Gestió d'Emissions en Vehicles: Catalitzadors i Filtres de Partícules

Gestió d'Emissions en Vehicles

Tipus de Gasos d'Escapament

Els gasos d'escapament dels vehicles es poden classificar en:

• No tòxics: N₂ (nitrogen), O₂ (oxigen), H₂O (vapor d'aigua), CO₂ (diòxid de carboni).
• Tòxics: CO (monòxid de carboni), NOx (òxids nítrics), SO₂ (diòxid de sofre), HC (hidrocarburs), MP (material particulat o sutge).

Definicions dels Gasos Tòxics

CO (Monòxid de Carboni)

Resultat de la combustió incompleta d'un hidrocarbur.

NOx (Òxids Nítrics)

Combinació entre nitrogen i oxigen a altes temperatures.

SO₂ (Diòxid de Sofre)

Combinació del sofre (impureses del combustible) amb l'oxigen de l'aire.

HC (Hidrocarburs)

Components crus del combustible que no s'han cremat completament.

Sistemes de Gestió de Vapors

Vapors d'Oli

Es cremen els vapors d'oli i es transformen en CO₂ i H₂O.

Vapors de Gasolina

Els gasos de gasolina van cap als cilindres a través d'una vàlvula de purga. Això evita que la mescla s'enriqueixi massa. La vàlvula pot ser pneumàtica o una electrovàlvula.

Injecció d'Aire a l'Escapament

Aquesta tècnica redueix les emissions de CO i HC. S'injecta oxigen per cremar els hidrocarburs (HC) i transformar-los en CO₂ i H₂O.

Catalitzadors i Sonda Lambda

Funcionament dels Catalitzadors

Les substàncies catalitzadores utilitzades per tractar els gasos d'escapament són principalment el pal·ladi, el platí i el rodi.

• Hidrocarburs (HC): S'oxiden pel pal·ladi per formar CO₂ i H₂O.
• Monòxid de Carboni (CO): S'oxida pel platí per formar CO₂.
• Òxids de Nitrogen (NOx): Són tractats pel rodi, que separa el nitrogen i l'oxigen. El nitrogen forma N₂ i l'oxigen es recombina amb el carboni donant CO₂.

Tipus de Catalitzadors

Catalitzador de 2 Vies

Tracta els HC i el CO oxidant-los. S'empra principalment en motors dièsel. En motors de gasolina, s'instal·la injecció d'aire a l'escapament per introduir oxigen.

Catalitzador de 3 Vies sense Regulació

Tracta els HC, el CO i els NOx. Es va utilitzar en motors de gasolina que no regulaven la relació estequiomètrica. És necessària una aportació d'aire a l'entrada per introduir oxigen.

Catalitzador de 3 Vies amb Regulació

És el més actual en vehicles de gasolina. Transforma els HC, el CO i els NOx en elements inocus. Ha de treballar amb un valor lambda d'1 i és governat per la Unitat de Control Electrònic (UCE).

Sonda Lambda

La sonda lambda, sovint de diòxid de zirconi, permet el pas de l'oxigen de l'elèctrode positiu al negatiu. Amb una mescla rica, tindrem aproximadament 900 mV, mentre que amb una mescla pobra, seran uns 100 mV. A partir de 300ºC ja detecta oxigen i pot arribar a temperatures de 900ºC. Existeixen també sondes lambda de diòxid de titani i sondes lambda planars.

Filtre de Partícules Dièsel (DPF)

Funció del DPF

La seva funció principal és eliminar partícules d'hidrocarburs, sulfats, òxids metàl·lics, sofre i aigua.

Filtre de Partícules sense Additiu

Es col·loca a prop del motor perquè la temperatura elevada cremi les partícules.

Regeneració Contínua

Les partícules s'eliminen contínuament sense que intervingui la UCE. El vehicle ha de circular per carretera i a temperatures superiors a 350ºC.

Regeneració Activa o Intermitent

S'activa quan el vehicle circula per ciutat o amb poca càrrega. Intervé la UCE, i la temperatura dels gasos d'escapament puja fins a 600ºC.

Accions de la UCE per a la Regeneració Activa

Per realitzar la regeneració activa, la UCE farà el següent:

• Desactivarà la vàlvula EGR (Recirculació de Gasos d'Escapament) per augmentar la temperatura de combustió.
• Realitzarà preinjeccions per augmentar la temperatura d'escapament.
• Regularà l'entrada d'aire mitjançant la papallona de gasos.

Components del Sistema DPF

Els components clau inclouen:

• Sensor de pressió diferencial dels gasos d'escapament.
• Sensor de temperatura dels gasos d'escapament.
• Sonda lambda.
• Caudalímetre.
• Testimoni (indicador al quadre de comandament).

Filtre de Partícules amb Additiu

S'afegeix un additiu al combustible (un activador amb molècules de ferro) per reduir la temperatura de combustió de les partícules al filtre, facilitant la seva eliminació.