La necesidad de controlar las emisiones de los automóviles ha llevado a la informatización de los vehículos. Durante el proceso de combustión se producen hidrocarburos, monóxido de carbono y óxidos de nitrógeno que se emiten a la atmósfera a través del tubo de escape. Además, se liberan hidrocarburos como resultado de la evaporación de la gasolina y la liberación de vapores del cárter del motor. La Ley de Aire Limpio de 1977 estableció límites a la cantidad de cada uno de estos contaminantes que podía emitir un vehículo. Como respuesta, los fabricantes de automóviles añadieron dispositivos de control de la contaminación y crearon motores autoajustables. En 1981 se introdujo el primero de estos motores autoajustables, llamados sistemas de control de realimentación de combustible.
Estos sistemas incluían un sensor de oxígeno instalado en el sistema de escape. Este sensor medía la concentración de combustible en los gases de escape y enviaba una señal a un microprocesador. El microprocesador analizaba la lectura y ajustaba la mezcla de aire y combustible para mantener una proporción adecuada. A medida que los sistemas informáticos han ido evolucionando, ha sido posible ajustar la sincronización del encendido y controlar otros dispositivos de reducción de emisiones instalados en el vehículo.
Además, el ordenador de a bordo puede controlar y diagnosticar el funcionamiento del propio vehículo. En caso de avería, avisa al conductor encendiendo un indicador de avería. Al mismo tiempo, registra la naturaleza del fallo en su memoria en forma de código, lo que permite a un técnico determinar la reparación adecuada más adelante. Entre los dispositivos de control de emisiones más comunes instalados en los vehículos se encuentran la VÁLVULA EGR, el CONVERTIDOR CATALÍTICO, la BOMBA DE AIRE, la VÁLVULA PCV y el CAÑÓN DE CARBÓN.
Tabla
Índice de contenidos
Sistemas de control de emisiones
Catalizador
Las emisiones de los automóviles se controlan de tres formas distintas. En primer lugar, se fomenta una combustión más completa para reducir los subproductos. En segundo lugar, los hidrocarburos sobrantes se reintroducen en el motor para su combustión. Por último, se crea una zona adicional para la oxidación o la combustión. Esta zona adicional se denomina catalizador.
El catalizador se parece a un silenciador y está situado en el sistema de escape, antes del silenciador. En el interior del catalizador hay gránulos o panales de platino o paladio. El platino o el paladio se utilizan como catalizadores, es decir, como sustancias que aceleran un proceso químico. Cuando los hidrocarburos o el monóxido de carbono de los gases de escape pasan por el catalizador, se oxidan químicamente o se convierten en dióxido de carbono y agua.
A medida que el catalizador trabaja para purificar los gases de escape, produce calor. Cuanto más sucios estén los gases de escape, más tendrá que trabajar el catalizador y más calor producirá. En algunos casos, se puede ver que el convertidor enrojece por el calor excesivo. Si el convertidor trabaja tanto para limpiar los gases de escape sucios, se destruirá a sí mismo. Además, el combustible con plomo depositará una capa sobre el platino o el paladio y hará que el convertidor sea ineficaz. Por eso, en Estados Unidos, todos los combustibles diseñados para motores de automoción están ahora libres de plomo.
Válvula PCV
El propósito del sistema de ventilación positiva del cárter (PCV) es tomar los vapores producidos en el cárter durante el proceso normal de combustión y redirigirlos al sistema de admisión de aire/combustible para ser quemados durante la combustión. Estos vapores diluyen la mezcla de aire/combustible, por lo que deben controlarse y medirse cuidadosamente para no afectar al rendimiento del motor. Esta es la función de la válvula de ventilación positiva del cárter (PCV). Al ralentí, cuando la mezcla aire/combustible es muy crítica, sólo se permiten pequeñas cantidades de vapor en el sistema de admisión. A alta velocidad, cuando la mezcla es menos crítica y las presiones del motor son más altas, se permite la entrada de más vapores en el sistema de admisión. Si la válvula o el sistema están bloqueados, los vapores retrocederán hasta la carcasa del filtro de aire o, en el peor de los casos, la presión excesiva empujará más allá de las juntas y provocará fugas de aceite del motor. Si se utiliza una válvula incorrecta o el sistema tiene fugas de aire, el motor funcionará mal al ralentí o, en el peor de los casos, el aceite del motor será aspirado.
Válvula EGR
El objetivo de la válvula de recirculación de gases de escape (EGR) es dosificar una pequeña cantidad de gases de escape en el sistema de admisión, diluyendo la mezcla de aire y combustible para reducir la temperatura de la cámara de combustión. Una temperatura excesiva de la cámara de combustión produce óxidos de nitrógeno, uno de los principales contaminantes. Aunque la válvula EGR es el método más eficaz para controlar los óxidos de nitrógeno, su propio diseño tiene un efecto negativo en el rendimiento del motor. El motor no fue diseñado para trabajar con gases de escape. Por este motivo, la cantidad de gases de escape que entran en el sistema de admisión debe supervisarse y controlarse cuidadosamente. Esto se consigue a través de una serie de interruptores eléctricos y de vacío, así como del ordenador del vehículo. Como la acción de la válvula EGR reduce el rendimiento al diluir la mezcla de aire/combustible, el sistema no permite la acción de la válvula EGR cuando el motor está frío o cuando se necesita toda la potencia.
Controles de evaporación
La gasolina se evapora con bastante facilidad. En el pasado, estas emisiones evaporativas se liberaban a la atmósfera. Alrededor del 20% de todas las emisiones de hidrocarburos (HC) de los vehículos proceden del depósito de gasolina. En 1970 se aprobó una ley que prohibía la emisión de vapores del depósito de gasolina a la atmósfera. Se desarrolló un sistema de control de la evaporación para eliminar esta fuente de contaminación.
La función del sistema de control de la evaporación del combustible es atrapar y almacenar las emisiones evaporativas del depósito de combustible y el carburador. Se utiliza un recipiente de carbón activado para atrapar los vapores de combustible. Los vapores de combustible se adhieren al carbón activado hasta que el motor arranca y el vacío del motor puede utilizarse para arrastrar los vapores al motor, donde pueden quemarse con la mezcla de aire/combustible. Este sistema requiere el uso de un tapón del depósito de combustible herméticamente cerrado. Este tapón es tan importante para el funcionamiento del sistema que ahora se incorpora una prueba del tapón en muchos programas estatales de inspección de emisiones.
Antes de 1970, los coches liberaban los vapores del combustible a la atmósfera mediante un tapón ventilado del depósito de gasolina. Hoy en día, con el uso de tapones herméticos, se utilizan depósitos de gasolina rediseñados. El depósito debe tener espacio para que se acumulen los vapores, que luego pueden dirigirse al bidón de carbón activado. Se utiliza una válvula de purga para controlar el flujo de vapores hacia el motor. La válvula de purga se acciona mediante el vacío del motor. Un problema común con este sistema es que la válvula de purga puede fallar, y el vacío del motor aspira combustible directamente al sistema de admisión. Esto enriquece la mezcla de combustible y ensucia las bujías. La mayoría de los recipientes de carbón activado tienen un filtro que debe sustituirse periódicamente. Este sistema debe revisarse cuando disminuye el consumo de combustible.
Inyección de aire
Ningún motor de combustión interna es eficiente al 100%, dejando siempre una cierta cantidad de combustible sin quemar en los gases de escape, lo que provoca un aumento de las emisiones de hidrocarburos. Para eliminar esta fuente de emisiones, se ha introducido un sistema de inyección de aire.
La combustión requiere tres elementos esenciales: combustible, oxígeno y calor. Sin uno de estos elementos, la combustión es imposible. En el interior del colector de escape hay suficiente calor para mantener la combustión. Introduciendo oxígeno adicional, el combustible no quemado puede encenderse. Esta combustión no genera potencia, pero reduce las emisiones excesivas de hidrocarburos.
A diferencia de la combustión controlada en la cámara de combustión, esta combustión es incontrolada. Si el contenido de combustible de los gases de escape es excesivo, puede provocar explosiones, produciendo un ruido crepitante. Hay ocasiones, incluso en condiciones normales como la deceleración, en las que el contenido de combustible puede ser excesivo. En tales situaciones, es conveniente desactivar el sistema de inyección de aire, lo que se consigue mediante una válvula de derivación. En lugar de cortar completamente el suministro de aire a la bomba, la válvula redirige el aire fuera del colector de escape.
Dado que todas estas operaciones tienen lugar una vez finalizado el proceso de combustión, este dispositivo de control de emisiones no afecta al rendimiento del motor. El único mantenimiento necesario es una inspección cuidadosa de la correa de transmisión de la bomba de aire.
Coclusión
En conclusión, los sistemas de control de emisiones son componentes esenciales de los vehículos modernos, diseñados para reducir las emisiones contaminantes y minimizar el impacto sobre el medio ambiente. Incluyen dispositivos como convertidores catalíticos, sistemas de recirculación de gases de escape (EGR), sensores de oxígeno y sistemas de gestión del motor. Estas tecnologías ayudan a reducir la contaminación atmosférica y a cumplir las normas medioambientales. Los propietarios de vehículos deben mantener estos sistemas para garantizar su eficacia y reducir su impacto medioambiental.