Asignaturas:
- General
- Origen de las partículas de hollín
- Funcionamiento de un filtro de partículas.
- Filtro de partículas autogenerado
- Filtro de partículas semiabierto
- Humos de escape de un motor diésel.
General:
En los motores diésel se utiliza un filtro de partículas. La función de un filtro de partículas es dejar pasar los gases de escape y retener las partículas de hollín. Hoy en día, todos los motores diésel de un coche nuevo están equipados con un filtro de partículas para cumplir estrictos requisitos medioambientales. En algunas grandes ciudades ya está prohibida la circulación de coches diésel "sucios" sin filtro de partículas y de gasolina sin catalizador.
Origen de las partículas de hollín:
Durante el proceso de combustión de un motor diésel siempre se producen partículas de hollín. El hollín es un signo de combustión incompleta. Las partículas de hollín son pequeñas esferas de carbono con un núcleo de carbono puro, con un diámetro de aproximadamente 0,05 micromilímetros. Ciertas sustancias nocivas, incluidos hidrocarburos, azufre y óxidos metálicos, se adhieren al núcleo de este carbón. Algunos hidrocarburos pueden ser perjudiciales para la salud.
La formación y cantidad de partículas de hollín dependen principalmente del uso, suministro de aire, inyección y combustión del motor. Especialmente cuando hay escasez de oxígeno, las emisiones de hollín aumentan porque la mezcla es demasiado rica y, por tanto, la combustión es incompleta. El ajuste de chips también puede ser la causa de unas emisiones excesivas de hollín.
Las dimensiones de las partículas de hollín son prácticamente las mismas en los motores diésel de inyección indirecta con cámara de turbulencia, en los de inyección directa, en los common rail y en los de inyección unitaria.
Funcionamiento de un filtro de partículas:
El filtro de partículas consta de un cuerpo cerámico de carburo de silicio en forma de panal alojado en una carcasa metálica. El cuerpo cerámico se compone de muchos canales microscópicos paralelos, que están cerrados alternativamente por un lado.
Cuando los gases de escape fluyen a través del filtro de partículas, las partículas quedan retenidas en los canales de entrada, mientras que los demás componentes gaseosos de los gases de escape pasan a través de las paredes porosas del filtro.
Filtro de partículas autogenerador:
Un filtro de partículas autogenerado bloquea aproximadamente el 90% de todo el hollín emitido por el motor. Dado que después de un tiempo quedan muchas partículas de hollín en el filtro de partículas autogenerado, éste se obstruiría sin tomar medidas. Para evitarlo, el filtro debe regenerarse periódicamente (cada 200-1000 km). A esto se le llama "proceso de regeneración". Esto significa que las partículas de hollín acumuladas se queman. Al quemarse, las partículas se convierten en sustancias inofensivas como dióxido de carbono y agua. La temperatura de combustión de las partículas de hollín es de al menos 600ºC en los filtros de partículas sin revestimiento catalítico, pero los gases de escape a menudo no están lo suficientemente calientes para ello. Para quemar las partículas de hollín se pueden utilizar los siguientes métodos:
- Filtro de partículas con revestimiento catalítico:
Este tipo de filtro de partículas tiene un revestimiento catalítico, que permite quemar las partículas de hollín a una temperatura de 250ºC. Sin embargo, el filtro de partículas debe colocarse lo más cerca posible del motor, de lo contrario se perderá mucho calor. Este método de regeneración se utiliza, entre otras cosas, para filtros de partículas semiabiertos y de regeneración continua. - Utilice un catalizador de oxidación: con un catalizador de oxidación, los óxidos de nitrógeno de los gases de escape se convierten parcialmente en dióxido de nitrógeno. Este dióxido de nitrógeno es muy reactivo, lo que significa que el hollín se enciende mucho más fácilmente y, por tanto, a menor temperatura. Por lo tanto, el catalizador de oxidación siempre se coloca antes del filtro de partículas, normalmente incluso inmediatamente después del colector de escape. A veces se instalan incluso 2 de estos catalizadores. (mira la foto)
- Calentamiento externo: Colocando una bobina incandescente o un inyector de combustible en el escape es posible alcanzar la temperatura necesaria para encender las partículas de hollín. Esto se controla a través de la unidad de control del motor. Este registra los valores de los sensores de presión diferencial que miden antes y después del filtro que el filtro de partículas comienza a llenarse.
- Inyección de combustible adicional: al agregar combustible adicional a las boquillas durante la carrera de escape, la temperatura de los gases de escape aumenta, lo que puede lograr la regeneración.
Filtro de partículas semiabierto:
Los filtros de partículas semiabiertos están diseñados para automóviles que no están equipados de serie con un filtro de partículas. Por tanto, este tipo de filtro de partículas se instala posteriormente. El número de filtros de partículas semiabiertos es cada vez menor, porque ahora todos los coches nuevos están equipados con un filtro de partículas de serie.
Los filtros de partículas semiabiertos tienen una estructura abierta que permite que los gases de escape fluyan sin obstáculos a través del filtro. Algunas partículas de hollín se adhieren a las paredes. El filtro tiene en su interior un revestimiento catalítico que permite regenerar (quemar) las partículas de hollín a bajas temperaturas. La regeneración se lleva a cabo continuamente a alta temperatura. La posibilidad de que el filtro se obstruya es pequeña, siempre que se caliente de vez en cuando. La principal desventaja es que las emisiones sólo se pueden reducir en un máximo del 60% en condiciones óptimas y las emisiones en condiciones menos óptimas, como suele ser el caso durante el uso normal, sólo se pueden reducir en un 30%.
Gases de escape de un motor diésel:
En la imagen de la derecha y la explicación a continuación puedes ver en qué consisten los gases de escape de un motor diésel.
- 67% Nitrógeno (N2)
- 12% Dióxido de carbono (CO2)
- 11% Agua (H2O)
- 10% oxígeno
- 0,3% otras sustancias, incluidas partículas de hollín (PM), Hidrocarburos (HC), Óxidos de nitrógeno (NOx), Monóxido de carbono (CO).
Para reducir las emisiones de NOx, los motores diésel utilizan cada vez más uno Catalizador SCR con sistema de dosificación de AdBlue.
