Catalizador acumulador

El catalizador acumulador NOx juega un papel importante en la lucha de los sistemas para conseguir que el diesel sea aún más limpio y cumpla los límites de emisiones futuros, que serán aún más estrictos que los de ahora. Se coloca detrás del catalizador de oxidación y del filtro de partículas y dispone de una capa especial que recoge los óxidos de nitrógeno de los gases de escape.

En el catalizador acumulador NOx se diferencian dos tipos de servicio diferentes: En el servicio magro normal (Lambda > 1) se oxida primero el NO en NO2 y, a continuación, bajo formación de nitrato (NO3), se acumula en el catalizador en un óxido de metal alcalino (p. ej. óxido de bario). Igual que en el filtro de partículas, el reto real para el catalizador acumulador NOx es la regeneración, es decir, el vaciado periódico del acumulador. Para la regeneración del acumulador se tienen que crear en los gases de escape unas condiciones grasas (Lambda < 1). Bajo estás condiciones de servicio hay tanto reductor (monóxido de carbono, hidrógeno u diferentes hidrocarburos) que se suelta de golpe la unión de nitrato y se convierte en el catalizador de metal noble en nitrógeno (N2) no tóxico. La duración de la carga es de unos 30 a 60 segundos, en dependencia del punto de servicio y la regeneración dura entre 1 y 2 segundos.

Para detectar la necesidad de realizar la regeneración se requieren muchos sensores de temperatura y de presión. 

El catalizador acumulador puede reducir las emisiones de NOx hasta en un 85 %.

SENSORES Y ACTUADORES EN EL AUTOMOVIL

Intercooler.

Inter-enfriador.

El intercooler es un intercambiador de calor (Heat exchanger) muy parecido a un radiador común. Construido con paneles de tubos aleteados de sección rectangular. Por el interior de estos circula el aire que viene desde el supercargador o turbocargador. En este paso por el intercooler es enfriado gracias a que por el exterior de los tubos circula agua o aire frío esta última opción es la más empleada en motores de transporte comercial por ser mas económica y sencilla, el intercool va colocado por lo general directamente delante del radiador, por lo tanto el aire que ataca el frente del vehículo pasa enfriando primero el intercooler y luego el radiador. Un intercooler es tan bueno mientras más calor extraiga del aire.

Recuerda que remover el calor de la carga de aire de entrada tiene dos grandes meritos. Primero, la reducción de la temperatura hace la carga más densa. El incremento en densidad es proporcional al cambio de la temperatura (medida en la escala absoluta). La carga de aire de entrada más denso produce más potencia. Segundo pero no menos importante, es de enorme beneficio para el proceso de combustión. El riesgo de detonación es reducido con cualquier reducción de la temperatura. Estas dos áreas de mérito son las razones por las que un intercooler apropiado puede incrementar la potencia y la reserva de potencia del motor turbo.

TIPS SOBRE EL INTERCOOLER
En un motor a diesel, la temperatura del aire que sale del turbo puede llegar a 120 C o más, en el intercooler se enfría hasta 60ºC o menos.

El intercooler puede incrementar la potencia de salida un 1.8 % por cada 5.56 grados Centígrados de reducción de temperatura. La potencia puede ser incrementada en aproximadamente un 8% por cada 10% de incremento en la densidad del aire.

Una tolerancia mayor a la detonación permite obtener 3 a 4 psi adicionales de presión de turbo (boost pressure “BP”) sin incrementar el octanaje o adelantar el tiempo.

Los efectos refrigerantes se trasladan a la temperatura de escape, reduciendo la temperatura de escape hasta en 93 ºC

El motor supercargado funciona perfectamente bien con lo que llamaríamos árbol de levas "económico" o de stock, de bajo traslape, y levas de bajo perfil  (low-lift cams) todos trabajan bien con los supercargadores.

Sistemas de inyección unitarios UIS/UPS.

(Unit Injector System - Unit Injector - Unit Pump System).

Las exigencias impuestas a los motores diesel respecto a  factores como la manejabilidad, economía, torque,  potencia, y sobre todo  límites cada vez más estrictos para las emisiones nocivas, han conducido al desarrollo de conceptos nuevos que satisfagan estos requerimientos.

Los sistemas UIS/UPS representan el tope actual de estos esfuerzos, gracia a que su especial concepto de diseño permite el control preciso e instantáneo tanto del comienzo de la inyección como de la cantidad de combustible inyectado,  así como la posibilidad de inyección piloto, son además las que  alcanzan las presiones más altas de inyección de entre todos los sistemas (2050 bares).

Los sistemas UIS y UPS incorporan bombas unitarias de inyección ( “pistón-embolo único”) para cada uno de los cilindros del motor, esta bombas son accionadas por levas montadas en el árbol de levas del motor, es decir son sistemas parecidos a los de “bomba unitaria PF”, pero a diferencia de estas, la cantidad de combustible entregado no está controlada por la hélice tallada en el pistón, sino por una válvula solenoide que controla tanto comienzo de la inyección como el tiempo de duración de la misma y por tanto la cantidad de diesel inyectado, esto les da un altísimo grado de control sobre las demandas actuales del motor.

El alto grado de flexibilidad de estos sistemas, ha hecho que se adapten con igual perfomance a un amplio rango de aplicaciones que van desde, automotores ligeros para pasajeros, vehículos comerciales y camiones pesados con potencias de salida de 30 – 80  Kw/cilindro, hasta motores de 500 Kw/cilindro usados enlocomotoras y barcos.

Finalmente, las etapas de  suministro de combustible y control diesel electrónico (EDC),  son similares para los dos sistemas  UIS / UPS así como su diseño y construcción, difieren solamente en la etapa de alta presión.

1.- Sistema de inyector unitario UIS (unit injector system)

El sistema de inyector unitario se caracteriza porque  la bomba de alta presión y el inyector forman una sola unidad ver Figura, y se  instalada una de estas unidades en la cabeza de cada cilindro, son accionadas directa o indirectamente por levas  montada en el árbol de levas del motor. Comparado con las bombas de inyecciónen línea y distribuidoras el sistema UIS trabaja con  presiones de inyección considerablemente más elevadas (hasta 2050 bar), debido a la eliminación de las cañerías de alta presión. Presiones de infección Los parámetros de la inyección del combustible son calculados por la ECU, y la inyección es controlada por la apertura y cierre de la válvula solenoide de alta presión.

Componentes de alta presión del sistema de inyector unitario (UIS):

1.     Leva accionante

2.     émbolo de la bomba

3.     válvula solenoide de alta presión

4.     tobera de inyección

SISTEMA DE INYECTOR UNITARIO UIS UI UPS

2.- Sistema de bomba unitaria (UPS)

Inglés: Unit Pump System.

El sistema de bomba unitaria usa el mismo concepto de operación del UIS pero, en contraste con este, el inyector (2) y la bomba están separados y unidos por un tramo corto de cañería de alta presión (3) acoplada con precisión a los respectivos componentes. La separación entre la etapa de generación de alta presión y el inyector, simplifica la instalación en el motor. El sistema UPS consta de una unidad de inyección por cada cilindro la misma que consta de una bomba de alta presión, línea de descarga, e inyector. Las bombas unitarias son accionadas por las jorobas montadas en el árbol de levas del motor.
También en el UPS, Los parámetros de la inyección del combustible, esto es la duración y comienzo de la inyección, son calculados por la ECU, y controlados por la apertura y cierre de la válvula solenoide de alta presión.
 

Inyección electrónica diesel 

Llamada en ingles EDC (Electronic Diesel Control). La inyección electrónica diesel es propiamente un sistema de gestión del motor capaz de monitorear y controlar todas la variables y sistemas involucradas en la entrega del combustible diesel a los cilindros bajo cualquier condición de operación con la finalidad de que dicha entrega de combustible se de en la cantidad exacta y en el momento preciso y con el mínimo de emisiones contaminantes.

De forma general, el sistema de gestión electrónica tiene sensores que miden en cada intervalo de tiempo las rpm y temperatura del motor, la presión y temperatura del aire en el múltiple de admisión, la posición del árbol de levas, y la posición del acelerador entre otras variables.

Estas señales son enviadas al CPU (Central Process Unit), donde son digitalizadas, de este modo pueden ser manipuladas y procesadas en intervalos de tiempo muy pequeños el resultado es una orden emitida a los actuadores electromecánicos encargados de inyectar el combustible, y/o controlar el adelanto o atraso de lainyección. Los sistemas EDC pueden operar tanto en lazo abierto como cerrado. Ver figuras.

El EDC es aplicable a todos los sistemas de inyección diesel modernos, esto es:
 

• Bombas de inyección en-línea, PE
• Bombas de inyección de distribución, VE y VR
• Sistemas de inyector unitario, UIS
• Sistemas de bomba unitaria, UPS
• Sistemas de riel común, CRS

Aunque estos sistemas de inyección difieren en muchos aspectos, y están instalados en una amplia variedad de diferentes vehículos, todos ellos están equipados con una forma similar de EDC.