Analisis de Gases de Escape. Diesel

GUÍA DE LABORATORIO L ABORATORIO IDS3301-L08M ANALISIS DE GASES DE ESCAPE. CARRERA: 441803 TECNICO EN MECÁNICA AUTOMOTRIZ AUTOMOTRIZ Y AUTOTRÓNICA 441703 INGENIERÍA EN EJECUCION MECÁNICA AUTOMOTRIZ AUTOMOTRIZ Y AUTOTRÓNICA AUTOTRÓNICA ASIGNATURA: IDS3301- SISTEMAS DE INYECCION DIESEL SEMESTRE: III PROFESOR: JOSE LUIS DONOSO

1. Introducción En la actualidad los motores utilizan sistemas de alimentación de combustible electrónicos, lo que contribuye a una reducción de los niveles de ruidos, mejor rendimiento y una disminución de emisiones contaminantes. Con estos nuevos sistemas las normas de emisiones para nuestro país se volvieron más estrictas por lo que es necesario mantener el motor para lograr cumplir con la revisión técnica del automóvil. En los motores Diesel los sistemas de encendido han sufrido bastantes cambios con el avance de la tecnología y el aumento de las R.P.M de giro han hecho incorporar la electrónica en la alimentación de combustible. El control de los gases de escape cada vez es más estricto, por lo que debemos preocuparnos de que nuestros motores estén funcionando óptimamente. Deberá solicitar las herramientas necesarias para la actividad en el pañol. pañol. Utilizara los motores asignados por el profesor para realizar la actividad. Deberá leer cuidadosamente las instrucciones de este manual para evitar accidentes. Cada Cada vez vez que vea este este símbo símbolo lo llame llame al al profe profesor sor para que le entregu entregue e inst instrucc ruccione iones s y aclare aclare dudas. dudas. Sigas las instrucciones de esta guía para evitar accidentes y lograr los objetivos planteados.

2. Objetivos El objetivo es aprender a utilizar un analizador de gases de escape Diesel y comprobar la variación de los gases cuando el punto de inyección no es el correcto. Esta actividad se realizara en motores vivos y automóviles. Las llaves de los motores deben solicitarse en el pañol.

3. Duración 90 minutos

4. Prerrequisitos No tiene prerrequisito

5. Bibliografía previa Técnicas del Automóvil Autor José Miguel Alonso Capítulo 1 Tema Fundamentos de la inyección de combustible Paginas 11 a la 27

GUÍA DE LABORATORIO L ABORATORIO 6. Marco teórico Tratamiento de emisiones Diesel La lucha contra las emisiones contaminantes de los motores Diesel se centra principalmente en la reducción de óxidos de nitrógeno (NOx) y de partículas sólidas. Los primeros son generados durante la combustión tanto en los motores de gasolina como en los Diesel. Para su formación es necesaria, entre otras cosas, una cierta concentración de oxígeno libre tras la combustión. Por eso representa un problema especialmente grave en motores que funcionan con exceso de este gas, como el Diesel o el gasolina de mezcla pobre. Las partículas (hollín) generadas por un motor Diesel son perceptibles por el denso humo negro que deja tras de sí un vehículo propulsado por este tipo de motor en plena aceleración. El gasóleo está formado por cadenas de hidrocarburos muchos mayores y pesadas que la gasolina. Cuando el motor trabaja a cargas medias y bajas se inyecta muy poco combustible en comparación con el aire introducido en los cilindros, de modo que en todo el volumen de la cámara hay una gran cantidad de oxígeno para completar la combustión. Sin embargo, cuando se hace trabajar el motor a plena carga (por ejemplo, en una aceleración), puede ocurrir que una parte de la gran cantidad de combustible inyectada no encuentre en sus inmediaciones un volumen suficiente de oxígeno como para terminar la oxidación, haciendo que queden tras la combustión largas cadenas de hidrocarburos parcialmente oxidadas, que tienden a reagruparse y formar el hollín. El principal peligro de estas partículas es que tienden a depositarse sobre el tejido pulmonar cuando son inhaladas, bien por si solas (partículas secas), o bien con cadenas de hidrocarburos en estado líquido (partículas húmedas). En la actualidad hay un agrio debate sobre si la aparición de los modernos sistemas de inyección de alta presión (conducto común y bomba-inyector) supone un alivio o un agravamiento de este problema, pues hay estudios que parecen indicar que el menor diámetro de las partículas formadas en este tipo de motores hace que se depositen con mayor facilidad en los pulmones y acrecienten sus efectos nocivos. Las restrictivas normas anticontaminantes vigentes en la actualidad, y de próxima entrada en vigor, fuerzan a buscar nuevos métodos de reducir estas emisiones. Hay formas de mitigarlas en su origen, durante la combustión en el interior del cilindro, pero esto no es suficiente e implica importantes sacrificios en cuanto a potencia y prestaciones se refiere. Por ello, se hace necesario el recurso a procesos de tratamiento de los gases de escape una vez generados, más allá aún de lo que permiten los actuales convertidores catalíticos. Entre los nuevos métodos destacan las trampas o filtros de partículas y de NOx (óxidos de nitrógeno). El desarrollo de sistemas que permitan una combustión más efectiva y limpia resulta por el momento insuficiente para solucionar el problema de las emisiones de partículas de los motores Diesel. Para reducir el volumen de éstas al nivel que exigen las próximas normas anticontaminantes se hace necesario el uso de las llamadas «filtros» o «trampas» de partículas. Estas trampas retienen en su interior las partículas originadas en el proceso de combustión, evitando que sean expulsadas a la atmósfera. Pero, como evidentemente la capacidad de estos filtros no es ilimitada, es necesario proceder a su limpieza. Esto se hace de forma periódica y automática durante el funcionamiento normal del coche, sin que el conductor pueda notar nada. Esto se consigue provocando la oxidación espontánea de las partículas retenidas aumentando la temperatura de los gases de escape, generalmente mediante una pequeña post inyección de combustible durante la carrera de expansión. Sin embargo, las temperaturas mínimas necesarias para provocarlo rondan los 650ºC, excesivas para asegurar la integridad del sistema de escape, por lo que es necesario buscar formas de provocar esta reacción a menores temperaturas.

GUÍA DE LABORATORIO L ABORATORIO Para conseguirlo se recubren las caras internas del filtro con ciertos catalizadores químicos que facilitan la oxidación de las partículas retenidas a unos 500 ó 550ºC. Un paso más consiste en el uso en el propio combustible de aditivos que provoquen el mismo efecto, como es el caso del denominado Eolys. Estas medidas permiten, por ejemplo, que la regeneración del filtro de partículas del recientemente aparecido Peugeot 607 HDI se produzca a unos 450ºC, temperatura que se alcanza mezclando pequeñas cantidades de gasóleo con los gases de escape, que será oxidado en su camino hacia la trampa. Dependiendo del estilo de conducción que se practique, para su regeneración completa es suficiente mantener esta temperatura durante dos o tres minutos a intervalos de 400 ó 500 kilómetros. Volkswagen, por su parte, ha presentado un filtro denominado CRT, acrónimo de Continuos Regeneration Trap. A dif erencia de otros filtros de partículas, p artículas, en lugar lu gar de d e esperar a que su capacidad esté prácticamente agotada para proceder a su limpieza, entra en un proceso de regeneración continua tan pronto como el volumen de partículas retenido supera el 20 ó 30% del total admisible. Para ello, además, hace uso del NO2 generado en un catalizador de oxidación previo en lugar del O2. Con todo ello, el filtro CRT precisa unas temperaturas de funcionamiento en torno a los 300ºC, que pueden ser alcanzados bien mediante la postinyección de carburante, bien mediante sistemas externos, como resistencias eléctricas. Tan pronto como la capacidad del filtro ha sido restituida a valores por debajo del 20%, el proceso de regeneración es detenido. Uno de los principales inconvenientes de estos sistemas radica en la alta concentración de azufre que presentan la mayor parte de los combustibles actuales, que tiende a depositarse en los convertidores catalíticos y puede afectar el funcionamiento de estos filtros. En espera de que los niveles de azufre sean rebajados, el CRT trata de mitigar este efecto aumentando puntualmente la temperatura de los gases de escape por encima de los 500ºC, lo que provoca, no obstante, que el nivel de emisiones aumente durante cortos períodos de tiempo, reduciendo su efectividad global. Eliminar los óxidos de nitrógeno de los gases de escape implica separar los átomos de nitrógeno y oxígeno, obteniendo como productos de la reacción N2 y O2. Esto, que es una de las reacciones que tienen lugar en los catalizadores que equipan actualmente los vehículos de gasolina, resulta muy difícil de realizar en los vehículos Diesel y gasolina de mezcla pobre, debido a la concentración de O2 que ya hay en los gases de escape. Para afrontar este problema, fabricantes como Daimler-Chrysler, Volkswagen o el grupo PSA se encuentran en pleno desarrollo de un filtro o trampa de NOx, cuyo funcionamiento es similar a los filtros de partículas. La transformación de los NOx en N2 y O2 se realiza en dos fases. En la primera de ellas el NO es oxidado con la ayuda de ciertos catalizadores químicos a NO2. Este gas será captado y retenido por el filtro, en cuyo interior se encuentra depositado un óxido de un metal alcalinotérreo, como pueda ser el bario. En una segunda fase, y al igual que ocurre en las trampas de partículas, este proceso se mantiene hasta que la capacidad del filtro se va agotando, momento en que debe procederse a una regeneración del mismo. Esto se consigue creando durante unos segundos una atmósfera con baja concentración de oxígeno; hay una pequeña postinyección de combustible, cuya oxidación agotará el O2 todavía existente en los gases de escape. De este modo, los NOx, almacenados en el filtro en forma de nitratos, son liberados y reducidos a N2, reacción que puede tener lugar como en un catalizador de reducción tradicional gracias a la ausencia de oxígeno. El uso del combustible para eliminar el O2 implica un aumento del consumo que se cifra por debajo del 1%. Los resultados obtenidos con estas trampas de NOx son esperanzadores, alcanzan reducciones del volumen de emisiones en torno al 90%. Por desgracia, son extremadamente sensibles a la existencia de azufre en el gasóleo. Esto se debe a las similares propiedades reactivas de los óxidos de nitrógeno y de azufre, que hace que sea el azufre lo que queda fijado en el filtro en lugar de los NOx. Por si fuera poco, la eliminación de los sulfatos así formados exige temperaturas por encima de los 600ºC, por lo que se requiere un proceso de regeneración específico, paralelo al destinado a eliminar los NOx almacenados, que somete al sistema de escape a un severo castigo. Por ello los fabricantes claman por un gasóleo con una menor concentración de azufre, que aumentaría el periodo en que se deben limpiar de los sulfatos depositados.

GUÍA DE LABORATORIO L ABORATORIO 7. Actividades a realizar 7.1 Actividad 1: Analizar los gases de escape variando el punto de inyección en la bomba. a. Equipos requeridos Motores vivos o automóviles que posean inyección Diesel electrónica y mecánica.

b. Número de alumnos sugerido por equipo Se recomienda realizar la actividad con 2 alumnos

c. Instrumentos requeridos

Lámpara estroboscopica

GUÍA DE LABORATORIO L ABORATORIO

Analizador de gases

d. Herramientas requeridas Llaves punta y corona

e. Descripción y procedimiento 1.

Verifique los niveles de refrigerante y aceite del motor a utilizar.

Nivel de refrigerante


2. 3.

Nivel de aceite De arranque al motor. Llévelo a temperatura de funcionamiento.

4.

Encienda la maquina analizadora de gases.

Luz testigo de encendido

Botón de encendido


5.

Ubique en la maquina el teclado de mando.

Teclado de mando.

6.

Llévela a la opción medir gases siguiendo los siguientes pasos mostrados en las fotos Nº 6 , 7 , 8 , 9 y10.

7.

(explicación de los avisos que la maquina realiza cuando se realizo la medición).

Avance cada pantalla presionando la tecla enter.

Figura 6


Figura 7

Figura 8

Figura 9


Figura 10 8.

Conecte la toma de gases de la maquina en el escape del motor

Manguera de análisis de gases.

Manguera de gases en el escape

GUÍA DE LABORATORIO L ABORATORIO 9. Acelere el motor a (3500 RPM) MAXIMO y espere que suene el indicador de aviso de la maquina. 10. Repita esta función las veces veces que la maquina lo solicite. 11. Obtenga la impresión de los gases leídos.

Impresión de los gases leídos 12. Lleve el motor a velocidad de relenti. 13. Detenga el motor. 14. Gire la bomba en el sentido de adelanto de la inyección cuantos grados)

(solicite al profesor que le indique

Coloque una llave en la tuerca de sujeción de la bomba inyectora y proceda a soltarla.


Gire la bomba para adelantar el punto de inyección 15. Conecte la lámpara estroboscopica

Lámpara estroboscopica

16. Alimente la lámpara desde la batería conectando el positivo y negativo de alimentación.


Cables de alimentación de tensión de la lámpara.

Conexión de alimentación de la lámpara en la batería 17. Conecte el cable de captor de pulsos de inyección a la cañería del cilindro nº1. Cable de captor de pulsos de inyección

Conexión del cable de captor de pulsos de inyección 18. De arranque al motor. 19. Verifique con la lámpara estroboscopica los grados de avance que Ud. le dio al motor.


Grados de avance 20. Desconecte la lámpara estroboscopica. 21. Realice la medición de los gases de escape siguiendo el procedimiento anteriormente descrito desde el paso 4 al 12. 22. Imprima los datos obtenidos. 23. Detenga el motor 24. Atrase el punto de la bomba unos grados menos que lo normal normal de funcionamiento profesor que le indique cuantos grados) 25. Realice la misma operación descrita desde el paso 16 al 21 26. Imprima los datos obtenidos 27. Una vez terminada la actividad cambie de motor y realice el mismo proceso. 28. Al finalizar la guía guarde los equipos y deje el lugar de trabajo limpio y ordenado

( solicite al


Guía de autoevaluación para el alumno Conteste las siguientes preguntas Individualmente. ¿Qué significa adelantar el punto de inyección? _________________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________________ _______________________________________________________________ ¿Es posible medir gases a un motor Diesel que este quemando aceite? _________________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________________ _______________________________________________________________ ¿Por qué al mover la bomba se varia el punto de inyección? _________________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________ ¿Por que no es recomendable medir los gases del motor cuando esta frió? _________________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________________ _______________________________________________________________


Pauta de evaluación de la guía. Rut

Nota

Alumno Fecha Asignatura

SISTEMAS DE INYECCION DIESEL

Nº Actividad

08M Nombre

Sigla

IDS3301

Sección

ANALISIS DE GASES DE ESCAPE.

Descripción 60% Habilidades %

Descripción

S/Herramientas

10%

Selecciona la herramienta adecuada para el trabajo a realizar. Usa correctamente las herramientas

U/Herramientas

20%

Usa correctamente la herramientas

P/ Desarme

15%

Utiliza un procedimiento adecuado y cuidadoso al desarmar componentes

P/Armado

15%

Utiliza procedimiento adecuado y cuidadoso al armar componentes.

40% Diagnostico e Información Primer intento:

7

Tercer 1 intento:

Segundo intento: 4

Descripción

P/ Diagnostico

30%

Realiza el diagnostico siguiendo un desarrollo desde lo mas simple a lo mas complejo

U/ Información

10%

Utiliza la información de la guía y manual del fabricante en el procedimiento de diagnostico y desarme

N1: Actitudes : Descuento (si se aplica) en cada item  - Máximo 30% Descripción

 - No  - Logrado

Logrado

Orden

0.5

Limpieza

0.5

Cuidado

1.0

Mantiene su espacio de trabajo ordenado mientras realiza la experiencia y se comporta en forma ordena mientras realiza las actividades Mantiene su espacio de trabajo limpio mientras realiza la experiencia y se preocupa de que quede limpio al finalizar la actividad Realiza la experiencia cuidando no producir daños físicos a los componentes, compañeros compañeros y a sí mismo.

Seguridad

1.0

Observa las normas y ocupa los implementos de seguridad al trabajar

Autocontrol

0.5

Se mantiene controlado a pesar de los intentos fallidos y ante la presión del tiempo para realizar las actividades

Descuento El alumno debe Firma

Alumno

Repetir la experiencia

Pasar a la experiencia siguiente

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