Pós-tratamento dos gases de escape - função

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Generalidades

O pós tratamento dos gases de escape com tecnologia Diesel Blue Tec serve para reduzir a emissão de gases nocivos do escapamento de motores diesel. A tecnologia é baseada no processo denominado " Redução Catalitica Seletiva" (SCR) , na qual, mediante um tratamento posterior dos gases de escape, os óxidos de nitrógênio (NOx) nocivos contidos nele são reduzidos a nitrogênio (N2) e vapor de água (H2O).

Os veículos equipados com tecnologia Diesel Blue Tec dispõem de componentes especiais de sistema e de um motor desenvolvido para esta finalidade, cuja combustão, com máxima eficiência e baixa emissão de partículas fuligem.

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Motivo

Ao otimizar o motor para aumentar o seu rendimento e, portanto o melhor desempenho possível com baixo consumo de combustível (C), o resultado é mais óxido de nitrógênio (NOx) produzido. Se a combustão fosse adaptada para uma baixa emissão de óxido de nitrógênio (NOx), então o consumo de combustível (C) aumentaria juntamente com a quantidade de partículas fuligem (PM), que nada mais são do que combustível sem queima.

Portanto, uma implementação de otimização interna do motor para redução NOx e fuligem, para atender as futuras normas legais não será possível, devido a esta relação inversa. isto significa que os gases de escape devem passar por um tratamento posterior.

Veículos equipados com tecnologia diesel dispoêm, portanto, de motor desenvolvido através de componentes que servem para reduzir os óxidos de nitrógênio (NOx) formados após a combustão. Esses componentes são projetados com peças separadas.

Alem disso, os veículos requerem um fluído extra: o NOx AdBlue, que é composto por uma solução de uréia e armazenada em um reservatório.

Para possibilitar um funcionamento correto, além dos componentes do sistema, estão integrados os seguintes subsistemas no sistema geral:

 Aquecimento do AdBlue

 Alimentação de ar comprimido

Funcionamento completo do sistema

Após a partida do motor, o módulo de comando do motor (10A01), através de uma rotina de verificação automática, disponibiliza o serviço do sistema Blue Tec.

Após autorização realizada do sistema, a válvula eletromagnética (17Y04) aciona a unidade de ar comprimido (5) e o ar comprimido flui pela válvula limitadora de pressão, passa pela unidade dosadora e é impelido até o bico injetor (7), através da tubulação de injeção. O ar comprimido também é fornecido para a entrada do módulo da bomba (2). Aqui, o ar faz com que a válvula pneumática de alívio de pressão feche a tubulação de retorno de AdBlue, desde o módulo da bomba (2) até o reservatório de AdBlue (3), para que seja possível a formação de pressão de AdBlue na unidade dosadora (8). Isto ocorre independente se o AdBlue é injetado ou não. O fluxo contínuo na unidade dosadora (8) e na tubulação de injeção garante que o AdBlue seja sempre fornecido ao bico injetor (7) localizado no lado externo da tubulação da borboleta do freio motor.

Isso também garante que nenhum resíduo de AdBlue seja deixado na unidade de dosadora (8), no bico injetor e na tubulação de injeção.

Quando o módulo de comando do motor (MR) aciona a bomba com base nos valores dos sensores, o AdBlue fornecido pelo módulo da bomba (2), que aspira do reservatório (3), é filtrado e bombeado até a unidade dosadora (8).

Sendo assim, o AdBlue chega na unidade dosadora (8), a pressão de serviço na válvula dosadora de AdBlue SCR (17Y03) fechada. Quando a válvula abre com periodicidade calculada pelo módulo do motor (MR), o AdBlue é impelido através dele e flui pela corrente de ar comprimido, devido a combinação de pressão e fluxo dos gases de escape, ao longo da tubulação de injeção e bico injetor (7).

Assim o AdBlue é injetado diretamente na corrente quente dos gases de escape.

A mistura AdBlue/ar resultante decompõe-se em amônia (NH3) no fluxo de calor dos gases de escape. A amônia gerada flui em direção do silencioso com catalisador de redução (6), juntamente com as moléculas de nitrogênio originadas durante a combustão. O interior do catalisador de redução (6) contém um estrutura tipo colméia revestido de cerâmica. Aqui ocorre a segundo estágio de redução.

As moléculas de óxido de nitrogênio encontram as moléculas de amônia. Liberando energia em forma de calor e, como produto de reação química, restam somente nitrogênio (N2) e vapor de água (H2O), inócuo para o meio ambiente. Para que cada ciclo de trabalho seja injetada a quantidade correta de AdBlue e no momento certo, é necessária uma troca de dados constante entre os sensores Blue Tec e o módulo de comando do motor (MR).

Para isto, os sensores da unidado dosadora (8) fornecem por exemplo, informações contínuas sobre pressão e a temperatura do AdBlue, bem como a pressão do ar comrpimido. Sensores adicionais fornecem informações sobre temperatura dos gases de escape na entrada e saída do catalisador de redução.

Há ainda o sensor combinado da umidade e da temperatura do ar (17B01) para levar em consideração a influência da umidade e da temperatura de admissão sobre as emissões de óxido de nitrogênio.

Os dados analógicos dos sensores do chassi são enviados para o módulo de comando do chassi (17A01), onde é digitalizado e transmitido pelo CAN ao módulo de comando do motor (MR).

O módulo de comando do motor (MR), também recebe informações sobre a concentração NOx nos gases de escape, através do sensor de Ox com unidade de comando (17B08).

No módulo de comando do motor (MR) ocorre os cálculos para os tempos de abertura da válvula dosadora de AdBlue (17Y03), assim como da válvula de aquecimento do reservatório (4), sob a inclusão das características atuais do motor e dos valores armazenados no mapa de desempenho. Os cálculos são realizados também no módulo de comando do chassi (17A01) que precisa acionar o módulo da bomba (17M01) e a válvula eletromagnética limitadora de pressão 33.01 (17Y04). Após o desligamento da ignição, a unidade dosadora (8) é ventilada para evitar danos por congelamento.

Isto occorre durante o funcionamento posterior do módulo de comando (máx. 300s) por abertura e fechamento da válvula eletromagnética limitadora de pressão 33.01 (17Y04) e da válvula dosadora de AdBlue (17Y03) em intervalos definidos. As variáveis básicas de influência para a duração da ventilação são a pressão existente no sensor de pressão de AdBlue (17B05) e do sensor de pressão do ar comprimido (17B06). Com base nos sinais dos sensores, o módulo de comando (MR) detecta que a unidado dosadora foi devidamente preenchida de ar e a ventilação é encerrada.

O aquecimento do AdBlue consiste de uma válvula de aquecimento do reservatório (17Y02), que encontra-se no lado direito do motor, e um sistema tubulações de arrefecimento, desde o motor até o reservatório de AdBlue

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Os componente individuais do Blue Tec, como o módulo da bomba (4), fluem diretamente através de canais e/ou tubulações com líquido de arrefecimento.
O fornecimento de calor das tubulações de AdBlue é realizado através de uma disposição de um pacote de tubulações e mangueiras flexíveis isolantes

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Função - aquecimento do AdBlue

O aquecimento do AdBlue se encarrega de que o AdBlue congelado, durante a parada do veículo, seja novamente fluidificado, evitando também que se congele enquanto estiver dirigindo em ambientes com baixa temperatura.

A válvula de aquecimento do reservatório (17Y02) é acionada pelo módulo de comando do motor (MR). A temperatura do AdBlue é reconhecida através do sensor combinado de nível e da temperatura AdBlue (17B02) integrado no reservatório de AdBlue (3), caso a temperatura se aproxime do valor limite definido de aprox.  8 °C. Assim que o líquido atinge uma temperatura de  65 °C, a válvula solenóide de aquecimento do reservatório (17Y02) recebe o sinal do módulo de comando do motor (MR) para abrir, de modo que o líquido de arrefecimento seja direcionado para circuito.

Assim que o líquido atinge uma temperatura de 65 ° C, o aquecedor de tanque SCR válvula solenóide (17Y02) recebe o sinal aberto a partir do controle do motor (unidade de controle MR) (10A01), de modo que refrigerante é ramificou-se a partir do líquido de arrefecimento do motor circuito.

Após a abertura, o líquido de arrefecimento flui através das tubulações na direção do módulo da bomba (2). No módulo da bomba (2) e no reservatório de AdBlue (3) contem um duto, através do qual flui líquido de arrefecimento diretamente para estes componentes. Depois, o líquido de arrefecimento retorna em direção ao motor.

Alimentação de ar comprimido

O ar comprimido é fornecido pela a unidade de comando do ar comprimido (5), (fixada na parte interna do quadro do chassi na altura silencioso) através de tubulações desde o módulo da bomba (2) até a unidade dosadora (8)

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Função da alimentação de ar comprimido

O ar comprimido providencia o transporte do AdBlue da unidade dosadora (8) até o bico injetor (7) e o retorno do AdBlue do módulo da bomba (2) para o reservatório de Adblue (3).

Após a partida do motor, o módulo de comando do motor (MR) aciona, através do módulo do chassi (17A01), a válvula eletromagnética limitadora de pressão (17Y04).

Ao abrir, o ar comprimido é derivado do circuito consumidor secundário. O ar compromido flui através da válvula eletromagnética limitadora de pressão 33.01(17Y04), preenche o reservatório (5.01) com 8,5 bar. Na válvula limitadora de pressão com descarga rápida (30.03) a pressão é limitada a 5,5 bar. O fluxo de ar comprimido passa pela válvula relé do ar comprimido (33.08) que não recebe sinal e assim permite que o ar comprimido passe através de qualquer equipamento que tenha sido ligado.

Quando o motor estiver em funcionamento a ar comprimido flui continuamente nesse peridodo. A função da válvula de retenção (8.01) é proteger o circuito de ar comprimido dos gases de escape do motor.

o ar comprimido, proveniente do circuito de consumo secundário, flui através da unidade dosadora (8) até o bico injetor (7) por meio de uma tubulação de ar comprimido. Também é impelido ar comprimido até a conexão do módulo da bomba (4). Aqui, o ar comprimido encarrega-se de que uma válvula comutadora pneumática feche o retorno do AdBlue, desde o módulo da bomba (2) até o reservatório AdBlue (3). Esta válvula é fechada, quando submetida a ar comprimido.

Saída de ar e redução da pressão de componentes individuais Blue Tec

Após o desligamento da ignição, a unidade dosadora (8) é ventilada para evitar danos por congelamento. Isto ocorre durante o funcionamento do módulo de comando (max. 30 segundos) ao acionar a válvula relé do ar comprimido (33.08). Durante a execução desse período, a válvula eletromagnética limitadora de pressão 33.01 (17Y04), não é acinada pois o fornecimento de ar comprimido no circuito não esvazia desnecessáriamente. Após atuar 5 vezes a válvula relé do ar comprimido (33.08), o reservatório de pressão é esvaziado completamente. Isto garante que o circuito fique claramente ventilado.

Se a válvula eletromagnética limitadora de pressão 33.01 fechar, abre a válvula pneumática de alívio de pressão no módulo da bomba (2), pois lá não atua nenhum ar comprimido. A consequência disto é que o canal de retorno ao reservatório do AdBlue (3) no módulo da bomba (2), é liberado.

As grandezas de influência principais para a duração da ventilação da unidade dosadora (8) são a pressão existente no sensor de pressão de AdBlue (17B05) e a pressão no sensor de pressão do ar comprimido (17B06).

Primeiramente, é calculada pressão no sensor de pressão de AdBlue (17B05) e a pressão no sensor de pressão do ar comprimido (17B06)

Se a diferença de pressão situar acima de um limite definido e/ou sendo a pressão medida de AdBlue mais alta que a pressão medida de ar comprimido, á válvula eletromagnética limitadora de pressão (33,01) é imediatamente fechada e o reservatório de pressão é completamente esvaziado pela válvula relé do ar comprimido (33.08) através da linha de alimentação.

O ar comprimido do circuito de consumo secundário 4 flui para a unidade dosadora (8) e então, contra a direção do fluxo da válvula dosadora de AdBlue (17Y03), através da unidade dosadora (8) e impele o AdBlue restante de volta na tubulação entre a unidade dosadora (8) e o módulo da bomba (2).

A válvula dosadora de AdBlue (17Y03) está fechada, não podendo haver fluxo de fluxo de AdBlue. A pressão formada na tubulação de AdBlue é reduzida pela linha de retorno aberta até o reservatório de AdBlue (3), uma vez que a válvula de comando pneumático no módulo da bomba (2) não é mais submetida à pressão de ar comprimido.

O AdBlue pode assim fluir de vota para o reservatório do AdBlue (3) e a pressão no sistema da tubulação de ADBlue é reduzida na pressão atmosférica aproximada.

A tubulação AdBlue, entre o módulo da bomba (2) e a unidade dosadora (8), é uma mangueira elástica. Ela é capaz de transportar volumes adicionais que possam surgir devido ao congelamento do Adblue restante na linha.

Os processos intermitentes de abertura e fechamento das válvulas implicadas são realizadas até que a pressão no sensor de pressão de AdBlue (17B05) seja menor que a pressão no sensor de pressão do ar comprimido (17B06)

A linha de AdBlue entre o módulo da bomba (2) e dispositivo de medição (8) é uma linha de mangueira elásticos. Esta linha de mangueira pode transportar volumes adicionais que possam surgir devido ao congelamento do AdBlue restante da linha.

Se o módulo de comando do motor (MR), com base nos sinais do sensor, reconhecer que a unidade dosadora (8) está preenchida suficientemente com ar e a pressão na sistema da tubulação de AdBlue for reduzida o suficiente, a ventilação é finalizada.

A ventilação da unidade dosadora (8) e do módulo da bomba (2) pode ser ouvida até o final do processo de ventilação, após o desligamento do motor.