Hoy abordamos el tercer
capítulo sobre los tipos de tecnologías y mercados estratégicos que habíamos
nombrado.
Como ya hemos comentado,
las normativas europeas y americanas, entre otros países, son cada vez más
severas con la eficiencia y control de emisiones de los vehículos. En Nagares,
trabajamos sobre todo para ayudar a que, sobre todo los vehículos Diésel sean
compatibles con las regulaciones internacionales y al fin y al cabo, más
limpios para nuestro planeta.
Actualmente, las
normativas requieren que se controlen las emisiones de tres compuestos o
partículas sobre los motores Diésel.
1. Emisiones
de CO2. Básicamente, como ya se dijo en alguna entrada anterior, esto se
puede reducir mediante la optimización de las condiciones de trabajo del motor
y eficiencia general del coche.
2. Control
de partículas. Estas “partículas” son básicamente partículas impuras de carbón
resultantes de una combustión no perfecta. Lógicamente el motor Diésel, como
cualquier otro elemento físico, no tiene una eficiencia del 100% por lo que su
combustión nunca es perfecta. Es por esto que quedan partículas de carbón
formadas en el gas de escape y que resultan contaminantes para la atmósfera,
siendo un gran causante del llamado efecto invernadero. Para evitar la emisión
de estas partículas, todos los vehículos están obligados a llevar un filtro llamado
“Filtro activo de partículas” desde hace ya bastante años, ubicado en el tubo
de escape. Sin embargo, este filtro, como cualquier otro, queda saturado tras
ciertas horas de trabajo y deja de ser efectivo. Para que esto no llegue a
suceder, es obligatorio que el propio coche sea capaz de limpiar ese filtro por
sí solo sin necesidad de acudir a un taller. Este proceso se llama regeneración
del filtro de partículas, y para que pueda producirse se debe asegurar que los
gases de escape tengan una temperatura suficientemente alta a su paso por el
filtro, que literalmente las queman, o más técnicamente, las combustionan y
eliminan. Desgraciadamente, esto no siempre ocurre en el régimen estándar del
motor y es necesario forzarlo. Hay tres modos para conseguir que el filtro de
partículas se regenere automáticamente, y Nagares tiene un producto para cada
uno de ellos.
a.
Sistema de inyección de cerina.
Este compuesto es un aditivo químico que se inyecta en el combustible. Cada vez
que se detecta que ha habido un llenado de combustible, total o parcial,
nuestro sistema electrónico detecta cuantos litros se han inyectado y entonces,
controla una bomba para la inyección precisa de la cantidad de aditivo
necesario para ese volumen. Este aditivo consigue cambiar en cierto modo las
propiedades termodinámicas del combustible y así asegurar que la temperatura
del gas de escape sea siempre suficiente para regenerar el filtro.
b.
Sistema de incremento de régimen
motor. Nuestro sistema controla el calentamiento de unas bujías (calentadores)
sumergidas en agua que, al aumentar el consumo eléctrico del sistema obligan al
motor a aumentar su régimen (rpm) y así, tener un gas de escape suficientemente
caliente como para regenerar el filtro.
c.
Sistema de post-combustión.
Nuestro sistema controla la inyección de una mínima cantidad de combustible en
el propio tubo de escape, justo antes del filtro de partículas, además del
control de una bujía (calentador). Con esto se produce una combustión parecida
a la que se produce en el motor, pero ahora en el propio tubo de escape. Esta
combustión logra quemar las partículas regenerando el filtro, obteniendo así el
objetivo.
3. Control
de emisiones NOx. Los NOx (óxidos de nitrógeno) se producen por una oxidación
excesiva durante el proceso de combustión, es decir, un exceso de oxígeno en la
cámara de combustión para la cantidad de combustible presente en esa inyección.
No es evidente controlar este ratio, pues la cantidad de oxígeno en un cierto
volumen de aire dependerá de las condiciones de presión y temperatura del aire
de admisión. Esto, lógicamente, va a ser muy distinto si el coche está
trabajando en zonas frías como los países escandinavos en invierno a si lo hace
en el norte de África en pleno verano. Y sin embargo, el coche será el mismo
para un caso y el otro y deberá cumplir con las emisiones de NOx máximas en
ambos casos. Para conseguir reducir el nivel de emisiones de NOx hay dos modos:
a. Modo activo,
mediante sensor de presión en el cilindro. Debido a la falta de espacio en las
cabezas de los cilindros (cada vez son más pequeños con menor cilindrada), se
está implementando un sensor de presión en la bujía de precalentado. Nagares
produce controladores de precalentado Diesel que controlan estas bujías, aunque
no gestionan la información del sensor, que va directamente al control
electrónico del motor para modificar sus condiciones de combustión y así
optimizar la cantidad de oxígeno y reducir las emisiones de NOx.
b. Modo pasivo,
mediante inyección de urea o amoniaco. Este sistema no pretende
evitar la generación de partículas de NOx sino que las ataca en el proceso de
escape descomponiéndolas químicamente en otras partículas no nocivas. Esto se consigue con urea o amoniaco. Para conseguir inyectar
estos compuestos, se necesita que los tanques donde se almacenan estén a una
temperatura adecuada, que la presión en los conductos entre el depósito y la
zona de inyección sea elevada y que finalmente, se inyecte en la cantidad
necesaria. En Nagares hacemos igualmente sistemas electrónicos que controlan
todas estas funciones.
Today, we talk about the third chapter of kinds of
technologies and strategic markets we already mentioned.
As we said, European and American legislations, and
other countries, are getting more strict in the reduction of car CO2 emissions.
In Nagares specially work to help Diesel vehicles are more compatibles with
international legislations and after all, cleaner for our planet.
Currently, legislation requires that emissions of
three particules in Diesel engines are under control.
1.
CO2 emissions. Basically, as we said before we could
reduce this by means of engine optimization and drive system and by means of
optimization of the electric car consumption.
2.
Control of particles. These ‘particules’ are
essentially impure carbon particles resulting from a non-perfect combustion.
Diesel engine like another physical element is not 100% efficient for what its
combustion never is perfect. That is why carbon particules are formed in the
exhaust gas and are polluting to the atmosphere, being a great cause of
greenhouse effect. To avoid this particules emission, all vehicles are required
to carry a filter called Diesel particule filter (DPF) for quite some years,
located in the exhaust pipe. However, this filter like any other, is saturated
after certain hours of work and no longer effective. In order to this never
happen, it is mandatory that the car itself is capable of cleaning the filter
on its own without having to go to a workshop. This process is called
regeneration of the particule filter and for this to occur, the exhaust gases
must have a high enough temperature when they pass through the filter, that
particules are literally burn, or more technically, are combusted and
eliminated. Unfortunately, this does not always happen in the engine standard
regimen and is necessary to force it. There are three ways to achieve that the
diesel particule filter regenerates automatically and Nagares has a product for
each of them.
a. Additive
injection system. This compound is a chemical additive that is injected
into the fuel. Each time it is detected that there has been a fuel filling,
totally or partially, our electronic device detects how many liters had been
injected, and then, controls a pump for injecting a precise amount of additive
required for that volume.
This additive somehow manages to change the thermodynamic properties of the
fuel and thus ensure that the temperature of the exhaust gas will always be
sufficient to regenerate the filter.
b. Engine speed system. Our system controls the heating of glow plugs (heaters) submerged in water that
increasing the power consumption of the system, the engine is require to
increase its speed (rpm) and thus have an exhaust gas hot enough to regenerate
the filter.
c. Post-combustion system. Our system controls the injection of a small
amount of fuel into the exhaust pipe just before the particule filter, in
addition to the control of a glow plug. With this occurs a combustion
similar to that which occurs in the engine, but now in the exhaust pipe. This
combustion achieves burn particles regenerating the filter.
3. Control of
NOx emissions. NOx (nitrogen oxides) are produced by excessive oxidation during
the combustion process, so an excess of oxygen in the combustion chamber for
the amount of fuel present in this injection. It is not easy to control this
ratio, the amount of oxygen in a certain volume of air depends on the pressure
and temperature air conditions. This, of course, will be very different if the
car is working in cold areas like Scandinavia in winter or if it works in
northern Africa in summer. And however, the car will be the same for two cases
and should meet the maximum NOx emissions requirements in both
cases. To achieve a reduction in NOx emissions level there are two ways:
a. Active mode, by the
pressure sensor in the cylinder. Due to the lack of space in the cylinder heads
(increasingly are smaller with less displacement) is being implemented a
pressure sensor in the glow plug control unit. Nagares produces glow plug
control units that control these glow plugs, but do not manage sensor
information which goes directly to the electronic engine control (ECU) to
modify its combustion conditions and to optimize the amount of oxygen and
reduce NOx emissions.
b. Passive mode, by urea or
ammonia injection. This system is not intended to prevent the generation of NOx
particles but it attacks them in the exhaust process decomposing them
chemically in other non-harmful particles. For injecting these compounds it is
needed tanks that stored the compounds are a suitable temperature, the pressure
in the ducts between the tank and the injection area is high and finally the
required amount is injected. In Nagares also do electronic devices that control
all these functions.
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