Depuración de los gases de escape - Funcionamiento

Interconexión - Generalidades

En vehículos desde el año de modelo 2016 existen dos variantes del CAN del tren de rodaje (CAN E).

Variante 1:

Si el vehículo no contiene ninguno de los códigos de equipamiento citados en la variante 2, solo está montado un CAN del tren de rodaje de la forma habitual.

Variante 2:

Si el vehículo dispone de uno de los siguientes códigos de equipamiento, entonces dispone de un CAN del tren de rodaje 1 (CAN E1) y de un CAN del tren de rodaje 2 (CAN E2):

 Código 218 (Cámara de marcha atrás)

 Código 234 (Asistente de ángulo muerto)

 Código 459 (Suspensión mecánica con amortiguación regulable)

 Código 475 (Control de la presión de inflado de los neumáticos)

 Código 476 (Detector de cambio de carril)

 Código 513 (Asistente para señales de tráfico)

 Código 614 (Faros de bixenón)

 Código 615 (Faros de bixenón con luz activa para curvas)

 Código 618 (Faros de bixenón)

 Código 621 (Intelligent Light System (circulación por la izquierda))

 Código 622 (Intelligent Light System)

 Código 631 (Diodo luminoso de faros, estático, circulación por la izquierda)

 Código 632 (Diodo luminoso de faros, estático, circulación por la derecha)

En el texto siguiente se diferencia entre la variante 1 y la variante 2. Vehículos hasta el año de modelo 2016 se asignan a la variante 1.

Requisitos de funcionamiento generales de la depuración de gases de escape

 Motor en marcha

 La unidad de control ME (N3/10) reconoce la marcha del motor evaluando las señales del sensor Hall del cigüeñal (B70). La unidad de control ME lee directamente las señales del sensor Hall del cigüeñal.

Depuración de los gases de escape - Generalidades

La depuración de los gases de escape reduce los componentes tóxicos de los gases y restos de combustión expulsados por el motor.

Se trata de:

 Óxidos de nitrógeno (NOx)

 Hidrocarburo (HC)

 Monóxido de carbono (CO)

 Partículas de hollín

La disminución de las partes componentes dañinas se logra mediante la reducción y oxidación en el catalizador de tres vías, la filtración en el filtro de partículas de gasolina y mediante una recirculación de gases de escape controlada.

El filtro de partículas de gasolina está montado en el modelo 117, 156 y 246 con código 598 (Filtro de partículas de gasolina (OPF) con sensores).

Depuración de gases de escape en el catalizador de tres vías

En el catalizador de tres vías, la temperatura de servicio es decisiva. Una transformación digna de mención de las sustancias nocivas solo se inicia a partir de una temperatura de servicio de unos 250 °C.

Las condiciones de funcionamiento ideales para unas tasas de conversión elevadas y una larga vida útil reinan en el sector de temperatura de aprox. 400 a 800 °C.

Para poder alcanzar esta temperatura rápidamente, se aumentan en los vehículos con el cambio 724 los puntos de acoplamiento de las marchas en un arranque en frío (temperatura del líquido refrigerante < 50 °C) durante un máximo de 160 s. El aumento del punto de acoplamiento, sin embargo, solo está activo hasta una velocidad de 53 km/h.

Por este motivo, el cambio a una marcha superior de las marchas se realiza solo a números de revoluciones altos.

La unidad de control ME envía el aumento del punto de acoplamiento en función de la temperatura del líquido refrigerante y del número de revoluciones de la rueda vía CAN de la cadena cinemática (CAN C) a la unidad de control de la gestión del cambio integrada totalmente (Y3/14n4).

La unidad de control ME lee directamente las señales del sensor de temperatura del líquido refrigerante (B11/4).

La unidad de control del programa electrónico de estabilidad (N30/4) envía el número de revoluciones de la rueda a la unidad de control ME a través del CAN del tren de rodaje o el CAN del tren de rodaje 1.

La conversión química (transformación) se realiza en el catalizador de tres vías con λ = 1.

A causa de la oxidación, el monóxido de carbono (CO) se transforma en dióxido de carbono (CO2) y el hidrocarburo (HC), en agua (H2O) y dióxido de carbono (CO2).

Mediante reducción se transforman los óxidos de nitrógeno en nitrógeno (N2) y en dióxido de carbono (CO2)

La unidad de control ME se encarga de supervisar la función del catalizador de tres vías en cuanto se alcanza la temperatura de servicio y se habilita la regulación lambda.

Para ello, la unidad de control ME lee las señales de los siguientes componentes:

 Elemento de sensor de la sonda lambda detrás del catalizador (G3/1b1) (concentración de óxido de nitrógeno y oxígeno detrás del catalizador de tres vías)

 Elemento de sensor de la sonda lambda delante del catalizador (G3/2b1) (concentración de óxido de nitrógeno y oxígeno delante del catalizador de tres vías)

 Sensor Hall del cigüeñal (número de revoluciones del motor)

La unidad de control ME evalúa la capacidad de acumulación de oxígeno del catalizador de tres vías y, con ella, su envejecimiento.

 Tan pronto como haya disponible para el catalizador de tres vías más oxígeno que el que requiere para la oxidación del monóxido de carbono, este se acumula.
Si el oxígeno disponible en los gases de escape no es suficiente para la oxidación del monóxido de carbono, se reduce el oxígeno acumulado completa o parcialmente. En combinación con la elevada capacidad de acumulación de oxígeno del catalizador de tres vías, este proceso da lugar a una compensación casi completa de las fluctuaciones de la concentración de oxígeno delante del catalizador de tres vías. La capacidad de acumulación de oxígeno y, con ella, la función del catalizador de tres vías, se puede evaluar mediante las señales de la sonda lambda delante y detrás del catalizador de tres vías. Con un catalizador de tres vías plenamente operativo se miden valores y cambios elevados delante del catalizador de tres vías. La señal de la sonda lambda detrás del catalizador de tres vías es, sin embargo, prácticamente constante. A causa del avance del envejecimiento se reduce la capacidad de acumulación de oxígeno del catalizador de tres vías y, de este modo, la capacidad de convertir monóxido de carbono e hidrocarburos. Ello tiene por consecuencia que la señal de la sonda lambda detrás del catalizador de tres vías se parezca cada vez más a la señal de la sonda lambda delante del catalizador de tres vías.

Se comparan las señales de sonda lambda delante y detrás del catalizador de tres vías. Si ambas señales tienen aproximadamente la misma magnitud, el catalizador de tres vías ya no está plenamente operativo. Se efectúan varias mediciones en el margen inferior de carga parcial con números de revoluciones indicados. El resultado se compara con un diagrama característico en la unidad de control ME.

En caso de una detección de avería se emite un aviso de avería en el cuadro de instrumentos (A1). La unidad de control ME envía el requerimiento para la activación del testigo de control del diagnóstico del motor (A1e58) al cuadro de instrumentos vía CAN del tren de rodaje o CAN del tren de rodaje 1, unidad de control de la cerradura electrónica de encendido (N73) y CAN del tren de rodaje 2. En la memoria de averías de la unidad de control ME se memorizan averías detectadas. Estas se pueden leer y borrar por medio del sistema de diagnóstico.

Depuración de gases de escape en el catalizador acumulador de NOx (con código 920 (Inyección directa de gasolina con carga estratificada))

En el modo homogéneo con λ = 1, se transforman adicionalmente los contaminantes hidrocarburo, monóxido de carbono y óxido de nitrógeno en el catalizador de tres vías.

En el modo estratificado con λ > 1 aumenta la proporción de óxidos de nitrógeno. El catalizador acumulador de NOx se encarga de transformar los óxidos de nitrógeno. Este acumula los óxidos de nitrógeno mediante una unión química.

El modo estratificado, que ahorra combustible, solo se puede autorizar cuando en el catalizador acumulador de NOx se pueden acumular los óxidos de nitrógeno que se forman en mayor cantidad.

Si se agota la capacidad de acumulación, los óxidos de nitrógeno acumulados se transforman en nitrógeno y dióxido de carbono durante la regeneración.

Regeneración del catalizador acumulador de NOx

La unidad de control ME lee las señales de los componentes siguientes para la regeneración del catalizador acumulador de NOx:

 Sensor térmico delante del catalizador acumulador de NOx (B16)

 Unidad de control del sensor de NOx (N37/4) (a través del CAN de los sensores de la cadena cinemática (CAN I))

 Sensor de NOx (N37/4b1)

La unidad de control ME detecta por un aumento repentino de los valores de NOx que el catalizador acumulador de NOx está lleno. La regeneración se inicia al activar el modo homogéneo.

Una vez concluida la regeneración se autoriza de nuevo el funcionamiento con mezcla estratificada.

Para la conversión de NOx es óptimo un margen de temperatura de 250 a 500 °C en el catalizador acumulador de NOx. El catalizador acumulador de NOx no deberá calentarse por encima de los 850 °C.

La temperatura de los gases de escape la vigila el sensor térmico delante del catalizador acumulador de NOx. La unidad de control ME lee directamente el sensor de temperatura delante del catalizador acumulador de NOx.

Gracias a la formación de la mezcla se regula la temperatura del catalizador acumulador de NOx. En base a los modelos de temperatura memorizados se adapta la formación de la mezcla, con el fin de proteger el catalizador acumulador de NOx contra una temperatura demasiado alta.

 Para la transformación de todos los contaminantes en los gases de escape se requiere combustible sin azufre. El azufre bloquea en el catalizador acumulador de NOx los lugares para los óxidos de nitrógeno, de manera que se pueden almacenar menos óxidos de nitrógeno. El funcionamiento con mezcla estratificada se acorta con ello y la regeneración se tiene que efectuar con más frecuencia.

Depuración de gases de escape en el filtro de partículas de gasolina (modelo 117, 156, 246 con el código 598 (Filtro de partículas de gasolina (OPF) con sensores))

El filtro de partículas de gasolina absorbe las partículas de hollín emitidas y se regenera automáticamente bajo ciertas condiciones de marcha.

La regeneración (la combustión de hollín) del filtro de partículas de gasolina se realiza con una forma de conducir convencional principalmente en el régimen de retención. Tan pronto como haya disponible suficiente oxígeno en el filtro de partículas de gasolina, se produce la combustión del hollín.

La carga térmica del filtro de partículas de gasolina en el régimen de retención depende sobre todo de la magnitud del contenido de hollín y de la temperatura de los gases de escape delante del filtro de partículas de gasolina. Unas temperaturas demasiado elevadas durante la combustión de hollín pueden dañar el filtro de partículas de gasolina completo.

La temperatura de los gases de escape y el contenido de hollín del filtro de partículas de gasolina se controlan permanentemente.

El sensor de temperatura delante del filtro de partículas de gasolina (B163/4) registra la temperatura de los gases de escape. El sensor de presión diferencial del filtro de partículas de gasolina (B163/3) determina el contenido de hollín. La unidad de control ME lee directamente las señales del sensor y las evalúa. Si los valores medidos sobrepasan determinados límites, la unidad de control ME inicia determinadas intervenciones en la distribución del motor y solicita un mensaje de advertencia en el cuadro de instrumentos.

Reducción de los contaminantes mediante la recirculación de gases de escape

Mediante la recirculación de gases de escape en la cámara de combustión se reduce la formación de óxidos de nitrógeno.

Esto se produce reduciendo la combustión. De este modo, se previenen las temperaturas extremas, las cuales favorecen la creación de óxidos de nitrógeno.

La recirculación de gases de escape contribuye además a una reducción de las pérdidas originada en el ciclo de admisión y escape y reduce así también el consumo de combustible en el margen de carga parcial.

 La unidad de control ME determina el cruce de válvulas a través de la activación del electroimán de ajuste del árbol de levas de admisión (Y49/1) y del electroimán de ajuste del árbol de levas de escape (Y49/2). De este modo, se regula la recirculación de gases de escape interna dentro de ciertos límites.