Condiciones previas para el funcionamiento de la depuración de los gases de escape - Generalidades
Borne 87M (regulación del motor CON.)
Motor en marcha
Depuración de los gases de escape - Generalidades
La tarea de la depuración de los gases de escape es reducir las emisiones de los gases de escape:
Óxidos de nitrógeno (NOx)
Hidrocarburos (HC)
Monóxido de carbono (CO)
Partículas de hollín
Mediante las siguientes funciones parciales se apoya la reducción de contaminantes:
Desacoplamiento del canal de admisión (EKAS)
Filtro de partículas diésel incandescencia (DPF) (con el código 474 (Filtro de partículas))
Realimentación de gases de escape (AGR)
Inyección del agente reductor AdBlue® (con el CÓDIGO U77 (Depuración de los gases de escape diésel BlueTEC (SCR)))
La unidad de control CDI (N3/9) lee las siguientes señales:
Sensor térmico del catalizador SCR (B16/15) (con el CÓDIGO U77 (Depuración de los gases de escape diésel BlueTEC (SCR)))
Sensor térmico del catalizador (B19/7) (con el CÓDIGO U77 (Depuración de los gases de escape diésel BlueTEC (SCR)))
Sensor térmico delante del filtro de partículas diésel (B19/9) (con el código 474 (Filtro de partículas))
Sensor térmico delante del turbocompresor por gases de escape (B19/11)
Sensor de presión diferencial DPF (B28/8) (con el código 474 (Filtro de partículas))
Sonda lambda delante del catalizador (G3/2)
Unidad de control SAM (N10), temperatura exterior vía CAN del espacio interior (CAN B), unidad de control cerradura electrónica de encendido (N73) y CAN del tren de rodaje 1 (CAN E1)
Unidad de control sensor de NOx detrás del filtro de partículas diésel (N37/7), señal sensor de NOx detrás del filtro de partículas diésel (N37/7b1) vía el CAN del sensor de la cadena cinemática (CAN I) (con el CÓDIGO U77 (Depuración de los gases de escape diésel BlueTEC (SCR)))
Unidad de control del sensor de NOx detrás del catalizador SCR (N37/8), señal de sensor de NOx detrás del catalizador SCR (N37/8b1) vía CAN del sensor de la cadena cinemática (con el CÓDIGO U77 (Depuración de los gases de escape diésel BlueTEC (SCR)))
Depuración de los gases de escape - Desarrollo de funcionamiento
En la depuración de los gases de escape participan los siguientes sistemas parciales:
Catalizador de oxidación - Desarrollo de funcionamiento
Filtro de partículas diésel (DPF) - Desarrollo de funcionamiento
Catalizador SCR (con el CÓDIGO U77 (Depuración de los gases de escape diésel BlueTEC (SCR))) - Desarrollo de funcionamiento
Desacoplamiento del canal de admisión - Desarrollo de funcionamiento
Catalizador de oxidación - Desarrollo de funcionamiento
El catalizador de oxidación se encarga de reducir el hidrocarburo (HC), el monóxido de carbono (CO) y los óxidos de nitrógeno (NOx) y, en vehículos con el código 474 (Filtro de partículas), genera la energía térmica necesaria para la fase de regeneración del DPF mediante una postcombustión.
Filtro de partículas diésel (DPF) - Desarrollo de funcionamiento
El DPF se compone de un cuerpo filtrante alveolar de cerámica, de carburo de silicio, provisto de una capa del metal noble platino.
Los canales del filtro de partículas diésel (DPF) están abiertos alternadamente por delante y atrás y separados entre sí por las paredes porosas del cuerpo de filtro alveolar.
Los gases de escape previamente depurados mediante el catalizador por oxidación fluyen a los canales abiertos hacia delante del filtro de partículas diésel y llegan, a través de las paredes porosas del cuerpo filtrante alveolar, a los canales abiertos hacia atrás. A continuación, los gases de escape limpiados y filtrados se expulsan por medio del sistema de escape. Las partículas de hollín son retenidas en el cuerpo filtrante alveolar del DPF.
Si el contenido de hollín sobrepasa un valor dependiente de un diagrama característico, la unidad de control CDI inicia la fase de regeneración al darse las condiciones previas para la regeneración. El hollín en el DPF, lo recibe la unidad de control CDI por medio del sensor de presión diferencial DPF.
La regeneración se efectúa mediante un aumento periódico de la temperatura de los gases de escape. Para ello se inician las siguientes funciones de la unidad de control CDI:
Una inyección posterior adicional por medio los inyectores de combustible (Y76)
Incandescencia DPF, vía LIN de la cadena cinemática (LIN C1), por la etapa final de incandescencia (N14/3) hacia las bujías de incandescencia (R9)
Desplazamiento de la curva de acoplamiento vía CAN de la cadena cinemática (CAN C) por medio de la unidad de control gestión del cambio integrada totalmente (Y3/8n4)
Al aumentar la temperatura de los gases de escape, las partículas de hollín depositadas en el DPF se queman en gran parte transformándose en dióxido de carbono (CO2). La ceniza generada se queda en el DPF. El sensor térmico delante del turbocompresor por gases de escape y el sensor térmico delante del filtro de partículas diésel (en vehículos con el código 474 (Filtro de partículas)) vigilan la temperatura de los gases de escape durante la regeneración.
El sensor de presión diferencial DPF determina la diferencia de presión entre la presión de gases de escape delante y detrás del DPF por medio de las tuberías de presión de gases de escape delante y detrás del DPF. En base a la diferencia de presión y al caudal de gases de escape calculado por la unidad de control CDI, se determina el contenido de hollín existente en el DPF por medio de un diagrama característico. El testigo de control del diagnóstico del motor (E2) en el cuadro de instrumentos (A1e58) informa, vía CAN del tren de rodaje 1, la unidad de control de la cerradura electrónica de encendido y el CAN del tren de rodaje 2 (CAN A1), sobre la necesidad de efectuar un mantenimiento del filtro de partículas diésel.
En caso de recorridos cortos, la regeneración interrumpida se distribuye en varios ciclos de marcha. Por ello son más frecuentes las fases de calentamiento hasta alcanzar la temperatura de regeneración necesaria. El proceso de regeneración se lleva a cabo sin percibirlo el usuario.
Catalizador SCR (con el CÓDIGO U77 (Depuración de los gases de escape diésel BlueTEC (SCR))) - Desarrollo de funcionamiento
Los gases de escape expulsados por el motor son depurados por el catalizador de oxidación, por un filtro de partículas diésel (DPF) y un catalizador SCR (reducción catalítica selectiva).
A causa de la oxidación en el catalizador de oxidación, se transforma el CO y HC en CO2 y agua (H2O). El DPF se compone de un cuerpo filtrante alveolar de cerámica, de carburo de silicio, provisto de una capa del metal noble platino.
Los canales del filtro de partículas diésel (DPF) están abiertos alternadamente por delante y atrás y separados entre sí por las paredes porosas del cuerpo de filtro alveolar.
Los gases de escape previamente depurados mediante el catalizador por oxidación fluyen a los canales abiertos hacia delante del filtro de partículas diésel y llegan, a través de las paredes porosas del cuerpo filtrante alveolar, a los canales abiertos hacia atrás. Las partículas de hollín son retenidas en el cuerpo filtrante alveolar del DPF. Durante la fase de regeneración del DPF se queman las partículas de hollín retenidas a consecuencia de una temperatura elevada de los gases de escape.
El producto reductor AdBlue® se inyecta antes del catalizador SCR, convirtiéndose mediante termólisis (reacción química a causa de calor) e hidrólisis (reacción química a causa de agua) en amoníaco (NH3).
Entre la válvula dosificadora de AdBlue® (Y129) y el catalizador SCR se encuentra un elemento mezclador. Es responsable de una mejor hidrólisis del productor reductor AdBlue® y de una distribución uniforme del AdBlue® delante del catalizador SCR.
El NO x contenido en el gas de escape se transforma en el catalizador SCR junto con el NH3 en nitrógeno molecular (N2) y H2O.
La cantidad de producto reductor necesaria es calculada por la unidad de control CDI en función del diagrama de características y transmitida vía el CAN del sensor de la cadena cinemática a la unidad de control AdBlue® (N118/5). Esta gestiona entonces la inyección en función del diagrama de características de la cantidad de producto reductor AdBlue® calculada mediante la válvula dosificadora de AdBlue®.
La cuota de transformación del contenido de óxido de nitrógeno en los gases de escape está en función de la temperatura y es de hasta un 80 %. La reducción del contenido de hollín es de aprox. 99 %.
El estado de carga del DPF lo determina la unidad de control CDI por medio del sensor de presión diferencial DPF. Si el contenido de hollín sobrepasa un valor dependiente de un diagrama característico, la unidad de control CDI inicia la fase de regeneración al darse las condiciones previas para la regeneración. La regeneración se efectúa a través de un aumento periódico de la temperatura de los gases de escape mediante una inyección posterior adicional.
Al aumentar la temperatura de los gases de escape, las partículas de hollín depositadas en el DPF se queman en gran parte transformándose en CO2.
El contenido de ceniza que no se quema se queda en el DPF. La temperatura de los gases de escape durante la regeneración es vigilada por el sensor térmico delante del turbocompresor por gases de escape y el sensor térmico delante del filtro de partículas diésel. La necesidad de realizar el mantenimiento del DPF se señaliza por medio el testigo de control de diagnóstico del motor en el cuadro de instrumentos.
Si se ha alcanzado el nivel de llenado "reserva" en el depósito de AdBlue®, ello se le comunica al conductor paralelamente a una señal acústica por medio del display multifuncional (A1p13), indicándole que debe acudir al taller para realizar el correspondiente mantenimiento.
Al alcanzar el nivel de llenado "Vacío" en el depósito de AdBlue® se realiza una comprobación de plausibilidad del nivel de llenado "Vacío" mediante un modelo de cálculo. Si la comprobación de plausibilidad llega también al resultado de "Vacío" para el nivel de llenado, entonces se realiza, en paralelo a una señal acústica, un registro en la memoria de averías de la unidad de control CDI y se activa el testigo de control del diagnóstico del motor en el cuadro de instrumentos. A partir de este momento, se dispone de un máximo de 20 arranques, con un recorrido teórico de 32 kilómetros cada uno. El número de los arranques disponibles se indica en el cuadro de instrumentos. Tras el último "Arranque" ya no se podrá poner el vehículo en servicio.
Desacoplamiento del canal de admisión - Desarrollo de funcionamiento
El desacoplamiento del canal de admisión (EKAS) consigue la mejor relación entre arremolinamiento de aire y la masa de aire en todos los estados de carga del motor.
Para el desacoplamiento del canal de admisión, la unidad de control CDI lee adicionalmente las siguientes señales:
Sensor de temperatura del aceite del motor (B1)
Sensor de la presión atmosférica para la presión atmosférica
Sensor del pedal acelerador (B37) para la identificación de carga
Sensor Hall del cigüeñal (B70) para el número de revoluciones del motor
Tras la evaluación de las señales de entrada, la unidad de control CDI activa el servomotor desacoplamiento del canal de admisión (M55) con una señal modulada por anchura de impulsos. En los márgenes inferiores del número de revoluciones del motor y de la carga del motor, se cierra la mitad de los canales de admisión (existen 2 canales de admisión por cilindro) por medio de las compuertas del EKAS.
Así se aumenta la velocidad de circulación de los gases de escape en los canales de admisión abiertos. A consecuencia se obtiene un paso espiral mayor, lo que causa un mejor remolino. Esto mejora la combustión y reduce, entre otras, las partículas de hollín en el gas de escape.
A medida que aumentan el número de revoluciones y la carga del motor se van abriendo continuamente los canales de admisión cerrados, de modo que para cada fase de funcionamiento del motor se dispone de la mejor relación posible entre turbulencia y masa de aire. Así se optimiza el comportamiento de los gases de escape y la potencia de motor.
En caso de avería o interrupción de la tensión de alimentación se abren las compuertas por la fuerza elástica.
Documentos referenciados
- gf0716p9997olf Relación de los componentes del sistema de inyección diésel common rail (CDI)