Análisis de Gases de Escape y Sistemas de Control de Emisiones

Componentes Reactivos y Productos de la Combustión

Los componentes reactivos, como el combustible y el oxígeno, se combinan durante la combustión para generar productos como dióxido de carbono, agua y energía liberada en forma de calor o luz. Sin embargo, la combustión también puede producir elementos contaminantes como CO, HC, NOx, CO2, SOx y C.

Análisis de Gases de Escape (PRT)

El análisis de gases de escape, conocido como PRT, evalúa las emisiones para asegurar que las proporciones de cada gas estén dentro de los límites permitidos. Los gases medidos incluyen CO, HC, CO2, N2 y O.

Mezcla Estequiométrica

La mezcla estequiométrica es la relación ideal entre aire y combustible para una combustión eficiente. En esta proporción, todas las moléculas de combustible se queman completamente, transformándose en nuevas moléculas.

La relación estequiométrica se mide en forma gravimétrica, generalmente en gramos o kilogramos.

Ejemplos de Mezclas

• Mezcla Estequiométrica 14,7:1 (Gasolina): 14,7 gramos de aire por cada gramo de combustible.
• Mezcla Pobre 18:1: Exceso de aire o falta de combustible, lo que puede dificultar el arranque del motor.
• Mezcla Rica 8:1: Falta de aire o exceso de combustible, lo que puede causar detonaciones.

Sondas Lambda

Las sondas lambda miden la concentración de oxígeno en los gases de escape para determinar la relación aire-combustible.

Tipos de Sondas Lambda

• Señal Circonio: Genera una tensión alta para mezclas ricas y baja para mezclas pobres.
• Señal Titanio: La resistencia del material sensor varía con la concentración de oxígeno, proporcionando una señal analógica.
• Señal Banda Ancha: Utiliza dos celdas electroquímicas para proporcionar una corriente eléctrica que indica si la mezcla es rica, pobre o estequiométrica.

Análisis de Gases Específicos

• CO (Monóxido de Carbono): Valores altos indican una mezcla rica o combustión incompleta.
• CO2 (Dióxido de Carbono): Niveles altos indican una combustión eficiente.
• NOx (Óxidos de Nitrógeno): Se forman a altas temperaturas; el sistema EGR ayuda a reducirlos.
• HC (Hidrocarburos): Valores altos pueden indicar una mezcla rica, mala combustión, fugas o aceite contaminado.
• O2 (Oxígeno): Valores bajos o nulos indican una mezcla rica.

Sistemas de Control de Emisiones

Varios sistemas trabajan para reducir las emisiones nocivas:

• EGR (Recirculación de Gases de Escape): Reduce la temperatura de combustión para disminuir las emisiones de NOx (código de error P401, P040c).
• SCR (Reducción Catalítica Selectiva): Utiliza AdBlue para convertir los NOx en compuestos inofensivos (código de error P0420).
• EVAP (Control de Emisiones Evaporativas): Evita que los vapores de combustible se escapen a la atmósfera (código de error P0441).
• PCV (Ventilación Positiva del Cárter): Elimina los vapores del cárter y los envía al múltiple de admisión.
• DPF (Filtro de Partículas Diésel): Atrapa las partículas de hollín de los gases de escape de los motores diésel.
• Sensores de Oxígeno y Temperatura: Monitorean la composición de los gases de escape y la temperatura del motor para optimizar la combustión.

AdBlue

AdBlue es una solución de urea al 32,5% y agua desmineralizada al 67,5% que se utiliza en el sistema SCR para reducir las emisiones de NOx.

Relación Estequiométrica en Diferentes Combustibles

• Gasolina: 14,7 partes de aire por 1 de gasolina.
• Gasoil: 14,5 partes de aire por 1 de gasoil.
• Etanol: 6,7 partes de aire por 1 de etanol.
• GLP: 15,63 partes de aire por 1 de GLP.
• GNC: 17,4 partes de aire por 1 de GNC.

Lambda

El valor lambda indica la relación aire-combustible:

• Lambda = 1: Mezcla estequiométrica ideal.
• Lambda > 1: Mezcla pobre (exceso de aire).
• Lambda < 1: Mezcla rica (falta de aire).

Control de la Combustión

Los sensores de temperatura envían información a la ECU, que ajusta los actuadores como inyectores y la válvula IAC para mantener una combustión óptima.