inyección de gasolina - inacap

Héctor Alejandro Del Pino Muñoz Ing. (E) Mecánico Automotriz

INSTITUTO PROFESIONAL INACAP CONCEPCIÓN – TALCAHUANO

““Control de Emisiones Contaminantes”

Profesor : Sr. Héctor Alejandro Del Pino Muñoz Programa de Estudios : Mecánica Automotriz en Sistemas Electrónicos Asignatura : Sistemas de Inyección Electrónicos de

Gasolina Semestre : Cuarto Semestre Lectivo : Primavera

Talcahuano, Agosto del 2011

SIEG Unidad VI Control de Compensación de Inyección y Encendido 2


UNIDAD VII CONTROL DE EMISIONES CONTAMINANTES 7.1.- INTRODUCCIÓN:

A las puertas de iniciar un nuevo milenio y entrar en el tan esperado y al mismo tiempo temido siglo XXI, debemos hacer un balance sobre el desarrollo logrado en los últimos decenios. Si este balance lo enfocamos únicamente hacia los logros en el campo tecnológico, podemos decir que ha sido un avance formidable comparado con los logrados al inicio del siglo que termina. Pero si el balance lo realizamos desde el punto de vista de conservación de recursos, ecología y protección ambiental, debemos de aceptar que el resultado es ampliamente negativo. Lo que se conoce como emisión de gases es el conjunto de gases contaminantes que se encuentran en el ambiente producidos por los motores de combustión interna, entre otros. En la emisión de gases participan tres elementos fundamentales, que a su vez parten del proceso de combustión interna en los motores de gasolina. Estos elementos son: Combustible, Oxígeno y Calor. En teoría podría existir una combustión perfecta con una relación de aire a combustible de 14.7 [kg] de aire a un 1[kg] de combustible. Aun logrando esta relación se produciría cierto nivel de emisión aunque casi insignificante. Debemos de aclarar en este punto; aunque no es el tema principal de este capítulo; que los diseñadores de motores y los fabricantes de los mismos están en vías de desarrollar alternativas al actual motor de combustión interna. De producirse este logro estaríamos en vías de eliminar gran parte de la contaminación ambiental. Pero ese es otro tema diferente al que estamos tratando. Como en la realidad no es posible lograr una combustión ideal, debemos de indicar que lo que normalmente tenemos es una combustión incompleta con sus respectivos subproductos o emisiones. Estas emisiones se incrementan debido a una falta de inspección y un mantenimiento inadecuado. Los principales subproductos o emisiones de la combustión del tipo nocivas son: Monóxido de carbono (CO): Este gas es producido por una combustión incompleta debido a un insuficiente suministro de oxígeno en la cámara de combustión. En palabras más simples es combustible parcialmente quemado el cual esta asociado a un olor muy particular. Hidrocarburo (HC): Este se da por una mezcla deficiente entre el combustible y oxígeno. La deficiencia puede ser producida por una mezcla muy rica o muy pobre entre estos dos elementos. Hay otros factores que contribuyen a esta emisión, como lo son: aceite en la cámara de combustión, falla en el encendido, cruce excesivo de válvulas, sobrecarga del vehículo, temperatura del motor y altura del sitio en donde se da la combustión. En términos populares esto es lo que se conoce como "no está quemando bien la gasolina". Oxido de Nitrógeno (NOX): El nitrógeno que es el gas que constituye el 78% de la atmósfera es estable en condiciones normales. Sometido a altas temperaturas; sobre 1,500 grados centígrados y alta concentración de oxígeno; reacciona al oxígeno para formar oxido de nitrógeno (NOX). Esta reacción ocurre cuando se realizan aceleraciones extremas que ocasionan una alta temperatura en la cámara de combustión. Los sistemas de control del motor reaccionar pasando Oxígeno para bajar la temperatura pero en el proceso se produce oxido de nitrógeno. Los bancos de gases han tenido un gran desarrollo a través de los años, desde poder medir solamente una emisión (CO), hasta poder medir cinco emisiones (HC, CO, CO2, O2, NOX). A su vez existen dos tipos de pruebas de emisión de gases: La Certificación: es una prueba dinámica que se realiza sobre un dinamómetro en el cual se simula las condiciones de manejo de un auto en movimiento. Con esta prueba se miden las cinco emisiones antes mencionadas. Inspección y Mantenimiento (I/M): Esta es la prueba que se ha establecido para nuestro país. Se utiliza para la revisión periódica de la emisión de gases. Es una prueba estática y se realiza en marcha ralentí(neutral) y a menos de 1000 r.p.m. y en aceleración entre 2000 y 2700 r.p.m.. Esta prueba mide solo 4 de las cinco emisiones



(HC, CO, CO2 y O2). El oxido de nitrógeno (NOx) sólo puede medirse en pruebas dinámicas por lo tanto no es posible medirlo con esta prueba. Otro de los elementos que se encuentra presente en el tema que tocamos es el catalizador. En términos sencillos es un filtro que se encuentra acoplado al sistema de escape y que tiene la función de retener los elementos residuales de la combustión (emisiones). El catalizador tiene un promedio de vida de 2 años y debe de ser revisado periódicamente. A partir de este año todos los vehículos nuevos deben de tener catalizadores. Las normas utilizadas para medir las emisiones en los motores de gasolina son las siguientes de acuerdo a que si el vehículo tiene o no instalado un catalizador. En nuestro medio se están iniciando campañas tendientes a motivar a los dueños de automóviles a que acudan a realizar revisiones de emisión de gases. Si Ud. acude a uno de estas revisiones esto es lo que ocurrirá durante la misma: Revisarán el sistema de escape del vehículo, el mismo no deberá presentar ruptura y si presenta alguna no se

podrá realizar la medición. Comprobarán que el vehículo esté equipado con un catalizador, el cual no debe presentar ni roturas ni

abolladuras, si presenta alguna de estas anomalías no se podrá realizar la medición. Revisarán que el motor esté a su temperatura de funcionamiento. Introducirán una sonda de por lo menos 30 [cm] en el tubo de escape. Realizarán la medición de las emisiones de acuerdo a los siguientes parámetros: Medición de los valores en marcha mínima a menos de 1000 r.p.m. Aceleración del motor entre 2000 y 2700 r.p.m. y lectura de emisiones respectivas. Luego de esto le suministrarán la medición registrada de cada uno de los gases (emisiones) y le indicarán las

acciones correctivas según sea el caso. Y es precisamente en este punto en el cual necesitamos hacer un énfasis extremo. Cualquier medida que adopten los fabricantes o cualquier medición que impongan las autoridades no surtirá un efecto positivo a menos que los dueños de los vehículos pongan en práctica las medidas correctivas y la práctica de mantenimientos adecuados y oportunos. Solo de esa manera podemos entrar con seguridad en el tan esperado siglo XXI.

Gases Sin Convertidor

Con Convertidor

HC 300 PPM 100 PPM

CO 3% 0.5%

CO2 12% a 15% 12% a 15%



7.2.- COMPONENTES DE LOS GASES DE ESCAPE:

Cuando se habla de la composición de los gases de escape de un vehículo se utilizan siempre los mismos términos: Monóxido de carbono, Óxidos de Nitrógenos, Partículas de hollín e Hidrocarburos. En este contexto, solo pocas veces se menciona que estas sustancias integrantes sólo representan una fracción de la total cantidad de gases de escape. Debido a ello, antes de describir las diferentes sustancias que integran los gases de escape, le mostramos aquí la composición aproximada de los gases de escape que despiden los motores Otto y los Diesel.

N2 = Nitrógeno; O2 = Oxígeno; H2O = Agua; CO2 = Dióxido de carbono; CO = Monóxido de Carbono

NOX = Óxidos Nítricos o Óxidos de Nitrógeno Pb = Plomo; SO2 = Dióxido de Azúfre HC = Hidrocarburos PM = Material Particulado (ejemplo hollín)

Composición de los gases de escape de un motor a Gasolina o motor OTTO

Composición de los gases de escape de un motor Diesel

Componentes de entrada y salida de la combustión en el motor: La siguiente representación gráfica muestra una idea general resumida sobre los componentes iniciales y finales de la combustión en el motor.



Descripción de los componentes que integran los gases de escape:

Nitrógeno – N2 : Es un gas no combustible, incoloro e inodoro, es un componentes elemental de nuestro aire respiratorio (78% Nitrógeno, 21% Oxígeno, 1% otros gases) y se alimenta al proceso de combustión conjuntamente con el aire de admisión. La mayor parte del Nitrógeno aspirado vuelve a salir puro en los gases de escape; sólo una pequeña parte se combina con el oxígeno O2, (Óxidos de Nitrógeno NOX).

Oxígeno – O2 : Es u gas incoloro, inodoro e insípido. Es el componente más importante de nuestro aire repiratorio (21%). Se aspira a través del filtro de aire, igual que el Nitrógeno.

Agua – H2O : Es aspirada en parte por el motor (humedad del aire) o se produce con motivo de la combustión “fría” (fase de calentamiento del motor). Es un componente inofensivo de los gases de escape.

Dióxido de Carbono – CO2 : Es un gas incoloro, no combustible. Se produce al ser quemados los combustibles que contienen carbono (por ejemplo. Gasolinas, diesel). El carbono se combina durante esa operación con el oxígeno aspirado. Las discusiones generales en torno a las alteraciones climatológicas (efecto “invernadero”), el tema de las emisiones de CO2 se ha hecho consciente en la opinión pública. El CO2 reduce el estrato de la atmósfera terrestre que suele servir de protección contra la penetración de los rayos UV (la tierra se calienta).

Monóxido de Carbono – CO : Se produce con motivo de la combustión incompleta de combustible que contiene carbono. Es un gas incoloro, inodoro e insípido, explosivo y altamente tóxico. Bloquea el transporte de oxígeno por parte de los glóbulos rojos. Es mortal, incluso en una baja concentración en el aire respiratorio. En una concentración normal en el aire se oxida a corto tiempo, formando Dióxido de Carbono CO2.

Óxidos de Nitrógeno – NOX (Óxidos Nítricos) : Son combinaciones de Nitrógeno y Oxígeno (por ejemplo NO, NO2, N2O,...). Los óxidos de nitrógeno se producen al existir una alta presión, alta temperatura y exceso de oxígeno durante la combustión en el motor. Ciertos óxidos nítricos son nocivos para la salud. Las medidas destinadas a reducir el consumo de combustible suelen conducir lamentablemente a un ascenso de las concentraciones de NOX en los gases de escape, porque una combustión más eficaz produce temperaturas más altas. Estas altas temperaturas generan una mayor emisión de Óxidos de Nitrógeno.



Dióxido de Azufre – SO2 : Es u gas incoloro, de olor penetrante, no combustible. El dióxido de azufre o anhídrido sulfuroso propicia las enfermedades de las vías respiratorias, pero invierte sólo en una medida muy reducida en los gases de escape. Si se reduce el contenido de azufre en el combustible es posible disminuir las emisiones de SO2.

Hidrocarburos – HC : Son componentes no quemados del combustible, que surgen en los gases de escape después de una combustión incompleta. Los HC se manifiestan en diferentes combinaciones (por ejemplo: C6 H6; C8 H18 ) y actúan de diverso modo en el organismo. Algunos de ellos irritan los órganos sensoriales, mientras que otros son cancerígenos (por ejemplo, el benceno).

Plomo – Pb : Ha desaparecido por completo en los gases de escape de los vehículos. El plomo en el combustible impedía la combustión detonante debida al auto ignición y actuaba como una sustancia amortiguadora en los asientos de las válvulas. Con el empleo de aditivos ecológicos en el combustible sin plomo, se han podido mantener casi idénticas las características antidetonantes.

Material Particulado – MP de Hollín : Son generados en su mayor parte por los motores Diesel. Los efectos que ejercen sobre el organismo humano todavía no están aclarados por completo.

Comparación entre un automóvil y un camión: Para el desarrollo de futuros vehículos es, entre otras cosas, importante saber qué grupo de vehículos produce qué componentes en los gases de escape. A pesar de que al tráfico de mercancías le falta mucho para alcanzar las cifras de matriculación y kilometrajes de los vehículos destinados al tráfico de personas, los camiones son los principales causantes de determinados componentes en los gases de escape. El tráfico de mercancías, debido al empleo de grupos diesel pesados, produce un elevado porcentaje de los Óxidos de Nitrógeno NOX y de las partículas de hollín MP.



7.3.- REDUCCIÓN:

Hoy en día ya no basta desarrollar tecnologías específicas para vehículos, destinadas a reducir determinados componentes en los gases de escape y el consumo de combustible. Por ese motivo se procede a contemplar al vehículo entero y a ajustar entre sí todos sus componentes. En virtud de este desarrollo integral de los vehículos se pueden describir tres estrategias básicas para la reducción de los gases de escape. Reducción del consumo de combustible. Depuración de los gases de escape. Control de funcionamiento.

Las medidas específicas que están relacionadas con estos conceptos se presentan de la siguiente manera: a) Reducción del Consumo de Combustible:

Aerodinámica: Las formas aerodinámicas del vehículo ofrecen una baja resistencia al aire. Esto se traduce en un menor consumo de combustible.

Reducción de Peso: Los altos niveles de seguridad y los crecientes niveles de confort son factores opuestos a la reducción de peso. Sin embargo, es necesario reducir el peso para poder disminuir el consumo. Ejemplos de esta particularidad son los Audi A8 / A2 (Space Frame) y el Lupo 3L TDI. En estos vehículos se emplean por ejemplo materiales ligeros para la carrocería (aluminio, magnesio).

Sistemas de gestión del motor: Los sistemas de gestión de los motores de actualidad influyen sobre los componentes regulables (actuadores) de un motor. Eso significa, que todas las señales de los sensores (por ejemplo: régimen del motor, masa de aire, presión de sobrealimentación) se analizan en la unidad de control del motor y se transforman en señales de regulación para los componentes regulables (por ejemplo: cantidad y momento de la inyección, ángulo del encendido). De ese modo es posible gestionar el motor en función de la carga y optimizar la combustión.

Regulación de la gestión del motor



Unidad motor y transmisión Lupo 3L TDI

Optimización de motores y transmisiones: El diseño de motores y transmisiones ejerce una gran influencia sobre el consumo de un vehículo. En el caso de los motores, por ejemplo, los sistemas de inyección de vanguardia son factores importantes para establecer una combustión con consumos mínimos: Sistema de inyector – bomba en la versión diesel (TDI). Inyección directa en la versión de gasolina (FSI). En el caso de los cambios es preciso adaptar las relaciones de las marchas al tamaño y peso del vehículo. Aparte de ello se implantan mientras tanto transmisiones de 6 marchas. De esa forma se puede utilizar el motor predominantemente en el régimen de revoluciones que representa el consumo más adecuado.

Recirculación de gases de escape: En los motores de vanguardia se implanta la recirculación de gases de escape, para reducir, una parte, la potencia necesaria para la admisión del motor y, por otra, para aprovechar el efecto positivo de los gases de escape sobre el fenómeno de la combustión en determinadas situaciones de la marcha. El sistema de recirculación de gases de escape denominado EGR (Exhaust Gas Recirculation) se utiliza para el tratamiento de los óxidos de nitrógeno formados por la oxidación del nitrógeno presente en el aire al inflamarse la mezcla. Para reducir las emisiones es suficiente con que la temperatura alcanzada en la cámara de combustión no sea elevada y las concentraciones de oxígeno sean reducidas. La válvula EGR es la encargada de efectuar la recirculación de parte de los gases de escape al colector de admisión, para que formen parte de la mezcla. La disminución de los hidrocarburos y del monóxido de carbono se logra inyectando aire en el sistema de escape, de manera que estos elementos se oxidan convirtiéndose en dióxido de carbono y agua.

Funcionamiento del sistema de recirculación de gases: El colector de admisión como ya sabemos es el encargado de llevar al interior de los cilindros el aire de la mezcla (o la mezcla de aire y combustible) por demanda de los pistones de los cilindros. La toma de vacío que tiene la válvula EGR basa su funcionamiento en este efecto, la succión de aire crea un vacío que actúa sobre el diafragma de la válvula comprimiendo el muelle resorte y levantando la válvula que permite el paso del gas de escape desde el colector de escape hacia el colector de admisión. De la misma forma cuando menor sea la succión de aire (o mezcla) por parte de los cilindros, menor será el vacío por lo que el diafragma permitirá al muelle resorte a bajar a su posición dejando al vástago cerrar la válvula de entrada de gases de escape al colector de admisión. Los sistemas de recirculación de gases de escape que se incorporan en algunos modelos de automóviles, están diseñados para controlar la formación de los diferentes óxidos de nitrógeno (NOx), en los gases del escape, que se forman a grandes temperaturas. Consecuentemente ocurre durante el período de temperatura máxima del ciclo e combustión. Las elevadas temperaturas y las relaciones de aire y combustible que son factores del control de emisiones de hidrocarburos (HC) y monóxido de carbono (CO), conducen desafortunadamente a aumentar la formación de emisiones de óxido de nitrógeno. Por tanto, fue necesario diseñar una sistema que efectivamente evitará la formación de óxido de nitrógeno, sin influir desfavorablemente en el control de HC y CO. El sistema de recirculación de gas del escape sirve para esta importante misión. El sistema EGR se basa en el principio de la formación de emisiones NOx, pueden limitarse reduciendo las temperaturas máximas de la carga de combustible que arde en las cámaras de combustión del motor. Estos pueden lograrse introduciendo un material inerte en la cámara de combustión y como el gas de escape es un material inerte y abunda se usa en el EGR para alimentar dentro del múltiple de admisión.



La dilución de la carga fresca de combustible con cantidad calibrada de gas del escape se efectúa anteriormente con el patrón de distribución de los tiempos que alimenta el grado de traslape en la operación de las válvulas. Teniendo abiertas al mismo tiempo la válvula de admisión y la de escape en el mismo cilindro un número limitado de grados, la carga de admisión se diluía con los últimos gases que salían del cilindro. Cuando se necesita diluir más la carga de combustible que el traslape de la operación de la válvula podría proporcionarse, se inventó el sistema de recirculación de gases de escape. No todos los modos de operación del motor son críticos en los que respecta a las emisiones de NOx. Como tal, la válvula EGR y la fuente de vacío esta diseñada para variar la cantidad de gas de escape de circulado. Como la formación de NOX es menor que la velocidad de ralentí no se necesita recirculación, por lo tanto, la apertura o fuente de vacío esta colocada sobre la mariposa de aceleración (mariposa de aceleración cerrada), la válvula EGR se mantiene cerrada por un por un resorte espiral colocado arriba del diafragma de la válvula. Conforme se abre el acelerador, la formación de óxidos de nitrógenos aumenta rápidamente para controlar esta condición, la abertura de la placa del acelerador expone el diafragma de la válvula medidora de vacío aumentando del múltiple, aproximadamente de 3 pulgadas de vacío de mercurio (vacío), la válvula se levanta de su asiente y se permite que entre el gas de escape al sistema de alimentación, para limitar la formación de emisiones de NOX. La regulación de la válvula es constante sobre una presión de vacío de cinco pulgada de mercurio. La válvula es rápidamente abierta al acelerar desde la posición con la mariposa cerrada. Cuando la mariposa esta aproximadamente a la aceleración total el vacío del múltiple esta bajo 3 pulgadas de mercurio aproximadamente la válvula EGR se cierra un poco. Solo se usa una porción muy pequeña del gas de escape produciéndose el flujo máximo durante la velocidad de viaje (vacío del múltiple relativamente alto). Este sistema se clasifica como variable ya que efecto de control de la válvula determina cuando y en que grado ocurre la dilución de la carga de combustible. En algunos vehículos el EGR se compone de la válvula y dos pasajes fundidos en el múltiple de admisión, uno de los pasajes va al conducto de desviación del calor a una válvula medidora. El otro pasaje conduce de la válvula a agujeros dispuestos en forma central en le piso del múltiple de admisión debajo del carburador. Como se explicó anteriormente la producción de NOX aumenta a medida que la temperatura dentro de la cámara de combustión aumenta debido a la aceleración o cargas pesadas en el motor, ya que las altas temperaturas propician la combinación de oxígeno y el nitrógeno del aire. Por con siguiente, la mejor manera de disminuir la producción de NOX es manteniendo la temperatura en la cámara de combustión. Los gases de escape consisten principalmente de dióxido de carbono y vapor de agua que son gases inertes y no reaccionan con el oxígeno; el sistema EGR lo recircula a través del múltiple de admisión para reducir la temperatura a la que ocurre la combustión. Cuando la mezcla de aire y combustible y los gases de escape se mezclan, la proporción de combustible en la mezcla baja naturalmente (la mezcla se vuelve pobre), y a demás, una parte de calor producido por la combustión de la mezcla es desalojado por el gas de escape, la temperatura máxima en la cámara de combustión baja, reduciendo la cantidad de NOX producida. En el sistema EGR la cantidad de gas de escape es controlada por el modulador de vacío EGR. Esto es necesario por que la presión en el múltiple de escape varía por mucho [mm Hg], sobre y debajo la presión atmosférica (estas variaciones se denominan al mismo tiempo pulsaciones), al mismo tiempo la presión de admisión es alta cuando la carga del motor es pequeña. Por eso la cantidad de escape recirculado por el sistema EGR no es controlada, recirculará más gas de escape del necesario debido a la alta presión del múltiple, cuando la carga del motor es pequeña, eso ara que el motor no funcione correctamente. Además, no es casi necesidad que funcione el sistema EGR cuando la carga del motor es pequeña, ya que la mayor parte de NOX es producido con cargas pesadas. Por las razones ya mencionadas, se necesita un modulador de vacío EGR para limitar la cantidad de gas de escape que es recirculado cuando la carga es pequeña. La proporción de gas de escape presente en la mezcla aire-combustible es llamada proporción EGR. Como la producción de NOX es baja no es necesario usar el sistema EGR en este momento. Por eso, como el uso de EGR baja el desempeño del vehículo, el EGR es automáticamente apagado en este momento.



EGR permanece cerrada

Cuando la temperatura es baja. Cuando esta en ralentí. Cuando esta bajo una carga grande Cuando la presión en colector de admisión es baja.

Sistema de Ventilación Positiva del Cárter (PCV): La ventilación positiva del cárter es un sistema que fue desarrollado para remover vapores dañinos del motor y prevenir que esos vapores sean expedidos a la atmósfera. El sistema PCV lleva a cabo esto mediante un cabezal de vacío para retirar los vapores del cárter hacia el múltiple de admisión. De ahí los vapores son llevados junto con la mezcla aire – combustible a la cámara de combustión en donde son quemados. El flujo o circulación dentro del sistema está controlado por la válvula PCV que efectivamente realiza una ventilación del cárter y actúa como un mecanismo de control de contaminación. Los sistemas PCV han sido un equipamiento estándar en todos los vehículos nuevos desde principios de los años 70. Con anterioridad a 1963 el sistema PCV fue usado solo en el estado de California. Existen una variedad de sistemas PCV usados por varios fabricantes y modelos de automóviles producidos desde 1963 pero todos funcionan esencialmente igual.

Los sistemas PCV pueden ser abiertos o cerrados. Los dos sistemas son muy similares. Sin embargo, el sistema Cerrado, que está en uso desde 1968, es más efectivo en el control de la contaminación. Los sistemas difieren en la forma en que el aire fresco entra al cárter y los vapores en exceso son expelidos. Sistemas PCV Abiertos: saca aire fresco a través de un venteo del tapón de relleno de aceite. Esto no representa problemas en tanto que el volumen de vapores sea mínimo. Sin embargo, cuando el volumen de vapores del cárter es excesivo, éstos son forzados de regreso y se ventean a la atmósfera a través del mismo venteo del tapón. El sistema PCV abierto aunque remueve exitosamente los vapores del cárter no es completamente efectivo como un sistema de control de contaminación. Sistemas PCV Cerrados: saca aire fresco del alojamiento del filtro de aire. En éste sistema, el tapón de relleno de aceite NO está comunicado con la atmósfera. Consecuentemente, el exceso de vapores se lleva de regreso al alojamiento del filtro de aire y de ahí al múltiple de admisión. El sistema cerrado evita que la cantidad de vapor ya sea normal o excesiva llegue a la atmósfera. El sistema cerrado es muy efectivo como un sistema de control de contaminación. La válvula PCV: La parte más crítica del sistema PCV es la válvula de control de flujo, comúnmente llamada válvula PCV. El propósito del esta válvula es regular el flujo de vapores del cárter al múltiple de admisión. Esto es necesario para proporcionar la ventilación adecuada del cárter sin desajustar la mezcla aire – combustible para la combustión. Los gases de escape y los vapores deben ser removidos con la misma rapidez con la que entran al cárter. Debido a que durante la marcha en vacío los gases de escape son mínimos y aumentan durante la operación a alta velocidad, la válvula PCV debe controlar el flujo de vapor de acuerdo a éstas variaciones. La válvula PCV está diseñada para compensar los requerimientos de ventilación del motor a diferentes velocidades del mismo. La válvula es operada por el vacío en el múltiple de admisión el cual aumenta o disminuye de acuerdo al cambio de velocidad del motor. Por ejemplo (visualice las figuras iniciales), en marcha en vacío o baja velocidad el vacío en el cabezal es alto. Esto succiona el émbolo hacia delante, o sea, hacia el extremo del cabezal. Debido a la forma del émbolo, el flujo de vapor se reduce al mínimo. El bajo flujo de vapor es adecuado para los propósitos de ventilación y no se desajusta la relación de la mezcla aire – combustible. A altas velocidades el vacío disminuye. El émbolo es atraído a la mitad del camino en el alojamiento. Esto permite el máximo flujo de vapor. Debido a que el motor necesita más mezcla aire – combustible a altas



velocidades, la introducción de más vapor no afecta el funcionamiento. En el caso de contra explosiones, la presión del múltiple de admisión obliga el retroceso del émbolo a la posición cerrada o posición de motor apagado. Esto evita que la flama de la contra explosión llegue al cárter e incendie los vapores. Un sistema PCV sin mantenimiento fallará rápidamente y el resultado será caro y problemático para el dueño del vehículo. Si el cárter no se ventila adecuadamente, el aceite del motor se contaminará rápidamente y se empezarán a formar acumulaciones de lodo en el mismo.. Las partes internas no protegidas por el aceite del motor empezarán a oxidarse y/o corroerse debido a la acumulación de agua y ácidos que quedarán atrapados en el cárter. Si el sistema PCV no está operando adecuadamente, el flujo de vapores del cárter hacia el múltiple de admisión no será regulado adecuadamente. Esto a su vez, desajustará la mezcla aire – combustible para la combustión y causará mala carburación o que se mate el motor. Además, las válvulas de entrada y salida, y las bujías se quemarán y se desgastarán prematuramente afectando el rendimiento y requiriendo costosas reparaciones. La válvula PCV debiera ser reemplazada una vez al año o 16.000 km, ya que una limpieza no la recupera totalmente, debido a que su componente mecánico (el resorte) pierde tensión que no puede recuperarse. Todas las mangueras o tubos utilizados en el sistema PCV deben ser limpiados e inspeccionados. Si se notan cuarteadoras o roturas en las mangueras, éstas deben ser reemplazadas. Todas las conexiones deben ser inspeccionadas para asegurar un sello hermético. El mantenimiento adecuado de la PCV ayudará a reducir las emisiones totales del vehículo.

Aireación del depósito de Combustible: Para evitar que los vapores de gasolina (Hidrocarburos HC) contaminen el ambiente, la gasolina evaporada del depósito de combustible se almacena en un depósito de carbón activo (cánister) y se alimenta de forma específicamente dosificada para la combustión. Componentes: A Cánister; B Cámara de vapor; C Cámara de aire; D Tanque de gasolina; E Solenoide de purga; F Múltiple de vacío; G Solenoide de ventilación; H Solenoide de interruptor de presión; J Limpiador de aire; K sensor de presión del tanque de combustible; L Puerto de servicio EVAP; M Válvula EVAP; N Válvula atmosférica; P Válvula de ventilación del depósito

El depósito de combustible necesita una ventilación para evitar una depresión provocada por la aspiración de la bomba de combustible, pero aparte de esta ventilación anti-succión, hay que tener en cuenta que los hidrocarburos generan gases volátiles y venenosos. Esta ventilación se facilita mediante el exterior o mediante el exterior y un filtro de carbón activo llamado comúnmente Cánister A este filtro lo atraviesan los vapores contaminantes y volátiles de los hidrocarburos, que dependiendo de la carga del motor son suministrados a éste gracias a una electro válvula que domina la unidad de mando. El cánister tiene la función añadida de equilibrar presiones entre la atmósfera y el depósito de combustible. Los componentes del sistema de la figura superior son:

Tubo del Cánister al tubo de ventilación del depósito Tubo del Cánister a la electro válvula Tubo de la electro válvula al motor Conexión eléctrica con la unidad de mando Filtro de Carbón (Cánister) Electro válvula

Así funcionaría un simple sistema de recirculación de gases de escape, aunque podemos encontrar algunos con algunas variaciones, como circuitos que incorporan en su tubuladura de ventilación una válvula que



cierra el paso del combustible al circuito, cuando el vehículo tiene una inclinación superior a x grados, para evitar pérdidas de combustible en caso de accidentes. Los líquidos tienden a evaporarse cuando sube la temperatura. Cuando se evapora la gasolina despide hidrocarburos no quemados hacia la atmósfera. Expuestos a la luz solar, se produce una reacción secundaria; los hidrocarburos evaporados se convierten en SMOG fotoquímico. El sistema de control de evaporación está diseñado para evitar el escape de los vapores de gasolina del estanque y del carburador hacia la atmósfera. El sistema está compuesto de un separador líquido vapor del estanque de combustible, conductor da vapor y un cánister de almacenaje. Los vapores reunidos en estos componentes son luego suministrados a la cámara de combustión a través del carburador o un sistema de inyección. Cuando el motor esta funcionando, los vapores de combustible se conducen por medio de tuberías del tanque de combustible al múltiple de admisión o al filtro de aire para que inmediatamente sean consumidos por el motor. Cuando el motor está detenido, los vapores de combustible del tanque o carburador se envían por tuberías a un depósito lleno de gránulos de carbón vegetal, cuando arranca el motor, el aire pasa a través del depósito, recoge los vapores de combustible y lo lleva al motor donde se consumen. Por este método de control los vapores de gasolina pueden escapar sólo a través del sistema de control de evaporación, eliminando los vapores de combustible como fuente de contaminación de aire. El tanque de combustible es una parte integral del sistema de control de evaporación. Con el fin de reunir tanto vapor como sea posible, el nivel de combustible fue reducido bajando el cuelo del llenado. Esto deja espacio para la expansión y recolección de vapor. Sobre el líquido, la ventilación del combustible se produce en dos, tres o cuatro puntos como respiraderos del tanque, las tuberías de estos respiraderos se juntan en la unidad que se llama separador de líquidos y vapores. Para evitar una baja de vacío o expansión, la tapa del tanque ha sido modificada para despedir presión excesiva o permitir que el aire ambiente entre durante las etapas de alto vacío. La tapa también tiene una acción de cierre dual. La segunda serie de pestañas de la tapa, proporciona u lento flujo de cualquiera presión residual del tanque de combustible, cuando se quita la tapa. Separador de líquido vapor: El depósito de este mecanismo es separar el líquido del vapor. Esta unidad esta colocada precisamente delante y ligeramente arriba del tanque de combustible. La presión de los gases acumulados en el separador permite que el vapor salga del separador y entre a las líneas que conducen al cánister con carbón vegetal. Cualquier líquido que se acumula en el separador vuelve al tanque de combustible por el tubo del respiradero central. Hay dos tipos de separadores, uno es él deposito con tubos de respiraderos atravesándolos y un tubo de retorno del líquido que se encuentra a nivel del fondo del depósito. Y otro de bola de retención, en el caso que el vehículo se vuelque, la gasolina líquida no puede correr sin control dentro del depósito. Debido a la posición del tanque combustible (alto y estrecho), no se usa un separador en algunos casos. Conducto de vapor: Hay unos solo que esta conectado al separador y al cánister con carbón vegetal. Esta línea se ubica a lo largo del chasis, de la misma manera que una cañería de freno o tubo de combustible. De la válvula separadora la tubería pasa la transferencia de vapor a una lata (cánister), con carbón vegetal activado que está colocado en el compartimiento del motor, cuando esta funcionando los vapores almacenados es extraída en el fondo del cánister. El vapor que sale del tanque de combustible mientras funciona el vehículo, pasa por el fondo del carbón y son llevados directamente al motor por el regulador de salida en la cantidad en que el vapor del combustible es llevado al motor es controlado por la válvula en la cubierta del cánister. El acelerador del carburador con la mariposa cerrada (ralentí), el vacío del diafragma de la válvula de control de salida, esto hace que el diafragma comprima el resorte y se cierre y regula la salida en ralentí. Cuando la mariposa del acelerador se abre, el orificio de señal ubicado inmediatamente sobre la mariposa del acelerador, no esta cubierta y se aplica el vacío del múltiple del motor a través del tubo de señal del cánister, al lado superior del diafragma de la válvula de control de salida. Con el vacío del múltiple activado sobre el diafragma, el resorte de control de salida del cánister levanta el diafragma, en esta posición la salida del cánister aumenta en proporción a cuatro veces la proporción de salida de ralentí. Con este arreglo se puede obtener una purga completa del depósito del carbón a las velocidades de crucero.



Sistema control de evaporación: Los gránulos de control activado contenidos en él depósito tiene una capacidad de aproximadamente cincuenta gramos de vapor que es equivalente a 2 a 3 onzas de gasolina líquida. Esta capacidad es la adecuada para obtener con eficacia los vapores de combustible, aún cuando el vehículo está estacionado un tiempo prolongado. La cantidad de combustible que pasa por el sistema de control del vapor en cualquier tiempo es demasiado pequeña para que produzca cualquier efecto que se pueda medir en el funcionamiento del motor o en la economía de combustible. El control del vapor del combustible del carburado es especialmente afectivo durante los períodos de enfriamiento, que ocurren inmediatamente después de que se para le motor. Estos son los períodos en que la máxima emisión de vapor de combustible carburador. El método de control del vapor del carburador consiste en una tubería que va de la taza del carburador al Cárter en algunas instalaciones o en algunos carburadores de cuatro gargantas, en una tubería que conecta la taza de combustible primera del carburador al depósito de vapor. En otras instalaciones, la generación de vapores de combustible disminuya algo usando una aleta de aluminio para disipar calor que contiene el empaque del carburador al múltiple de admisión. La placa sirve como coraza para disipar el calor del motor y desviarlo al aire vecino, manteniendo así una temperatura relativamente baja con el combustible del carburador. La posibilidad de que el combustible hierva y se evapore se produce así considerablemente. El cánister de emisión de vapores está lleno de gránulos de carbón. Las líneas de vapor de combustible son dirigidas al cánister desde el estanque de combustible y del cánister al múltiple de admisión del motor. Cuando el vehículo esta estacionado, el vapor proveniente del tanque de combustible se recolecta en el cánister. Bajo condiciones de aceleración los vapores almacenados son enviados al múltiple de admisión y consumidos durante la combustión. La mayoría de los vehículos, con inyección electrónica la purga del cánister es controlada por un solenoide, y este solenoide es controlado por el microprocesador, el cual permite que el vacío del motor purgue al cánister. Para evitar la purga en marcha mínima o cuando el motor está frío, no se aplica el vacío del cánister. Para llevar a cabo esto el solenoide puede ser energizado o desergenizado por el microprocesador, dependiendo del tipo de solenoide (normalmente abierto o normalmente cerrado). La purga del cánister es controlada por una señal modulada por ancho pulso. La purga del cánister se realiza cuando se cumplen las siguientes condiciones.

El motor ha funcionado durante un tiempo específico. La temperatura del refrigerante está arriba de un valor especificado. La velocidad del vehículo está arriba de una velocidad determinada. El acelerador esta parcialmente abierto.

Si la válvula del solenoide se atora o se queda abierta, el cánister puede permitir que entre combustible extra al múltiple de admisión en marcha mínima o durante el calentamiento, lo cual puede causar una marcha mínima inestable debido a la operación extremadamente rica. En este sistema, se usa un depósito de carbón para absorber la gasolina que se ha evaporado del tanque de combustible y la cámara del flotador del carburador, para prevenir que se escapen hacia la atmósfera. Funcionamiento: Cuando se detiene el motor, la gasolina evaporada del tanque de combustible es encaminada al depósito de carbón por una válvula de retención y las válvulas de retención de la tapa del tanque de combustible, es usada cuando se presenta un vacío en el tanque de combustible para permitir que el aire exterior pase al tanque para igualar la presión. Cuando el motor esta encendido la gasolina evaporada del depósito de carbón es extraído a través del orificio de purgado del carburador o de la inyección a la cámara de combustión donde es quemado. La presión del orificio de purgado es controlada por la válvula de retención para mantener la presión de succión más baja que la presión del orificio de purgado.



b) Depuración de gases de escape:

Catalizador (motor de gasolina): La depuración actual de los gases de escape de los motores de gasolina se realiza por medio de catalizadores. La regulación del ciclo de depuración catalítica corre a cargo de la ECU del motor. La sonda lambda transmite a la ECU las señales correspondientes al contenido de Oxígeno residual en los gases de escape. La ECU se encarga de mantener ajustada la mezcla aire – combustible a una proporción lambda = 1

El catalizador despliega su efecto de depuración a partir de una temperatura de aproximadamente 400 ºC y requiere un cierto tiempo para alcanzar su temperatura de servicio después del arranque en frío. En los sistemas de escape de vanguardia se implantan pre-catalizadores para abreviar las fase de calentamiento y poder depurar los gases de escape después de un tiempo mínimo. Estos pre-catalizadores se instalan cerca del colector de escape, tienen generalmente unas dimensiones más pequeñas y alcanzan por ello más pronto su temperatura de servicio. La depuración catalítica se basa en dos reacciones químicas: 1.- Reducción – extracción de oxígeno de los componentes de los gases de escape. 2.- Oxidación – adición de oxígeno a los componentes de los gases de escape (recombustión).



Reacciones en el Catalizador por Oxidación

Son catalizadores por Platino (Pt) y Paladio

(Pd). Necesitan mezcla pobre. Regla PPO (Platino, Pobre, Oxida)

Reacciones en el Catalizador por Reducción

Son catalizados por el Ródio (Rd). Necesitan mezclas ricas (CO altos) Regla RRR (Rodio, Rica, Reduce)

Catalizador de 2 vías o de Oxidación: Trabajan con mezclas pobres. Se utiliza en motores diesel. Los NOX se eliminan con la EGR

Catalizador de 3 vías o de Reducción:

Trabajan con mezclas ricas. Dos monolitos, con toma de aire intermedia. El primero reduce los NOX y el segundo oxida

los HC y el CO.

Fusión del Monolito: Debido a fallos de encendido, que provocan

que la gasolina se queme en el catalizador. Mezcla muy pobre que también provoca que

se queme el catalizador.



Rotura del Monolito: Vibraciones debidas a mala sujección del tubo

de escape. Golpes contra piedras, bordes, etc.

Comportamiento de los Gases de Escape ANTES y DESPUÉS del catalizador

Catalizador (motor Diesel) : El motor diesel trabaja con un excedente de oxígeno en la mezcla de combustible y aire. Por ese motivo no es necesario regular el contenido de Oxígeno a través de la función de las sondas lambda, y un catalizador de oxidación se encarga de la depuración catalítica de los gases de escape con ayuda del alto contenido de Oxígeno en éstos. Esto significa, que en el caso del motor diesel no se procede a regular la depuración catalítica de los gases de escape, y que el catalizador de oxidación sólo puede convertir los componentes oxidables. De esa forma se reducen claramente los HC y el CO. Sin embargo, los contenidos de NOX en los gases de escape sólo pueden ser reducidos mediante mejoras en el diseño (por ejemplo: cámaras de combustión y sistemas de inyección adecuados).

Las partículas de hollín, características en los gases de escape de un motor Diesel, constan de un núcleo y varios componentes adicionales, de los cuales únicamente del HC se oxidan en el catalizador de oxidación. Los residuos de las partículas de hollín sólo pueden ser captados mediante filtros especiales.



c) Control de funcionamiento:

El control de funcionamiento de todos los componentes y sistemas de relevancia para la composición de los gases de escape en un vehículo ya lo conocen bajo el nombre de “Diagnóstico de a bordo (On borrad Diagnosis)”. Fue implementado por primera vez en 1988 en California. La versión variante europea de este sistema de diagnóstico se denomina “Euro on borrad diagnosis (EOBD)” y desde principios del año 200º lo exige la legislación para la homologación de nuevos vehículos lanzados por la industria del automóvil. Los fallos y averías que declinan el comportamiento de los gases de escape de un vehículo se visualizan por medio del testigo de aviso para gases de escape. Con ayuda de un visor de datos OBD, no supeditada a marcas específicas, o con ayuda del sistema para diagnósticos, medición e información de vehículos, es posible consultar las averías en cuestión y diversas otras informaciones a través de interfaz para diagnósticos.

7.4.- ALGUNAS SOLUCIONES

a) Soluciones que actúan sobre la eliminación del plomo en el Combustible: Aditivo antidetonante en gasolinas súper. Se sustituye por MBTE o hidrocarburos ligeros. Tóxico. Incompatible con el uso de catalizadores

b) Eliminar el azufre. c) Regulación con sonda lambda. d) Preparación de la mezcla. e) Distribución uniforme en admisión. f) Recirculación de gases de escape. g) Punto de encendido (gasolina)

Si es incorrecto aumenta los HC

h) Punto de inyección (Diesel) Retrasando la inyección bajan los NOX Retrasando en exceso aumentan los HC

i) Cámara de combustión Inyección Indirecta genera Menos NOX Inyección Directa genera Más NOX

j) Tratamiento térmico de los gases de escape Inyección de aire en el escape Filtro de partículas

k) Tratamiento catalítico de los gases de escape

inyección de gasolina - inacap

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