Tratamiento posterior de los gases de escape - Funcionamiento

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Generalidades

El pos-tratamiento de los gases de escape con tecnología Diesel Blue Tec sirve para reducir la emisión de gases nocivos del escape de motores diésel. La tecnología es basada en el proceso denominado " Reducción Catalítica Selectiva" (SCR) , en la cual, mediante un tratamiento posterior de los gases del escape, los óxidos de nitrógeno (NOx) nocivos contenidos en él son reducidos a nitrógeno (N2) y vapor de agua (H2O).

Los vehículos equipados con tecnología Diesel Blue Tec disponen de componentes especiales de sistema y de un motor desarrollado para esta finalidad, cuya combustión, con la máxima eficiencia y baja emisión de partículas hollín.

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Motivo

Al optimizar el motor para aumentar su rendimiento y por lo tanto, el mejor desempeño posible con bajo consumo de combustible (C), como resultado se produce más óxido de nitrógeno (NOx). Si la combustión fuese adaptada para una baja emisión de óxido de nitrógeno (NOx), entonces el consumo de combustible (C) aumentaría junto con la cantidad de partículas de hollín (PM), que nada más son que combustible sin quemar.

Por lo tanto, una implementación de optimización interna del motor para reducción de NOx y hollín, para atender las futuras normas legales no será posible, debido a esta relación inversa, esto significa que los gases del escape deben pasar por un tratamiento posterior.

Vehículos equipados con tecnología Diesel disponen, por lo tanto, de motor desarrollado a través de componentes que sirven para reducir los óxidos de nitrógeno (NOx) formados después de la combustión. Esos componentes son proyectados con piezas separadas.

Además de eso, los vehículos requieren un fluido extra: Es el NOx AdBlue, que es compuesto por una solución de urea y almacenada en un depósito.

Para posibilitar un funcionamiento correcto, además de los componentes del sistema, están integrados los siguientes subsistemas en el sistema general:

 Calentamiento del AdBlue

 Alimentación de aire comprimido

Funcionamiento completo del sistema

Después de accionar el arranque del motor, el módulo de mando del motor (10A01), a través de una rutina de verificación automática, dispone del servicio del sistema Blue Tec.

Después de la autorización realizada del sistema, la válvula electromagnética (17Y04) acciona la unidad de aire comprimido (5) y el aire comprimido fluye por la válvula de alivio de presión, pasa por la unidad dosificadora y es impelido hasta el inyector (7), a través de la tubería de inyección. El aire comprimido también es suministrado para la entrada del módulo de la bomba (2). Aquí, el aire hace con que la válvula neumática de alivio de la presión cierre la tubería de retorno del AdBlue, desde el módulo de la bomba (2) hasta el depósito del AdBlue (3), para que sea posible la formación de presión del AdBlue en la unidad dosificadora (8). Esto ocurre de forma independiente si el AdBlue es inyectado o no. El flujo continuo en la unidad dosificadora (8) y en la tubería de inyección garante que el AdBlue sea siempre suministrado al inyector (7) localizado en el lado exterior de la tubería de la mariposa del freno-motor.

Eso también garante que ningún residuo de AdBlue sea dejado en la unidad dosificadora (8), en el inyector y en la tubería de inyección.

Cuando el módulo de mando del motor (MR) acciona la bomba con en los valores de los sensores, el AdBlue suministrado por el módulo de la bomba (2), que aspira del depósito (3), es filtrado y bombeado hasta la unidad dosificadora (8).

De este modo, el AdBlue llega en la unidad dosificadora (8), la presión de servicio en la válvula dosificadora del AdBlue SCR (17Y03) cerrada. Cuando la válvula abre con periodicidad calculada por el módulo del motor (MR), el AdBlue es impelido a través de él y fluye por la corriente de aire comprimido, debido a la combinación de presión del flujo de los gases de escape, a lo largo de la tubería de inyección y del propio inyector (7).

Así se inyecta el AdBlue directamente en la corriente caliente de los gases de escape.

La mezcla de AdBlue y aire resultante se descompone en amonio (NH3) en el flujo de calor de los gases de escape. El amonio generado fluye hacia el silenciador con catalizador de reducción (6), junto con las moléculas de nitrógeno generadas durante la combustión. El interior del catalizador de reducción (6) contiene una estructura tipo colmena revestida de cerámica. Aquí ocurre la segunda etapa de reducción.

Las moléculas de óxido de nitrógeno encuentran las moléculas de amonio. Liberando energía en forma de calor y, como producto de reacción química, restan solamente nitrógeno (N2) y vapor de agua (H2O), inocuo para el medio ambiente. Para que en cada ciclo de trabajo sea inyectada la cantidad correcta de AdBlue en el momento cierto, es necesario un cambio de datos constante entre los sensores de Blue Tec y el módulo de mando del motor (MR).

Para esto, los sensores de la unidad dosificadora (8) suministran por ejemplo, informaciones continuas sobre la presión y la temperatura del AdBlue, bien como la presión del aire comprimido. Sensores adicionales suministran informaciones sobre la temperatura de los gases de escape en la entrada y salida del catalizador de reducción.

Existe aún el sensor combinado de la humedad y de la temperatura del aire (17B01) para llevar en consideración la influencia de la humedad y de la temperatura de admisión sobre las emisiones de óxido de nitrógeno.

Los datos analógicos de los sensores del chasis son enviados al módulo de mando del chasis (17A01), donde es digitalizado y transmitido por el CAN al módulo de mando del motor (MR).

El módulo de mando del motor (MR), también recibe informaciones sobre la concentración NOx en los gases de escape, a través del sensor de Ox con unidad de mando (17B08).

En el módulo de mando del motor (MR) ocurren los cálculos para los tiempos de abertura de la válvula dosificadora de AdBlue (17Y03), también de la válvula de calentamiento del depósito (4), bajo la inclusión de las características actuales del motor y de los valores almacenados en el mapa de desarrollo. Los cálculos son realizados también en el módulo de mando del chasis (17A01) que precisa accionar el módulo de la bomba (17M01) y la válvula electromagnética de alivio de presión 33.01 (17Y04). Tras desconectar el encendido, se ventila la unidad dosificadora (8) para evitar daños por congelamiento.

Esto ocurre durante el funcionamiento del módulo de mando (max. 300s) por abertura e cierre de la válvula electromagnética de alivio de presión 33.01 (17Y04) y de la válvula dosificadora de AdBlue (17Y03) en intervalos definidos. Las variables básicas de influencia para la duración de la ventilación son la presión existente en el sensor de presión del AdBlue (17B05) y del sensor de presión del aire comprimido (17B06). Basándose en las señales de los sensores, el módulo de mando (MR) detecta que la unidad dosificadora fue debidamente rellenada de aire y se encierra la ventilación.

El calentamiento del AdBlue consiste en una válvula de calentamiento del depósito (17Y02), que se encuentra en el lado derecho del motor y en un sistema de tubería de refrigeración, desde el motor hasta el depósito AdBlue

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Los componentes individuales del Blue Tec, como el módulo de la bomba (4), fluyen directamente a través de canales y/o tuberías con líquido refrigerante.
El suministro de calor de las tuberías de AdBlue se realiza a través de una disposición de un conjunto de tuberías y mangueras flexibles aislantes

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Función - calentamiento del AdBlue

El calentamiento del AdBlue se encarga de que el AdBlue congelado, durante la parada del vehículo, sea diluido nuevamente, evitando también que se congele mientras se esté conduciendo en ambientes con baja temperatura.

La válvula de calentamiento del depósito (17Y02) se acciona por el módulo de mando del motor (MR). La temperatura del AdBlue se reconoce a través del sensor combinado de nivel y de la temperatura AdBlue (17B02) integrado en el depósito de AdBlue (3), caso la temperatura se aproxime del valor límite definido de aprox.  8 °C. Tan luego el líquido alcance una temperatura de  65 °C, la válvula solenoide de calentamiento del depósito (17Y02) recibe la señal del módulo de mando del motor (MR) para abrir, de manera que el líquido refrigerante sea dirigido hacia el circuito.

Tan luego el líquido refrigerante llegue a una temperatura de 65°C, el calefactor del tanque SCR válvula solenoide (17Y02) recibe la señal abierto a partir del control del motor (unidad de control MR) (10A01), de manera que la refrigeración se distribuye a partir del líquido refrigerante del circuito del motor.

Tras la apertura, el líquido refrigerante fluye a través de las tuberías hacia el módulo de la bomba (2). En el módulo de la bomba (2) y en el depósito de AdBlue (3) hay un canal, a través del cual fluye el líquido refrigerante directamente hacia estos componentes. Después, el líquido refrigerante retorna hacia el motor.

Alimentación de aire comprimido

La unidad de mando de aire comprimido (5), (fijada en la parte interna del cuadro del chasis a la altura del silenciador) suministra aire comprimido a través de tuberías desde el módulo de la bomba (2) hasta la unidad dosificadora (8)

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Función de la alimentación del aire comprimido

El aire comprimido providencia el transporte del AdBlue de la unidad dosificadora (8) hasta el inyector (7) y el retorno del AdBlue del módulo de la bomba (2) para el depósito de Adblue (3).

Tras el arranque del motor, el módulo de mando del motor (MR) acciona, a través del módulo del chasis (17A01), la válvula electromagnética e alivio de presión (17Y04).

Al abrir, se deriva el aire comprimido del circuito consumidor secundario. El aire comprimido fluye a través de la válvula electromagnética de alivio de presión 33.01 (17Y04), llena el depósito (5.01) con 8,5 bar. En la válvula de alivio de presión con descarga rápida (30.0 3) la presión se limita a 5,5 bar. El flujo de aire comprimido pasa por la válvula relé del aire comprimido (33.0 8) que no recibe señal y así permite que el aire comprimido pase a través de cualquier equipamiento que haya sido conectado.

Cuando el motor esté funcionando el aire comprimido fluye continuamente en ese período. La función de la válvula de retención (8.01) es proteger el circuito de aire comprimido de los gases de escape del motor.

El aire comprimido, proveniente del circuito de consumo secundario, fluye a través de la unidad dosificadora (8) hasta el inyector (7) a través de una tubería de aire comprimido. También es impelido aire comprimido hasta la conexión del módulo de la bomba (4). Aquí, el aire comprimido se encarga de que una válvula conmutadora neumática cierre el retorno del AdBlue, desde el módulo de la bomba (2) hasta el depósito del AdBlue (3). Esta válvula se cierra, cuando es sometida al aire comprimido.

Salida de aire y reducción de presión de componentes individuales Blue Tec

Tras desconectar el encendido, se ventila la unidad dosificadora (8) para evitar daños por congelamiento. Esto ocurre durante el funcionamiento del módulo de mando (max. 30 segundos) al activar la válvula relé del aire comprimido (33.08). Durante la ejecución de ese período, la válvula electromagnética de alivio de presión 33.01 (17Y04), no es accionada pues el suministro de aire comprimido en el circuito no vacía innecesariamente. Después de actuar 5 veces la válvula relé del aire comprimido (33.08), el depósito de presión es vaciado completamente. Esto garante que el circuito esté claramente ventilado.

Si la válvula electromagnética de alivio de presión 33.01 se cierra, se abre la válvula neumática de alivio de presión en el módulo de la bomba (2), pues allí no actúa ningún aire comprimido. La consecuencia de esto es que el canal de retorno depósito del AdBlue (3) en el módulo de la bomba (2), es liberado.

Las grandezas de influencia principales para la duración de la ventilación de la unidad dosificadora (8) son la presión existente en el sensor de presión del AdBlue (17B05) y la presión en el sensor de presión del aire comprimido (17B06).

Primero, es calculada la presión en el sensor de presión del AdBlue (17B05) y la presión en el sensor de presión del aire comprimido (17B06)

Si la diferencia de presión es superior a un limite definido o siendo la presión medida de AdBlue más elevada que la presión medida del aire comprimido, la válvula electromagnética de alivio de presión (33,01) es inmediatamente cerrada y el depósito de presión es completamente vaciado por la válvula relé del aire comprimido (33.08) a través de la línea de alimentación.

El aire comprimido del circuito de consumo secundario 4 fluye para la unidad dosificadora (8) y entonces, contra la dirección del flujo de la válvula dosificadora del AdBlue (17Y03), a través de la unidad dosificadora (8) e impele el AdBlue restante de vuelta en la tubería entre la unidad dosificadora (8) y el módulo de la bomba (2).

La válvula dosificadora de AdBlue (17Y03) está cerrada, no pudiendo haber flujo del flujo de AdBlue. La presión formada en la tubería de AdBlue se reduce por la línea de retorno abierta hasta el depósito de AdBlue (3), una vez que la válvula de mando neumático en el módulo de la bomba (2) ya no es sometida a la presión de aire comprimido.

El AdBlue puede así fluir de retorno al depósito del AdBlue (3) y la presión en el sistema de la tubería del ADBlue es reducida en la presión atmosférica aproximada.

La tubería de AdBlue, entre el módulo de la bomba (2) y la unidad dosificadora (8), es una manguera elástica. Ella es capaz de transportar volúmenes adicionales que puedan surgir debido al congelamiento del Adblue restante en la línea.

Los procesos intermitentes de abertura y cierre de las válvulas implicadas son hasta que la presión en el sensor de presión del AdBlue (17B05) sea menor que la presión en el sensor de presión del aire comprimido (17B06)

La línea de AdBlue entre el módulo de la bomba (2) y el dispositivo de medición (8) y una línea de manguera elástica. Esta es capaz de transportar volúmenes adicionales que puedan surgir debido al congelamiento del Adblue restante en la línea.

Si el módulo de mando del motor (MR), con base en las señales del sensor, reconoce que la unidad dosificadora (8) está abastecida lo suficiente con aire y la presión en el sistema de la tubería de AdBlue es reducida lo suficiente, la ventilación es finalizada.

La ventilación de la unidad dosificadora (8) y del módulo de la bomba (2) puede ser oída hasta el final del proceso de ventilación, después de haber desconectado el motor.