape antes del filtro de partculas. La corriente de las masas de gases de escape equivale aproximadamente a la corriente de las masas de aire en el conducto de admisin, que se determina por medio del medidor de la masa de aire. La masa de los gases de escape depende de su temperatura. Esta temperatura la determinan los termosensores implantados antes y despus del filtro de partculas.Teniendo en cuenta la temperatura de los gases de escape, la unidad de control del motor puede calcular el caudal volumtrico de los gases de escape, tomando como base la corriente de las masas del gas de escape.Resistencia de flujo en el filtro de partculasLa unidad de control del motor pone en relacin la diferencia de presin con respecto al caudal volumtrico de los gases de escape y obtiene con ello la resistencia de flujo en el filtro de partculas. Con ayuda de la resistencia de flujo la unidad de control del motor detecta el grado de saturacin de holln. En la grfica inferior se compara el caudal volumtrico de los gases de escape y la resistencia de los mismos a fluir por el filtro de partculas.

Ciclo de postinyeccin en la fase de deceleracinAl circular en trfico urbano extremo, con cargas del motor intensamente cambiantes y un alto porcentaje de fases de deceleracin es preciso aplicar medidas especiales para la limpieza del filtro. En virtud de que normalmente se deja de inyectar combustible en los cilindros durante la fase de deceleracin, los gases de escape no alcanzan la temperatura necesaria para la regeneracin del filtro de partculas.En la fase de deceleracin se procede a inyectar una pequea cantidad de combustible, a eso de los 35 del cigeal despus del punto muerto superior del pistn. Debido a que no se lleva a cabo la inyeccin principal en el punto muerto superior del pistn, el combustible no se quema en el cilindro, sino que se evapora.Estos vapores de combustible se queman en el filtro de partculas. El calor generado por ese motivo hace que los gases de escape alcance la temperatura necesaria para la regeneracin del filtro de partculas. El sensor de temperatura despus del filtro de partculas vigila durante esa operacin la temperatura de los gases de escape a la salida del filtro de partculas. De esa forma se procede a regular la dosificacin del ciclo de postinyeccin en la fase de deceleracin.Estructura de la gestin electrnica del motor para el filtro de partculas

Sensores y actuadoresSensoresSensor de presin para gases de escapeEste sensor se encarga de medir la diferencia de presin de la corriente de gases de escape antes y despus del filtro de partculas. Las seales del sensor de presin para gases de escape, mas las seales de los sensores de temperatura antes y despus del filtro de partculas, as como la seal del medidor de la masa de aire, forman una unidad indivisible para la determinacin del estado de saturacin en el filtro de partculas.

Efectos en caso de ausentarse la sealSi se ausenta la seal del sensor de presin para gases de escape, la regeneracin del filtro de partculas se lleva a cabo, primeramente, de forma cclica, segn el recorrido efectuado o las horas en servicio. Sin embargo, a largo plazo no es posible regenerar de esta forma fiablemente el filtro de partculas.Despus de un nmero de ciclos definido se enciende primeramente el testigo luminoso para filtro de partculas diesel y luego parpadea el testigo luminoso para precalentamiento en el cuadro de instrumentos. Con ello se recomienda al conductor a que acuda a un taller.

ArquitecturaEl sensor de presin para gases de escape tiene dos empalmes de presin. Uno lleva un tubo de presin hacia el caudal de los gases de escape delante del filtro de partculas y el otro hacia el caudal de losgases de escape detrs del filtro de partculas. El sensor contiene un diafragma con elementos piezoelctricos, que actan en funcin de las presiones de los gases de escape.Funcionamiento: Filtro de partculas vacoSi el filtro de partculas tiene cargas muy bajas, la presin delante y detrs del filtro viene a ser casi idntica. El diafragma con los elementos piezoelctricos se encuentra en posicin de reposo. Filtro de partculas saturadoSi se ha depositado holln en el filtro de partculas, la presin de los gases de escape ante el filtro aumenta, manifestndose en forma de un volumen de flujo menos intenso.La presin de los gases de escape detrs del filtro se mantiene casi invariable. El diafragma se deforma en funcin de la diferencia de presiones. Esta deformacin modifica la resistencia elctrica de los elementos piezoelctricos, que van interconectados en forma de un puente de medicin.La tensin de salida de este puente se acondiciona en la electrnica del sensor, se intensifica y se trasmite como seal de tensin a la unidad de control del motor. Previo anlisis de esta seal, la unidad decontrol del motor detecta el estado de saturacin del filtro de partculas y pone en vigor un ciclo de regeneracin para la limpieza del filtro.

Sensor de temperatura anterior al filtro de partculasEl sensor de temperatura antes del filtro de partculas es un sensor PTC. En un sensor PTC (positive temperature coefficient) la resistencia aumenta a medida que aumenta la temperatura. Va situado en el ramal de escape antes del filtro de partculas diesel y mide all la temperatura de los gases de escape.Con ayuda de la seal procedente de los sensores de temperatura antes y despus del filtro de partculas, la unidad de control del motor calcula el caudal volumtrico de los gases de escape, para poder determinar con ello el estado saturacin del filtro de partculas.

Las seales de los sensores de temperatura antes y despus del filtro de partculas mas la seal del medidor de la masa de aire, as como la seal del sensor de presin para gases de escape constituyen una unidad indivisible para la determinacin del estado de saturacin en el filtro de partculas. Aparte de ello se utiliza la seal para la proteccin de componentes, concretamente aqu, para proteger el filtro de partculas contra temperaturas excesivas de los gases de escape.

Efectos en caso de ausentarse la sealSi se ausenta la seal del sensor de temperatura antes del filtro de partculas, la regeneracin del filtro se lleva a cabo primeramente de forma cclica, en funcin del recorrido efectuado o de las horas enservicio. A largo plazo, sin embargo, no es posible regenerar fiablemente el filtro de partculas de esta forma.Tras una cantidad definida de ciclos se enciende primeramente el testigo luminoso para filtro de partculas diesel y luego parpadea el testigo luminoso de precalentamiento en el cuadro de instrumentos. De esa forma se avisa al conductor a que acuda a un taller.

Sensor de temperatura despus del filtro de partculas El sensor de temperatura despus del filtro de partculas es un sensor PTC. Se encuentra en el ramal de gases de escape despus del filtro de partculas diesel y mide all la temperatura de los gases de escape.La unidad de control del motor utiliza las seales del sensor de temperatura despus del filtro de partculas para regular con ello la dosificacin para el ciclo de postinyeccin en la fase de deceleracin.Cuanto mayor es la temperatura de los gases de escape despus del filtro de partculas, tanto menor es la cantidad inyectada.Las seales del sensor de temperatura despus del filtro de partculas se utilizan para la proteccin de componentes, es decir, concretamente aqu para proteger el filtro de partculas contra temperaturasexcesivas de los gases de escape.

Efectos en caso de ausentarse la sealSi se ausenta la seal del sensor de temperatura despus del filtro de partculas, la regeneracin del filtro se lleva a cabo primeramente de forma cclica, segn el recorrido efectuado o las horas en servicio.A largo plazo, sin embargo, no es posible regenerar fiablemente el filtro de partculas de esta forma.Tras una cantidad definida de ciclos se enciende primeramente el testigo luminoso para filtro de partculas diesel y luego parpadea el testigo luminoso de precalentamiento en el cuadro de instrumentos. De esa forma se avisa al conductor a que acuda a un taller.

Sensor de temperatura antes del turbocompresorEl sensor de temperatura antes del turbocompresor es un sensor PTC. Va situado en el ramal de escape ante el turbocompresor y mide all la temperatura de los gases de escape. La unidad de control del motor necesita la seal del sensor de temperatura antes del turbocompresor, para calcular el momento y la cantidad del ciclo de postinyeccin durante la fase de regeneracin. De ese modo se consigue el aumento necesario de la temperatura de los gases de escape para la combustin de las partculas de holln. Aparte de ello se utiliza la seal para proteger el turbocompresor contra temperaturas inadmisiblemente elevadas durante el ciclo de regeneracin.

Efectos en caso de ausentarse la sealSi se ausenta la seal del sensor de temperatura antes del turbocompresor deja de ser posible proteger el turbocompresor contra temperaturas inadmisiblemente altas. En ese caso deja de producirse el ciclo de regeneracin del filtro de partculas diesel El sistema avisa al conductor a que acuda al taller, encendindose el testigo luminoso de precalentamiento.Para reducir las emisiones de holln se desactiva la recirculacin de gases de escape.

Sonda lambdaLa sonda lambda es una versin de banda ancha y va situada en el colector de escape antes del catalizador.Con ayuda de la sonda lambda es posible determinar el contenido de oxgeno en los gases de escape, sobre una extensa gama de medicin.En relacin con el sistema de filtracin de partculas diesel, la unidad de control del motor emplea la seal de la sonda lambda para poder calcular con exactitud la cantidad y el momento de la postinyeccin para el ciclo de regeneracin. Para contar con una regeneracin eficaz del filtro de partculas se necesita un contenido mnimo de oxgeno en los gases de escape y una alta temperatura uniforme de los gases. Esta regulacin resulta posible recurriendo a las seales de la sonda lambda, en combinacin con las seales del sensor de temperatura antes del turbocompresor.

Efectos en caso de ausentarse la sealLa regeneracin del filtro de partculas resulta menos exacta, pero sigue siendo operativa. La avera de la sonda lambda puede provocar mayores emisiones de xidos ntricos.

Medidor de la masa de aireEl medidor de la masa de aire por pelcula caliente va instalado en el conducto de admisin. Con ayuda del medidor de la masa de aire, la unidad de control del motor detecta la masa de aire efectivamenteaspirada. En relacin con el sistema de filtracin de partculas diesel, la seal se utiliza para calcular el caudal volumtrico de los gases de escape, para poder determinar con ste el estado de saturacin del filtro de partculas. La seal del medidor de la masa de aire, mas las seales de los sensores de temperatura antes y despus del filtro de partculas, as como la seal del sensor de presin para gases de escape constituyen una unidad indivisible para determinar el estado de saturacin del filtro de partculas.

Efectos en caso de ausentarse la sealSi se ausenta la seal del medidor de la masa de aire, la regeneracin del filtro de partculas se lleva a cabo primeramente de forma cclica, segn el recorrido efectuado o las horas en servicio.A largo plazo, sin embargo, no es posible regenerar fiablemente el filtro de partculas de esta forma. Tras una cantidad definida de ciclos se enciende primeramente el testigo luminoso para filtro de partculas diesel y luego parpadea el testigo luminoso de precalentamiento en el cuadro de instrumentos. De esa forma se exhorta al conductor a que acuda a un taller.Testigo luminoso para filtro de partculas DieselEl testigo luminoso para filtro de partculas diesel se encuentra en el cuadro de instrumentos. Se enciende cuando el filtro de partculas diesel no puede ser regenerado, debido a que el vehculo se somete a recorridos extremadamente cortos.

MisinSi se hace funcionar el vehculo durante tiempo prolongado circulando solamente en trayectos breves, puede resultar afectada la regeneracin del filtro de partculas diesel, debido a que los gases de escape no alcanzan las temperaturas necesarias. Al no poderse llevar a cabo la regeneracin puede suceder que se dae o bloquee el filtro en virtud de una excesiva saturacin de holln. Para evitar estos casos se enciende en el cuadro de instrumentos el testigo luminoso para filtro de partculas diesel si las cargas de holln han alcanzado un lmite definido.Con esta seal se exhorta al conductor a que conduzca durante un perodo de unos 15 minutos a una velocidad lo ms constante posible, superior a los 60 km/h. La depuracin ms eficaz del filtro se consigue conduciendo el vehculo en IV o V marchas, con el motor a regmenes de unas 2.000 rpm. El testigo luminoso se tiene que apagar despus de esta medida.Si el testigo luminoso para filtro de partculas diesel no se apaga, a pesar de esta medida, se encender a continuacin el testigo luminoso para precalentamiento y en la pantalla del cuadro de instrumentos aparece el texto Fallo del motor, taller. De esta forma se avisa al conductor a que acuda al taller ms prximo.

Testigo de exceso de contaminacin K83 (MIL)Los componentes del sistema de filtracin de partculas diesel que tienen relevancia para la composicin de los gases de escape se someten a verificacin con motivo de la Eurodiagnosis de a bordo (EOBD) en lo que respecta a averas y funciones anmalas. El testigo de exceso de contaminacin (MIL = malfunction indicator light) sealiza las averas detectadas por el sistema EOBD.

Esquema elctrico

Recorrido de trayectos brev