inyección directa de gasolina

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Inyeccin directa de gasolina, BoschMotronic

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Sistema de escapeEl sistema de escape ha sido adaptado a las exigencias de un motor con inyeccin directa de gasolina. Hasta ahora era ungran problema el tratamiento de los gases de escape en motores con inyeccindirecta de gasolina. Esto se debe a que con un catalizador convencional de tres vas no se pueden alcanzar los lmiteslegales de emisiones de xidos ntricos en los modos estratificado, pobre y homogneo-pobre. Por ello se incorpora paraestos motores un catalizador-acumulador de NOx, que almacena los xidos ntricos (NOx) en estos modos operativos. Alestar lleno el acumulador se pone en vigor un modo de regeneracin, con el cual se desprenden los xidos ntricos delcatalizador-acumulador y se transforman en nitrgeno.

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Nota: con la recirculacin de gases de escape y el reglaje de distribucin variable ya se reducen las emisiones de xidosntricos desde la propia combustin.

Refrigeracin de los gases de escapeEl objetivo consiste en refrigerar los gases de escape al grado que la temperatura en el catalizador-acumulador de NOx semantenga lo ms frecuente y prolongadamente posible dentro del margencomprendido entre los 250 C y 500 C, puesto que slo en este margen de temperaturas el catalizador-acumulador esten condiciones de almacenar los xidos ntricos.Otro motivo es el descenso permanente de la capacidad de acumulacin si se calent el catalizador-acumulador de NOx ams de 850 C.

Refrigeracin del colector de escape (slo en algunas versiones de motor)En el armazn delantero del vehculo se conduce aire fresco de forma especfica hacia el colector de escape,reducindose as la temperatura de los gases de escape.

El tubo de escape de tres caudalesSe encuentra ante el catalizador-acumulador de NOx. Es la segunda medida que se aplica para reducir la temperatura delos gases de escape y con sta la del catalizador-acumulador de NOx. Debido a la mayor superficie que representa,aumenta la disipacin del calor hacia el aire del entorno y se reducen las temperaturas de los gases de escape.

Ambas medidas conjuntas dan por resultado una reduccin en la temperatura de los gases de escape, segn la velocidadde marcha del vehculo, comprendida entre los 30 C y 100 C.

Sonda lambda de banda anchaLa sonda lambda de banda ancha va atornillada ante el catalizador en el colector de escape.Se utiliza para determinar el contenido de oxgeno residual en los gases de escape.

Aplicaciones de la sealCon la sonda lambda de banda ancha es posible determinar con exactitud la relacin de combustible y aire, tambincuando difiere de lambda = 1.En el modo homogneo-pobre permite establecer de esa forma un lambda empobrecido de 1,55. En el modo estratificadose procede a determinar por clculo el valor lambda, porque las sondas lambda de banda ancha son demasiado inexactasen este sector.Con ayuda de la seal, la unidad de control del motor calcula el valor lambda efectivo e inicia la regulacin al diferir conrespecto al valor lambda terico. La regulacin se lleva a cabo a travs de la cantidad inyectada.


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El catalizador previo de tres vasEste catalizador va situado en el colector de escape. Debido a su posicin cerca del motor alcanza rpidamente sutemperatura de servicio y comienza con la depuracin de los gases de escape. Esto permite respetar los estrictos valoreslmite impuestos a las emisiones de escape. Su misin es transformar catalticamente los contaminantes de la combustinen sustancias inofensivas.

Funcionamiento

Modo homogneo con lambda = 1Los hidrocarburos (HC) y los monxidos de carbono (CO) reaccionan con el oxgeno (O) de los xidos ntricos(NOx), transformndose en agua (H2O) y en dixido de carbono (CO2). Los xidos ntricos se reducen al mismotiempo formando nitrgeno (N2).

En el modo estratificado y en el modo homogneo-pobre con lambda > 1Los hidrocarburos y los monxidos de carbono reaccionan preferentemente con el oxgeno que abunda en losgases de escape y no con los xidos ntricos. Por ese motivo, los xidos ntricos no son transformados en nitrgenoen un catalizador de tres vas durante el modo de mezcla pobre. Pasan a travs del catalizador de tres vas haca elcatalizador-acumulador de NOx.

Sensor de temperatura de los gases de escapeEl sensor de temperatura de los gases de escape va atornillado en el tubo de escape detrs del precatalizador.


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Mide la temperatura de los gases de escape y transmite esta informacin a la unidad de control del motor.

Aplicaciones de la sealCon ayuda de la seal procedente del sensor de temperatura de los gases de escape, la unidad de control del motorcalcula, entre otras cosas, la temperatura en el catalizador-acumulador de NOx.

Esto resulta necesario por los motivos siguientes:

El catalizador-acumulador de NOx slo puede almacenar xidos ntricos a una temperatura operativa entre los 250C y 500 C. Por ello, slo en este margen de temperaturas se puede pasar a los modos estratificado y homogneo-pobre.

El azufre se almacena interinamente en el catalizador-acumulador de NOx. Para desprender nuevamente el azufreen los puntos de retencin es preciso que la temperatura en el catalizador-acumulador sea de 650 C como mnimo.

FuncionamientoEn el sensor se encuentra una resistencia de medicin con coeficiente negativo de temperatura (NTC). Eso significa, que amedida que aumenta la temperatura se reduce su resistencia y la tensin de la seal aumenta. Esta tensin de la sealest asignada a una temperatura especfica en la unidad de control del motor.


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Efectos en caso de avera del sensorSi se ausenta esta seal se pasa a la funcin de emergencia y la unidad de control del motor calcula la temperatura de losgases de escape. En virtud de que este clculo no es tan exacto, el sistema pasa ms temprano al modo homogneo.

Catalizador-acumulador de NOxVa instalado en el mismo sitio que un catalizador principal de tres vas, de tipo convencional. Desempea las funciones deun catalizador de tres vas y puede almacenar adicionalmente xidos ntricos.

Misin

En el modo homogneo con lambda = 1, el catalizador-acumulador de NOx trabaja como un catalizadorconvencional de tres vas.

En los modos estratificado y homogneo-pobre con lambda > 1 ya no puede efectuar la conversin de los xidosntricos. Por ello se los almacena en el catalizador-acumulador de NOx. Una vez agotada la capacidad deacumulacin se efecta un ciclo de regeneracin. Debido a la similitud qumica con los xidos ntricos tambinalmacena el azufre.

FuncionamientoAparte de los tres materiales estratificados platino, rodio y paladio, el catalizador-acumulador de NOx lleva una cuartacapa, que consta de xido de bario. Esto permite almacenar interinamente xidosntricos durante el funcionamiento con mezcla pobre.

AcumulacinLos xidos ntricos se oxidan en el estrato de platino, formando dixido ntrico y reaccionan entonces con el xidode bario formando nitrato brico.


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Desacumulacin (regeneracin)La desacumulacin se lleva a cabo por ejemplo por medio de las molculas de CO que abundan en los gases deescape correspondientes a mezcla rica.Primero se reduce el nitrato brico nuevamente a xido de bario, por la reaccin con el monxido de carbono. Deesa forma se despiden dixido de carbono y monxido de nitrgeno. La presencia de rodio y platino hace que sereduzcan los xidos ntricos, produciendo nitrgeno, y que el monxido de carbono se oxide produciendo dixido decarbono.

La unidad de control para sensor de NOxSe encuentra ubicada en los bajos del vehculo, cerca del sensor de NOx. Su emplazamiento cercano impide que lasinfluencias parsitas externas falsifiquen las seales del sensor de NOx.En la unidad de control para sensor de NOx se procesan las seales del sensor de NOx y se transmiten a la unidad decontrol del motor.

Efectos en caso de averaSi se avera la unidad de control para sensor de NOx, el sistema pasa de regulacin a control.Debido a las mayores emisiones de xidos ntricos se prohiben los modos estratificado y homogneo-pobre.

Sensor de NOxVa atornillado en el tubo de escape, directamente detrs del catalizador-acumulador de NOx. En ste se determina elxido ntrico (NOx) y el contenido de oxgeno en los gases de escape y se transmiten las seales correspondientes a launidad de control para sensor de NOx.


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EstructuraConsta de dos cmaras, dos celdas de bomba, varios electrodos y una calefaccin. El elemento sensor consta a su vez dedixido de circonio.El circonio presenta la particularidad de que, al tener una tensin aplicada, los iones negativos de oxgeno del electrodonegativo se desplazan hacia el electrodo positivo.

Aplicaciones de la sealCon ayuda de estas seales se detecta y comprueba:

si es correcto el funcionamiento del catalizador.

si es correcto el punto de regulacin lambda = 1 de la sonda lambda de banda ancha en el precatalizador o si setiene que corregir. La correccin se puede llevar a cabo a travs de un circuito interno en la unidad de control paraNOx. Con su ayuda se puede captar en los electrodos del sensor de NOx una seal parecida a la de la sonda deseales a saltos.Una seal de esa ndole es muy exacta dentro del margen lambda = 1.

cundo est agotada la capacidad de acumulacin en el catalizador-acumulador de NOx y cundo se tiene queiniciar un ciclo de regeneracin de NOx o de azufre.

Las seales son transmitidas por el sensor de NOx a la unidad de control para sensor de NOx.

Efectos en caso de averaSi se ausenta la seal del sensor de NOx ya slo se permite trabajar el motor en el modo homogneo.


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FuncionamientoEl funcionamiento del sensor de NOx se basa en la medicin de oxgeno y se puede derivar del de una sonda lambda debanda ancha.

Determinacin del factor lambda en la primera cmaraUna parte de los gases de escape fluye hacia la 1 cmara. Debido a que existen diferentes contenidos de oxgenoen los gases de escape y en la celda de referencia resulta mensurable una tensin elctrica en los electrodos. Launidad de control para sensor de NOx se encarga de regular esta tensin a 425 mV constantes. Esto equivale auna relacin de combustible y aire de lambda = 1. Si existen diferencias se extrae o introduce oxgeno. La corrientenecesaria de la bomba constituye una medida para el valor lambda.

Determinacin del contenido de NOx en la segunda cmaraLos gases de escape exentos de oxgeno fluyen de la 1a la 2 cmara. Las molculas de NOx en el gas de escapese disocian en un electrodo especial, produciendo N2 y O2. En virtud de que en los electrodos interior y exterior seregula una tensin constante de 450 mV, los iones de oxgeno se desplazan del electrodo interior hacia el exterior.La corriente de bomba de oxgeno que fluye por ese motivo constituye una medida para determinar el contenido deoxgeno en la 2 cmara. Como la corriente de bomba de oxgeno guarda la misma relacin hacia el contenido dexidos ntricos en los gases de escape resulta posible determinar as la cantidad de xidos ntricos.

Si el contenido de xidos ntricos sobrepasa un valor umbral especfico queda agotada la capacidad de almacenamientoen el catalizador-acumulador de NOx y se inicia un ciclo de regeneracin de NOx.Si este valor umbral se sobrepasa en intervalos de tiempo cada vez ms breves, significa que el catalizador-acumuladorest saturado de azufre y se inicia por ello un ciclo de regeneracin de azufre.

Modo de regeneracinEn este modo se desprenden los xidos ntricos y el azufre que se encuentran incrustados en el catalizador-acumulador deNOx y se transforman en nitrgeno no txico y dixido de azufre respectivamente.

La regeneracin de xidos ntricosSe lleva a cabo cuando la concentracin de xidos ntricos sobrepasa un valor especfico detrs del catalizador-acumulador. A raz de ello, la unidad de control del motor detecta que el catalizador ya no puede almacenar msxidos ntricos y est agotada la capacidad de acumulacin. A consecuencia de ello se activa el modo deregeneracin.Con motivo de esta operacin el sistema pasa del modo estratificado pobre a un modo homogneo ligeramenteenriquecido, aumentando as el contenido de hidrocarburos y monxido de carbono en los gases de escape.En el catalizador-acumulador se combinan estas dos sustancias con el oxgeno de los xidos ntricos y stos setransforman en nitrgeno.El catalizador-acumulador de NOx puede almacenar xidos ntricos durante un mximo de 90 segundos en el modoestratificado. Despus de ello se realiza una regeneracin durante unos 2 segundos.


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La regeneracin de azufreEs una operacin ms compleja, porque el azufre es ms resistente a efectos de temperatura y permanece en elcatalizador durante la regeneracin de xidos ntricos.El sistema efecta un ciclo de desulfuracin cuando la capacidad del catalizador-acumulador de NOx se agota enintervalos de tiempo cada vez ms breves.De esta particularidad, la unidad de control del motor detecta que los puntos de retencin del azufre estnocupados y que ya no se pueden almacenar xidos ntricos.En ese momento y a partir de una velocidad mnima especfica del vehculo se procede durante unos 2 minutos:- a pasar al modo homogneo y- a subir la temperatura del catalizador-acumulador a ms de 650 C a base de retrasar el momento de encendido.Slo entonces reacciona el azufre acumulado y se transforma en dixido de azufre (SO2).Al circular con cargas y regmenes superiores se produce automticamente el ciclo de desulfuracin, porque secircula en el modo homogneo y se alcanza as la temperatura necesaria para la desulfuracin en el catalizador-acumulador de NOx.


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Nota: para mantener lo ms reducido posible el consumo de combustible durante el ciclo de regeneracin de azufre serecomienda repostar un combustible exento de azufre (p. ej. Shell Optimax).

2014 Aficionados a la Mecnica. Pagina creada por Dani meganeboy.


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