Sistema postratamiento de gases de escape:Estructura, funcionamiento y diagnóstico

El catalizador consta en un cuerpo cerámico o metálico similar a un panal con varios miles de canales. Los canales tienen aplicada una capa intermedia («wash-coat») de óxido de aluminio, que amplía la superficie aproximadamente 7000 veces. Adicionalmente, sobre la capa intermedia se metaliza al vacío una capa catalítica con los metales preciosos rodio, paladio y platino. El catalizador está fijado en la carcasa de acero inoxidable mediante una estera aislante, que al mismo tiempo compensa la expansión térmica.

Los gases de escape nocivos del motor se conducen al catalizador a través del colector de escape y fluyen por los canales del soporte cerámico o metálico en forma de panal. El contacto de los gases de escape con la capa catalítica desencadena una reacción química.

En contacto con los metales preciosos platino y paladio, el monóxido de carbono y los hidrocarburos se oxidan y convierten en dióxido de carbono, y en contacto con el rodio, los óxidos de nitrógeno se reducen a nitrógeno (N2). El término catalizador de tres vías significa que tienen lugar tres transformaciones químicas simultáneamente en cuanto se alcanza la temperatura de funcionamiento. Así, el monóxido de carbono (CO), los hidrocarburos (HC) y los óxidos de nitrógeno (NOx) se convierten en nitrógeno (N2), dióxido de carbono (CO2) y agua (H2O).

El funcionamiento del catalizador se controla mediante una segunda sonda lambda, también llamada sonda de monitoreo, situada detrás del catalizador. Esta sonda de monitoreo mide el contenido de oxígeno en el flujo de gases de escape y transmite el valor medido a la unidad de control. La unidad de control compara los valores de la sonda delante y detrás del catalizador y puede así evaluar el funcionamiento del catalizador. Si ambos valores son casi igual de altos, se puede concluir que la capacidad de almacenamiento de oxígeno del catalizador es baja y que esto se debe a un catalizador defectuoso.

La sonda lambda determina el contenido de oxígeno residual en los gases de escape y proporciona a la unidad de control del motor una señal eléctrica para regular la composición de la mezcla. Para garantizar la mejor tasa de conversión posible del catalizador se necesita una combustión óptima. En un motor de gasolina, ésta se alcanza con una composición de la mezcla de 14,7 kg de aire y 1 kg de combustible (mezcla estoquiométrica). Esta mezcla óptima recibe el nombre de la letra griega λ (Lambda). Con Lambda se expresa la proporción de aire que resulta de la necesidad teórica de aire y la cantidad de aire realmente suministrada.

λ = volumen de aire suministrado: volumen de aire teórico = 14,7 kg: 14,7 kg = 1

En los modelos de vehículos modernos, los sensores de temperatura de los gases de escape se instalan en diferentes puntos del tracto de escape, tanto en los vehículos diésel como en los de gasolina. El sensor de temperatura de los gases de escape registra la temperatura, por ejemplo, antes del catalizador o del filtro de partículas diésel, e informa de ello a la unidad de control del motor mediante una señal de tensión. La unidad de control del motor necesita esta información para controlar la composición de la mezcla o la regeneración del filtro de partículas, y reducir así eficazmente las emisiones. Adicionalmente, sensores de alta temperatura ayudan a proteger los componentes en el área del flujo de gases de escape calientes contra un sobrecalentamiento crítico.

El sensor de presión de gases de escape, también llamado sensor de diferencia de presión, se emplea en motores diésel para supervisar el sistema del filtro de partículas. Debido a una mayor acumulación de hollín y de ceniza se produce una diferencia en la presión del filtro de partículas. El sensor de presión de gases diferencial mide la diferencia de presión existente entre los gases de escape de la zona de entrada y de la zona de salida del filtro de partículas. Este valor de medición es necesario para la unidad de control del motor como información adicional a la hora de calcular el momento idóneo para regenerar el filtro de partículas. Así, este sensor un elemento más de los sistemas de regulación de emisiones contaminantes para motores diésel que establecen las disposiciones europeas en materia de emisiones.

El sensor de NOx (sensor de óxido de nitrógeno) consta de una sonda y una unidad de control conectadas entre sí fijamente como una unidad, mediante un mazo de cables. Esta unidad de sensor se instala en el conducto de escape y se utiliza para detectar los óxidos de nitrógeno en la corriente de gases de escape. El sensor de NOx es un componente importante del sistema de tratamiento posterior de gases de escape para la reducción de NOx, que se utiliza en los vehículos diésel con sistemas SCR (reducción catalítica selectiva) a base de urea, y que garantizan el cumplimiento de los estrictos valores de emisiones a partir de la norma Euro 5. De esa manera, el sensor de NOx permite una dosificación óptima de AdBlue a través del sistema del motor y, por tanto, una reducción eficaz de los óxidos de nitrógeno, perjudiciales para el medio ambiente. Si el sistema SCR dispone de un sensor de NOx anterior y otro posterior, el sensor posterior tiene la tarea de supervisar el efecto del catalizador SCR.