Pós-tratamento dos gases de escape: Estrutura, funcionamento e diagnóstico

O catalisador é composto por um corpo cerâmico ou metálico em forma de favo de mel, com vários milhares de canais. Os canais estão revestidos com uma camada intermediária (Wash-Coat) de óxido de alumínio, que aumenta a área de superfície cerca de 7000 vezes. Além disso, a camada intermediária está munida de um revestimento com os seguintes metais preciosos: ródio, paládio e platina. O catalisador é fixado na carcaça em aço inoxidável por uma manta de isolamento, que também compensa a expansão térmica.

Os gases de escape nocivos, provenientes do motor, são encaminhados para o catalisador através do coletor de escape e fluem através dos canais da cerâmica/metal tipo favo de mel. O contato do gás de escape com a camada catalítica, desencadeia uma reação química.

Nos metais preciosos platina e paládio, o monóxido de carbono e os hidrocarbonetos são oxidados em dióxido de carbono, e os óxidos de nitrogênio são reduzidos a nitrogênio (N2) no ródio. O termo catalisador de três vias se deve ao fato de ocorrerem três conversões químicas em simultâneo, assim que a temperatura de serviço é atingida. Assim, o monóxido de carbono (CO), os hidrocarbonetos (HC) e os óxidos de nitrogênio (NOx) são convertidos em nitrogênio (N2), dióxido de carbono (CO2) e água (H2O).

O monitoramento do funcionamento correto de todo o processo no catalisador é realizado por uma segunda sonda lambda, também chamada de sonda de monitoramento que está instalada a jusante do catalisador. Esta sonda de monitoramento mede o teor de oxigênio no fluxo dos gases de escape e transmite o valor medido para o módulo de comando. O módulo de comando compara os valores da sonda a montante e a jusante do catalisador e pode, assim, avaliar o funcionamento do catalisador. Se ambos os valores forem idênticos, pode-se concluir que a capacidade de armazenamento de oxigênio do catalisador é baixa e que o catalisador está com defeito.

A sonda lambda determina o teor de oxigênio residual nos gases de escape e envia para o módulo de comando do motor um sinal elétrico para regular a composição da mistura. De modo a garantir uma taxa de conversão ideal do catalisador, é necessária uma combustão igualmente otimizada. Nos motores a gasolina, essa combustão "otimizada" é atingida através de uma mistura de 14,7 kg de ar com 1 kg de combustível (mistura estequiométrica). Essa mistura otimizada é designada pela letra grega λ (lambda). Com a designação "lambda", é expressa a relação de ar entre o consumo de ar teórico e o volume de ar efetivamente admitido:

λ = volume de ar alimentado: volume de ar teórico = 14,7 kg : 14,7 kg = 1

Nos modelos de veículos modernos, os sensores da temperatura dos gases de escape são instalados em vários pontos do sistema de escape, tanto em veículos diesel como a gasolina. O sensor da temperatura dos gases de escape detecta a temperatura, por exemplo, a montante do catalisador ou do filtro de partículas de diesel e transmite essa informação, em forma de um sinal de tensão, para o módulo de comando do motor. O módulo de comando do motor necessita dessa informação para controlar a mistura ou a regeneração do filtro de partículas e, assim, reduzir eficazmente as emissões. Além disso, os sensores de alta temperatura ajudam a proteger os componentes na área do fluxo dos gases de escape quentes contra um superaquecimento crítico.

O sensor de pressão dos gases de escape, também chamado de sensor de pressão diferencial, é necessário em motores diesel para monitorar o sistema de filtro de partículas. Devido ao aumento dos depósitos de fuligem e cinzas, a pressão diferencial no filtro de partículas muda. O sensor de pressão diferencial mede a diferença de pressão entre os gases de escape no lado de entrada e de saída do filtro de partículas. Este valor de medição é necessário para o módulo de comando do motor eletrônico, para o cálculo da regeneração do filtro de partículas. Este sensor é, portanto, mais um elemento dos sistemas de controle de emissão de poluentes para motores diesel, baseado nas normas europeias de emissão.

O sensor de NOx (sensor de óxido de nitrogênio) é composto por uma sonda e um módulo de comando que formam uma unidade e estão fixamente conectados por um chicote de cabos. Esta unidade de sensor é instalada no sistema de escape e é utilizada para detectar óxidos de nitrogênio no fluxo dos gases de escape. O sensor de NOx é um componente importante do sistema de pós-tratamento para a redução de NOx e é usado em veículos diesel com sistemas SCR (redução catalítica seletiva) à base de agente de redução de Nox, garantindo que os limites de emissões da norma Euro 5 sejam cumpridos. Assim, o sensor de NOx permite uma dosagem otimizada de ARLA 32 pelo sistema do motor e, portanto, uma redução efetiva dos óxidos de nitrogênio nocivos para o meio ambiente. Se o sistema SCR estiver equipado com um sensor de NOx a montante e a jusante, o sensor a jusante tem a tarefa de monitorar o funcionamento do catalisador SCR.