Descripción general de componentes
El sistema de recirculación de gases de escape (SCR) BlueTEC con AdBlue® requiere los siguientes componentes adicionales en comparación con los vehículos que cumplen con la normativa EURO 5:
• Ordenador de AdBlue®
• Depósito de AdBlue®
• Módulo de alimentación de AdBlue® (A103/2) con sensor de presión de AdBlue®
• Sensor de temperatura del depósito de AdBlue®
• Resistencia del depósito de AdBlue®
• Resistencia de la tubería de presión de AdBlue®
• Sensor de nivel lleno en el depósito de AdBlue®
• Sensor de nivel de vacío en el depósito de AdBlue®
• Válvula dosificadora de AdBlue®
• Mezclador de AdBlue®
• Catalizador SCR
• Sensor de temperatura antes del catalizador SCR
• Relé de alimentación de AdBlue®
• Calculador de NOx después del filtro de partículas diésel
• Sensor de NOx después del filtro de partículas diésel
• Calculador de NOx después del catalizador SCR
• Sensor de NOx después del catalizador SCR
• Tubería de presión
Calculadora de AdBlue®
El calculador de AdBlue® para el control de la contaminación por gases de escape se encuentra en el maletero debajo del piso intermedio del maletero, justo al lado del depósito de AdBlue®
El calculador de AdBlue® recibe del calculador CDI a través del sensor de la transmisión CAN la tasa de inyección necesaria del producto de reducción
El calculador de AdBlue® realiza, en función de las señales de entrada del calculador CDI:
• Correcta dosificación e inyección de AdBlue®
• Actuación del módulo de alimentación de AdBlue® (alimentación y retorno)
• Protección antihielo (tres resistencias)
Representación en el tipo 164:
33 Depósito de AdBlue®
F37 Caja de fusibles de AdBlue®
K27/7 Relé de alimentación de AdBlue®
N 118/5 Calculador de AdBlue®
Inyección
Gracias a la válvula dosificadora de AdBlue®, el agente reductor de AdBlue® se rocía fuera del tanque a través de la línea de suministro al flujo de gases de escape antes del catalizador SCR. Cuando se acumula presión y durante la inercia, la válvula dosificadora de AdBlue® se acciona para purgar el sistema. Esto evita que se forme un colchón de aire en la tubería de presión de AdBlue® durante el llenado o que se desarrolle un vacío durante el suministro de retorno. La válvula dosificadora es accionada por la unidad de control de AdBlue® con una señal PWM (modulación de ancho de pulso). Se enfría mediante el flujo de AdBlue® para evitar el sobrecalentamiento.
Alimentación
Para transportar AdBlue®, la bomba de alimentación de AdBlue® genera una presión de 5 bar. La precarga de la bomba de alimentación de AdBlue® se acciona previamente y se realiza un diagnóstico a partir del consumo de corriente de funcionamiento.
La presión de alimentación es ajustable mediante el software de la ECU y puede diferir según la versión.
La bomba de alimentación de AdBlue® está accionado adicionalmente para enfriar la válvula dosificadora de AdBlue® y para purgar la tubería de presión durante el llenado.
Si no se alcanza la presión del sistema de 5 bar, esto se almacena en la memoria de fallas de la unidad de control CDI y se muestra en la pantalla multifunción del tablero de instrumentos .
Protección contra las heladas
La unidad de control de AdBlue® evita que el agente reductor de AdBlue® se congele mediante los siguientes elementos de calefacción:
• Elemento calefactor del depósito de AdBlue®
• Elemento calefactor del módulo de alimentación de AdBlue®
• Elemento calefactor del conducto de presión de AdBlue®
Retroalimentación
Para que el AdBlue® no se congele, se aspira después de cada parada del motor desde el sistema de alimentación de la bomba de alimentación de AdBlue®.
La válvula de inversión de AdBlue® es accionada por la unidad de control de AdBlue® para modificar la dirección de alimentación.
La válvula dosificadora del AdBlue® es activada por el calculador de AdBlue® para evitar una pérdida de presión.
Módulo de alimentación de AdBlue®
El módulo de alimentación de AdBlue® se encuentra en la tapa del depósito de recogida de AdBlue®, que está integrado en el depósito de AdBlue® señales de salida directas:
• Detección de consumo de corriente para diagnóstico de la bomba de alimentación por el calculador de AdBlue®
• Señal de tensión del sensor de presión de AdBlue®
Señales de entrada directas:
• Alimentación positiva por el calculador de AdBlue®
• Alimentación al borne 31 Bomba de alimentación de AdBlue®
• Señal PWM para accionar la bomba de alimentación de AdBlue®
• Alimentación al borne 30 Válvula de inversión de AdBlue®
• Señal para el control del borne 31 Activación de la válvula de inversión de AdBlue®
• Alimentación de tensión para el elemento calefactor del módulo de alimentación de AdBlue®
• Alimentación de tensión para el sensor de presión de AdBlue®
Representación en el tipo 164:
A103/2 Módulo de alimentación de AdBlue®
A103/2b1 Sensor de presión de AdBlue®
A103/2m1 Bomba de alimentación de AdBlue®
A103/2r1 Elemento calefactor Módulo de alimentación de AdBlue®
A103/2y1 Válvula d inversión AdBlue®
33 Depósito de AdBlue®
Generación de presión
Según la curva característica, la unidad de control de AdBlue® activa la bomba de suministro de AdBlue® con una señal PWM. La mayor parte del producto de reducción aspirado se utiliza para alimentar el sistema a través de la válvula dosificadora de AdBlue®. Una parte del medio reductor de AdBlue® aspirado se devuelve a través de un bypass al módulo de alimentación de AdBlue® en el sistema de 2 depósitos (depósito de AdBlue® con depósito de extracción de AdBlue®). Esto garantiza que el depósito de extracción de AdBlue® esté siempre lleno y que no se aspire aire, de lo contrario no se puede generar la presión de sistema necesaria de 5 bar.
Detección de presión
La computadora de AdBlue® utiliza el sensor de presión de AdBlue® para detectar la presión del sistema generada por la bomba de suministro de AdBlue®.
Protección contra las heladas
El elemento calefactor del depósito de AdBlue® garantiza que el agente reductor líquido de AdBlue® pueda aspirarse fuera del sistema de 2 depósitos, incluso a bajas temperaturas. El elemento calefactor del módulo de alimentación de AdBlue® calienta adicionalmente el propio módulo de alimentación y el agente reductor de AdBlue® de acuerdo con la curva característica a bajas temperaturas.
El elemento calefactor de la tubería de presión de AdBlue® está envuelto alrededor de la tubería de presión y evita que esta se congele.
Invirtiendo la dirección del flujo, el agente reductor AdBlue® restante se aspira fuera de la tubería de presión. De este modo, se evita la congelación de las líneas de alimentación cuando el vehículo está parado durante un período prolongado a temperaturas inferiores a -11 °C.
Inversión de flujo
Cuando el "borne 15 se desactiva", la inercia de la ECU de AdBlue® comienza después de un tiempo de espera de hasta tres minutos.
Durante la inercia de la ECU, la bomba de alimentación aspira el producto de reducción de AdBlue Residual ® de la tubería de presión a través de la válvula inversora operada por la computadora. Al mismo tiempo, la válvula dosificadora se abre para que no aparezca vacío. Para proteger las líneas de AdBlue® de gases de escape demasiado calientes y para evitar daños, se debe respetar un tiempo de espera de tres minutos.
La duración de la inercia y el momento de suministro en retorno del producto de reducción dependen de la temperatura de los gases de escape. gases
Observación
El flujo de retorno de AdBlue® fuera de la tubería de presión tiene lugar para evitar el deterioro del AdBlue® por sobrecalentamiento permanente. La unidad de control CDI determina la duración del suministro de retorno en función de la temperatura de los gases de escape detectada, así como de la longitud de la tubería de presión.
Los trabajos de mantenimiento solo deben realizarse después del retorno completo del producto de reducción de AdBlue®.
Depósito de AdBlue®
El depósito de AdBlue® está fabricado en plástico y se encuentra debajo del piso intermedio del maletero.
El depósito de AdBlue® consta de los siguientes componentes del sistema:
• Depósito de recogida de AdBlue®
• Sensor de temperatura del depósito de AdBlue®
• Resistencia del depósito de AdBlue®
• Sensores de nivel del depósito de AdBlue®
El depósito intermedio sirve como recipiente de estabilización del producto reductor AdBlue® e incluye los siguientes elementos:
• Tapa para succión y llenado
• Filtro para igualación de presión
El depósito de AdBlue® está construido de tal manera que no puede dañarse con AdBlue® congelado. Por lo tanto, el depósito de AdBlue® también desempeña un papel en la protección contra la congelación y el sobrecalentamiento.
Sensor de temperatura
El sensor de temperatura del depósito de AdBlue® detecta la temperatura del producto de reducción en el depósito de AdBlue®. Está diseñado como un coeficiente de temperatura negativo (NTC). Si la temperatura aumenta, la resistencia del NTC disminuye. Este cambio de resistencia se transmite a la computadora y se utiliza para calcular la temperatura.
Sensor de nivel
Con el sensor de temperatura de AdBlue®, los sensores de nivel lleno y vacío están dispuestos uno debajo del otro en el depósito de AdBlue®, que está dispuesto en paralelo al depósito de extracción de AdBlue®. La unidad de control de AdBlue® activa los sensores de nivel uno tras otro con una señal PWM. A partir de las distintas señales de los sensores, el calculador de AdBlue® detecta si los electrodos de los sensores de nivel están recubiertos de producto de reducción y utiliza esta información para determinar el nivel de llenado.
Depósito de AdBlue® con módulo de alimentación de AdBlue®:
Observación
Al llenar inicialmente el depósito de AdBlue® con AdBlue®, el depósito debe estar completamente lleno para garantizar que el depósito de extracción de AdBlue® esté lleno. De lo contrario, se aspirará aire durante el suministro posterior de AdBlue® y no se podrá generar la presión de sistema requerida de 5 bar. se devuelve a través de un bypass en el módulo de suministro al tanque de muestreo.
Otros componentes de AdBlue®
Elemento calefactor de la línea de presión de AdBlue®
El elemento calefactor es una lámina calefactora que envuelve la tubería de presión de AdBlue® y va desde el módulo de alimentación de AdBlue® hasta la válvula dosificadora de AdBlue®. El elemento calefactor es activado por la computadora AdBlue®.
Observación
El elemento calefactor de la línea de presión de AdBlue® tiene varios conectores y se puede comprobar midiendo la resistencia.
Válvula dosificadora de AdBlue®
La válvula dosificadora de AdBlue® se conecta directamente al tubo de escape para que pueda ser inyectado en el flujo de gases de escape Además de la inyección del producto de reducción, la válvula dosificadora de AdBlue® también se utiliza para llenar y purgar la presión de AdBlue®.
Válvula dosificadora de AdBlue®:
Mezclador
Un mezclador se encuentra aproximadamente 10 cm detrás de la válvula dosificadora de AdBlue®, en el tubo de escape antes del catalizador SCR. Es una parte integral del sistema de escape y garantiza una mejor descomposición del producto de reducción de AdBlue® por reacción con el agua (hidrólisis) y una distribución más uniforme del AdBlue® antes del catalizador SCR. Esta es una condición importante para una alta conversión de NOX.
Observación
Al instalar la válvula dosificadora de AdBlue®, asegúrese de que el sello metálico y la abrazadera solo se usen una vez. Respetar el par de apriete.
Mezclador:
Catalizador de oxidación
La conversión de sustancias nocivas producidas durante la combustión del combustible diésel, a saber, monóxido de carbono (CO) e hidrocarburos (HC), utiliza un catalizador de oxidación en vehículos con motores diésel. El catalizador de oxidación convierte por oxidación de monóxido de carbono (CO) e hidrocarburos no quemados. (HC) en dióxido de carbono (CO2) y agua (H2O). Una primera reducción de los óxidos de nitrógeno (NOx) se obtiene reciclando los gases de escape en la cámara de combustión. La corriente de gases de escape que ingresa al catalizador de oxidación contiene los siguientes componentes indeseables:
• CO
• HC
• NOx (NO + NO2)
El flujo de gases de escape que sale del convertidor catalítico de oxidación contiene los siguientes compuestos:
• CO2
• H2O
• NOx (NO + NO2)
El monolito cerámico es un cuerpo cerámico atravesado por varios miles de pequeños canales El monolito, que es extremadamente sensible a las tensiones mecánicas, está fijado en una carcasa de acero inoxidable.
Diseño (esquema):
1 Capa portadora (capa de lavado)
2 Monolito cerámico
3 Flujo de gas de escape entrante
Diseño de catalizador de oxidación:
1 Carcasa de acero inoxidable
2 Monolito de cerámica
3 Carcasa aislante y portante (una conexión amortiguadora de vibraciones entre el monolito y la carcasa del catalizador)
Filtrador de partículas Diésel
El filtro de partículas diésel (DPF) está ubicado debajo del piso del vehículo en vehículos con BlueTEC (NSK) y cerca del mamparo en el compartimiento del motor en vehículos con BlueTEC (SCR). En la versión BlueTEC (SCR), el filtro de partículas diésel está instalado junto con el catalizador de oxidación en una misma carcasa, mientras que en los vehículos con BlueTEC (NSK) es una carcasa separada (ver también "Comparativa de las versiones de escape BlueTEC sistemas").
El filtro de partículas diesel tiene las siguientes funciones:
• Filtra y acumula las partículas de hollín producidas durante la combustión en el motor
• Asegura la combustión de las partículas de hollín durante la regeneración del filtro de partículas diésel.
El filtro de partículas diésel consta de un cuerpo de filtro fabricado en cerámica de carburo de silicio con estructura de panal de abeja, que está recubierto con un metal precioso (platino).
Los canales del filtro de partículas diésel están abiertos alternativamente delante o detrás y separados entre sí por las paredes filtrantes porosas del cuerpo del filtro de nido de abeja.
Los gases de escape sin filtrar pasan a través del filtro de panal cerámico poroso del filtro de partículas diésel. Las partículas de hollín quedan retenidas en el cuerpo del filtro de panal. Para la regeneración se utiliza el estado de carga determinando la presión de los gases de escape antes y después del filtro de partículas diésel. La unidad de control CDI determina el estado de carga del filtro de partículas diésel mediante el sensor de presión diferencial.
La regeneración consta de los siguientes pasos:
• Las partículas de hollín se queman
• El catalizador de almacenamiento de NOx se desulfura
Para la combustión del hollín se requieren temperaturas superiores a los 600 °C, que no se obtienen durante el funcionamiento normal del motor diésel. La unidad de control CDI puede aumentar la temperatura de los gases de escape mediante las siguientes medidas:
• Regulación del aire de admisión
• Segunda postinyección
• Precalentamiento del filtro de partículas diésel (proceso periódico)
Representación esquemática de un filtro de partículas diésel:
A Gases de escape del motor
B Filtrado de partículas de hollín
C Gases de escape después del filtro de partículas diésel
1 Catalizador de oxidación
2 Filtro de partículas diésel
B19/7 Sensor de temperatura antes del catalizador
B19/9 Sensor de temperatura antes del filtro de partículas diésel
B28/8 Sensor de presión diferencial (DPF)
Observación
La reducción de partículas de hollín es de alrededor del 99%. Una regeneración interrumpida se distribuye en el caso de viajes cortos en varios ciclos de conducción. Por lo tanto, las fases de calentamiento hasta alcanzar la temperatura de regeneración requerida son más frecuentes y la regeneración pasa desapercibida para el conductor.
Catalizador de almacenamiento de Nox
En vehículos con BlueTEC (NSK), para la reducción de óxidos de nitrógeno (NOx) en los gases de escape, se utiliza un catalizador de almacenamiento de NOx en combinación con un catalizador SCR de operación pasiva sin la adición de AdBlue®. El revestimiento del catalizador acumulador de NOx se corresponde esencialmente con el del catalizador acumulador de NOx en los motores de gasolina Durante el funcionamiento del motor diésel pobre (λ > 1), se forman óxidos de nitrógeno (NOx) en los gases de escape. Estos se almacenan en el catalizador de almacenamiento de NOx por formación, como en el catalizador de almacenamiento de NOx de un motor de gasolina, de un compuesto nítrico con carbonato de bario (BaCO3), utilizado como componente de almacenamiento.Durante la regeneración, el motor diésel funciona brevemente (t = 2-5 s) en el rango rico (λ < 1),
Durante la regeneración, el nitrato de bario se transforma de nuevo en el carbonato de bario original (BaCO3), se libera óxido de nitrógeno (NO), que luego se transforma por reacción con el monóxido de carbono (CO) en nitrógeno molecular (N2) y dióxido de carbono (CO2).
Ba(NO3)2 + 3CO ⇒ BaCO3 + 2NO + 2CO2
2NO + 2CO ⇒ N2 + 2CO2
Además, el óxido de nitrógeno (NO) reacciona con el hidrógeno (H2) para formar amoniaco (NH3) que se puede almacenar en el catalizador SCR posterior antes de la siguiente fase de mezcla pobre.
2NO + 5H2 ⇒ 2NH3 + 2H2O
El amoniaco (NH3) es responsable de reducir aún más las emisiones de NOx al reducir los óxidos de nitrógeno que no se fijan en el catalizador de almacenamiento de NOx. Las partículas de azufre contenidas en el combustible diésel también se almacenan después de la combustión en el catalizador de almacenamiento de NOx en forma de óxidos de azufre ( SOx), lo que conduce a una degradación de la capacidad de almacenamiento. Estos son eliminados por el catalizador de almacenamiento de NOx mediante fases prolongadas de mezcla rica (λ < 1 y t = 5-15 s) durante la regeneración del filtro de partículas diésel, a temperaturas superiores a 600 °C.
Catalizador de almacenamiento de NOx con catalizador SCR:
1 Catalizador de oxidación
2 Catalizador de almacenamiento de Nox
3 Nitrato
4 Filtro de partículas
5 Catalizador SCR
6 Amoníaco
A Fase pobre
B Fase rica
Catalizador SCR
Además del catalizador de oxidación y el filtro de partículas diésel, los vehículos con tecnología BlueTEC para la reducción de las emisiones de óxido de nitrógeno utilizan un sistema SCR activo con inyección de AdBlue® o un catalizador de almacenamiento de NOx en combinación con un catalizador SCR de funcionamiento pasivo sin la adición de AdBlue®. BlueTEC es un sistema de recirculación de gases de escape de diseño modular, disponible en dos versiones:
BlueTEC (NSK) sin AdBlue®
Es una combinación del catalizador de oxidación y el filtro de partículas con un acumulador de NOx y un catalizador SCR adicional. La reducción de los óxidos de nitrógeno tiene lugar principalmente en el catalizador de almacenamiento de NOx. Los óxidos de nitrógeno se reducen adicionalmente en el catalizador SCR utilizando amoniaco (NH3). El amoniaco se produce directamente durante la fase de regeneración del catalizador de almacenamiento de Nox.
BlueTEC (SCR) con AdBlue®
La tecnología BlueTEC (SCR) con AdBlue® funciona mediante el uso adicional del agente reductor AdBlue®, que se inyecta en la corriente de gases de escape. El producto de reducción de AdBlue® se descompone por termólisis (reacción química mediante el calor) e hidrólisis (reacción química mediante la fijación del agua) en amoníaco (NH3).
Termólisis: (NH2)2CO ⇒ NH3 + HNCO
Hidrólisis: HNCO + H2O ⇒ NH3 + CO2
Los sensores de NOx situados antes y después del catalizador SCR miden la concentración de NOx en los gases de escape y controlan la adición del producto reductor AdBlue®, para la versión inyección AdBlue®.
Observación
En ambas versiones, la reducción de los óxidos de nitrógeno con amoniaco se realiza mediante dos reacciones principales:
4NO + 4NH3 + O2 ⇒ 4N2 + 6H2O
2NO + 2NO2 + 4NH3 ⇒ 4N2 + 6H2O
Los óxidos de nitrógeno (NOx) contenidos en los gases de escape se reducen junto con el amoníaco (NH3) y el oxígeno (O2) a nitrógeno molecular (N2) y vapor de agua. La tasa de conversión de partículas de NOx en los gases de escape es de alrededor del 80%.
Catalizador SCR con inyección de AdBlue®:
1 Catalizador de oxidación
2 Filtro de partículas
3 Válvula dosificadora de AdBlue®
4 Catalizador SCR
Unidad de control de NOx con sensores de Nox
Los sensores de NOx están permanentemente conectados a las computadoras de NOx. Los calculadores de NOx están situados a nivel de los bajos. En los vehículos diésel con BlueTEC (SCR) con AdBlue®, la concentración de NOx en los gases de escape se mide mediante dos sensores de NOx colocados cada uno antes y después del catalizador SCR. rango se especifica entre 0 y 500 ppm, los valores se pueden dar hasta un máximo de 1650 ppm. Para garantizar que el sensor de NOx esté en condiciones de funcionamiento lo más rápido posible, está equipado con un dispositivo de calefacción. La información proporcionada por el sensor de NOx se transmite al ordenador de NOx correspondiente que se encarga de procesarlo. La computadora NOx se comunica con la computadora CDI a través de los sensores de transmisión CAN.
Unidad de control de NOx con sensor de NOx:
a Cable del sensor
b Conector
N37/7 Calculador de NOX después del filtro de partículas diésel
N37/7b1 Sensor de NOX después del filtro de partículas diésel
N37/8 Calculador de NOX después del catalizadorSCRN
37/8b1 Sensor de NOX después del catalizador SCR
La cerámica del sensor activo del sensor de NOx consta de varias capas que comprenden dos cámaras de reacción (sensor de doble cámara). La primera cámara de reacción está destinada, al igual que la sonda de O2 antes del catalizador, a medir la concentración de oxígeno (O2) en los gases de escape, para ello se aplica una tensión de bombeo a los electrodos de la primera cámara de reacción. luego se descomponen en dos iones de oxígeno cargados. Estos se bombean hacia fuera o hacia dentro de la primera cámara de reacción (según sea mezcla rica o pobre) hasta obtener una tensión de 450 mV en los electrodos. El valor de la corriente de bombeo requerida 1 (Ip1) indica la concentración de oxígeno en los gases de escape.
En la segunda cámara de reacción, el óxido de nitrógeno se descompone en nitrógeno (N2) y oxígeno (O2) en el electrodo de medición de NOx. El oxígeno (O2) se bombea fuera de la cámara de reacción. La corriente de la bomba 2 (Ip2) indica la concentración de óxido de nitrógeno (NOx) en los gases de escape.
Funcionamiento del sensor de NOx:
1 espacio de transmisión 1
2 Ranura de transmisión 2
3 electrolito sólido
Ip1 Corriente bomba 1
Ip2 Corriente bomba 2
A Amperaje
