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8/13/2019 Dpf_filtro Particulas Diesel
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DPF- FILTRO PARTICULAS DIESEL (Funcionamiento)
Fuente: mecanicaenaccion.com
Origen de o! contaminante! en e cico de a com"u!ti#n
La generacin de contaminantes, y especialmente de las emisiones
de partculas de holln, se ven influenciadas por elproceso de la
combustin en el motor disel. Este proceso depende de numerosos
factores tanto del diseo como propios delcombustible y de las
condiciones atmosfricas.
A continuacin se expone un cuadro general sobre los componentes
de entrada y salida ue intervienen en el ciclo decombustin del
motor disel.
En lo ue respecta a los efectos nocivos para el medio ambiente y
la salud, los gases de escape del motor disel contienendiversos
componentes evaluables.
!on calificables de inofensivos los componentes ue ya existen en
la atmsfera, y ue son el oxgeno, el nitrgeno y el agua.
El dixido de carbono, contenido como un gas natural en la
atmsfera, se encuentra dentro de un margen lmite en lo ue
respecta a su catalogacin.!i bien no se trata de un gas txico, a
medida ue aumenta su concentracin, sin embargo, se considera como
el causantedel "efecto invernadero#.
En cambio, son nocivos el monxido de carbono, los hidrocarburos,
el dixido de a$ufre, los xidos ntricos y las partculas deholln.
Originaci#n de a! $art%cua! de &o%n
El origen de las partculas de holln en el motor disel est%
supeditado a las diferentes operaciones ue caracteri$an a
lacombustin en el motor disel, como son la alimentacin de aire, la
inyeccin o la propagacin de la flama. La calidad de lacombustin
depende del modo en ue se genere la me$cla de combustible y
aire.
&uede suceder ue la me$cla sea demasiado rica en
determinadas %reas de la c%mara de combustin, por no haber
suficienteoxgeno disponible.
En ese caso la combustin se mantiene incompleta y se produce la
generacin de partculas de holln.
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La masa de las partculas y su cantidad dependen b%sicamente, por
tanto, de la calidad de la combustin en el motor. Elsistema de
inyeccin por inyector bomba traba'a con alta presin y tiene un
desarrollo de la inyeccin ue corresponde conlas necesidades del
motor para contar con una combustin eficiente, con lo cual viene a
reducir la generacin de partculasde holln en el proceso de la
combustin.
(na alta presin de la inyeccin y la correspondiente fina
pulveri$acin del combustible, sin embargo, no
conducennecesariamente a ue las partculas sean m%s peueas.
En mediciones se ha manifestado, ue el reparto de los tamaos de
las partculas en los gases de escape es independientedel principio
de combustin aplicado en el motor, es decir, ue son muy parecidos
los resultados, indistintamente de ue setrate de motores de c%mara
de turbulencia, common rail o inyector)bomba.
'edida! $ara a reducci#n de a! emi!ione! de $art%cua!
La reduccin de las emisiones de gases de escape del motor disel
constituye un ob'etivo importante ue se plantea a lahora de
desarrollar el motor m%s a fondo.
Existe una serie de soluciones tcnicas para la reduccin de las
emisiones de escape.
A este respecto se diferencia entre las medidas endomotrices y
las ectomotrices.
Si!tema con aditioEste sistema se implanta en vehculos con el
filtro de partculas ale'ado del motor. *ebido al largo recorrido de
los gasesescape entre el motor y el filtro de partculas, la
temperatura de encendido necesaria para la combustin de las
partculasslo se puede alcan$ar agregando un aditivo.
Si!tema !in aditio
Este sistema ser% implantado en el futuro, en vehculos con el
filtro de partculas instalado cerca del motor.
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El corto recorrido de los gases de escape entre el motor y el
filtro de partculas permite ue la temperatura de los gases deescape
todava sea suficientemente alta para la combustin de las
partculas.
Di!eo * +uncionamiento
Si!tema de +itraci#n de $art%cua! di,!e con aditio
En el cuadro ue se muestra m%s aba'o se representan los
componentes del sistema de filtracin de partculas disel. En
lasp%ginas siguientes se explica la aruitectura y el funcionamiento
del sistema de filtracin de partculas disel con aditivo.
+ (nidad de control en el cuadro de instrumentos -/
- (nidad de control del motor
0 *epsito de aditivo
1 !ensor de falta de aditivo para el combustible 2/31
/ 4omba para aditivo del filtro de partculas 5+0/
6 *epsito de combustible
7 8otor disel
!ensor de temperatura ante turbocompresor 2/37
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9 :urbocompresor
+3 !onda lambda 209
++ ;atali$ador de oxidacin
+- !ensor de temperatura ante filtro de partculas 2/36
+0
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*urante el ciclo de regeneracin se ueman las partculas retenidas
en el filtro.
!egn la forma de conducir, el ciclo interviene cada /33)733
Bilmetros y tarda unos / a +3 minutos.
El ciclo de regeneracin no es perceptible para el conductor.
Funcionamiento
Al pasar los gases por el filtro se retienen las partculas de
holln en los conductos de entrada, mientras ue los
componentesgaseosos del escape pueden atravesar las paredes porosas
del filtro cer%mico.
Aditio
El aditivo es un activador de contenido frrico, ue se disuelve
en una me$cla de hidrocarburos.
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En el &assat se alo'a en un depsito de material pl%stico,
instalado aparte en la cavidad para la rueda de repuesto.
El aditivo asume la funcin de reducir la temperatura de
combustin de las partculas de holln, con ob'eto de posibilitar
elciclo de regeneracin para el filtro de partculas, tambin a rgimen
de carga parcial.
La temperatura de ignicin del holln es de unos 633)6/3 @;. Los
gases de escape del motor disel slo alcan$an estastemperaturas al
funcionar a plena carga. ;on el aditivo se reduce la temperatura de
ignicin del holln a unos /33 @;.
El aditivo entra autom%ticamente en el depsito de combustible a
travs de la tubera de retorno despus de cada reposta'e.Esto sucede
por medio de una bomba para aditivo del filtro de partculas,
gestionada por la unidad de control del motor.
La cantidad repostada se determina anali$ando en la unidad de
control del motor las seales procedentes del sensor de nivelde
combustible. *espus de cada ciclo de dosificacin concluido viene
dada una concentracin de +3 ppm =partes por milln?de molculas de
hierro en el combustible.
Esto euivale a una relacin de me$cla de aprox.
+ litro de aditivo sobre -.33 litros de combustible.
El aditivo agregado al combustible pasa con'untamente con el
holln al filtro de partculas.
All se deposita entre las partculas de holln.
Carga! de &o%n en e +itro de $art%cua!
La unidad de control del motor vigila continuamente las cargas
de holln en el filtro de partculas a base de calcular laresistencia
de flu'o del filtro. &ara determinar la resistencia de flu'o se
procede a poner en relacin el caudal volumtrico delos gases de
escape ante el filtro de partculas con respecto a la diferencia de
presin antes y despus del filtro de partculas.
Di+erencia de $re!i#n
La diferencia de presin del caudal de aire antes y despus del
filtro de partculas se determina por medio del sensor depresin +
para los gases de escape.
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Cauda oum,trico de o! ga!e! de e!ca$e
El caudal volumtrico de los gases de escape es calculado por la
unidad de control del motor, recurriendo a las seales de lamasa de
aire en el conducto de escape y de la temperatura de los gases de
escape ante el filtro de partculas. La masa deaire de los gases de
escape es aproximadamente euivalente a la masa de aire ue fluye por
el conducto de admisin y uese determina con ayuda del medidor de la
masa de aire. El volumen de la masa de aire de los gases de escape
depende desu temperatura moment%nea. Csta se determina con ayuda
del sensor de temperatura ante el filtro de partculas.
En consideracin de la temperatura de los gases de escape, la
unidad de control del motor puede calcular el caudalvolumtrico de
los gases de escape, tomando como base el flu'o de la masa de aire
de stos.
La unidad de control del motor pone en relacin la diferencia de
presin con respecto al caudal volumtrico de los gases deescape y
obtiene de esa forma la magnitud de resistencia de flu'o en el
filtro de partculas. ;on ayuda de la resistencia deflu'o, la unidad
de control del motor detecta las cargas de holln en el filtro.
e!ti#n de motor durante e cico de regeneraci#n
;onociendo la resistencia de flu'o del filtro, la unidad de
control del motor deduce de ah el estado de saturacin del
filtro.
(na intensa resistencia de flu'o indica ue el filtro tiende a
obstruirse. A ra$ de ello, la unidad de control del motor pone
envigor el ciclo de regeneracin. A esos efectosD
!e desactiva la recirculacin de gases de escape, para aumentar
la temperatura de la combustin.
:ras una inyeccin principal con una dosificacin reducida, 0/@
del cigFeal despus del punto muerto superior del pistn,pone en
vigor un ciclo de post)inyeccin, para subir la temperatura de los
gases de escape.
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Gegula con la mariposa elctrica la alimentacin del aire
aspirado.
Adapta la presin de sobrealimentacin, para evitar ue el par del
motor se altere de forma perceptible para el conductordurante el
ciclo de regeneracin.
Estructura del sistemaD filtro de partculas diesel con
aditivo
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Sen!ore!
Sen!or de $re!i#n $ara ga!e! de e!ca$e /01
El sensor de presin + para gases de escape traba'a segn el
principio pie$oelctrico.
A$icacione! de a !ea
El sensor de presin + para gases de escape mide la diferencia de
presin en el caudal de los gases de escape antes ydespus del filtro
de partculas.
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La seal del sensor de presin para gases de escape, la seal del
sensor de temperatura ante el filtro de partculas, ascomo la seal
del medidor de la masa de aire constituyen una unidad indivisible
en lo ue respecta a la determinacindel estado de las cargas en el
filtro de partculas.
E+ecto! en ca!o de au!entar!e a !ea
!i se ausenta la seal del sensor de presin para gases de escape,
la regeneracin del filtro de partculas se lleva a caboprimeramente
de forma cclica, en funcin del recorrido efectuado o de las horas
en funcionamiento. !in embargo, alargo pla$o no es posible
regenerar as de forma operativamente segura el filtro de
partculas.
:ras una cantidad de ciclos definida se enciende primeramente el
testigo luminoso para el filtro de partculas disel yluego parpadea
el testigo de precalentamiento en el cuadro de instrumentos.
*e ese modo se indica al conductor la necesidad de acudir al
taller.
Ar2uitectura
El sensor de presin + para gases de escape tiene dos empalmes de
presin.
(no lleva un tubo de presin hacia el caudal de los gases de
escape delante del filtro de partculas y el otro hacia el
caudal de los gases de escape detr%s del filtro de
partculas.
El sensor contiene un diafragma con elementos pie$oelctricos, ue
actan
en funcin de las presiones de los gases de escape.
A!% +unciona:
Fitro de $art%cua! ac%o
!i el filtro de partculas tiene cargas muy ba'as, la presin
delante y detr%s del filtro viene a ser casi idntica.
El diafragma con los elementos pie$oelctricos se encuentra en
posicin de reposo.
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Fitro de $art%cua! !aturado
!i se ha depositado holln en el filtro de partculas, la presin
de los gases de escape ante el filtro aumenta,manifest%ndose en
forma de un volumen de flu'o menos intenso.
La presin de los gases de escape detr%s del filtro se mantiene
casi invariable.
El diafragma se deforma en funcin de la diferencia de
presiones.
Esta deformacin modifica la resistencia elctrica de los
elementos pie$oelctricos, ue van interconectados en forma deun
puente de medicin. La tensin de salida de este puente se
acondiciona en la electrnica del sensor, se intensifica yse
trasmite como seal de tensin a la unidad de control del motor.
&revio an%lisis de esta seal, la unidad de control delmotor
detecta el estado de saturacin del filtro de partculas y pone en
vigor un ciclo de regeneracin para la limpie$adel filtro.
El estado de saturacin del filtro de partculas se puede
consultar con el sistema de diagnosis, medicin e informacinpara
vehculos 5A! /3/+ en un bloue de valores de medicin, ue aparece
como ";oeficiente de cargas de partculas#.
Sen!or de tem$eratura ante e +itro de $art%cua! 013
El sensor de temperatura ante el filtro de partculas es un
sensor &:;. En un sensor &:; =positive
temperaturecoefficient? la resistencia aumenta a medida ue aumenta
la temperatura.
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5a situado en el ramal de escape ante el filtro de partculas
disel y mide all la temperatura de los gases de escape.
A$icacione! de a !ea;on ayuda de la seal procedente del sensor
de temperatura ante el filtro de partculas, la unidad de control
del motorcalcula el caudal volumtrico de los gases de escape y
deriva de ah el estado de saturacin en ue se encuentra el filtrode
partculas.
La seal del sensor de temperatura ante el filtro de partculas,
la seal del medidor de la masa de aire y la seal delsensor de
presin para gases de escape constituyen una unidad indivisible para
la determinacin del estado desaturacin en ue se encuentra el filtro
de partculas.
La seal se emplea asimismo como proteccin, es decir, para
proteger el filtro de partculas contra temperaturasexcesivas de los
gases de escape.
E+ecto! en ca!o de au!entar!e a !ea
!i se ausenta la seal del sensor de temperatura ante el filtro
de partculas, la regeneracin del filtro de partculas seefecta de
forma cclica, en funcin del recorrido efectuado o de las horas de
servicio.
!in embargo, el filtro de partculas no se puede regenerar de
forma fiable de este modo a largo pla$o. *espus de unnmero de
ciclos especfico se enciende primeramente el testigo luminoso para
filtro de partculas disel y m%s tardeparpadea el testigo luminoso
de precalentamiento en el cuadro de instrumentos. Esto seali$a al
conductor la necesidadde acudir al taller.
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El sensor de temperatura ante el turbocompresor es un sensor
&:;. 5a situado en el ramal de escape ante elturbocompresor y
mide all la temperatura de los gases de escape.
A$icacione! de a !ea
La unidad de control del motor necesita la seal procedente del
sensor de temperatura ante el turbocompresor, paracalcular con ella
el momento y la dosificacin de la post)inyeccin durante el ciclo de
regeneracin. *e esa forma seconsigue el aumento necesario de
temperatura de los gases de escape para poder uemar las partculas
de holln.
;on esta seal se protege adicionalmente el turbocompresor contra
temperaturas excesivas durante el ciclo deregeneracin.
E+ecto! en ca!o de au!entar!e a !ea
!i se avera el sensor de temperatura ante el turbocompresor de'a
de ser posible proteger el turbocompresor contratemperaturas
inadmisiblemente altas. En ese caso ya no se produce el ciclo de
regeneracin para el filtro de partculasdisel.
El testigo de precalentamiento se enciende para indicar al
conductor la necesidad de ue acuda al taller. &ara reducir
las
emisiones de holln se procede a desactivar la recirculacin de
los gases de escape.
Sonda am"da 45
La sonda lambda es una versin de banda ancha.
5a situada en el colector de escape ante el catali$ador de
oxidacin.
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A$icacione! de a !ea
;on la sonda lambda es posible determinar el contenido de oxgeno
en los gases de escape, disponiendo para ello de unextenso margen
de medicin. ;on relacin al sistema de filtracin de partculas disel,
la unidad de control del motoremplea la seal de la sonda lambda
para el c%lculo exacto de la cantidad y el momento de la
postinyeccin para el ciclode regeneracin. &ara ue la
regeneracin del filtro de partculas sea efica$ se necesita un
contenido mnimo de oxgenoen los gases de escape a una alta
temperatura uniforme.
Esta regulacin se posibilita con ayuda de la seal de la sonda
lambda, puesta en relacin con la seal procedente delsensor de
temperatura ante el turbocompresor.
E+ecto! en ca!o de au!entar!e a !ea
La regeneracin del filtro de partculas resulta menos exacta,
pero sigue siendo operativamente fiable.
La avera de la sonda lambda puede provocar un aumento de las
emisiones de xidos ntricos.
'edidor de a ma!a de aire 61
El medidor de la masa de aire por pelcula caliente va instalado
en el conducto de admisin. ;on ayuda del medidor de lamasa de aire,
la unidad de control del motor detecta la masa de aire
efectivamente aspirada.
A$icacione! de a !ea
;on relacin al sistema de filtracin de partculas disel se
utili$a la seal para calcular el caudal volumtrico de los gasesde
escape y poder determinar de ah el estado de saturacin del filtro
de partculas.
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La seal des medidor de la masa de aire, la seal del sensor de
temperatura ante el filtro de partculas y la seal delsensor de
presin para los gases de escape constituyen una unidad indivisible
para determinar el estado de saturacindel filtro de partculas.
E+ecto! en ca!o de au!entar!e a !ea
!i se ausenta la seal del medidor de la masa de aire, la
regeneracin del filtro de partculas se efecta de forma cclica,en
funcin del recorrido o de las horas de servicio.
!in embargo, a largo pla$o el filtro de partculas no se puede
regenerar de forma fiable de este modo. :ras una cantidaddefinida
de ciclos se enciende primeramente el testigo luminoso para filtro
de partculas disel y luego parpadea eltestigo luminoso de
precalentamiento en el cuadro de instrumentos. ;on ello se indica
al conductor la necesidad deacudir a un taller.
