Conceptes bàsics de l'encesa - Macmillan Profesional

ÍNDEX
Unitat 1- Conceptes bàsics de l’encesa. Encesa convencional 6
1 >> Magnetisme i electromagnetisme 7
1.1 > Magnetisme 7
1.2 > Electromagnetisme 8
2 >> Encesa electromecànica convencional 12
2.1 > Bateria 12
2.2 > Interruptor d’arrencada 12
2.3 > Bobina d’encesa o transformador de tensió 12
2.4 > Distribuïdor 14
2.5 > Condensador 23
2.6 > Sistemes d’avançada a l’encesa 23
3 >> Cables de bugies 26
4 >> Bugies 27
4.1 > Constitució de la bugia 27
4.2 > Combustió de la mescla 27
4.3 > Distància disruptiva 29
4.4 > El grau tèrmic i la trajectòria del flux de calor 30
4.5 > Interpretació del codi a les bugies 31
4.6 > Tipus de bugies 32
4.7 > Manteniment de les bugies 34
5 >> Posada a punt a l’encesa 37
Unitat 2 – Enceses transistoritzades. Evolució de les enceses 44
1 >> Encesa transistoritzada amb contactes 45
1.1 > Circuit d’encesa 45
1.2 > Avantatges i inconvenients 46
2 >> Enceses transistoritzades sense contactes o amb ajuda electrònica 48
2.1 > Encesa transistoritzada amb generador d’impulsos inductiu 49
2.2 > Encesa transistoritzada amb generador d’impulsos d’efecte hall 54
3 >> Encesa electrònica integral 60
3.1 > Captació del número de revolucions per generador
d’impulsos de tipus inductiu 61
3.2 > Captador de depressió 62
3.3 > Interruptor de papallona 62
3.4 > Sensor de temperatura 62
3.5 > Centraleta electrònica 63
3.6 > Captador de picat 64
4 >> Encesa totalment electrònica. DIS estàtica 65
4.1 > Estructura del sistema d’encesa DIS estàtic 66
4.2 > Comprovació de bobines d’encesa de distribució estàtica d’alta tensió 68
5 >> Encesa DIS integral 69

ÍNDEX
Unitat 3 - Sistemes d’injecció de gasolina I: mecànica i electromecànica 76
1 >> Preparació de la mescla: carburació i injecció 77
2 >> Classificació dels sistemes d’injecció de gasolina 78
3 >> Injecció mecànica. K-Jetronic 80
3.1 > Sistema d’alimentació de combustible 81
3.2 > Preparació de la mescla 85
3.3 > Adaptació de la mescla 90
4 >> Altres procediments per a la comprovació del sistema 98
4.1 > Proves inicials 98
4.2 > Pressions en el circuit 98
4.3 > Ajust de les revolucions a ralentí 99
4.4 > Ajust del nivell de CO 100
5 >> Injecció mecànica-hidràulica. KE-Jetronic 101
5.1 > Sistema d’alimentació de combustible 102
5.2 > Dosificació de combustible 104
Unitat 4 - Sistemes d’injecció de gasolina II: electrònics 116
1 >> Injecció indirecta de gasolina 117
1.1 > Sistemes d’injecció electrònics no combinats 117
1.2 > Sistemes d’injecció electrònics combinats 130
1.3 > Sensors 133
1.4 > Actuadors 155
2 >> Injecció monopunt 163
2.1 > Sistema d’alimentació 164
2.2 > Sistema d’admissió 166
2.3 > Circuit elèctric 166
2.4 > Sensors 167
2.5 > Actuadors 168
3 >> Injecció directa de gasolina 169
3.1 > Formes operatives de funcionament 169
3.2 > Sistema de combustible, alimentació i injecció 173
Unitat 5 - Anticontaminació 184
1 >> Combustibles 185
1.1 > La gasolina i les seves propietats 185
1.2 > Procés de combustió en el motor otto 188
1.3 > El gasoil i les seves propietats 190
2 >> Gasos presents en l’escapament 193
2.1 > Gasos tòxics 194
2.2 > Gasos no tòxics 195

ÍNDEX
3 >> Normativa europea anticontaminació 196
3.1 > Normes euro 196
3.2 > Control i interpretació dels gasos d’escapament en vehicles en circulació 198
4 >> Dispositius per al control d’emissions d’escapament 200
4.1 > Modificacions anticontaminants en el motor 200
4.2 > Tractament dels gasos d’escapament 202
4.3 > Regulació automàtica de riquesa de mescla. Sonda lambda 208
5 >> Sistema de ventilació del dipòsit de combustible 235
6 >> Ventilació del bloc 238
7 >> Filtre de partícules 240
7.1 > Components del sistema FAP 241
7.2 > Regeneració del filtre de partícules 243
8 >> Diagnòstic de a bord europeu (EOBD) 244
8.1 > Components EOBD 245
8.2 > Funcions de vigilància de la UCE 246
Unitat 6 - Sistemes d’injecció dièsel I: bomba lineal 254
1 >> Principi de funcionament del motor dièsel 255
2 >> Sistemes d’injecció dièsel 256
2.1 > Injecció directa 257
2.2 > Injecció indirecta 258
3 >> Components bàsics d’un sistema d’injecció dièsel 259
3.1 > Filtres de combustible 259
3.2 > Injectors i portainjectors 262
3.3 > Escalfadors 272
3.4 > Filtres d’aire 277
3.5 > Canonades 277
4 >> Bomba d’injecció lineal 279
4.1 > Circuit de combustible 279
4.2 > Estudi de la bomba lineal BOSCH 286
Unitat 7 - Sistemes d’injecció dièsel II: bomba rotativa 310
1 >> Introducció 311
2 >> Bomba rotativa BOSCH VE 312
2.1 > Alimentació de combustible 312
2.2 > Regulador mecànic de velocitat 317
2.3 > Variador d’avançada 321
2.4 > Dispositius d’adaptació 322
2.5 > Reparació de bombes BOSCH VE 328
2.6 > Posada a punt 331

ÍNDEX
3 >> Bomba Lucas tipus DPC 332
3.1 > Pressió de transferència 333
3.2 > Capçal hidràulic 334
3.3 > Regulador mecànic 336
3.4 > Variador d’avançada 338
3.5 > Dispositius d’adaptació 339
3.6 > Procediments de prova 343
Unitat 8 - Sistema de regulació electrònica dièsel 354
1 >> Introducció 355
2 >> Regulació electrònica dièsel amb bomba rotativa BOSCH VE 356
2.1 > Bomba 357
2.2 > Injectors 357
2.3 > Sensors 359
2.4 > Actuadors 362
3 >> Sistema injector bomba 366
3.1 > Estructura d’un injector-bomba 367
3.2 > Fases de funcionament de l’injector-bomba 368
3.3 > Circuit d’alimentació de combustible 371
3.4 > Electrovàlvules destinades a injectors-bomba 374
4 >> Injector-bomba piezoelèctric 376
4.1 > Vàlvula piezoelèctrica 376
4.2 > Cambra de la molla de l’injector 377
4.3 > Cicle d’injecció de l’injector-bomba piezoelèctric 379
5 >> Regulació electrònica amb bomba rotativa BOSCH VR 383
5.1 > Sistema d’alimentació de combustible 383
5.2 > Variador d’avançada 387
6 >> Sistema common rail 390
Unitat 9 - Sistemes de sobrealimentació 408
1 >> Introducció 409
2 >> El turbocompressor 410
2.1 > Turbocompressor de geometria fixa 410
2.2 > Turbocompressor de geometria variable 414
3 >> Compressor volumètric 417
4 >> Compressor comprex 418
5 >> Sistemes biturbo 419
Apèndix: relació de figures 426

SUMARI
■ Combustibles
■ Gasos en l’escapament
■ Normativa europea
■ Control d’emissions
■ Ventilació del dipòsit de
combustible i del bloc
■ Filtre de partícules
■ EOBD
u n i t a t
5
Anticontaminació
OBJECTIUS
·· Conèixer els tipus de gasos que es produeixen durant la
combustió.
·· Conèixer la normativa europea.
·· Analitzar el contingut de gasos en l’escapament.
·· Estudiar els dispositius utilitzats en el motor per disminuir
l’emissió de gasos contaminants.
·· Analitzar els tractaments que es duen a terme sobre els gasos
d’escapament per disminuir-ne l’efecte contaminant.

Unitat 5 - Anticontaminació
1 >> Combustibles
Un percentatge elevat d’emissions contaminants provenen dels combustibles
utilitzats en automoció. Aquesta contaminació es produeix perquè els
combustibles no es combustionen de forma completa, amb la qual cosa es
produeixen components denominats incremats.
El combustible és tota substància que, en reaccionar amb l’oxigen
de l’aire, crema ràpidament i amb gran producció de calor. El combustible
en els automòbils és una mescla d’hidrocarburs composta
bàsicament de carboni i d’hidrogen. El combustible constitueix l’element
bàsic de funcionament en els motors tèrmics.
En els automòbils actuals, s’utilitzen dos tipus de motors tèrmics:
– De combustió interna d’explosió, que usen la gasolina com a combustible.
– De combustió interna de compressió, que usen el gasoil com a combustible.
La missió d’ambdós és transformar l’energia química dels combustibles en
energia mecànica. La classificació dels combustibles en motors tèrmics
segons el seu estat físic és:
COMBUSTIBLES EN MOTORS TÈRMICS
Sòlids Gasosos Líquids
Segons el tipus de motor, es requereixen unes característiques específiques
del combustible:
– En un motor de cicle otto: la volatilitat del combustible i la seva resistència
a la detonació.
– En un motor de cicle dièsel: encesa fàcil per a la combustió espontània.
1.1 > La gasolina i les seves propietats
La gasolina és una mescla d’hidrocarburs líquids incolors, volàtils i
fàcilment inflamables, formada pels compostos obtinguts en la destil·lació
i el cracking del petroli. El seu punt d’ebullició està comprès
entre 60 i 200 ºC.
La gasolina obtinguda mitjançant destil·lació fraccionada i cracking conté
impureses i posseeix propietats detonants no adequades. Per aquesta raó,
és sotmesa a diversos tractaments per eliminar el sofre i els seus derivats,
estabilitzar substàncies susceptibles de formar polimerització i millorar
les seves propietats antidetonants.
Els hidrocarburs de la gasolina són de pes molecular no gaire elevat. Ha de
ser volàtil, per tal que es cremi fàcilment i per millorar l’arrencada en
fred, però no tant com per formar massa vapors.
Pluja àcida
185
La pluja àcida es produeix quan les
gotes d’aigua que formen els núvols
contenen òxids de sofre i nitrogen procedents
de la combustió del carbó i del
petroli en centrals elèctriques, en petites
i grans indústries, en habitatges i en
vehicles, principalment. Aquests òxids
es converteixen en àcids, que es precipiten
a la Terra, produint danys en l’aigua,
en el sòl, en les construccions i en
la salut dels animals i de l’ésser humà.
Cracking
Procés de descomposició dels hidrocarburs
pesats en altres de molècules més
senzilles, per mitjà de calor i sovint
també de catalitzadors. El procés de
cracking usat en la indústria del petroli
presenta dues variants:
– Cracking tèrmic.
– Cracking catalític.
Vocabulari
Craking: procés químic pel qual un
compost, normalment orgànic, es descompon
o fracciona en compostos més
simples. El cracking tèrmic consisteix
en la ruptura de les cadenes carbonades
mitjançant l’aportació de calor
(400-650 ºC). El cracking catalític
millora el cracking tèrmic mitjançant
l’ús de catalitzadors.

186
Resistència a la
detonació
El número d’octans
en la gasolina
Internacionalment, hi ha dos procediments
diferents per determinar l’octanatge:
– Mètode Research ROM: determinant
per a la detonació en acceleració.
– Mètode Motor MOM: descriu les propietats
de detonació a alta velocitat.
Vocabulari
Octà: hidrocarbur alifàtic saturat de 8
àtoms de carboni. És líquid, incolor,
soluble en alcohol i acetona, i insoluble
en aigua. És inflamable. L’octà s’usa
com a dissolvent i en síntesi orgànica.
La seva fórmula semidesenvolupada és:
CH3 - (CH2) 6 - CH3 Vocabulari
Heptà: hidrocarbur saturat de set
àtoms de carboni. Líquid incolor i molt
inflamable, soluble en alcohol, èter i
cloroform, i insoluble en aigua. S’usa
com a anestèsic i dissolvent.
La seva fórmula semidesenvolupada és:
CH3 - (CH2) 5 - CH3 Volatilitat
Les principals característiques de la gasolina són les següents:
PROPIETATS DELS COMBUSTIBLES
Poder
calorífic
Resistència a la detonació. Número d’octans
Additius Densitat
La detonació és la combustió espontània i incontrolada de totes les
partícules que no han estat assolides per la flama regular. Produeix
violentes oscil·lacions de pressió que provoquen un colpejament
metàl·lic característic, semblant a una dringadissa.
La detonació és característica dels motors otto. Si les oscil·lacions de pressió
són fortes i prolongades, poden arribar a produir greus defectes en les
vàlvules i els pistons.
El poder antidetonant mesura la resistència a la detonació d’un carburant.
Aquesta resistència es mesura pel número d’octans (RON -
Research Octane Number), que indica l’actitud del combustible per
suportar, sense detonació, compressions elevades.
El número d’octans d’un combustible (NO) depèn de la seva composició
química. Els hidrocarburs més resistents a la detonació són els hidrocarburs
aromàtics. Per tant, com més elevat sigui el número d’octans d’un
combustible, major serà la seva capacitat per resistir la detonació i més
alta podrà ser la relació de compressió del motor. La potència i el consum
específic del motor depenen de la relació de compressió i, per tant, de l’índex
d’octans del combustible.
El NO d’una gasolina s’obté per comparació del seu poder antidetonant
amb el d’una barreja d’isoctà (C 8H 18) i heptà (C 7H 16). A l’isoctà se li assigna
un poder antidetonant de 100 i a l’heptà, de 0. Per exemple, una
gasolina de 97 octans es comporta, pel que fa a la seva capacitat antidetonant,
com una mescla que conté el 97% d’isoctà i el 3% d’heptà. El NO
dels carburants es pot elevar afegint petites dosis de substàncies antidetonants.
Les més utilitzades són a base de plom tetraetil o de plom tretametil,
substàncies molt tòxiques per a l’organisme. A més, el plom
deteriora molt ràpidament les sondes lambda i els catalitzadors, components
que s’utilitzen per eliminar les emissions contaminants en l’escapament.
Amb el pas dels anys, la legislació ha imposat la desaparició del plom de
les gasolines, tenint una presència màxima de 0,013 grams per litre i, a
més, ha augmentat la presència d’hidrocarburs aromàtics. D’altra banda,
s’ha obert un nou camí per aconseguir augmentar el número d’octans
mitjançant l’ús d’uns compostos orgànics especials anomenats MTBE
(Metil Ter-Butil Eter). Avui en dia, es poden trobar gasolines amb bona
resistència a la detonació gràcies a la mescla de diversos components de
refineria.

Unitat 5 - Anticontaminació
Volatilitat
La volatilitat és la capacitat que tenen els líquids per evaporar-se.
Per garantir un bon comportament de marxa, les característiques de volatilitat
dels combustibles otto han de satisfer altes exigències:
– Han d’estar continguts amb suficients components volàtils per garantir
una arrencada en fred segura.
– No ha de ser massa alta, ja que, a temperatures elevades, es formen bosses
de vapor que poden produir problemes de marxa i d’arrencada en
calent. A més, per a la protecció del medi ambient, s’han de mantenir
reduïdes les pèrdues per evaporació.
Poder calorífic
El poder calorífic és el número de calories que és capaç de subministrar
un quilogram de combustible, és a dir, l’energia del combustible,
que en el cas de la gasolina correspon a 10 400 quilocalories
per quilogram.
El poder calorífic varia amb la quantitat de carboni i d’hidrogen: com
major és la quantitat d’hidrogen, major és el poder calorífic. És evident
que, amb la resta dels factors en les mateixes condicions, a un major poder
calorífic li correspon un menor consum de combustible.
Additius
Els additius per a gasolines estan formats per diversos components
que compleixen una funció específica. Aquests components determinen
la composició dels hidrocarburs i la qualitat dels combustibles.
Els additius persegueixen els següents objectius:
OBJECTIUS
DELS ADDITIUS
Protecció contra l’envelliment
Neteja del sistema d’admissió
Protecció contra la corrosió
Protecció contra la congelació
Densitat
La densitat d’un producte és la seva massa per unitat de volum a
una temperatura determinada. És un índex que serveix per diferenciar
els diversos tipus de combustible.
Els òrgans que regulen l’alimentació del motor estan concebuts en funció
del volum i no de la massa del combustible. D’altra banda, per obtenir una
combustió regular, és necessari assegurar una relació correcta entre les masses
d’aire i de combustible; per tant, és convenient que la densitat sigui el
més constant possible en cada tipus de combustible. Aproximadament, el de
la gasolina oscil·la entre 0,71 i 0,76 kg per litre a 15 °C.
187

188
HC
Hidrocarburs
O 2
Oxígen
Combustió
(Reacció d’oxidació)
5.1. Esquema de combustió perfecta.
Motors d’encesa provocada
Els motors de gasolina també són coneguts
com a motors d’encesa provocada
(MEP).
1.2 > Procés de combustió en el motor otto
En el motor de gasolina, es produeix una combustió com a conseqüència
d’una reacció química entre el combustible, mescla d’hidrocarburs compostos
principalment per carboni i hidrogen, i el comburent, l’oxigen contingut
en l’aire.
CO2 Anhídrid carbònic
N2 Nitrogen
H 2 O
Aigua
En el cas teòric de combustió perfecta, el carboni s’uneix
a l’oxigen de l’aire per formar diòxid de carboni
(CO 2) i l’hidrogen s’uneix amb l’oxigen formant aigua
(H 2O), a més d’obtenir-se nitrogen (N 2) (Figura 5.1).
Aquests productes no contaminants per la combustió
de les gasolines es generen sempre i quan es compleixi
la proporció òptima o mescla estequiomètrica.
Aquesta proporció és 1 g de combustible per cada 14,7
d’aire, o expressat d’una altra manera, relació en pes
entre gasolina i aire igual a 1 : 14,7.
C + O 2 + N 2 ➟ CO 2 + N 2
2H 2 + O 2 + N 2 ➟ 2 H 2 O + N 2
Gairebé mai es dóna aquesta proporció i, per aquest motiu, sorgeixen altres
substàncies contaminants, com per exemple:
– Monòxid de carboni (CO). Es tracta d’un compost conegut i tòxic que, en
contacte amb l’aire lliure, s’uneix amb l’oxigen per formar diòxid de carboni
(CO 2).
– Hidrocarburs (HC) no cremats. Són causats per un excés de gasolina en la
mescla o com a conseqüència d’una combustió incompleta.
– Òxids nítrics (NO X). Es formen a partir del nitrogen contingut en l’aire procedent
de la combustió.
A més, les emissions en l’escapament estan constituïdes per un elevat número
de compostos (més de 200) generats durant el procés de combustió. Pel que
fa a l’aire, la seva composició quan és sec s’estableix en les següents proporcions
en volum:
– 78% de nitrogen (N 2).
– 21% de oxigen (0 2).
– 1% d’altres gasos: hidrogen (H 2), anhídrid carbònic (CO 2) i argó (Ar).
Aquests gasos no participen en la combustió i es poden considerar gasos
inerts. En els motors actuals, no es pot aconseguir una combustió perfecta,
per diferents raons:
– Les exigències de prestacions del motor i el seu camp d’ús fan que sigui
necessari modificar contínuament la relació aire-combustible i, en conseqüència,
la combustió es realitza algunes vegades amb falta o excés d’oxigen,
és a dir, mescla rica o pobra, respectivament.
– Els elevats règims redueixen el temps disponible per completar les reaccions
químiques.
– L’elevada temperatura generada durant la combustió provoca, en condicions
d’excés d’oxigen, la formació d’òxids de nitrogen (NO x ) que, a més de
ser contaminants, disminueixen l’oxigen necessari per completar la combustió.

Unitat 5 - Anticontaminació
La riquesa de la mescla és la relació entre el dosificat real i el de la
relació estequiomètrica. Es representa mitjançant el coeficient
lambda ().
Pes real d’aire consumit per kg de gasolina
= =
Pes teòric d’aire que s’hauria de consumir per kg de gasolina
Depenent de la proporció entre l’aire i la gasolina, existeixen tres tipus
de mescla (Figura 5.2):
– Mescla estequiomètrica. Correspon a una relació aproximada en pes
d’1 : 15, és a dir, l’equivalent a 1 gram de combustible per cada 15
grams d’aire.
– Mescla rica. Existeix defecte d’aire. La proporció de gasolina respecte
de l’aire és major que en una mescla estequiomètrica. La màxima
potència és donada per a la relació de mescla d’entre 12 i 13.
– Mescla pobra. Existeix excés d’aire. La proporció de gasolina respecte
de l’aire és menor que en una mescla estequiomètrica. Mínim consum
específic per a una relació d’entre 15 i 16,5.
Observant la Figura 5.3, es fa evident una dificultat a l’hora de limitar
contemporàniament els tres contaminants principals del motor de
cicle otto (CO, HC i NO x) únicament amb el control de la dosificació:
en la zona d’utilització pràctica del motor ( = 0,9 a 1,1) als valors
mínims de les emissions de CO i HC li correspon el màxim dels NO x.
Per poder realitzar al mateix temps una reducció dràstica de CO i
NO x i un bon control dels HC, seria necessari assegurar una combustió
completa amb dosificacions sempre superiors a 1,05. Això implica
una sèrie de solucions tècniques innovadores i requereix l’ús de
motors amb característiques específiques per poder assegurar el funcionament
correcte en totes les condicions amb dosificacions
pobres.
Activitats proposades
1·· Relaciona els possibles inconvenients de la gasolina en les següents condicions amb les seves possibles
causes:
Falta de rendiment del motor per:
– Índex d’octà deficient.
– Presència d’aigua en el carburant.
Rumorositat (picat) i falta de rendiment del motor per: – Índex d’octà deficient.
Dificultat en l’arrencada del motor per: – Índex de volatilitat del carburant deficient.
Motor que no arrenca per:
x
14,7
– Presència de gasoil en el carburant.
– Presència d’aigua en el carburant.
Encesa de l’indicador òptic d’anomalia en el sistema per: – Índex d’octà deficient.
50
40
30
20
10
0,6 0,7 0,8 0,9 1 1,1 1,2 1,3 1,4
189
Parell motor (Nm) Consum (g/kWh)
Parell
Consum
específic
Factor
500
400
300
200
100
5.2. Corbes de parell motor i consum
específic en funció del factor lambda.
Emissions d’escapament
CO NO X
HC
0,9 0,95 1,0 1,05 1,1
Finestra
Mescla rica Mescla pobra
5.3. Emissió de contaminants en funció de
la riquesa de la mescla.

190
CARACTERÍSTIQUES
DEL GASOIL
1.3 > El gasoil i les seves propietats
El gasoil és una mescla d’hidrocarburs obtinguda per destil·lació
fraccionada del petroli.
Les principals característiques del gasoil es resumeixen en:
Tant el sofre com les substàncies enganxoses són productes resinosos
que es poden trobar en el combustible o bé formar-se per una excessiva
oxidació posterior. Ambdós són productes danyosos per al motor perquè
enganxen les peces elàstiques, reduint així l’estanquitat.
La mescla d’hidrocarburs que forma el gasoil és més pesada i menys
volàtil que la gasolina. Les propietats més importants del gasoil
són:
Número de cetans
El número de cetans (NC) és un índex d’encesa del combustible en
els motors dièsel. S’utilitza un sistema de graduació per mesurar la
qualitat del gasoil, en aquest cas amb referència a una mescla d’un
hidrocarbur denominat cetà, C 16H 34 (grau 100) i alfametilnaftalè,
C 11H 10 (grau zero).
La majoria del gasoil per a automòbils té un NC pròxim a 50. Un NC elevat
correspon a un retard reduït en l’encesa, és a dir, a una bona capacitat de
combustió.
Punt d’inflamabilitat
S’inflama sota forta pressió
S’hi ha d’afegir additius per evitar-ne la congelació a baixes temperatures
i per afavorir-ne la fluïdesa
Té una baixa acidesa o un baix percentatge de corrosió
Escàs contingut en sofre i en substàncies enganxoses
Número de cetans Volatilitat
Punt d’inflamabilitat
Poder calorífic i densitat
Punt de cristal·lització
Contingut en sofre
Vocabulari
Cetà: hidrocarbur saturat de 16 àtoms
de carboni. És líquid, incolor, soluble
en alcohol, acetona i èter, i insoluble
en aigua. S’usa com a dissolvent i en
síntesi orgànica.
La seva fórmula semidesenvolupada és:
C 16 - H 34
PROPIETATS
DEL GASOIL
El punt d’inflamabilitat d’un combustible és la temperatura més
baixa a la qual el combustible desprèn vapors en quantitat suficient
per inflamar-se momentàniament quan es posa en contacte
amb una flama.
El valor en el gasoil és superior a 55 °C.
Aigua
Sediments
Viscositat
Cendres

Unitat 5 - Anticontaminació
Poder calorífic i densitat
El poder calorífic d’un combustible és la quantitat de calor produïda
per la combustió completa d’un quilogram d’aquesta substància. El
poder calorífic del gasoil està al voltant de les 10 500 kcal/kg.
El poder calorífic del combustible està associat a la seva densitat: a major
densitat, major poder calorífic i, per tant, major energia disponible.
La densitat d’un producte és la massa d’aquest producte per unitat de
volum a una temperatura determinada.
La densitat del gasoil es troba al voltant dels 0,83 kg per litre a 15 °C.
Punt de cristal·lització
El punt de cristal·lització d’un combustible és la temperatura a la qual
apareix una nebulositat per cristal·lització de la parafina.
La cristal·lització del gasoil en els motors provoca obstruccions en filtres i
produeix interrupció del flux normal del combustible. El punt de cristal·lització
del gasoil ha d’estar entre -20 i -30 °C.
Contingut en sofre
El sofre forma òxids que es combinen amb el vapor d’aigua en la cambra
de combustió, formant àcid sulfúric, que és altament corrosiu
quan es condensa (entre 80 i 88 °C).
El sofre està present en el petroli cru. Com més pesat és el combustible, major
és el contingut en sofre. El sofre es va eliminant durant el refinat i s’accepta
un màxim de 0,5% en una mostra de combustible.
Volatilitat
La volatilitat és la rapidesa amb què una substància passa de l’estat
líquid o sòlid a estat gasós.
Per determinar la volatilitat del gasoil n’hi ha prou de saber la temperatura
que fa falta per destil·lar el 90% d’una mostra d’aquest combustible. Com
menor sigui la temperatura, major serà la seva volatilitat.
Aigua
L’aigua és més densa que el gasoil; per això, pot originar problemes
d’excessiva pressió en la bomba injectora, a més de contribuir al bloqueig
de filtres i causar corrosió en el sistema d’injecció.
L’aigua que arriba al combustible és deguda a la pluja i la condensació nocturna
en els dipòsits.
Sediments
Els sediments són el conjunt de rovell, escames, escòria, terra, òxids,
precipitats orgànics, etc. que arriba al combustible un cop sortit de la
refineria.
La majoria d’aquests sediments es poden eliminar per filtrat, però les partícules
més petites s’eliminen per sedimentació o separació. Si augmenta la
densitat del combustible, augmenta el període de sedimentació.
Motors d’encesa
per compressió
191
Els motors dièsel també són coneguts
com a motors d’encesa per compressió
(MEC).

192
Unitats de la viscositat
Les unitats més comunes que s’utilitzen
per expressar la viscositat cinemàtica
són Stokes (St) o centiStokes (cSt), en
què 1 cSt = 0,01 St .
El sutge o “fum negre”
del motor dièsel
Aquest fum negre és visible, ja que està
format per grans de carboni de dimensions
més grans (fins a 2 mm). Es genera
durant la combustió per falta d’oxigen
en les fines gotes de gasoil que, en
no evaporar-se completament, carbonitzen
en la part central degut a l’alta
temperatura.
Congelació del gasoil
La presència d’hidrocarburs específics
com ceres i parafines en el gasoil afavoreix
la seva congelació a temperatures
molt fredes.
Combustió incompleta
Les emissions d’òxid de carboni, hidrocarburs
sense cremar i partícules, es
deuen principalment a una combustió
incompleta. Per tant, és necessari afavorir
la combustió, reduint al màxim
possible el temps de retard físic i químic
i augmentant la velocitat d’inflamació.
Activitats proposades
Viscositat
La viscositat mesura la resistència a fluir del combustible. Els valors
per al gasoil oscil·len entre 1,9 i 4,1 centiStokes a 40 °C.
Una viscositat alta origina problemes en la bomba injectora. Pot arribar a
tapar injectors i sobrecarregar de pressió tot el sistema. La viscositat també
determina la forma de la pulverització dels injectors. Així:
– Una alta viscositat causa atomització pobra: no nebulosa.
– Una baixa viscositat origina una dèbil atomització: poca penetració del
front.
Cendres
Les cendres es formen per metalls i altres contaminants sense
cremar-se.
Les cendres poden originar escalfament excessiu en assentaments de vàlvules
d’escapament i desgast abrasiu per dipòsits en camisa, cèrcols, bomba
injectora, injectors i turbo.
1.4 > Procés de combustió del motor dièsel
En motors de cicle dièsel, la combustió es realitza de manera espontània, ja
que el combustible, injectat al final de la fase de compressió, troba a l’interior
del cilindre les condicions de temperatura i pressió ideals per provocar
l’autoencesa.
Per garantir una bona combustió de totes les partícules injectades, hi
ha d’haver excés d’aire, de manera que la relació entre l’aire aspirat i el
combustible sigui equivalent, com a mitjana, a 25 : 1. Aquest excés d’aire
és necessari per obtenir la combustió completa de tot el combustible
injectat. Les emissions contaminants dels motors dièsel estan formades,
com en els motors de gasolina, per òxid de carboni (CO), hidrocarburs
no cremats (HC) i òxids de nitrogen (NO X), encara que en una quantitat
menor.
El contaminant típic del motor dièsel és el material particulat conegut com
a sutge, que està format principalment per partícules de carboni generades
al cilindre del motor durant la combustió. Generalment, les partícules de
sutge estan dividides en tres parts fonamentals:
– Sòlids: partícules de carbó sec (sutge).
– Fracció orgànica soluble (FOS): hidrocarburs pesats absorbits i condensats
en partícules de carbó.
– Sulfats: es troben en petites quantitats en els combustibles.
2·· Quan és correcte el procés de combustió?
3·· Què passa si omples el dipòsit de gasolina en comptes de gasoil o viceversa?
4·· Quines característiques principals té una gasolina de competició?

Unitat 5 - Anticontaminació
2 >> Gasos presents en l’escapament
La composició aproximada dels gasos que desprenen els motors dièsel i
gasolina es resumeix en la Figura 5.4.
aprox.14%
N 2
aprox. 71%
CO 2
H 2 0
5.4. Components inicials i finals de la combustió en el motor.
Els principals gasos d’escapament d’un vehicle estan formats per:
– Monòxid de carboni.
– Partícules de sutge.
– Òxid nítric.
– Hidrocarburs.
aprox.13%
aprox.
1-2%
HC
NO X
N2 Nitrogen
O2 Oxígen
H2O Aigua
CO2 Diòxid de carboni
CO Monòxid de carboni
NOx Òxids nítrics
SO2 Diòxid de sofre
Pb Plom
HC Hidrocarburs
Partícules de sutge (MP)
Composició dels gasos d’escapament en motors de gasolina
N 2
aprox. 67%
aprox. 12%
CO 2
H 2 0
aprox.
11%
aprox.
0,3%
CO
SO 2
PM
HC
Composició dels gasos d’escapament en motors dièsel
HC Hidrocarburs
S Sofre (impuresa)
O 2 Oxígen
N 2 Nitrogen
H 2 O Aigua (humitat
de l’aire)
O 2 aprox.
10%
Dipòsit
Filtre aire
NO x
CO
També els motors de gasolina
poden emetre diòxids de sofre
(anhídrid sulfurós) SO 2 en
petites quantitats.
Motor
Catalitzador
Efecte hivernacle
193
Consisteix en l’elevació de la temperatura
del planeta provocada per l’acció
d’un determinat grup de gasos, alguns
dels quals són produïts massivament
per l’home. Tot i que oficialment és
considerat com un dels grans riscos
existents per al futur del medi ambient
en tot el món, es tracta d’un fenomen
natural imprescindible per a la vida. El
problema sorgeix quan l’acció de l’home
aguditza el seu impacte, provocant
un anormal augment de la temperatura
global.

194
O
C
5.5. Partícula de monòxid de carboni.
O
O
N
5.6. Partícula d’òxid nitrós.
5.7. Partícula d’hidrocarbur.
Hidrocarburs
5.8. Partícula de sutge.
O
H
S
Aigua
C
Carboni
Sofre i
combinacions
sofroses
O
5.9. Partícula de diòxid de sofre.
2.1 > Gasos tòxics
Monòxid de carboni (Figura 5.5)
El monòxid de carboni (CO) és un gas incolor, inodor i explosiu.
És altament tòxic i pot arribar a ser mortal, ja que bloqueja el
transport d’oxigen per part dels glòbuls rojos.
El CO es produeix per una combustió incompleta de combustibles amb
carboni. En una concentració normal en l’aire, s’oxida a curt temps
formant diòxid de carboni CO 2.
Òxids nítrics (Figura 5.6)
El monòxid de nitrogen (NO) és incolor, inodor i insípid, però en
presència d’oxigen de l’aire es transforma en diòxid de nitrogen,
que és de color marró rogenc i d’olor penetrant. És un gas
verinós, que produeix irritacions de l’aparell respiratori.
Aquests òxids es produeixen per la unió de molècules de nitrogen i d’oxigen
sotmeses a altes temperatures i pressió. Per exemple, una partícula
de nitrogen i una d’oxigen formen el NO, dues d’oxigen i una de
nitrogen formen el NO 2, etc.
Com més perfecta és la combustió en el motor, major és la temperatura
i la pressió en la cambra de combustió i, en conseqüència, major és
la producció de NO x.
Hidrocarburs (HC) (Figura 5.7)
Els hidrocarburs són components no cremats del combustible.
La seva olor penetrant i el seu color, blavós. Sorgeixen en els
gasos d’escapament després d’una combustió incompleta.
Els hidrocarburs (HC) es manifesten en diferents combinacions:
C 6H 6, C 8H 18, etc. i actuen de forma diversa en l’organisme.
Alguns irriten els òrgans sensorials, mentre que altres són cancerígens,
com el benzè.
Partícules de sutge (MP) (Figura 5.8)
Aquesta massa de partícules (particulate matter) és generada en
la seva major part pels motors dièsel. La seva condició de partícules
sòlides les converteix en brutes i molestes, podent ocasionar
el tamponament de les vies respiratòries.
Diòxid de sofre (Figura 5.9)
El diòxid de sofre o anhídrid sulfurós (SO 2) és un gas incolor,
d’olor penetrant i no combustible, que intervé en una mesura
molt reduïda en els gasos d’escapament. Propicia malalties de
les vies respiratòries.
És possible disminuir les emissions de diòxid de sofre reduint el contingut
de sofre en el combustible.

Unitat 5 - Anticontaminació
2.2 > Gasos no tòxics
Nitrogen (Figura 5.10)
El nitrogen (N2) és un gas no combustible, incolor i inodor. És un
component elemental de l’aire (78%) i alimenta el procés de la
combustió juntament amb l’aire d’admissió.
La major part del nitrogen aspirat torna a sortir pur en els gasos d’escapament.
És inert, de manera que no es combina amb cap element, llevat una
petita part, que es combina amb l’oxigen (O 2) formant òxids nítrics
(NO X) a altes pressions i temperatures.
Oxigen (Figura 5.11)
L’oxigen (O2) és un gas incolor, inodor i insípid. És el component
més important de l’aire (21%).
En l’automòbil s’aspira a través del filtre d’aire, igual que el nitrogen,
i és imprescindible per realitzar la combustió.
Aigua (Figura 5.12)
L’aigua (H2O) és un component inofensiu dels gasos d’escapament.
Al llarg del tub d’escapament es refreda i es condensa,
podent oxidar alguns elements en la línia d’escapament.
L’aigua és aspirada en part pel motor de la humitat de l’aire o es produeix
amb motiu de la combustió en dies freds i en la primera fase
d’escalfament del motor.
Diòxid de carboni (Figura 5.13)
El diòxid de carboni (CO 2) és un gas incolor, no combustible i,
en principi, no tòxic. Si la quantitat és l’atmosfera és superior al
que les plantes són capaces d’absorbir per a la seva transformació
en oxigen durant la fotosíntesi, l’equilibri de la naturalesa
es trenca i es produeix l’efecte hivernacle, causant de l’escalfament
de la Terra.
En els automòbils es produeix en ser cremats els combustibles que contenen
carboni, com la gasolina o el gasoil. El carboni es combina
durant aquesta operació amb l’oxigen aspirat.
Plom (PB) (Figura 5.14)
El plom ha desaparegut dels gasos d’escapament dels vehicles.
El plom impedia la combustió detonant, deguda a l’autoignició,
i actuava com una substància amortidora en els assentaments
de les vàlvules.
El 1985, se n’emetien a l’atmosfera 3 000 tones per la combustió de
combustibles amb plom.
Amb els additius ecològics en el combustible sense plom s’han pogut
mantenir gairebé idèntiques les característiques antidetonants.
5.10. Partícula de diòxid de nitrogen.
5.11. Partícula d’oxigen.
5.12. Partícula d’aigua.
O
N
O
O
5.13. Partícula de diòxid de carboni.
Pb
C
Pb
5.14. Partícula de plom.
N
H
H
O
O
Pb
195

196
Emissions per a vehicles amb motors de gasolina nous
Euro I
Euro II
Euro III
Euro IV
Entrada en vigor CO (g/km) HC (g/km) NOx (g/km) HC + NOx (g/km)
07/1992
01/1996
01/2000
01/2005
2,72
2,20
2,30
1,00
Emissions per a vehicles amb motors dièsel nous
Euro III
Euro IV
0,20
0,10
0,15
0,08
0,97
0,50
Entrada en vigor CO (g/km) HC (g/km) NOx (g/km) HC + NOx (g/km)
01/2000
01/2005
3 >> Normativa europea anticontaminació
La legislació mediambiental s’actualitza de forma constant i exigeix en els
cotxes gasos d’escapament cada vegada més nets. La primera legislació
sobre turismes va ser establerta el 1966 per l’Estat de Califòrnia, on es va
fixar com a objectiu reduir dràsticament les emissions de tres grups contaminants:
òxids de carboni (CO), hidrocarburs (HC) i òxids de nitrogen
(NO x). A Europa, la contaminació va començar-se a regular l’any 1970. La
Unió Europea recull diverses ordres per complir uns compromisos en
matèria d’emissions contaminants. El sistema utilitzat és el denominat
EOBD (“diagnosi de a bord europea”).
3.1 > Normes Euro
Els valors permesos per a les emissions dels vehicles nous han estat prescrits
mitjançant les normes Euro. En l’actualitat, està vigent la norma Euro IV.
Però la Unió Europea ha aprovat una normativa per la qual s’endureixen de
nou els límits de contaminació dels cotxes nous. L’1 de setembre de 2009
entrarà en vigor la nova Euro V, per la qual tots els cotxes dièsel nous estaran
obligats a muntar el filtre de partícules.
Les característiques més representatives de les normes Euro són:
a) Norma Euro II. Abraçava els límits vàlids per a Europa fins al 31 de desembre
de 1999. Els òxids nítrics (NO x) i els hidrocarburs (HC) s’indiquen
conjuntament com a components dels gasos d’escapament.
b) Norma Euro III. Va entrar en vigor l’1 de gener de 2000. Els valors límit
d’òxids nítrics (NO x) i hidrocarburs (HC) figuraven per separat.
c) Norma Euro IV. Va entrar en vigor l’any 2005. Amb aquesta norma es
van reduir encara més els valors límit de les emissions contaminants.
0,61
0,5
0,5
0,25
0,56
0,3
0,05
0,025
Les emissions d’escapament d’un vehicle es mesuren per a la seva homologació
en un banc de proves de rodets dotat d’un sistema de medició homologat.
Al banc es realitza un cicle de conducció definit i el sistema de medició detecta
les quantitats dels components que integren els gasos d’escapament. La
prova d’homologació la realitza la indústria de l’automòbil abans de llançar
al mercat un nou model.

Unitat 5 - Anticontaminació
Tècnica
Sistema de medició de gasos d’escapament en banc de proves
·· El cicle de conducció es realitza sobre el banc de proves de rodets (Figura 5.15):
– Durant la prova, els gasos d’escapament són aspirats per la turbina d’aire principal, conjuntament amb
l’aire exterior filtrat, constituint un cabal de massa d’aire uniforme:
• Si el vehicle produeix major quantitat de gasos d’escapament, el sistema aspira menor quantitat d’aire exterior.
• Si el vehicle produeix menys gasos d’escapament, el sistema aspira una major quantitat d’aire exterior.
- D’aquesta mescla d’aire amb gasos d’escapament s’extrau contínuament una quantitat constant, fent-la
passar cap a una o diverses bosses col·lectores.
– Els components captats dels gasos d’escapament se sotmeten a medició i s’expressen en grams per quilòmetre,
referits al recorregut total.
Banc de proves de rodets
5.15. Sistema de medició en banc de proves.
La normativa exigeix la realització d’uns
cicles de conducció com els de la Figura
5.16, per obtenir els nivells de contaminació:
– En el cicle de conducció urbana, es repeteix
la prova quatre vegades consecutives amb
una velocitat màxima de 60 km/h.
– En el cicle extraurbà se simula una conducció
per carretera amb velocitats màximes
de 120 km/h, partint de vehicle parat, efectuant
els canvis de marxa oportuns, acceleracions
i retencions.
Addicionalment
per a motor dièsel
Filtre per a
l’aire exterior
km/h
120
100
80
60
40
20
Instruments de medició
Turbina d’aire
per a l’estació
de provetes
Radiador Temperatura
del gas
Vigilància de pressió
Part 1
(Cicle de conducció
urbà)
Bossa col·lectora
Turbina
d’aire principal
Part 2
(Cicle de conducció
extraurbà)
40 235 430 625 820 1 220 s
Inici de la medició Final de la medició
120
100
80
60
5.16. Cicles de conducció per obtenir els nivells de contaminació.
40
20
197

198
5.17. Analitzador de gasos per a
motors de gasolina.
Casos pràctics
Solució ··
3.2 > Control i interpretació dels gasos d’escapament en
vehícles en circulació
La necessitat de mesurar selectivament i amb gran exactitud els diferents
components dels gasos d’escapament ha donat lloc al fet que, en definitiva,
de tots els mètodes coneguts, només el dels raigs infrarojos s’hagi
pogut implantar en els tallers d’automòbils.
Els analitzadors de gasos per a motors de gasolina (Figura 5.17) ofereixen
els resultats de mesura dels següents components:
– Monòxid de carboni (%Vol).
– Hidrocarburs (ppm).
– Diòxid de carboni (%Vol).
– Oxigen (%Vol).
– Coeficient lambda, .
– Delta-HC: s’obté la composició de la mescla i la qualitat de la combustió
quan es curtcircuita un cilindre.
Procediment per analitzar els gasos d’escapament dels motors de gasolina
·· Arriba al taller un vehicle amb motor otto amb problemes d’emissió de gasos. Quins són els passos a seguir
mitjançant un analitzador de motors?
1. Verificar amb el motor parat que el nivell d’oli es troba entre els valors correctes indicats en la pròpia
vareta.
2. Introduir la sonda de temperatura de l’analitzador en compte de la vareta d’oli.
3. Escalfar el motor fins a aconseguir una temperatura d’oli mínima de 60 ºC.
4. Comprovar que en tota la línia d’escapament no existeix cap orifici que provoqui la sortida dels gasos.
5. Mantenir el motor entre 2 500 i 3 500 rpm durant 2 minuts aproximadament per aconseguir una temperatura
òptima de funcionament del catalitzador.
6. Introduir la sonda de gasos d’escapament de l’analitzador en el tub d’escapament del motor i arrencar el motor.
7. Mesurar el contingut de CO i el valor del coeficient lamba () amb motor a ralentí i amb motor a ralentí accelerat.
En la taula es poden observar les emissions de gasos d’escapament per a motors d’encesa per guspira amb
catalitzador de tres vies controlat per sonda lambda.
Injecció (abans del catalitzador) Injecció (després del catalitzador)
CO Entre 0,4% i 0,8% Menor de 0,2%
CO 2 Major de 13% Major que 13,5%
HC Menor de 250 ppm Menor de 100 ppm
O 2 Menor de 1,5% Menor de 0,2%
Lambda Entre 0,99 i 1,02 Entre 0,99 i 1,01

Unitat 5 - Anticontaminació
Quan es tracta de mesurar gasos d’escapament d’un motor dièsel, s’utilitza
l’opacímetre.
L’opacímetre és un equip d’estructura modular que s’encarrega de
mesurar i analitzar l’opacitat o l’ennegriment dels fums d’escapament.
Consta de la cambra de medició o opacímetre i la unitat d’ordinadors
per a processament de dades.
En el motor de cicle dièsel es produeix la combustió amb excés d’aire, raó
per la qual els gasos d’escapament d’aquests motors contenen poca quantitat
de monòxid de carboni (CO). Per aquest motiu, en les inspeccions tècniques
de servei dels vehicles dièsel es considera més significativa la medició
de l’opacitat o l’ennegriment dels fums per conèixer la bondat de la combustió.
El valor màxim admissible de l’opacitat o coeficient d’absorció lluminosa
dels gasos d’escapament amb motor dièsel té en compte si el motor
és d’aspiració natural o sobrealimentat. Si és d’aspiració natural, el valor
màxim admissible és de 2,5 l/m ± 0,5. Si es tracta d’un motor sobrealimentat,
el valor màxim admissible és de 3,0 l/m ± 0,7.
Tècnica
Comprovació d’opacitat d’un motor dièsel
·· El motor ha d’estar calent i per arribar a conclusions vàlides és
necessari conèixer la velocitat de gir del motor a la qual es realitza
la prova. A més, s’ha de comprovar el nivell d’oli, que s’ha de trobar
a una temperatura mínima de 60 ºC.
Components de l’opacímetre
199
L’opacímetre consta d’una cambra a l’interior
de la qual un transmissor emet una
llum que, en part, és absorbida pels
gasos d’escapament. La llum no absorbida
arriba a un receptor (fotodíode), que
converteix els senyals òptics en informacions
elèctriques. Així es mesura el grau
de debilitament de la llum a partir del
qual es pot calcular el coeficient d’absorció.
La cambra està proveïda d’un sistema
de calefacció per evitar la condensació
d’aigua en les parets i mantenir la
temperatura dels gasos d’escapament
per sobre del punt de rosada.
1. El motor ha d’estar lliure de defectes i el seu soroll de funcionament
ha de ser normal.
2. Els maneguets d’aigua, els conductes de combustible i les
corretges s’han de trobar en bon estat de conservació i ben premuts.
5.18. Procediment de control d’opacitat.
3. El dispositiu d’escapament no ha de presentar cap orifici susceptible
de provocar una dilució dels gasos emesos pel motor.
4. Es gira el motor durant un minut a règim estabilitzat de 2 000 a 2 500 rpm per a vehicles de menys de 6
000 kg de PMA i de 1 500 a 2 000 rpm per a la resta.
5. Amb el motor en ralentí, se situa la sonda de presa de mostres en el tub d’escapament.
6. La prova pròpiament dita es realitza amb la caixa de canvis en punt mort, accionant ràpidament, però
sense brusquedat, el pedal de l’accelerador, de forma que s’obtingui el cabal màxim d’injecció. Aquesta
posició es manté fins que s’arribi a la velocitat de gir màxima del motor. Tan aviat com assoleixi aquesta
velocitat, es mantindrà durant 10 segons, a partir dels quals es deixa anar el pedal de l’accelerador fins que
el motor arribi al règim de ralentí.
7. Es realitzen quatre acceleracions lliures, mesurant-se l’opacitat dels fums durant aquestes acceleracions
prenent-se com a valor el pic del valor estabilitzat de la prova (Figura 5.18).
8. A continuació, es calcula la mitjana aritmètica dels quatre valors obtinguts, comprovant que no sigui
superior al valor permès. Abans d’efectuar cada acceleració anterior, el motor ha d’estar girant a ralentí
com a mínim 15 segons.

200
5.19. Cambra de combustió compacta.
4 >> Dispositius per al control d’emissions
d’escapament
El control de les emissions d’escapament s’efectua per mitjà de diversos
dispositius.
Modificacions en el motor
- Cambres de combustió
- Escalfament de col·lectors
- Distribució variable
- Col·lectors d’admissió variable
4.1 > Modificació anticontaminant en el motor
Les modificacions en el motor tendeixen a millorar el procés de combustió
de la mescla d’aire i gasolina abans del final de cada cicle.
Cambres de combustió
CONTROL D’EMISSIONS
Tractament dels gasos de l’escapament
- Recirculació de gasos
- Introducció d’aire secundari
en l’escapament
- Ús de catalitzadors
- Sondes lambda
La forma de la cambra de combustió influeix essencialment sobre l’expulsió
d’hidrocarburs no cremats, ja que l’emissió d’aquests procedeix de
ranures i capes pròximes a la paret:
– Les cambres de combustió irregulars amb gran superfície originen una
emissió elevada d’hidrocarburs (HC).
– Més favorables són, per tant, les cambres de combustió compactes amb
superfície petita (Figura 5.19). Aquestes redueixen la
demanda d’octanatge amb una turbulència intensiva
de la càrrega, mitjançant una combustió ràpida. En
combinació amb una relació de compressió elevada, es
pot realitzar més fàcilment un concepte de mescla
ràpida. D’aquí resulta una emissió de gasos d’escapament
menor, amb un bon grau de rendiment, ja que
una turbulència definida de la càrrega, juntament
amb la bugia d’encesa, és important per a la inflamació
de la mescla d’aire i combustible.
Una posició central de la bugia amb recorreguts de
flama curts condueix a una transformació ràpida i
relativament completa i, de retruc, a una emissió
reduïda d’hidrocarburs no cremats.
Mitjançant la tècnica de quatre vàlvules, es poden
aconseguir cambres de combustió compactes amb
posició central de la bugia i, de retruc, amb recorreguts
de flama curts. Addicionalment, es produeixen
més favorablement els processos de canvi de càrrega.

Unitat 5 - Anticontaminació
Escalfament de col·lectors
La forma, les dimensions i la ubicació dels col·lectors d’admissió definides
pels fabricants juguen un paper important en l’emissió de gasos contaminants.
Es pot dir que una gran part de les emissions d’òxid de carboni i
hidrocarburs es produeixen durant el funcionament en fred del motor
com a conseqüència de la utilització de mescles riques en aquesta fase de
funcionament.
Per reduir el temps d’escalfament del motor i, per tant, de gasos contaminants,
es recorre a diversos sistemes, entre els quals cal destacar els
següents:
– Situar el col·lector d’admissió sobre del col·lector d’escapament.
– Disseny de col·lector en què aquest formi part del sistema de refrigeració
del motor. Per a motors en què el col·lector d’admissió està situat al costat
contrari del d’escapament.
– Resistència d’escalfament en col·lector d’admissió que accelera l’escalfament
del motor en fase d’arrencada i posterior funcionament en fred.
Un cop que el motor assoleix la seva temperatura de funcionament, la
resistència tèrmica queda fora de servei.
Distribució variable
Els sistemes de distribució variable són capaços de reduir els nivells d’emissions
contaminants mitjançant l’ajust del diagrama de la distribució
depenent de les condicions de funcionament del motor. És a dir, aconsegueixen
una adaptació entre potència i gasos contaminants.
Col·lectors d’admissió variable
Els col·lectors d’admissió variable disposen de dos recorreguts de diferent
longitud comandats per una papallona (Figures 5.20 i 5.21). La UCE del motor
determina la utilització d’un conducte curt (alts règims) o conducte llarg
(baixos règims), depenent de les condicions de funcionament del motor, i
sempre amb l’objectiu d’aconseguir el millor rendiment volumètric, i així
reduir notablement les emissions contaminants.
Objectiu de la distribució
variable
5.20. Posició per a lliurament de parell. 5.21. Posició per a lliurament de potència.
201
El que fa la distribució variable és precisament
canviar el moment d’obertura
i tancament de les vàlvules en funció
del règim del motor, per aprofitar el
millor dels dos móns. Els sistemes més
sofisticats també poden controlar el
temps durant el qual la vàlvula es
manté oberta.

202
UCE
Pressió
atmosfèrica
Buit
generat per
bomba
de buit
Electrovàlvula
de control
de buit
Aire
Gasos
Turbo
5.22. Esquema d’un sistema EGR.
Mesurador
de massa
d’aire
5.23. Electrovàlvula controladora de
buit.
Sensor de
sobrepressió
turbo
4.2 > Tractament dels gasos d’escapament
El tractament dels gasos d’escapament redueix encara més el percentatge
de contaminants després de la seva expulsió des de les
cambres de combustió i abans de la seva emissió a l’atmosfera.
Aquest tractament es pot realitzar de tres maneres diferents:
– Reduint la temperatura i la pressió durant la combustió del motor amb un
sistema de recirculació de gasos d’escapament al col·lector d’admissió.
– Mitjançant la injecció d’aire secundari en el col·lector d’escapament en què
es realitza una postcombustió, que afavoreix l’oxidació dels hidrocarburs
cremats (HC) i de l’òxid de carboni (CO).
– Mitjançant sondes lambda i catalitzadors, que produeixen reaccions químiques
d’oxidació de l’òxid de carboni (CO) i dels hidrocarburs no cremats
(HC), i de reducció dels òxids de nitrogen (NO x). Donada la importància d’aquest
tema, es tractarà en apartats diferents.
Sistema EGR de recirculació dels gasos d’escapament
Intercooler
Vàlvula EGR
La vàlvula EGR és l’encarregada de fer recircular els gasos d’escapament
del col·lector d’escapament al col·lector d’admissió.
El sistema EGR (Exhaust Gas Recirculation) redueix principalment
els òxids de nitrogen (NO x) produïts pel funcionament
del motor, reenviant una part dels gasos d’escapament
(postcremats) al col·lector d’admissió, descendint
així el contingut d’oxigen en l’aire d’admissió, provocant
un descens en la temperatura i pressió de combustió
i reduint-se, d’aquesta manera, els òxids de nitrogen
(NO x) (Figura 5.22). La UCE calcula quan s’ha d’activar
el sistema EGR i quina és la quantitat de gasos d’escapament
que ha de ser enviada al col·lector d’admissió.
Per això, té en compte:
– El règim motor.
– El cabal de combustible injectat.
– El cabal d’aire aspirat.
– La temperatura del motor.
– La pressió atmosfèrica regnant.
Normalment, el sistema EGR només està activat a una càrrega parcial i temperatura
normal del motor. El dispositiu de recirculació no és activat en
plena càrrega, ralentí i desacceleració amb l’objectiu de no reduir les prestacions
del motor i, a més, amb temperatura del líquid refrigerant del motor
inferior a 35 °C (funcionament en fred). D’acord amb les dades obtingudes,
la UCE actua sobre una electrovàlvula controladora de buit (Figura 5.23). La
seva activació es realitza directament a través del calculador d’injecció, que
actua enviant un senyal de voltatge variable (senyal RCO) sobre un electroimant
unit a l’electrovàlvula. Amb l’aplicació d’aquestes tensions, obtindrem
un desplaçament de la vàlvula que ens permetrà generar un major o menor
buit en la vàlvula EGR regulant, d’aquesta manera, el cabal de gasos d’escapament.
Les vàlvules EGR es classifiquen segons el seu funcionament en
pneumàtiques i elèctriques.

Unitat 5 - Anticontaminació
Vàlvules EGR pneumàtiques
Les vàlvules EGR pneumàtiques són accionades per depressió o
buit. Estan constituïdes per una membrana empesa per una molla,
que obre o tanca una vàlvula a través d’una vareta buida a l’extrem
de la qual porta un punxó. La vareta està acoblada a la membrana,
que es mou obrint la vàlvula cada vegada que la depressió actua
sobre la membrana i venç la pressió de la molla (Figura 5.24).
Membrana
Vareta
de comandament
Sortida al col·lector
d’admissió
5.24. Vàlvula EGR pneumàtica.
Per controlar la depressió que
actua sobre les vàlvules EGR, és
necessària una electrovàlvula que
serà controlada per la UCE i que
actua pneumàticament sobre
l’EGR.
En funció de la proporció del període
del senyal RCO (relació cíclica
d’obertura) que li envia la UCE,
determina el flux de buit. La RCO
és un tipus de senyal que es caracteritza
per ser pulsatori, de freqüència
fixa i amb relació de fase
variable (Figura 5.25).
Tensió
A =
Presa
de buit
d’admissió
Vàlvula
d’entrada
Entrada de gasos
d’escapament des del col·lector
A =
B C B C B C B C
Freqüència fixa (A = constant)
Relació de fase variable (% B i C variables)
5.25. Gràfic de senyal RCO.
A =
A =
Temps
203

204
Tècnica
Diagnosi de vàlvules EGR pneumàtiques
·· Abans de començar amb el procés de diagnosi, és necessari verificar
que no hi ha esquerdes ni obstruccions en el circuit pneumàtic. El
procés és el següent:
– Es desmunta la vàlvula EGR del conjunt, provocant la seva obertura
amb una bomba de buit, assegurant així l’estanquitat de la membrana
(Figura 5.27).
– Un cop muntada la vàlvula EGR, es connecta un vacuòmetre al tub
de la seva membrana, s’arrenca el motor i, girant al ralentí, el
vacuòmetre ha de marcar que la vàlvula està tancada. Augmentant
el règim a 2 500 rpm, la unitat de control del sistema d’alimentació
ha d’obrir la vàlvula transmetent la depressió del motor al tub
de l’EGR i registrant-ho el vacuòmetre.
Vàlvules EGR elèctriques
5.26. Comprovació de l’estanquitat d’una
vàlvula EGR pneumàtica.
– En el sistema elèctric, es comprova l’estat dels connectors, terminals i cablejat de cada element.
– S’acciona la clau de contacte i es verifica que la tensió d’alimentació de l’electrovàlvula sigui igual que la
de bateria.
– Es desconnecta el cablejat de l’electrovàlvula, es mesura la resistència del solenoide verificant que sigui
l’estipulada pel fabricant i se substitueix en cas que la resistència sigui menor o igual a la indicada.
– Si el sistema compta amb un sensor de pressió, el qual informa la UCE del sistema d’injecció del cabal de
gasos que circula per la vàlvula EGR, aquest estarà alimentat directament per la UCE del sistema d’alimentació
amb una tensió estabilitzada d’aproximadament 5 V. Per comprovar aquest sensor, s’acciona la clau de
contacte.
– Es connecta el voltímetre entre els borns d’alimentació. En cas que no hi hagi tensió d’alimentació, s’ha de
verificar que els cables que comuniquen amb la UCE no estan tallats. Si persisteix la falta d’alimentació, l’avaria
està localitzada a la UCE.
Una altra comprovació que s’ha de realitzar sobre el sensor de pressió és girar el motor a 2 500 rpm, obrir la
vàlvula EGR amb una vàlvula de buit i assegurar-se que passa el flux de gasos cap al col·lector d’admissió. En
aquestes condicions, es connecta el voltímetre entre el born d’informació i de massa, havent d’indicar una tensió
variable entre 0 i 5 V en relació amb el flux de gasos. Si no respon d’aquesta manera, és indici que el sensor
de pressió està avariat.
Les vàlvules EGR elèctriques no utilitzen una bomba de buit per al
seu funcionament. Aquestes vàlvules treballen de forma autònoma.
Consten d’un solenoide que actua en rebre senyals elèctrics de la
UCE, tancant o obrint un pas pel qual recirculen els gasos d’escapament
(Figura 5.27).
El major o menor volum de gasos que recircula ve determinat per la UCE,
que té en compte certs paràmetres com la velocitat, la càrrega del cotxe i
la temperatura del motor. La vàlvula EGR elèctrica compta amb un petit
sensor o potenciòmetre al seu interior que, en tot moment, informa la
UCE de la posició que ocupa l’element que obre o tanca el pas de la recirculació
dels gasos d’escapament.

Unitat 5 - Anticontaminació
La UCE compara aquest senyal amb el que correspon amb la posició
requerida; així, pot efectuar els ajustos necessaris per precisar el flux
en recirculació.
Aquest tipus d’electrovàlvula no es ressent de la
depressió; per tant, es pot obrir amb qualsevol
càrrega motor i amb qualsevol depressió en el
col·lector.
La vàlvula de recirculació de gasos d’escapament
tanca la recirculació dels gasos cap al col·lector
d’admissió, en no tenir corrent aplicat. S’activa
tan bon punt el líquid refrigerant té una temperatura
a partir de 35 °C.
Amb motiu de l’excitació, es procedeix a obrir la
vàlvula amb una proporció de període definida.
El potenciòmetre instal·lat al capçal de la vàlvula
detecta la secció d’obertura de la vàlvula, la
magnitud de la qual es realimenta a la unitat de
control del motor, arran de la qual cosa es procedeix
a regular la tensió de la bobina en la vàlvula
en funció de la família de característiques
(règim motor, temperatura motor, etc.).
Per a la compensació de la pressió en la vàlvula,
durant les fases de regulació existeix una comunicació
directa cap a la pressió de l’aire de l’entorn
a través del filtre d’aire.
Per verificar el correcte funcionament de la
recirculació de gasos d’escapament, es comprova
tant el circuit pneumàtic com el sistema elèctric.
Tècnica
Potenciòmetre
variable
Induït
Bobina
Gasos
d’escapament
del motor
Vàlvula
Compensador
pressió
cap al filtre
d’aire
Cap al col·lector
d’admissió
5.27. Electrovàlvula de recirculació de gasos d’escapament.
Diagnosi de vàlvules EGR elèctriques
·· Abans de començar amb aquest procés, és necessari comprovar que l’estat dels connectors, terminals
i cablejat de cada element és l’adequat.
– Es desconnecta el cablejat i es mesura la resistència de l’electroimant verificant que és l’estipulat pel
fabricant. En cas que la resistència sigui menor o igual a la indicada pel fabricant (8-10 ohms), la vàlvula
ha de ser substituïda.
– S’acciona la clau de contacte per verificar que la tensió d’alimentació de l’electrovàlvula sigui igual
que la de bateria.
– El potenciòmetre és alimentat amb 5 V, i el senyal que genera oscil·la entre 0,5 i 4,5 V, en funció de
l’obertura de la vàlvula (Figura 5.28).
– En la fase d’arrencada i amb el connector de la UCE connectat, s’obté l’oscil·lograma de l’electrovàlvula
(Figura 5.29).
205

206
(V) Tensió de sortida del potenciòmetre
5,00
4,72
2,76
0,96
0
0
50 100
Obertura de la vàlvula en %
5.28. Tensió en la vàlvula de sortida del potenciòmetre.
Tensió
(V)
% dwell elevat
Vàlvula EGR oberta
Gran recirculació de gasos
5.29. Oscil·lograma de l’electrovàlvula.
Injecció d’aire secundari en l’escapament
% dwell reduït
Vàlvula EGR tancada
Recirculació mínima o nul·la
Temps
El motor necessita una mescla una mica més rica durant l’arrencada
i en els moments posteriors, especialment en fred, per mantenir un
règim adequat.
Aquest excés de riquesa produeix massa hidrocarburs sense cremar. A més,
en els primers minuts, el catalitzador encara no ha assolit la temperatura
correcta de treball i gairebé no actua, amb la qual cosa es produeixen elevades
concentracions d’emissions contaminants. Per evitar aquests efectes
durant la fase d’escalfament del motor (+ 17 °C + 33 °C), es disposa d’un sistema
que introdueix aire filtrat darrere de les vàlvules d’escapament durant
un interval de 100 segons aproximadament.
L’aire fresc introduït en el conducte, en contacte amb els gasos d’escapament
molt calents, activa la postcombustió, oxidant d’aquesta manera
una part dels òxids de carboni (CO) i dels hidrocarburs no cremats (HC).
D’altra banda, també contribueix al fet que el catalitzador arribi més ràpidament
a la seva temperatura de funcionament òptima.
L’aportació de l’aire fresc es realitza per mitjà d’una o dues vàlvules automàtiques
unidireccionals (vàlvula combinada), que al seu torn eviten que
una part dels gasos d’escapament puguin arribar al filtre d’aire. El temps
i la quantitat d’aire injectat són controlats per la unitat de control, que té
en compte, per al càlcul, les informacions de règim motor i temperatura
del líquid refrigerant.
El sistema (Figura 5.30) compta amb una vàlvula electropneumàtica
d’injecció d’aire (Figura 5.31) gestionada per la unitat de control de
motor i s’encarrega de controlar el funcionament de la vàlvula combinada
(Figura 5.32).

Unitat 5 - Anticontaminació
1
El relé (2) per a la bomba d’aire secundari és excitat per la unitat de control
motor (1) que connecta el corrent d’aire secundari. L’aire fresc agregat
als gasos d’escapament és aspirat per la bomba d’aire secundari (5) a través
de la carcassa del filtre d’aire i se li obre pas a través de la vàlvula combinada
(4). Aquesta vàlvula està cargolada al conducte d’aire secundari de
la culata. Per mitjà de la depressió procedent de l’electrovàlvula d’injecció
d’aire secundari (3), s’obre el pas d’aire de la bomba d’aire secundari cap
al conducte secundari del col·lector d’escapament. La vàlvula evita, al
mateix temps, que els gasos d’escapament calents puguin arribar fins a la
bomba d’aire secundari i puguin danyar-la.
Aire fresc
procedent
de la bomba
d’aire
secundari
Vàlvula oberta
5.32. Vàlvula combinada.
7
5.30. Sistema d’injecció d’aire secundari.
6
2
Depressió en el tub
de control de la
vàlvula d’injecció
d’aire secundari
Cap al conducte
d’aire secundari
4
Gas
escapament
3
Vàlvula tancada
5
Pressió
atmosfèrica
en el tub
de control
de la vàlvula
d’injecció
d’aire secundari
1 Unitat de control
2
3
4
Relé per a bomba d’aire secundari
Vàlvula d’aire secundari
Vàlvula combinada
5 Bomba d’aire secundari
6 Sonda anterior al catalitzador
7
Catalitzador
Presa
cap a la
vàlvula
combinada
Presa
de buit
A la vàlvula
combinada
Buit
Pràctica 7
Filtre
d’aire
Èmbol
Pressió
atmosfèrica
Repòs Excitada
207
5.31. Vàlvula electropneumàtica d’aire
secundari.

208
Tècnica
Diagnosi del sistema d’injecció d’aire secundari
·· Per assegurar el perfecte funcionament del sistema d’aire secundari, s’ha de comprovar tant el circuit
pneumàtic com l’elèctric.
– La vàlvula de control d’aire es comprova desconnectant la presa de l’electrovàlvula i creant una depressió
que produeixi la seva obertura mitjançant una bomba de buit. Arrencant el motor, es percebran les
entrades d’aire.
– Es comprova la resistència de l’electrovàlvula de control.
– Es verifica la tensió d’alimentació de l’electrovàlvula connectant els punts entre els cables d’alimentació
i amb el motor en marxa. En fase d’escalfament, la tensió indicada ha de ser la de bateria. En cas de no
existir tensió d’alimentació, es comprova l’estat del cablejat d’alimentació del relé i de la unitat de control
del sistema d’alimentació. L’electrovàlvula és alimentada per positiu pel relé de la bomba i la unitat
de control l’excita amb negatiu.
4.3 > Regulació automàtica de riquesa de mescla.
Sonda lambda
La sonda lambda (també anomenada sensor d’oxigen) és un component
electroquímic molt important en el sistema d’injecció d’un
vehicle i té una influència fonamental sobre el consum de combustible.
La sonda lambda s’encarrega de la regulació correcta del subministrament
d’aire i combustible al motor, mesurant el contingut
residual d’oxigen en el gas d’escapament i determinant, d’aquesta
manera, si la mescla és estequiomètrica, rica o pobra.
Per tal que el catalitzador pugui funcionar de forma òptima, la relació
d’aire i combustible ha de ser ajustada amb precisió. D’això se n’encarrega
la sonda lambda, que detecta de forma continuada el contingut residual
d’oxigen en el gas d’escapament (Figura 5.33). Un funcionament perfecte
de la sonda garanteix el desplegament òptim de la potència del
motor i que es compleixin els valors prescrits de gasos d’escapament.
La sonda lambda basa el seu principi de funcionament en la conductivitat
d’alguns tipus de ceràmiques multiplaca en presència d’oxigen i a determinades
temperatures.
5.33. Sondes lambda. Font: NGK.

Unitat 5 - Anticontaminació
Relació de mescla d’aire i combustible
Quan la mescla d’aire i combustible no ha estat ajustada amb precisió,
es produeix un augment d’emissions. Els nivells d’emissió depenen
fonamentalment de la correcta mescla d’aire i combustible.
Quan es tracta d’una mescla estequiomètrica (relació 1 : 14,7), es pot
garantir una combustió completa i el catalitzador pot convertir els
gasos d’escapament nocius en gasos que són respectuosos amb el
medi ambient.
Fora de la relació estequiomètrica, les proporcions dels gasos varien,
per la qual cosa és necessari mantenir el motor funcionant en un
estret marge de dosificació de la gasolina pròxim a la relació estequiomètrica.
Aquest estret marge es coneix com a finestra lambda (Figura 5.34). En
aquesta zona, la proporció de gasos emesos és la ideal per tal que el
catalitzador pugui funcionar correctament. Si se surt de la finestra, es
redueix dràsticament l’efectivitat del catalitzador.
Les mesures de la sonda sobre la composició dels gasos d’escapament
permeten que la centraleta electrònica efectuï una correcció contínua
i en temps real dels temps d’injecció per mantenir la mescla molt pròxima
a l’estequiomètrica, és a dir, en un interval molt curt de valors
pròxims, variant entre 0,99 i 1,05.
Combustible
Aire
1
0
V
Controlador
de la
mescla
Mescla
rica
Unitat de
control de
motor
Motor
5.34. Funcionament de la sonda lambda i finestra lambda.
Catalitzador
de tres vies
1.0
Estequiomètrica Mescla
pobra
Gasos
d’escapament
209

210
5.35. Sondes lambda abans i després del
catalitzador.
Instal·lació
En el sistema d’escapament, s’instal·la una sonda lambda abans del catalitzador,
a manera de sensor de control, i una altra després del catalitzador,
a efectes de diagnòstic (Figura 5.35). En els sistemes que compten amb
catalitzador de tres vies i amb un catalitzador de NO x hi pot haver fins a
tres sondes lambda: una abans i una després del catalitzador de tres vies i
una altra després del catalitzador NO x. Aquest disseny (Figura 5.36) se sol
trobar en motors d’injecció directa de gasolina. De tota manera, existeixen
altres modalitats de muntatge, depenent del tipus de vehicle.
Electrovàlvula
EGR
Sonda lambda
de banda ampla
Tipus de sonda lambda
Sensor de temperatura
dels gasos d’escapament
Catalitzador de 3 vies
Unitat de control del sensor NO X
Sensor
de NO X
Catalitzador de 3 vies
i acumulador NO X
5.36. Sondes lambda en sistemes amb catalitzador de tres vies i amb catalitzador de NO x .
L’èxit de la sonda lambda es basa en ser la forma més efectiva de depurar
els gasos d’escapament i en el continu desenvolupament de diferents
tipus de sonda: sondes calefactades i no calefactades, sondes que
detecten el senyal per generació de tensió o canvis de resistència, etc.
Per regular la mescla, els motors de gasolina otto amb injecció directa
necessiten unes sondes especials de banda ampla, ja que són capaces de
realitzar mesuraments molt precisos per sobre i per sota del punt estequiomètric.
Fent una classificació més exacta, aquesta podria ser de la forma següent:
– Sondes lambda de senyals a salts o de dos punts. S’anomenen així perquè
només indiquen si la mescla és rica o pobra, però no en quina quantitat.
Pertanyen a aquest grup les sondes de zirconi i titani (calefactades
i no calefactades).
– Sondes lambda de banda ampla. Poden enviar un senyal exacte de la
composició dels gasos, fins i tot amb el motor treballant amb mescles
diferents a l’estequiomètrica.

Unitat 5 - Anticontaminació
Tècnica
Canvi d’una sonda lambda
·· El desmuntatge de la sonda es realitza amb el motor calent i seguint els següents passos:
– Per netejar la rosca, s’utilitza un raspall metàl·lic i per la part restant, un drap. No s’ha de netejar la
rosca amb gasolina.
– Com que les altes temperatures de funcionament poden engarrotar la sonda en la seva base, s’aconsella
aplicar greix de grafit exclusivament en la rosca.
– La sonda s’ha de cargolar en la seva base amb una clau dinamomètrica i respectant el valor de parell prescrit
pel fabricant.
Sonda lambda de diòxid de zirconi
Es tracta d’una sonda lambda convencional, la qual genera una tensió a
la seva cèl·lula de mesurament corresponent a la diferència d’oxigen
entre l’aire exterior i el gasos d’escapament, utilitzant per això un element
ceràmic especial (diòxid de zirconi, ZrO 2) inclòs en una carcassa
que serveix per a la fixació i per protegir-la contra efectes mecànics
(Figura 5.37). Les parts d’una sonda lambda de diòxid de zirconi es resumeixen
en la Figura 5.38:
– La cara externa (3) de la ceràmica especial està exposada als gasos d’escapament.
– L’estrat de ceràmica protectora (6) és porós per permetre als gasos
d’escapament entrar en contacte amb l’estrat de ceràmica especial.
– La cara interna (2) està exposada a l’aire atmosfèrica, que pot entrar
en el cos de la sonda.
– L’estrat de ceràmica especial està format per un alt percentatge de
diòxid de zirconi (1). A la cara interna i externa de la ceràmica, es troben
els elèctrodes (2 i 3), que estan formats per un fi estrat de platí
porós i, en conseqüència, permeable als gasos.
Cable
d’enllaç
Passacables
de goma
Terminal
de l’escalfador
5.37. Sonda lambda de zirconi.
Cos metàl·lic
Suport
ceràmic
Tub
protector
Element sensible
en òxid de zirconi
Aire de l’ambient
Gas d’escapament
1 Diòxid de zirconi
1
2
3
6
5.38. Element sensor en tub d’escapament.
2
3
4
Elèctrode positiu
Elèctrode negatiu
Carcassa
5 Terminals de mesurament
6 Capa protectora de ceràmica
7 Tub d’escapament
5
4
7
211

212
Aire
Element de zirconi
Revestiment protector
porós
Gas d’escapament
1/2 O 2
O
2-
O
2-
O
2-
1/2 O 2
5.39. Element de diòxid de zirconi.
e —
Elèctrode
de platí
e —
Elèctrode
de platí
U
Els gasos d’escapament flueixen per l’exterior de l’element ceràmic.
El costat extern de la peça de diòxid de zirconi es troba en contacte
directe amb els gasos d’escapament, mentre que el costat intern està
en contacte amb l’aire exterior. Els dos costats de l’element ceràmic
estan recoberts d’una capa de platí fina i porosa, que actua com a elèctrode.
Amb temperatures inferiors a 300 °C, el material ceràmic no és actiu;
per tant, la sonda no envia senyals atendibles. Per assegurar un ràpid
escalfament en la posada en marxa del motor i mantenir la temperatura
en el mínim, la sonda pot estar dotada d’un calefactor de resistència
elèctrica.
Funcionament de l’element de zirconi
L’element de zirconi passa a ser conductor dels ions d’oxigen a una
temperatura d’aproximadament 300°C. L’oxigen en forma de ions travessa
l’element de ceràmica i carrega elèctricament la capa de platí,
que passa a funcionar com un elèctrode. El senyal es transmet des de
l’element de ceràmica fins al cable de connexió de la sonda (Figura
5.39).
Les variacions en la concentració d’oxigen als costats de l’element de
diòxid de zirconi generen un flux de ions que provoquen una tensió
degut a les particularitats de l’element. Els canvis en el voltatge li serveixen
d’informació a la unitat de control, que ajusta la relació de mescla
per portar-la al seu valor estequiomètric, representant el senyal de
mesurament (Figura 5.40).
Quan la relació aire-combustible és pobra ( > 1), la tensió que es produeix
és baixa, 100 mV; si la relació és rica ( < 1), la tensió és elevada,
900 mV. El valor de la tensió per a = 1, és de 450 mV (Figura 5.41).
Per tal d’obtenir la mescla correcta de = 1, el senyal de la sonda lambda
és usada per la UCE per corregir lleugerament el temps d’injecció i
mantenir, sempre que sigui possible, el valor de riquesa en el valor estequiomètric.
Aire exterior
O 2
O 2
Tensió de la sonda
O 2
O 2
O 2
O 2 O 2 O 2
Gasos d’escapament Elèctrodes
Unitat
de
comandament
d’injecció
5.40. Senyal de mesurament de canvis
de voltatge.
Tensió
0,9 V
Mescla
rica
Mescla
pobra
0,1 V
0,98 1 1,02 Lambda
5.41. Relació entre la mescla i la tensió.

Unitat 5 - Anticontaminació
El senyal de sortida del sensor és enviat a la centraleta per a la correcció
de la mescla. Quan la sonda subministra un senyal baix (tensió inferior
a 200 mV), la centraleta reconeix una mescla pobra i incrementa el
temps d’injecció; després, quan el senyal de la sonda és alt (tensió superior
a 800 mV), la centraleta reconeix una mescla rica i davalla el temps
d’injecció. Aquesta seqüència d’intervencions es repeteix amb una freqüència
de l’ordre de les desenes de Hertz, de forma que el motor funcioni
amb una mescla contínuament oscil·lant al voltant de la mescla
estequiomètrica. La transició entre el marge ric i el pobre està al voltant
de 450 a 500 mV.
Els diferents cables que poden tenir les sondes de zirconi (Figura 5.42), es
resumeixen en la taula següent:
Distribució de cables en les sondes de diòxid de zirconi
Sense element calefactor Amb element calefactor
1 cable
senyal (color negre)
Massa a través de la
carcassa
Tècnica
Comprovació mitjançant oscil·loscopi de la variació dels temps d’injecció amb regulació
lambda de dos punts en mescla pobra i rica
·· Per realitzar la regulació lambda correctament, la UCE de motor modifica lleugerament el temps d’injecció
en funció del senyal que rep de la sonda lambda.
La tensió de sortida de la sonda lambda és comparada per un circuit comparador amb una tensió de referència
(450 mV).
– Quan la mescla és pobra,
(Figura 5.43) la quantitat d’oxigen
en l’escapament és elevada
i la tensió de sonda lambda
és baixa. En ser aquesta tensió
inferior a la de referència, la
sortida del comparador cap al
microprocessador és de nivell
alt (bit 1). Degut a aquest senyal,
el microprocessador provoca
(mitjançant el control de
temps sobre les etapes de
potència), un lleuger augment
del temps d’injecció base.
2 cables
senyal (color negre)
Massa aïllada
(cable gris)
0,200 V
02 0
02 2 02 02 3 cables
senyal (negre)
Element calefactor
(cables blancs)
Massa a través de la
carcassa
0,450V
Comparador
Microcontrolador
BIT1
Mescla pobra
5.43. Circuit regulació lambda de dos punts. Mescla pobra.
>T i
2,6 ms
2,5 ms
4 cables
senyal (negre)
Element calefactor
(cables blancs)
Massa aïllada
(cable gris)
+ 12V
T corregit
i
T base i
213
5.42. Sonda lambda de 4 cables.
Font: NGK.

214
L’augment del temps d’injecció
es produeix en dues etapes
(Figura 5.44):
1a. Augment ràpid del
temps quan la tensió de
sonda és baixa (punt A).
2a. Augment amortit quan la
tensió de sonda arriba a 450
mV (punt B).
– Quan la mescla és rica
(Figura 5.45), la quantitat
d’oxigen en l’escapament és
reduïda i la tensió de sonda
lambda és alta. En ser
aquesta tensió superior a la
de referència, la sortida del
comparador cap al microprocessador
és de nivell baix
(bit 0).
Degut a aquest senyal, el
microprocessador provoca
(mitjançant el control de
temps sobre les etapes de
potència) una lleugera disminució
del temps d’injecció
base.
La disminució del temps d’injecció
es produeix en dues
etapes (Figura 5.46):
1a. Disminució ràpida de
temps quan la tensió de
sonda és alta (punt A).
2a. Disminució amortida de
temps quan la tensió de sonda
arriba a 450 mV (punt B).
T i alt
T i baix
0,800 V
0,450 V
0,100 V
A
A
B
B
5.44. Senyals de regulació lambda de dos punts. Mescla pobra.
0,800 V
0,450 V
Microcontrolador
BIT 0
Comparador
O
O 2 Mescla rica
2
5.45. Circuit regulació lambda de dos punts. Mescla rica.
T i alt
T i baix
0,800 V
0,450 V
0,100 V
A
A
B
B
5.46. Senyals de regulació lambda de dos punts. Mescla rica.
Sonda lambda de diòxid de titani

Unitat 5 - Anticontaminació
El funcionament d’aquest tipus de sonda és
idèntic al descrit per a les sondes convencionals
de diòxid de zirconi (ZiO2), encara que estan
garantides per a un funcionament més exigent i
suporten temperatures més elevades.
El principi de funcionament d’aquest tipus de
sonda es basa en un fi estrat de diòxid de titani
(TiO2) la resistència del qual pateix una brusca
variació en funció del contingut d’oxigen (O2)
present en els gasos d’escapament.
L’element de lectura (TiO2) ha d’estar en contacte
amb els gasos d’escapament i no necessita el
contacte amb l’aire extern (Figura 5.48). Això
permet fabricar aquest tipus de sonda de manera
aïllada de l’exterior i, per tant, protegida de la
brutícia i de tot el que la pugui danyar. Aquestes
sondes de resistència variable estan alimentades
de 1 a 5 V (segons model) des de la centraleta
d’injecció.
Degut als diferents valors de resistència que
adopta la sonda, la caiguda de tensió que es produeix
en la resistència interna variarà segons la
riquesa de mescla. La UCE mesura aquesta caiguda
de tensió per regular correctament la mescla.
Quan aquesta tensió sigui superior a la de referència
(450 mV), la mescla serà rica i viceversa.
En resum, es pot dir que les grans diferències
respecte de la sonda de zirconi és que aquest
tipus de sonda no lliura tensió, només varia la
seva resistència interna, i tampoc necessita una
referència d’oxigen atmosfèric. Els seus avantatges
són els següents
– Sòlida i compacta.
– Ofereix una resposta ràpida.
– Resistència elevada al combustible amb plom.
– Assoleix la temperatura de funcionament ràpidament.
El valor lambda es calcula a partir dels valors de
resistència mesurats per la sonda (Figura 5.49).
– En absència d’oxigen (mescla rica, < 1), la seva
resistència és baixa i està compresa entre 3 i 6
MΩ depenent de la temperatura, i augmenta la
conductivitat del diòxid de titani.
– En presència d’oxigen (mescla pobra, > 1), la
seva resistència és alta i està compresa entre 1
i 1,5 kΩ, depenent de la temperatura, i perd
conductivitat el diòxid de titani.
Tub protector
Juntura
Element de titani
5.47. Sonda lambda de titani.
Elèctrode
de platí
Substrat conductor
Suport ceràmic
Cos metàl·lic exterior
Aïllador de vidre
Cos metàl·lic amb femella hexagonal
R
O 2
Escapament
Cable de senyal
Segellat
La resistència R entre els elèctrodes descendeix amb un
gas d’escapament ric, ja que més ions lliures d’oxigen
procedents del titani reaccionen amb el gas d’escapament.
5.48. Principi de treball de la sonda lambda de titani.
Resistència de la sonda
Ti
4+
O
2-
O
2-
Elèctrode
de platí
KΩ KΩ
1 000
0,98 1,02
2 000
0,98 1,02
Resistència de la sonda
3 6
215
0,8 0,9 1 1,1 1,2 0,8 0,9 1 1,1 1,2
Relació aire-carburant
Sonda a 650 ºC
5.49. Corbes de resistència en funció de lambda.
Relació aire-carburant
Sonda a 600 ºC

216
Cables de sondes lambda
de titani Tipus I
Vermell ➟ Element
calefactor (+)
Blanc ➟ Element
calefactor (-)
Negre ➟ Senyal (-)
Groc ➟ Senyal (+)
Cables de sondes lambda
de titani Tipus II
Gris ➟ Element
calefactor (+)
Blanc ➟ Element
calefactor (-)
Negre ➟ Senyal (-)
Groc ➟ Senyal (+)
Tècnica
Distribució de cables en les sondes de diòxid de titani
Les sondes lambda calefactades, tant de zirconi com de titani, tenen
un funcionament en calent idèntic a les sondes no calefactades,
encara que són molt més ràpides per assolir la temperatura de servei,
gràcies a la presència al seu interior d’un element d’escalfament.
Les sondes no calefactades poden necessitar diversos minuts per assolir
la temperatura de funcionament i, durant el funcionament del motor,
també poden experimentar refredaments imprevistos que bloquegen el
senyal emès durant alguns instants. Això fa imprecisa la gestió de la
barreja aire-gasolina i invàlida per al respecte dels paràmetres anticontaminants.
Gràcies a la presència de l’escalfador, la sonda ja és eficaç de 20 a 30
segons després de l’arrencada. També és possible muntar la sonda més
llunyana del col·lector d’escapament, protegint-la de les excessives temperatures
que es poden assolir en condicions de funcionament del
motor a plena potència durant temps prolongats i amb climes molt
calorosos.
Comprovació de la resistència de calefacció d’una sonda lambda convencional de
titani limitada per la UCE a 5 V
·· La resistència dels calefactors de
les sondes pot ser mesurada desacoblant
el connector i aplicant un òhmmetre,
tal com indica la Figura 5.50.
1
Els passos que s’han de seguir són
els següents:
– Desconnectar el terminal del
sensor.
– Preparar el tester per mesurar la
resistència ().
– Mesurar la resistència entre els dos
terminals de l’escalfador (4 ).
– El sensor ha de ser substituït si la
resistència supera els 30 .
2
3
4
5.50. Comprovació de la resistència de calefacció de sonda lambda convencional.
Sonda lambda de banda ampla
Les sondes lambda de banda ampla o sondes lineals amb finestra lambda
de mesurament ampliat són les més utilitzades actualment. Mesuren
el contingut d’oxigen en els gasos d’escapament de forma molt precisa.
El senyal de sortida representa el valor lambda i és proporcional al contingut
residual d’oxigen restant en els gasos d’escapament.

Unitat 5 - Anticontaminació
Al seu torn, el senyal que utilitza la UCE per reconèixer el factor lambda
oscil·la lleugerament entorn a poques mil·lèsimes d’amper amb increments
gairebé lineals (Figura 5.51), i no mitjançant variacions de tensió, com en les
sondes convencionals a salts. Per això, aquest tipus de sonda permet mesurar
el valor lambda en una gamma més àmplia (banda ampla). A diferència de les
sondes convencionals de senyals a salts, que generen una informació molt precisa
quan s’està treballant molt a prop de = 1, aquest tipus de sondes pot
manejar nivells de gasos per sobre i per sota del nivell òptim, amb la qual cosa
es redueixen tant les emissions d’escapament com el consum de combustible.
Són especialment útils en motors que treballen amb mescles molt pobres. Per
exemple, els motors d’injecció directa de gasolina treballen en forma de càrrega
estratificada amb mescles pobres (valors lambda superiors a 2) amb unes
condicions de bona inflamabilitat. Per tant, les sondes lambda que usin
aquests motors han de mesurar el factor lambda d’una forma més àmplia i
precisa que en un motor convencional de càrrega homogènia.
Aquest tipus de sondes solen tenir connectors de 6 terminals i les seves característiques
principals són:
– Màxima precisió i fiabilitat.
– Minimitza el temps de resposta.
– No requereix aire de referència de l’exterior i, en conseqüència, pot utilitzar-se
una carcassa absolutament hermètica.
– Màxima rapidesa en assolir l’operabilitat gràcies a la construcció compacta
de l’element sensor.
Constitució
La sonda té dues parts principals (Figura 5.52):
– El sensor de mesurament està format per una bomba d’oxigen, una cèl·lula
de medició, una fissura de difusió i la resistència calefactora.
–I l’electrònica, per al funcionament de la sonda lambda situada en el seu
connector.
Gasos d’escapament
Bomba
miniatura
(cèl·lula bomba)
Cèl·lula de
mesurament
O2 Conducte
de difusió
Aire exterior Elèctrodes
Tensió de la sonda
5.52. Parts principals de sonda de banda ampla.
Corrent de la bomba
Fissura de difusió
Cèl·lula
de mesurament
Unitat de control
del motor
Gasos d’escapament
Canal d’aire
de referència
I
Mescla
rica
= 1
Intensitat de corrent I
Mescla
pobra
217
Lambda
5.51. Corba d’intensitat de sonda de
banda ampla.
Resistència
Ip
Connector
Ts
6
2
1
5

218
Ts
mV mA
3,0
60
40
2,0
20
1,0
0
0
-20
-1,0
-40
-60
-2,0
-3,0
0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 1,8 2,0
Àrea de medició
O 2
O 2
O2 O2 O O 2 O 2 O 2 2
RELACIÓ
O 2
Aire de referència Cèl·lula de mesura
5.54. Generació de tensió entre elèctrodes.
Cèl·lula de mesurament
5.53. Corba característica de tensió-intensitat en sonda de banda
ampla.
La cèl·lula de mesurament està formada per dos elèctrodes separats per
una ceràmica. Un elèctrode està en contacte amb els gasos d’escapament
i l’altre amb l’aire exterior. Entre aquests elèctrodes es genera una
tensió quan el contingut d’oxigen entre els gasos d’escapament i l’aire
exterior és diferent (Figura 5.54).
lp
El funcionament de la sonda es basa en corregir la falta
o l’excés de ions d’oxigen del gas que es troba en la fissura
de difusió. Per això, la cèl·lula de medició mesura la
quantitat d’oxigen residual en els gasos d’escapament,
controlant, en funció del seu senyal, un amplificador.
L’amplificador alimenta, corresponentment, la bomba
d’oxigen, contrarestant la falta o l’excés d’oxigen en la
fissura de difusió.
Per tant, la relació de la mescla està directament vinculada
a la intensitat que consumeix la bomba d’oxigen
i que la unitat reconeix per la caiguda de tensió que es
genera en una resistència intercalada en sèrie amb la
bomba (Figura 5.53).
Així, en la gràfica podem apreciar la relació entre la
intensitat cap a la bomba d’oxigen (Ip) i la caiguda de
tensió (Ts) entre els contactes 2 i 6 respecte del valor
de lambda.
La resistència de calefacció és alimentada, en un dels terminals, pel
relé de la bomba i, en un segon terminal, rep excitació de la unitat.
Aquest últim és un negatiu de freqüència fixa i proporció de període
variable.
El principi de funcionament de la sonda de banda ampla rau en fer que
aquesta cèl·lula treballi sempre en una zona = 1 i que la tensió que
generi es mantingui sempre constant a 450 mV, independentment de la
composició dels gasos d’escapament (Figura 5.55).
Tensió de la sonda
Àrea de medició
O 2
O 2
O2 O2 O O 2 O 2 O 2 2
O 2
Aire de referència Cèl·lula de mesura
5.55. Manteniment de la tensió constant.
450 mV
Tensió de la sonda

Unitat 5 - Anticontaminació
Cèl·lula bomba
Formada per dos elèctrodes i una ceràmica, aquesta cèl·lula té la propietat
d’atraure o repel·lir ions d’oxigen quan s’aplica una tensió als seus elèctrodes.
Això s’aconsegueix invertint la polaritat de la tensió d’alimentació. En la
sonda lambda de banda ampla, la cèl·lula bomba pot inserir o retirar ions d’oxigen
de la cambra on es troba l’elèctrode en contacte amb els gasos d’escapament.
La cèl·lula bomba treballarà quan la tensió entre elèctrodes de la
cèl·lula de mesurament sigui superior o inferior a 450 mV (Figura 5.56), per
mantenir estable sempre el valor lambda (Figura 5.57).
Mitjançant el consum de corrent de la cèl·lula bomba, la unitat de comandament
de la injecció determina el valor lambda dels gasos d’escapament. És
revisat per la UCE i és considerat com una mesura proporcional del factor
lambda. Per tant, la cèl·lula bomba que actua com una minibomba rep constantment
una tensió variable per tal que així reguli el pas d’un determinat
volum de gasos d’escapament cap a la cambra de mesura en termes de velocitat
i sentit.
Gasos d’escapament
Àrea de
mesurament
Conducte
de difusió
O 2
O 2
O 2
O 2
O 2
O2 O2 O O 2 O 2 O 2 2
O 2
O 2
Cèl·lula
de bomba
Aire de referència Cèl·lula de mesura
5.56. Funcionament de la cèl·lula bomba.
Funcionament amb mescla pobra
Intensitat de corrent de bomba
Tensió de la sonda
– Quan la mescla empobreix, la tensió de la cèl·lula de
medició tendeix a anar a 0 V, degut a l’alt contingut
d’oxigen regnant en els gasos d’escapament.
– Per mantenir estables els 450 mV, la UCE posa en
marxa la cèl·lula bomba per tal que retiri ions d’oxigen
de la cambra de mesurament. Així, la tensió de sortida
de la cèl·lula de mesurament tornarà a augmentar fins
a tornar a assolir els 450 mV (Figura 5.59.A).
– El consum de corrent que usa la cèl·lula bomba per
mantenir estables els 450 mV és transformat en la UCE
en un valor lambda: com més intensitat positiva necessiti
la cèl·lula bomba, major empobriment té la mescla
(Figura 5.58).
O 2
O 2
O 2
Intensitat de corrent de bomba
Cèl·lula de bomba
5.57. Manteniment del valor lambda.
Corrent Ip
Lambda = 1
mA
3.0
2.0
1.0
0
-1.0
-2.0
0.7 1.0 1.3 1.6 1.9 2.2 2.5 3.0
Índex d’aire
5.58. Relació entre consum de la bomba i valor lambda.
219

220
O 2
O 2
O2 O2 O 2
O2 O2 O O 2 O 2 O 2 2
O 2
O 2
Funcionament amb mescla rica
A B
5.59. Funcionament del sistema amb mescla pobra i rica.
– Quan la mescla enriqueix, els gasos d’escapament contenen molt menys
oxigen i la tensió de la cèl·lula de medició tendeix a anar a 1 V, degut al
baix contingut d’oxigen regnant en els gasos d’escapament.
– Per mantenir estables els 450 mV, la UCE posa en marxa la cèl·lula bomba
per tal que insereixi ions d’oxigen en la cambra de mesurament (això s’aconsegueix
aplicant polaritat inversa a la tensió d’alimentació). Així, la
tensió de sortida de la cèl·lula de mesurament descendirà fins a assolir de
nou 450 mV (Figura 5.59.B).
– El consum de corrent que es produeix en la cèl·lula bomba per mantenir
estables els 450 mV és transformat en la UCE en un valor lambda determinat.
Com més intensitat negativa necessiti la cèl·lula bomba, major enriquiment
té la mescla.
1
0 -1 1
0 -1
O2 O2 O2 Sondes de NO X
O 2
O2 O2 O2 O2 O O 2 O 2 O 2 2
Aquest tipus de sondes van cargolades al tub d’escapament, directament
darrere del catalitzador-acumulador de NO x. Té la doble funció de
determinar el contingut d’òxid nítric (NO x) i d’oxigen (O 2) en els gasos
d’escapament, transmetent els senyals corresponents a la unitat de control
per a sensor de NO x.
Amb aquestes informacions, la unitat de comandament de la injecció
verifica el funcionament del catalitzador, el punt de regulació = 1 de
la sonda de banda ampla en el precatalitzador i la saturació per NO x del
catalitzador.
Manteniment de les sondes lambda
Com que la sonda lambda està subjecta als efectes del desgast i de l’envelliment,
es recomana inspeccionar el component cada 30 000 km o durant la
inspecció anual del vehicle.
O 2

Unitat 5 - Anticontaminació
Aquesta operació és molt recomanable, ja que pot aconseguir estalvis de
combustible del 15% i prevenir un desgast prematur del catalitzador.
No s’han establert intervals fixos de servei de les sondes lambda, ja que
teòricament el procés de mesurament no està subjecte a desgast, però sí
que ens podem trobar amb algunes circumstàncies d’ús que poden afectar-lo:
– Vibracions.
– Danys mecànics.
– Humitat i brutícia del propi component.
– Contaminació per dipòsits de combustible i dipòsits de plom.
– Corrosió del connector.
– Envelliment precoç en utilitzar el vehicle en trajectes curts de forma
excessiva.
Si alguna de les circumstàncies anteriors existís, podríem tenir fallades de
funcionament en el vehicle que provoquin els següents efectes:
– Baixes prestacions del motor o marxa irregular.
– Elevat consum de carburant.
– Incompliment dels valors límit establerts per als gasos d’escapament.
La sonda s’haurà de canviar sempre per una unitat amb les mateixes especificacions
i mai per una peça d’inferior qualitat.
A continuació, s’exposen alguns dels problemes més habituals de sondes
lambda i les seves possibles solucions.
Problema Solució
Cables i clavilla fosos degut al contacte
amb el sistema d’escapament.
Cable trencat i amb puntes esfilagarsades.
Segellat de silicona desplaçat o afluixat
que permet l’entrada d’aigua a la
sonda.
Sonda doblegada. Canviar la sonda.
Aigua a l’interior del connector i òxid
en els terminals.
Dipòsits de carbó que obstrueixen les
obertures del tub protector. Causa:
mescla massa rica o consum excessiu
d’oli degut al desgast del motor i
amplituds en el pistó o en les guies
de les vàlvules.
Canviar la sonda i col·locar el cable
de forma que no entri en contacte
amb el sistema d’escapament.
Canviar la sonda i col·locar el cable
sense tensar-lo massa.
Canviar la sonda i col·locar el cable
sense tensar-lo massa.
Canviar la sonda. Comprovar les connexions
elèctriques, l’estanquitat del
connector i la connexió entre la
sonda i la unitat de control del
motor.
Diagnosticar i eliminar la fallada.
Observació: els dipòsits excessius de
sutge i lubricant al tub protector de
la sonda no són provocats per la
sonda.
221

222
5.60. Dipòsits de plom a la sonda
lambda. Font: NGK.
Tècnica
Motius d’avaria d’una sonda lambda
A continuació, s’indiquen algunes raons per les quals es pot avariar una
sonda lambda:
a) Dipòsits de plom (Figura 5.60). Si els dipòsits són brillants, el combustible
té plom. El plom afecta el metall preciós que conté l’element sensor i el catalitzador.
Cal substituir la sonda. Després del canvi, s’ha d’utilitzar exclusivament
combustible sense plom.
b) Dipòsits de carbó (Figura 5.61). Els dipòsits de sutge bloquegen el tub protector
de la sonda i afecten el temps de resposta. Aquests dipòsits es poden
deure a una barreja massa rica o a una varia del calefactor de la sonda.
Sempre cal substituir la sonda.
c) Contaminació per oli (Figura 5.62). Les incrustacions blanques o grises clarament
visibles indiquen que s’utilitzen additius en el combustible o que
l’oli del motor està contaminat. Alguns components dels additius del combustible
i de l’oli poden produir aquestes incrustacions en l’element sensor.
Cal eliminar la causa i canviar la sonda.
5.61. Dipòsits de carbó a la sonda
lambda. Font: NGK.
Diagnosi d’avaries
·· A continuació, se citen els apartats generals per diagnosticar una sonda lambda.
a) Punts de control.
– Revisar la resistència de l’escalfador. Si és superior a 30 , la sonda està avariada.
– Comprovar si el cable està trencat o el connector està danyat.
– Revisar si el segellat de silicona es troba afluixat.
– Comprovar si la humitat ha afectat el connector.
– Buscar possibles signes de corrosió en els terminals del connector.
– Verificar que els cables estan correctament instal·lats i col·locats.
– Comprovar si la sonda presenta danys visibles.
5.62. Contaminació per oli a la sonda
lambda. Font: NGK.

Unitat 5 - Anticontaminació
b) Verificació visual. Encara que és cert que la sola comprovació visual no és suficient per determinar
el funcionament de la sonda lambda, resulta útil revisar visualment totes les línies de connexió, els
connectors i el cos de la sonda abans de la prova de funcionament, ja que alguna irregularitat en
aquestes zones també pot distorsionar el senyal de la sonda.
c) Sondes lambda postcatalitzador. Aquestes sondes estan muntades a la sortida del catalitzador i informen
a la UCE del motor sobre l’estat del catalitzador. Normalment, es munten sondes de dos punts, el
funcionament i la diagnosi dels quals s’ha analitzat anteriorment.
Si el catalitzador funciona correctament, la sonda a la sortida del catalitzador no ha de detectar diferència
d’oxigen (Figura 5.63).
Normalment, la sonda anterior al catalitzador sempre indicarà una variació d’oxigen en l’escapament
(0,2 a 0,8 V), provocada per la regulació lambda. Gràcies a aquestes variacions d’oxigen, el catalitzador
pot eliminar els principals elements contaminants procedents de la combustió (HC, CO, NO X).
Per tant, si el catalitzador té la temperatura de treball adequada i funciona correctament, gairebé no
hi haurà variació d’oxigen a la seva sortida. La sonda lambda posterior indicarà una quantitat d’oxigen
pràcticament estable, que dependrà de l’estat de riquesa de la mescla.
d) Prova de funcionament amb oscil·loscopi.
Anàlisi del senyal elèctric:
– Controlar que els paràmetres
del motor corresponguin
a les especificacions
del constructor.
– Portar el motor a la temperatura
de funcionament.
La sonda lambda
només funciona quan s’aconsegueix
la temperatura
òptima.
– Utilitzant un instrument
d’empalmament adequat,
empalmar la sortida de la
sonda a l’oscil·loscopi
(cable negre o cable
negre i cable gris, en el
cas d’ISO). Portar el
motor a 2 000 rpm. Una
sonda lambda que funciona
de forma adequada
donarà un senyal de sortida
que oscil·larà ràpidament
entre 0 i 1 V.
0,8 V
0,2 V
Sonda lambda
anterior
Variació d’oxigen
provocada per la regulació lambda
Variació d’oxigen
pràcticament nul·la
– La freqüència d’oscil·lació ha de ser d’uns 300 mil·lisegons aproximadament. Si la sortida del sensor
és constant o el temps de resposta és excessivament lent, s’haurà de substituir la sonda.
– Una sonda amb oscil·lacions lentes afectarà el consum de combustible. Una sonda nova s’amortirà
aviat, reduint el consum de carburant fins a un 15%.
t
0,8 V
0,2 V
5.63. Variació d’oxigen a l’entrada i a la sortida del catalitzador.
Sonda lambda
posterior
t
223

224
Casos pràctics
Control sobre una sonda lambda a salts de zirconi
·· Efectua els controls sobre una sonda lambda a salts de zirconi durant la diagnosi de bon funcionament
amb el motor en marxa i la sonda desconnectada o connectada.
Solució ·· Les verificacions que s’han de realitzar sobre una sonda a salts de zirconi són les següents:
– Es desmunta la sonda i es comprova l’estat de la coberta metàl·lica que protegeix la càpsula ceràmica:
● Aspecte blanquinós: el funcionament no és correcte.
● Negre: el funcionament és correcte.
S’ha de comprovar que no existeix cap presa d’aire en algun tram de l’escapament i que la volandera de
la sonda disposi d’un tancament hermètic.
– Es torna a muntar la sonda lambda i es retira el connector:
● Es verifica la continuïtat dels cables i l’absència d’òxids i sulfatacions.
● Es comprova la resistència calefactora col·locant un multímetre entre els pins als quals arriben els seus
cables (normalment blancs). Els valors mesurats en fred han de ser baixos, entre 3 i 12 ohms. Si la resistència
estigués tallada, donaria un valor infinit.
– S’acobla el connector i es mesura amb un voltímetre la tensió de la resistència calefactora (cables blancs),
que ha de ser de 12 V. El motor ha d’estar en marxa perquè aquesta resistència és alimentada des del
mateix relé que alimenta la bomba de combustible.
– Un cop comprovat l’estat de la sonda, dels cables i de la resistència calefactora, es pot verificar el funcionament
de la sonda amb un multímetre o amb un oscil·loscopi (seleccionant una sensibilitat de 100 mV
per divisió i en un temps d’escombrada de 2 segons per divisió). Per això:
● Es connecta la punta de mesurament als cables que porten el senyal de sortida des del connector al calculador
(normalment, negre i gris).
● S’arrenca el vehicle i s’espera que arribi a la seva temperatura de funcionament (80 o 90 ºC), amb el
motor al ralentí (850 a 1 000 rpm). La línia d’escombrada de l’oscil·loscopi ha de fluctuar de dalt cap a
baix entre valors de tensió de 800 mV a 200 mV.
Aquestes variacions han de seguir un ritme de 3 a 5 oscil·lacions
cada 10 segons.
● S’accelera el motor fins que arribi a una velocitat de gir de mitja
càrrega (2 500 rpm) i s’observen les variacions de tensió en l’oscil·loscopi.
Els nivells de tensió màxims i mínims han de ser els mateixos al
ralentí, però el ritme de les variacions ha d’augmentar de 8 a 10
cada 10 segons (Figura 5.64).
● Les oscil·lacions del senyal de dalt a baix i viceversa són les
informacions que la centraleta d’injecció necessita per a les
contínues correccions de la mescla.
V
0,9
0,8
0,7
0,6
0,5
0,4
0,3
0,2
0,1
0
1 segon aprox.
2 000 rpm
5.64. Voltatge de sonda lambda.
Mescla rica
Mescla pobra

Unitat 5 - Anticontaminació
● Si el voltatge produït per la
sonda lambda no canvia
cap amunt o cap avall de
manera prou ràpida, o no
està dins dels valors exposats,
haurà de ser substituïda
(Figura 5.65).
Freqüentment, no és culpa
del sistema en si mateix ni
dels seus components, sinó
d’una causa externa, com
per exemple, problemes
d’encesa o mal funcionament
d’algun sensor del
motor.
Casos pràctics
Sonda anterior
catalitzador
OK
U U U U
Abans de
catalitzador
Sonda anterior
catalizador
no OK
t t t t
Després
de catalitzador
Abans de
catalitzador
5.65. Prova de regulació de la tensió lambda anterior al catalitzador.
Després
de catalitzador
Comprovació de la sonda lambda
·· Realitza un esquema en què es reflecteixi la forma d’actuar davant d’un problema de sonda lambda.
Solució ·· Les avaries més habituals en una sonda lambda es poden solucionar segons el següent
esquema:
ACTIVACIÓ DE LA LLUM D’ALERTA
Problemes amb la sonda lambda
Revisió dels cables
Comprovació visual-Anàlisi de sonda
– Ruptura de cable o connector
– Mal segellat de silicona
– Humitat en el connector
– Corrosió en els terminals
– Danys visibles en la sonda
Comprovació de la sonda
Senyal de voltatge de la sonda
El voltatge ha d’oscil·lar entre 0 V i 1 V
Element calefactor
Resistència a temperatura ambient
(varia segons models)
Alimentació
Voltatge de 10,5 V o més
225

226
Vocabulari
Platí: metall blanc platejat, de brillo
similar a la plata. Dúctil i mal·leable,
de gran densitat, és un bon conductor
de la calor i de l’electricitat. Absorbeix
gasos en calent.
Vocabulari
Pal·ladi: metall blanc grisós, dúctil i
mal·leable, que s’obté a partir de
minerals de platí, or, coure, etc. No
s’entela a l’aire. Absorbeix fins a 900
vegades el seu propi volum d’hidrogen,
la qual cosa li confereix un gran valor
com a catalitzador.
Vocabulari
Rodi: s’obté per separació dels
metalls amb què es troba (platí, coure
i níquel) i posterior purificació. És un
metall blanc, més dur i de major temperatura
de fusió que el platí i el
pal·ladi. Dins del sector de l’automòbil,
es fa servir com a material per a
contactes elèctrics, fabricació de
reflectors per a fars d’automòbils i
com a catalitzador.
4.4 > Convertidors catalítics
La depuració actual dels gasos d’escapament es realitza per mitjà de catalitzadors.
El catalitzador és un dispositiu capaç de reduir les substàncies contaminants
que conté el gas de descàrrega dels motors de combustió
interna. No és un filtre sinó un reactor químic que, mitjançant la
tècnica de la catàlisi, produeix reaccions de conversió entre el gas i
els metalls preciosos que inclou.
5.66. Catalitzador.
Protecció elàstica
Pantalla tèrmica
Estructura de ceràmica
Caixa
inoxidable
El catalitzador va instal·lat al tub d’escapament, prop del motor, ja que els
gasos s’hi mantenen a una temperatura elevada. Aquesta energia calorífica
passa al catalitzador i eleva la seva pròpia temperatura, circumstància
indispensable per tal que aquest dispositiu tingui un rendiment òptim. La
temperatura idònia de funcionament del catalitzador per obtenir un alt
percentatge de conversió i una llarga durada està compresa entre els 300
i els 800 °C. Per sota dels 300 °C, no existeix activitat i a partir dels 800 °C
es produeix la degradació dels elements catalitzadors i del mateix suport
catalitzador.
L’envelliment tèrmic del catalitzador queda accelerat en el camp de 800 °C
a 1 000 °C a causa de la sintetització dels metalls nobles i del monòlit ceràmic.
Exteriorment, el catalitzador és un recipient d’acer inoxidable, freqüentment
proveït d’una carcassa-pantalla metàl·lica antitèrmica, igualment
inoxidable, que protegeix els baixos del vehicle de les altes temperatures
assolides.
Al seu interior conté un suport ceràmic o monòlit, de forma oval o cilíndrica,
amb una estructura de múltiples cel·letes en forma de bresca, amb
una densitat d’aproximadament 450 cel·letes per cada polzada quadrada
(unes 70 per centímetre quadrat). La seva superfície es troba impregnada
amb una resina que conté elements nobles metàl·lics, com ara platí (Pt) i
pal·ladi (Pd), que permeten la funció d’oxidació, i rodi (Rh), que intervé en
la reducció. Aquests metalls preciosos actuen com a elements actius catalitzadors,
és a dir, inicien i acceleren les reaccions químiques entre altres
substàncies amb les quals entren en contacte, sense participar directament
en aquestes reaccions (Figura 5.67).

Unitat 5 - Anticontaminació
5.67. Constitució del catalitzador.
Pantalla tèrmica
superior
Catalitzador
Pantalla
tèrmica inferior
El contingut d’aquests metalls nobles inclosos en un catalitzador és d’aproximadament
2 o 3 grams.
Els gasos d’escapament contaminants generats pel motor, en entrar en
contacte amb la superfície activa del catalitzador, són transformats parcialment
en elements innocus no pol·luents.
L’ús de gasolines que contenen parts de plom perjudica el convertidor
catalític irremeiablement, reduint la capacitat de conversió fins a inutilitzar
la seva presència en el circuit. A més del plom, cal tenir en compte que
un altre element que fa malbé ràpidament el catalitzador és la presència
de gasolina no cremada en el propi
catalitzador.
El catalitzador desplega el seu
efecte de depuració a partir d’una
temperatura de 300 °C aproximadament
i requereix un cert temps
per assolir la seva temperatura de
servei després de l’arrencada en
fred.
En els sistemes d’escapament d’avantguarda
s’implanten precatalitzadors
per abreujar la fase d’escalfament
i poder depurar els gasos
d’escapament després d’un temps
mínim (Figura 5.68). Aquests precatalitzadors
s’instal·len prop del
col·lector d’escapament, tenen
generalment unes dimensions
més petites i, per això, arriben
més aviat a la seva temperatura de
servei.
Electrovàlvula EGR
-0,1 mm
-70 cel·les/cm 2
Sonda lambda de
banda ampla
-1 mm
Sonda lambda de
senyals a salts
5.68. Depuració de gasos mitjançant precatalitzadors.
1
2
3
Suport ceràmic refractari de
silicat d’alumini i magnesi
Llit rugós per augmentar la
superfície d’exposició als gasos
d’òxid d’alumini (corindó)
Metalls actius (platí, rodi,
pal·ladi)
Secció útil de pas de gasos 70%
secció total
Temperatura d’estovament
-1 000 ºC
Sonda lambda de
senyals a salts
Precatalitzador de 3 vies Catalitzador de 3 vies
227

228
1
2 Conxa superior
(xapa acer inoxidable)
3 Banda de protecció flexible
4
4
1 Monòlits de ceràmica
Conxa inferior
(xapa acer inoxidable)
5.69. Components principals de la
cambra del catalitzador.
2
3
Classificació dels catalitzadors atenent a diferents aspectes
– Segons el material de fabricació i la forma
● Ceràmic. El catalitzador metàl·lic està format per un monòlit de
ceràmica travessat per infinitat d’orificis o canals (Figura 5.69). Per
aquests canals passen els gasos d’escapament. La part ceràmica està
formada per silicat de magnesi-alumini resistent a altes temperatures.
El monòlit, que reacciona amb extremada sensibilitat enfront
de les tensions, està fixat en una carcassa de xapa. Per això, existeix
entre la coberta de xapa i el suport una malla metàl·lica elàstica formada
per filferros d’acer d’alt aliatge. Aquesta malla ha de ser prou
elàstica per poder assumir les toleràncies de fabricació, els diferents
coeficients de dilatació entre el material de carcassa i el material de
suport, les càrregues mecàniques durant el servei del vehicle i les
forces de gas que actuen sobre el cos ceràmic. Aquest disseny té tres
problemes importants:
- Debilitat: un fort cop pot danyar-lo.
- Efecte de contraprestació: el monòlit es comporta com un tap. El
fum d’escapament no flueix fàcilment. Apareix contrapressió,
una pressió que s’oposa a la sortida del fum.
- Fusió: un excés de combustible provoca que una quantitat major
de la normal entri al motor. En cas de sobreeixir, arriba fins al
col·lector i el catalitzador provocant la seva inflamació, així com
una forta pujada de temperatura, que comportarà la fusió de la
ceràmica.
● Metàl·lic. Està construït per làmines enrotllades que formen una
espiral. Aquestes làmines contenen els tres metalls preciosos presents
en tot catalitzador: pal·ladi, rodi i platí. Aquests tres metalls
s’encarreguen d’accelerar les reaccions de neteja de gasos que es
produeixen en el catalitzador. Aquest monòlit, més resistent, també
té un problema característic: la contrapressió.
Es poden utilitzar en muntatge prop del motor com a catalitzadors
previs o d’arrencada, addicionalment al catalitzador principal, per
aconseguir, després de l’arrencada en fred del motor, un efecte més
ràpid de la conversió catalítica. Contra la seva aplicació com a catalitzador
principal figuren unes despeses massa altes en comparació
amb els monòlits ceràmics.
Tant els monòlits ceràmics com els metàl·lics requereixen la capa
suport d’òxid d’alumini anomenada wash-coat, que augmenta la
superfície eficaç del catalitzador, multiplicant-la aproximadament
per un factor de 7 000 vegades. En aquesta capa, van distribuïts els
metalls preciosos.
● Metàl·lic de flux radial, RFM. Té un disseny en forma de falca basat
en l’efecte venturi: en reduir la secció d’un tub, un fluid que el travessi
augmenta la seva velocitat. Aquest disseny afavoreix que el fum
segueixi el seu curs i no torni cap al motor, és a dir, disminueix l’efecte
contrapressió que ocorria en els catalitzadors ceràmics i
metàl·lics.

Unitat 5 - Anticontaminació
● De substrat modular metàl·lic, MMS. És el successor dels
catalitzadors de flux radial. Aquests catalitzadors
metàl·lics (MMS) ofereixen tota una sèrie d’avantatges,
una de les quals és la millora en el rendiment, ja que,
gràcies al disseny de monòlit en falca modular en forma
de daus (Figura 5.70), rebaixa encara més l’efecte contrapressió
que els catalitzadors de flux radial (entre el 18 i
20 %). Aquest efecte produeix una major facilitat en l’evacuació
de gasos, notant-se un augment en la mateixa
proporció en el flux de fum. També ofereix una flexibilitat
de disseny. Està format per aliatges especials que
suporten elevades temperatures sense patir lesions. De
la mateixa manera, el seu disseny metàl·lic permet un
important espai per tal que el fum flueixi.
Una altra diferència respecte del catalitzador ceràmic és
que aquest últim té 70 cel·letes (o túnels) per centímetre
quadrat de monòlit, mentre que un MMS (Substrat Modular Metàl·lic)
arriba a les 248 cel·letes. Aquesta reducció de paret és lògica: un monòlit
ceràmic ha de tenir parets gruixudes per evitar que es fracturi per cops.
En el cas del metàl·lic, són unes simples làmines altament resistents que
permeten una major resistència tot i ser més primes.
Els avantatges del monòlit metàl·lic respecte del ceràmic es resumeixen en:
- Menor conductibilitat tèrmica. - Menor espessor de les parets del substrat.
- Menor temps d’escalfament. - Major superfície eficaç.
- Menors riscos de reescalfament. - Elevada resistència a l’estrès tèrmic.
- Possibilitat de diferent nombre de cel·les.
- Menors dimensions a igualtat d’eficàcia.
– Segons el tipus de vehicle
5.70. Catalitzador metàl·lic de substrat modular.
- Reciclatge més senzill.
● Motor gasolina. La regulació del cicle de depuració catalítica corre a
càrrec de la unitat de control del motor: la sonda lambda transmet a la
unitat de control del motor els senyals corresponents al contingut d’oxigen
en els gasos d’escapament. La unitat de control del motor s’encarrega
d’ajustar la mescla de combustible i aire a una proporció de = 1.
● Motor dièsel. El motor dièsel treballa amb un excedent d’oxigen en la
mescla de combustible i aire. Per aquest motiu, no és necessari regular el
contingut d’oxigen a través de la funció de les sondes lambda, i un catalitzador
d’oxidació s’encarrega de la depuració catalítica dels gasos d’escapament
amb l’ajuda del seu alt contingut residual d’oxigen. Això significa
que, en el cas del motor dièsel, no es procedeix a regular la depuració
catalítica dels gasos d’escapament, i que el catalitzador d’oxidació
només pot convertir els components oxidables. D’aquesta forma, es
redueixen clarament els hidrocarburs i el monòxid de carboni. Tot i això,
els continguts d’òxids nítrics en els gasos d’escapament poden reduir-se
únicament mitjançant millores en el disseny, per exemple, cambres de
combustió i sistemes d’injecció.
229

230
CO CO H 2 2 + O 2
CO HC PM
Vocabulari
FOS: (Fracció Orgànica Soluble).
Hidrocarburs pesats absorbits i condensats
en partícules de carbó.
Per als motors dièsel, no és possible utilitzar un
catalitzador de 3 vies com el que es munta per als
motors de gasolina. La causa rau en l’excés d’aire
que es necessita per a la combustió del gasoil. Els
gasos d’escapament contenen una major concentració
d’oxigen, la qual cosa impedeix l’ús dels catalitzadors
de 3 vies. Tal com indica el seu nom, el catalitzador
d’oxidació només pot efectuar la conversió
de les substàncies contaminants en els gasos d’escapament
a través d’un procés d’oxidació. Això significa
que els òxids nítrics (NO x) no es transformen per
reducció, com en el motor de gasolina. Per limitar
les emissions d’òxids nítrics, s’ha implantat la recirculació
de gasos d’escapament. La configuració del
catalitzador d’oxidació és bastant similar a la del
catalitzador de tres vies, amb la diferència que no porta sondes
lambda. Els gasos d’escapament també han de fluir aquí a través de
conductes petits, passant així davant de la capa catalítica activa
(Figura 5.71).
Metalls preciosos
Capa catalítica
Wash-coat
Substrat
5.71. Reacció catalítica d’oxidació en un motor dièsel.
El catalitzador d’oxidació dièsel està dissenyat per oxidar monòxid
de carboni, hidrocarburs gasosos i la fracció orgànica soluble
(FOS).
CO + 1/2 O2 ➟ CO2 ; HC + O2 ➟ CO2 + H20 ; FOS + O2 ➟ CO2 +H20 Un problema que poden tenir aquests catalitzadors és que, a altes temperatures
(400 °C), es pot produir l’oxidació del diòxid de sofre que es
troba en petites quantitats en el combustible i convertir-se en triòxid
de sofre que, combinat amb aigua, forma àcid sulfúric, producte altament
corrosiu que pot produir greus defectes en la línia d’escapament.
SO2 + 1/2 O2 ➟ SO3 ; SO3 + H20 ➟ H2SO4 De l’anterior en podem concloure que el catalitzador ha d’oxidar els FOS
però sense oxidar els SO2. – Segons el concepte de gasos d’escapament i la finalitat d’aplicació. Al
llarg de la història dels catalitzadors, s’ha anat perfeccionant el seu funcionament
per eliminar la major quantitat possible de gasos danyosos.
Existeixen quatre sistemes del catalitzador principals:
● Catalitzador de dues vies (oxidació). Aquest catalitzador d’oxidació treballa
amb excés d’aire i transforma els hidrocarburs i el monòxid de
carboni per oxidació, és a dir, per combustió, convertint-los en vapor
d’aigua i diòxid de carboni. Els catalitzadors d’oxidació no poden
reduir pràcticament els òxids de nitrogen. En els motors d’injecció, l’oxigen
necessari per a l’oxidació s’aconsegueix gairebé sempre mitjançant
un ajust pobre de la mescla ( = 1). Avui en dia, aquests catalitzadors
gairebé no s’utilitzen.
● Catalitzador de tres vies amb presa d’aire (catalitzador de bucle obert).
Elimina CO, HC i NO x. Només s’ha utilitzat en els vehicles americans.
Porta una primera etapa que elimina els NO x i una segona etapa que
actua com un catalitzador de dues vies.

Unitat 5 - Anticontaminació
● Catalitzador de tres vies (catalitzador de bucle tancat). Té la propietat d’eliminar
simultàniament, en gran mesura, els tres components contaminants
(per això té tres vies). La condició prèvia és que la mescla aportada
al motor i, de retruc, els gasos d’escapament presentin una relació estequiomètrica.
Això s’aconsegueix de la millor manera mitjançant la regulació
lambda. Per a aquest concepte de motor, el catalitzador de tres vies
en combinació amb la regulació lambda és el sistema depurador de gasos
d’escapament més eficaç actualment i s’aplica, per tant, per al compliment
dels valors límit més estrictes sobre gasos d’escapament. El principi
de depuració catalítica de tres vies es basa en el pas dels gasos d’escapament
pels canals del monòlit. D’aquesta forma entren en contacte amb
els metalls nobles del catalitzador i generen les reaccions químiques
d’oxidació i reducció necessàries per produir la conversió dels gasos
nocius CO, HC i NO x continguts en els gasos d’escapament. Aquests es
transformen en CO 2 i vapor d’aigua (Figura 5.72):
- Els òxids nítrics es redueixen formant diòxid de
carboni i nitrogen.
- El monòxid de carboni s’oxida a diòxid de carboni.
- Els hidrocarburs s’oxiden a diòxid de carboni i
aigua.
La depuració catalítica es basa en dues reaccions químiques
(Figura 5.73):
- Reducció. Extracció d’oxigen dels components dels
gasos d’escapament.
- Oxidació. Addició d’oxigen als components dels
gasos d’escapament (recombustió).
Reducció Oxidació
Els òxids nítrics NO es redueixen formant
X
diòxid de carboni CO i nitrogen N
2 2
5.73. Depuració catalítica d’un catalitzador de tres vies.
Oxidació
N2 CO + H O
2 2 +
NO X HC CO
Els hidrocarburs HC s’oxiden a diòxid de carboni CO 2 i aigua H 2 O
CO 2
Capa catalítica
Wash-coat
Substrat de metall
5.72. Reacció catalítica del catalitzador d’un motor de gasolina.
El monòxid de carboni CO s’oxida
a diòxid de carboni CO
2
231
Pràctica 8

232
Catalitzador acumulador de NO X
5.74. Catalitzador acumulador de NO x .
Vocabulari
Bari: metall de color blanc argent
mal·leable. És extremadament reactiu,
reacciona amb facilitat amb aigua, amoníac,
halògens, oxigen i la majoria d’àcids.
En automoció, també s’utilitza en
aliatges per a bugies.
● Catalitzador acumulador de NO x. El catalitzador acumulador de NO x té
la mateixa estructura que un catalitzador convencional de tres vies, però
s’ha afegit als tradicionals materials nobles que conformen la ceràmica
del monòlit òxid de bari (BaO), que acumula òxids de nitrogen formant
nitrat a temperatures d’entre 250 °C i 500 °C (Figura 5.74). Ubicat com a
catalitzador principal, treballa com a catalitzador de 3 vies i, a més, addicionalment
reté els NO x.
Aquest tipus de catalitzadors porta el sensor de NO x darrere del catalitzador
acumulador de NO x. Funciona com una sonda lambda de banda
ampla i serveix per determinar el contingut d’òxids de nitrogen (NO x) i
oxigen dels gasos d’escapament (Figura 5.75).
Electrovàlvula
EGR
Sonda lambda
de banda ampla
Sensor de temperatura
dels gasos d’escapament
Precatalitzador de 3 vies
5.75. Circuit d’escapament amb acumulador de NO x i sonda lambda.
Unitat de control del sensor NOx
Sensor de NO X
Catalitzador de 3 vies
i acumulador NOx
A partir del contingut d’òxids de nitrogen, es determina la capacitat
disponible del catalitzador acumulador de NO x. Segons el contingut
d’oxigen, es vigila el funcionament del catalitzador, adaptant, en cas
necessari, la quantitat injectada. El sensor de NO x envia els senyals a la
unitat de control específica del sensor.
De tot l’anteriorment exposat pel que fa a catalitzadors, es poden obtenir
dos grans conclusions:
– Per tal que sigui 100% efectiu el catalitzador, la instal·lació haurà d’estar
el més pròxima possible del col·lector d’escapament, dins del marge en
què la temperatura dels gasos d’escapament oscil·li entre 400 °C i 800 °C.
– En condicions normals de funcionament dels motors, les reaccions
químiques generades a l’interior del catalitzador són exotèrmiques, de
manera que, en general, la zona de major concentració de calor i temperatura
emesa pels catalitzadors es localitza sempre a la seva part
posterior.

Unitat 5 - Anticontaminació
Danys als catalitzadors
Hi ha diversos factors que poden acabar amb un catalitzador. Alguns d’aquests
factors són fàcilment evitables:
a) Enverinament per plom. El plom contingut en les gasolines, així com el
present en alguns additius, danya greument el catalitzador, arribant-lo a
inutilitzar per complet.
L’enverinament per plom és un procés mecànic: el plom cobreix els metalls
preciosos que conté el catalitzador a l’interior, impedint el seu correcte funcionament.
b) Obstrucció per matèries estranyes. La pèrdua de potència pot indicar una
obstrucció en el sistema d’escapament, ja sigui en els silenciadors o bé en el
catalitzador. Aquest tipus de fallada es produeix habitualment per un excés
de partícules emeses pel motor degut a un mal funcionament, per exemple,
un excessiu consum d’oli. És molt important determinar quina ha estat la
causa de l’obstrucció i solucionar-la abans de procedir a la substitució del
catalitzador. En cas contrari, el nou catalitzador patirà la mateixa fallada prematura
que l’anterior.
c) Ruptura per impactes. Una inspecció visual del catalitzador pot treure a la
llum fallades mecàniques. Qualsevol impacte en la carcassa, dins de la zona
que ocupa el monòlit, en rases, rampes de garatge, etc.
d) Fusió del monòlit. La fusió del monòlit té el seu origen en un funcionament
inadequat del motor que permet el pas de combustible sense cremar
al catalitzador, produint la total o parcial fusió del monòlit ceràmic. En
aquest tipus de fallada, és molt important corregir el problema original
del motor que ha provocat la fusió, ja que, en cas contrari, també es fondrà
el nou catalitzador.
e) Fallades d’encesa. Una de les causes més freqüents d’avaria en el catalitzador,
i una de les més greus, rau en les fallades de posada a punt del motor i
de l’encesa, provocats per una falta de manteniment. Les fallades en l’encesa
o una inadequada regulació de la mescla d’admissió poden provocar que arribi
combustible sense cremar al catalitzador. En trobar-se a una gran temperatura,
pot arribar a produir-se una combustió no desitjada de la gasolina,
provocant que el monòlit es fongui.
Normes bàsiques de manteniment
L’usuari d’un vehicle equipat amb catalitzador ha de respectar una sèrie
de normes per a la seva correcta conservació:
– No utilitzar mai gasolina amb plom, ja que petites quantitats de plom
són suficients per inutilitzar el catalitzador.
– Comprovar el consum d’oli del motor, que no ha de ser superior a un
litre cada 1 000 km.
– No arrenca el vehicle empenyent-lo, ja que, en estar el motor sense funcionar,
els injectors posen una gran quantitat de gasolina que no s’arriba
a cremar en la seva totalitat, fent-ho al catalitzador. Si a més aquest
es troba calent, hi haurà més possibilitats de sobrepassar el punt màxim
de temperatura, amb la qual cosa patiria la fusió.
– No utilitzar additius per a la gasolina que continguin plom.
– Verificar, a intervals periòdics, la posada a punt del motor i l’encesa.
233

234
U U U U
Abans del
catalitzador
U = tensió; t = temps
Casos pràctics
Catalitzador
OK
Reparació d’un catalitzador
·· Es pot buidar un catalitzador danyat i substituir només els monòlits?
Solució ·· No. Un catalitzador es fabrica per les marques amb un troquelat a la carcassa. Normalment,
porten una placa identificativa amb la marca, número de sèrie, número d’homologació i lot de fabricació.
Si s’obre un catalitzador, és impossible muntar un monòlit estrany al seu interior i que funcioni correctament.
A més, és il·legal, ja que s’està manipulant un producte fabricat per una marca. Un catalitzador s’ha
de substituir sempre un altre catalitzador exclusivament per a un vehicle determinat.
Activitats proposades
6·· Reflecteix la verificació del catalitzador sobre un esquema.
– No buidar completament el dipòsit de combustible, ja que es produiria
un subministrament irregular de gasolina, podent provocar la fusió del
monòlit ceràmic.
t t t t
Després del
catalitzador
Abans del
catalitzador
Catalitzador
no OK
Després del
catalitzador
5.76. Diagnòstic del catalitzador per mitjà de sonda lambda anterior i posterior.
Indicadors d’avaria
Quan es produeix una avaria al
catalitzador, hi ha alguns indicadors
que poden avisar del seu deteriorament.
El primer és la pèrdua acusada de
potència a altes revolucions i una
pobra acceleració, degut a les possibles
obstruccions o fusions en el
catalitzador. Un altre indicador són
els sorolls estranys en el tub d’escapament
i el funcionament anòmal
del motor que ens avisa de la possible
ruptura del monòlit ceràmic
degut a algun cop.
Evidentment, cal determinar quines han estat les causes del deteriorament
del catalitzador abans de substituir-lo, ja que si no es corregeixen
pot tornar-se a produir el mateix problema. La forma de comprovació d’un
catalitzador és mitjançant l’analitzador de gasos, que permet mesurar
convenientment les concentracions d’elements pol·luents emeses per l’escapament,
que han de ser contrastades amb les recomanades pel fabricant
del vehicle (Figura 5.76).
7·· Quins dos elements principals d’un catalitzador convencional s’han suprimit respecte de la fabricació
d’un catalitzador de flux radial?

Unitat 5 - Anticontaminació
5 >> Sistema de ventilació del dipòsit de
combustible
La gasolina és molt volàtil i, a temperatura ambient, desprèn una certa
quantitat de vapor, major com més alta sigui la temperatura. Aquests
vapors de gasolina són nocius i no han de ser abocats a l’exterior.
La finalitat del sistema antievaporació del combustible és impedir
que es propaguin en l’atmosfera els hidrocarburs procedents
del dipòsit i del sistema d’alimentació.
El mètode més senzill per impedir que es difonguin en l’atmosfera els
vapors de gasolina és cremar-los al motor. Així, doncs, durant la marxa
del vehicle, no hi ha cap problema. Els problemes sorgeixen quan el
vehicle està parat amb el motor apagat. En aquest moment, les variacions
de temperatura en el dipòsit fan que el combustible es dilati i augmenti
l’evaporació i la pressió. En aquest cas, els vapors s’han de retenir.
Per això, s’utilitzen els filtres de carbó actiu amb partícules de grafit
o cànister (Figura 5.77).
El cànister o filtre de carbó actiu és l’encarregat d’absorbir els
vapors de gasolina, a través d’unes canalitzacions. Té forma de
recipient i al seu interior conté carbó actiu, producte que absorbeix
els vapors per tal que posteriorment, en certes condicions
d’ús, s’aboquin al sistema d’alimentació.
L’extracció de gasolina continguda a l’interior del cànister s’efectuarà
per mitjà d’un tub connectat de l’admissió al mateix cànister on va
intercalada una electrovàlvula. Aquesta electrovàlvula variarà el temps
d’obertura depenent del temps que la unitat de control la connecti a
massa (Figura 5.78).
Unitat de
control
Dipòsit
de carbó
actiu
5.78. Sistema de ventilació del dipòsit de combustible.
Electrovàlvula
per a dipòsit de carbó actiu
Carbó
actiu
5.77. Cànister.
Manteniment del cànister
235
Presa
d’aire
filtrat
El filtre de carbó actiu és un component
per al qual no es té previst cap
manteniment durant la vida útil del
motor, per la qual cosa no es reflecteix
la seva substitució en els plans de manteniment
programats.

236
Col·lector
d’admissió
HC
Al motor
Del
filtre
Dipòsit de combustible
Presa
de depressió
Vàlvula de tall
Dipòsit
de carbó
actiu
Vàlvula limitadora
de pressió
Aire fresc
El sistema pot disposar de dues vàlvules
de seguretat, una de sobrepressió,
situada en el tub d’ompliment del
dipòsit que s’obrirà quan la pressió en
el dipòsit superi els valors d’obertura
del cànister, i una altra d’antibolcada,
que evita el pas de combustible líquid
al cànister en cas de bolcada del vehicle
(Figura 5.79).
La centraleta electrònica de comandament
injecció-encesa controla el funcionament
de la manera següent:
– L’electrovàlvula es manté tancada
durant la fase d’arrencada, impedint
que els vapors de gasolina enriqueixin
excessivament la mescla.
Aquesta condició es manté fins a
assolir una temperatura preestablerta
del líquid refrigerant.
– Amb el motor calent, la centraleta
envia un senyal d’ona quadrada a l’electrovàlvula,
que modula la seva
obertura segons la relació ple/buit
de senyal.
D’aquesta manera, la centraleta controla la quantitat dels vapors de combustible
enviats a l’admissió, de forma que el percentatge de la mescla no
variï bruscament.
Existeix una variant del sistema en què els vapors que es formen en el
dipòsit de combustible poden ser canalitzats per un conducte fins a una
caixa d’expansió, situada a la major altura, en què una certa quantitat de
vapor es condensa, tornant una altra vegada al dipòsit.
Diagnosi del cànister
Vàlvula antibolcada
Dipòsit
d’expansió
5.79. Vàlvula de sobrepressió i antibolcada en sistema de ventilació del dipòsit.
HC
HC
HC
Per realitzar un perfecte diagnòstic de funcionament del cànister, s’han de
comprovar el següents components del sistema:
– En el circuit pneumàtic, es verifica que les canonades no presentin
esquerdes ni obstruccions.
– Es comproven les vàlvules de sobrepressió i aireació situades al cànister.
Es desconnecta la canonada flexible de desaireació que comunica
el cànister amb el dipòsit de combustible i l’electrovàlvula a través
d’una bomba de pressió. S’ha d’observar la sortida d’aire per la vàlvula
de sobrepressió assegurant la seva obertura. En la mateixa canonada
i, en aquest cas, creant un buit, es comprova l’obertura de la vàlvula
d’aireació.
– Es comprova l’electrovàlvula d’accionament, desconnectant el cablejat i
mesurant la resistència del solenoide. Si el valor fos major o menor que
l’indicat pel fabricant, es procedeix a la seva substitució.

Unitat 5 - Anticontaminació
– Es verifica la tensió d’alimentació de
l’electrovàlvula. Es connecten les
puntes del polímetre entre els cables
d’alimentació amb el motor en
marxa. La tensió ha de ser la de bateria.
En cas de no existir tensió, s’ha
de comprovar el cablejat.
– Es comprova que el relé alimenta
amb positiu i la unitat de control
amb negatiu a l’electrovàlvula.
Connectant l’oscil·loscopi entre el
terminal negatiu de l’electrovàlvula i
massa, el senyal que s’obté serà de
freqüència fixa i amplada d’impulsos
variable.
A continuació, es descriu breument un
tipus de dipòsit i la forma d’evitar la
contaminació (Figura 5.80).
Vàlvula
d’aireació
Dipòsit
d’aireació
en servei
Els dispositius moderns solen ser de
plàstic i adossats porten el filtre de
combustible i el dipòsit de carbó
actiu. L’aireació del dipòsit es realit-
5.80. Dipòsit de combustible.
za per dues conduccions, una de les
quals és utilitzada durant el repostatge
i l’altra amb el vehicle en servei. En retirar el tap per omplir el dipòsit,
la vàlvula d’aireació tanca el pas dels vapors que estan acumulats al
dipòsit d’aireació en servei. El batiport obre el seu pas per l’acció de la
boca de la mànega, permetent l’ompliment i la sortida de l’aire del
dipòsit pel canal d’aireació per al repostatge. Un cop finalitzat l’ompliment
i en extraure la mànega, el batiport queda tancat, evitant la sortida
de vapors. En col·locar de nou el tap del dipòsit, la vàlvula d’aireació
obre el pas, circulant els vapors de combustible des del dipòsit d’aireació
en servei fins al dipòsit de carbó actiu, del qual seran succionats pel
motor.
Casos pràctics
Element filtrant
Canal
d’aireació
en omplir
el dipòsit
Filtre
Comprovació de l’electrovàlvula de cànister
·· Realitza una comprovació bàsica de l’electrovàlvula de purga del cànister.
Vàlvula
antigravitatòria
Dipòsit
de carbó actiu
Solució ·· Els passos que has de seguir per realitzar aquesta comprovació correctament són els següents:
– Desconnecta l’endoll de l’electrovàlvula del cànister i comprova la continuïtat del circuit amb el multímetre.
– Comprova que, amb alimentació de 12 V, permet el pas de gasos a través seu.
– Comprova la resistència als borns. Ha de ser de 20 aproximadament.
237

238
Vàlvula antiretorn
Entrada d’aire
al motor
Papallona de gasos
Entrada de vapors
a admissió darrere
de la papallona
Entrada d’aire al bloc
5.81. Sistema de ventilació del bloc.
6 >> Ventilació del bloc
El bloc del motor pot contaminar per mitjà de vapors d’oli i de gasos cremats.
Sempre existiran fuites de gasos en les fases de compressió i combustió
a través dels segments i les parets del cilindre.
Per eliminar els vapors que es van acumulant al càrter, els nous motors
contenen un circuit de ventilació forçada dels vapors que s’originen a l’interior
del bloc motor, amb la finalitat de reduir l’aparició d’aigua a l’oli i
el perill de la seva congelació (Figura 5.81), a més de crear-hi una pressió
que dificultaria el moviment descendent dels pistons.
Filtre d’aire
Separador d’oli
Vàlvula de membrana
En els motors d’alumini i degut
a la seva major conductivitat
tèrmica, es pot provocar la condensació
del vapor d’aigua contingut
en els gasos residuals de
la combustió en entrar en contacte
amb les parets internes
del motor. Per evitar aquesta
situació, es força un flux constant
d’aire cap al càrter, eliminant
els vapors a l’interior del
motor abans de la seva possible
condensació a les parets fredes
del bloc.
L’entrada d’aire procedent del
filtre es realitza per la part
superior de la culata. En el conducte
d’entrada d’aire cap a la
culata existeix una vàlvula
Càrter
antiretorn que evita que l’oli
contingut a la part alta de la
culata sigui aspirat pel motor.
Ara, els vapors són introduïts
per l’efecte de la depressió al
col·lector d’admissió després
de la papallona de gasos.
D’aquesta forma, s’evita un
possible embrutament de la
papallona. En el circuit de vapors, es troben un separador d’oli i una
vàlvula de membrana:
–El separador d’oli (Figura 5.82) està allotjat a la part interna superior
de la tapa de la distribució, i la seva finalitat principal és evitar que
pugui arribar oli a l’admissió. Per això, els vapors passen primer per
un laberint i, a continuació, per un separador d’oli de cicló en què el
vapor surt per la part superior i l’oli en estat líquid es precipita cap
al dipòsit col·lector. A la part inferior del dipòsit col·lector, hi ha una
vàlvula de retorn que permet que l’oli passi cap al càrter, però evita
que pugin vapors.

Unitat 5 - Anticontaminació
– La vàlvula de membrana (Figura 5.83) està situada després del separador
d’oli, i la seva missió és mantenir un nivell de pressió constant i una bona
ventilació del bloc. Per això, augmenta o disminueix el pas de vapors cap
a l’admissió en funció de la depressió existent al col·lector. Per la pròpia
depressió del col·lector, els vapors són aspirats cap a l’admissió.
Sortida
de vapor
Entrada
dels vapors
d’oli
Laberint
Separador
d’oli
de cicló
5.82. Separador d’oli.
Conducte
de desguàs
Casos pràctics
Vàlvula
de retorn
Vàlvula
de seguretat
Dipòsit
col·lector
Pressió
atmosfèrica
Solució ·· Els components principals que has de trobar al sistema són:
Molla
Membrana
Entrada
de vapors
Sortida de vapor cap al col·lector d’admissió
5.83. Vàlvula de membrana.
Identificació del sistema de dipòsit de carbó actiu
·· Busca en un manual de taller i resumeix detalladament els components d’un sistema de dipòsit de carbó
actiu d’un vehicle.
– Anell de subjecció.
– Suport situat a la part davantera dreta de la carrosseria.
– Electrovàlvula per a dipòsit de carbó actiu.
• Vàlvula tancada amb encesa desconnectada.
• Vàlvula excitada per la unitat de control amb motor a temperatura de servei.
– Connector.
– Canonada de desaireació.
– Unitat de comandament de la vàlvula de papallona.
– Dipòsit de carbó actiu situat en el passarodes davanter, format per dues maneguetes (empalmament motor
i dipòsit).
239

240
1
2
Filtre
de
partícules
2
5
3
1
Filtre
regenerat
6 7
Encadellat del filtre
de partícules i precatalitzador
Sensors de temperatura i pressió
3 Unitat UCE de motor
4 Injecció d’additiu al combustible
en el tanc principal,
si és necessari
5 Informació específica enviada al
cap de l’injector quan es necessita
postcombustió
6 Precatalitzador
7 Components del sistema FAP
5.84. Components del sistema FAP.
Posada
a zero de
la funció
quilometratge
5.85. Regeneració forçada del filtre de partícules.
4
7 >> Filtre de partícules
Els motors dièsel porten al seu sistema d’escapament un subsistema
específic denominat FAP (filtre antipartícules) acoblat després del
catalitzador. Té com a objectiu atrapar les partícules de sutge existents
en els gasos d’escapament, permetent el pas dels components
gasosos a l’exterior (Figura 5.84).
Els FAP es diferencien dels catalitzadors tradicionals en la possibilitat
de regeneració, és a dir, durant el funcionament del motor es va
omplint el filtre de partícules i per evitar la seva saturació es disposa
del procés de regeneració del filtre. Això consisteix en realitzar injeccions
de combustible posteriors a la injecció principal amb la finalitat
de facilitar l’eliminació del sutge mitjançant la seva combustió en el filtre
de partícules i així permetre novament el flux de gasos d’escapament
sense minves i retenir noves partícules de sutge. Però amb el pas
del temps s’arriben a saturar, reduint-se la seva capacitat filtrant i la
facilitat de sortida dels gasos a l’exterior.
Per tal que la regeneració es dugui a terme, es necessiten altes temperatures.
Per aquest motiu, s’ha atansat el filtre al motor, situant-lo just a
la sortida dels gasos d’escapament, al turbocompressor.
Al seu torn, la regeneració pot ser de dos tipus:
– Natural. Es produeix quan se supera de forma espontània els 550 °C.
Aquesta temperatura s’assoleix quan es produeixen fortes càrregues
en el motor.
– Forçada. La unitat de control intervé en cas que rebi senyal d’obstrucció
del filtre de partícules i no s’hagi assolit una temperatura que
ajudi a la regeneració. Els paràmetres principals que es tenen en
compte per dur a terme aquesta regeneració són els de pressió diferencial
per obstrucció del filtre de partícules i el de quilòmetres realitzats
des de l’última regeneració (Figura 5.85).
Filtre parcialment
obstruït
Filtre
regenerat
N-122 N-122 N-122
Km Km Km
Sol·licitud d’ajuda
a la regeneració
per quilometratge
Posada
a zero de
la funció
quilometratge

Unitat 5 - Anticontaminació
7.1 > Components del sistema FAP
El sistema FAP està format pels següents elements:
– Cambra. Consta d’un precatalitzador i un suport
filtrant. El primer està recobert d’una capa d’òxid
d’alumini i òxid de ceri que s’encarrega de l’oxidació
dels gasos d’escapament. El substrat es recobreix,
al seu torn, amb una capa de platí, que constitueix
el catalitzador de les reaccions d’oxidació.
El suport filtrant (filtre de partícules) és d’estructura
porosa i fet a base de carbur de silici (SiC), estructurat
en tubs paral·lels, però oberts només per un
extrem de manera alternativa, de forma que obliga
els gasos a passar per les parets, on queda retingut el
sutge (Figura 5.86).
Aquesta estructura de fabricació permet, d’una
banda, el filtratge de les partícules de sutge i, de l’altra, la reducció dels
hidrocarburs no cremats presents en els gasos d’escapament.
Solen tenir una caducitat d’uns 80 000 km aproximadament, després dels
quals han de ser substituïts.
– Sensor de pressió diferencial. Comprova l’estat de saturació del filtre de
partícules del sistema indicant la diferència de pressió a l’entrada i la
sortida de la cambra (catalitzador + filtre antipartícules). La diferència
de pressions obtinguda és convertida en un senyal elèctric que augmenta
a mesura que creix el grau d’obstrucció del filtre. Com major sigui la
variació de pressió, major serà la saturació del filtre.
Pressió diferencial
(mbar)
900
E
f
Cabal en volum de gasos d’escapament
5.87. Nivells de càrrega del FAP obtinguts pel sensor de pressió diferencial.
e
d
Com s’aprecia a la Figura 5.87., la unitat de comandament d’injecció,
a partir del càlcul de gasos d’escapament, gestiona 6 nivells de funcionament
per al condicionament del nivell de càrrega de partícules.
La gràfica mostra els diferents graus d’obstrucció a què es pot veure
sotmès el FAP.
c
b
5.86. Suport filtrant del FAP.
a
(l/h)
D
1
a Filtre perforat
b
c
d
Filtre regenerat
1 Paret impermeable
2
3
Zona intermèdia
Filtre carregat
e Filtre sobrecarregat
f Filtre obstruït
3
2
Conductes oberts
Conductes tancats
241

242
Dipòsit
de carburant
Aforador
de carburant
Injector
d’additiu
Dipòsit
d’additiu
Tap
(massa ple)
Bomba
d’injecció
d’additiu
La unitat de comandament vetllarà per mantenir el nivell de càrrega de
filtre entre les zones b i c.
● Zona a: existeix una pressió diferencial molt reduïda que pot ser deguda
a un error del captador de pressió diferencial, fuites en la línia d’escapament
o que el filtre es trobi perforat.
● Zona b: és el nivell de càrrega natural del filtre.
● Zona c: el nivell d’obstrucció del filtre és relativament petit.
● Zona d: la unitat estima que el FAP necessita l’ajuda a la regeneració.
● Zona e: el filtre està sobrecarregat i s’efectua l’ajuda a la regeneració.
● Zona f: el calculador bloqueja l’ajuda a la regeneració indicant una
fallada mitjançant la posada en funcionament del testimoni de diagnosi.
Aquesta fallada pot ser motivada per un error del captador de
pressió diferencial, que el filtre es trobi obstruït per la cerina o per una
regeneració ineficaç.
– Dispositiu d’additivació del carburant. Existeix un programa integrat
dins del calculador que s’encarrega de gestionar la injecció d’additiu
al combustible. Una part
important de la gestió consisteix
en acumular en la seva
Vàlvula de
seguretat
5.88. Components del dispositiu d’additivació del carburant.
Sonda de
nivell mínim
d’additiu
Captador de
presència de tap
dipòsit carburant
Calculador
d’activació
de carburant
memòria la quantitat total
d’additiu injectat des del principi
de la vida útil del filtre.
Per a la gestió d’aquesta i altres
funcions, la unitat de comandament
d’additivació intervé
sobre els següents elements:
bomba d’injecció d’additius,
injector d’additius, sonda de
nivell mínim d’additius, captador
del tap del dipòsit de carburant
i transmissor de temperatura
dels gasos d’escapament
(a l’entrada del catalitzador)
(Figura 5.88).
L’additiu està format per òxid de ceri, també anomenat cerina (comercialment,
Eolys de Rhodia), que es troba emmagatzemat en un dipòsit
amb una capacitat aproximada per a 5 litres, al costat del dipòsit de
combustible. Quan s’arriba al nivell de reserva del dipòsit de cerina,
aproximadament 0,3 litres, s’encén una llum testimoni en la pantalla de
visualització.
– Unitat de control del motor. Rep informació de pressió a l’entrada i sortida
del filtre, registrada pel sensor de pressió, i determina el grau de
saturació i quan és necessària una regeneració.
– Sensor de temperatura de gasos. Se situen a l’entrada i la sortida del catalitzador
per corroborar el bon funcionament del sistema. En condicions
normals, la temperatura dels gasos d’escapament a l’entrada del catalitzador
és superior a la temperatura d’aquest a la sortida del catalitzador.

Unitat 5 - Anticontaminació
7.2 > Regeneració del filtre de partícules
La regeneració es realitza de forma periòdica i automàtica
durant el funcionament normal del vehicle sense que el conductor
ho noti. Aproximadament, es realitza cada 400 o 1 000 quilòmetres,
i dura uns 3 minuts.
El sistema necessita saber en tot moment el grau d’obstrucció del filtre per
tal que, en cas necessari, pugui procedir a sol·licitar l’activació d’ajuda a la
regeneració. La funció de control de nivell de càrrega de filtre es duu a
terme a partir d’una sèrie d’informacions, entre les quals cal destacar els
quilòmetres recorreguts, la temperatura dels gasos d’escapament tant a
l’entrada com a la sortida del catalitzador, la pressió diferencial entre l’entrada
i la sortida del filtre de partícules i el cabal d’aire d’admissió.
Tècnica
La neteja del FAP
o eliminació del sutge
·· En un sistema que requereix additivació i
manteniment, es pot aconseguir de la forma
següent. Com que la combustió normal de les
partícules de sutge té lloc a 550 ºC i els gasos
d’escapament arriben al filtre de partícules a
150 ºC, es planteja una diferència de temperatura
que s’ha de salvar en diverses etapes
per aconseguir la regeneració.
– Cal tenir en compte que redueix la temperatura
de combustió de les partícules
de sutge a 450 ºC mitjançant l’additivació
del combustible amb cerina al combustible
amb l’objectiu de rebaixar la
Turbocompressor
Brida
d’acoblament
Buit per al
transmissor de temperatura
anterior G506
Buit per al transmissor
de temperatura
posterior G527
Tub d’escapament
5.89. Esquema de neteja d’un FAP.
Gasos d’escapament
depurats
Transmissió de pressió
diferencial dels gasos
d’escapament G450
Buit per a la sonda
lambda G39
Gasos d’escapament
amb partícules
de sutge
Filtre de partícules
temperatura de combustió (abans de 550 ºC) i protegir el catalitzador i allargar la seva vida útil.
– Augment de la temperatura dels gasos d’escapament a la sortida del catalitzador mitjançant la generació
d’un senyal per part de la unitat de comandament de gestió de motor que proporciona una injecció extra
o postinjecció de combustible en el temps d’expansió que provoca una postcombustió en el cilindre i un
augment de temperatura de 200 a 250 ºC (que, sumats als 150 dels gasos d’escapament, resulta un total
de 350 a 400 ºC). Aquest augment de temperatura a la sortida del catalitzador es produeix perquè la postcombustió
produïda en el temps d’expansió (20 a 120 º després del PMS de compressió) genera hidrocarburs
(HC) sense cremar que produeixen un gran rendiment tèrmic.
– Augment de temperatura en uns 100 ºC per la postcombustió complementària, generada per un catalitzador
d’oxidació situat per davant del filtre de partícules, que provoca la combustió d’hidrocarburs
no cremats durant la postinjecció. S’arriba així als 450 o 500 ºC necessaris per regenerar el filtre de
partícules.
– Alguns sistemes compten amb un recurs dins del sistema de regeneració per garantir suficient temperatura
durant el procés. El recurs activa certs consumidors elèctrics del vehicle, com ara lluneta tèrmica,
electroventiladors o bugies de preescalfament, amb l’objectiu d’incrementar el parell resistent de l’alternador
i forçar un augment de càrrega del motor i la pujada de temperatura del gasos d’escapament.
243

244
L’EOBD permet l’ús de
combustible biodièsel
Les limitacions pel que fa a l’ús de biodièsel
no queden determinades per la
incorporació o no de l’EOBD. Si el
motor funciona correctament des del
punt de vista mecànic i compleix les
normes anticontaminació usant biodièsel,
aleshores el sistema EOBD proporcionarà
una informació fiable.
8 >> Diagnòstic de a bord europeu (EOBD)
L’EOBD és un sistema de diagnòstic incorporat en la unitat de
control del motor, que vigila els sistemes i components el mal
funcionament dels quals pot provocar un augment de les emissions
contaminants del vehicle.
Les sigles EOBD provenen de les inicials en anglès de European On
Board Diagnostic.
Els components principals que es vigilen i diagnostiquen són els implicats
directament en el funcionament del motor.
La unitat de control del motor registra les fallades detectades en els sistemes
o components implicats i les memoritza. Al mateix temps, la unitat
activa el testimoni d’excés de contaminació, en el quadre d’instruments,
per informar el conductor.
Aquest sistema ha de complir amb les següents condicions:
– Comptar amb un connector de diagnosi normalitzat i de fàcil accés.
Aquest connector serà igual en tots els vehicles.
– Els codis d’avaria seran estandarditzats amb un mateix protocol per a
tots els fabricants de vehicles.
– Les denominacions i les abreviatures dels components i sistemes
seran estandarditzades.
– Visualitzar les condicions operatives en què va sorgir la fallada.
– Definir el moment i la forma en què s’ha de visualitzar una fallada
relacionada amb els gasos d’escapament.
L’EOBD és obligatori en vehicles de gasolina de nova matriculació des de
gener de l’any 2001 i per als turismes dièsel de nova matriculació des del
gener de 2004.
En la taula següent, es poden observar les funcions de vigilància que exerceix
el sistema EOBD, tant en motors de gasolina com dièsel.
Funcions de vigilància en el motor de gasolina Funcions de vigilància en el motor dièsel
– Funcionament del catalitzador
– Diagnòstic d’envelliment de sondes lambda
– Prova de tensió de sondes lambda
– Sistema d’aire secundari
– Sistema de retenció de vapors de combustible
– Prova de diagnòstic de fuites
– Sistema d’alimentació de combustible
– Fallades de la combustió
– Fallades d’encesa
– Comprova que es dugui a terme un bon funcionament
del CAN-Bus
– Verifica la unitat de control de gestió del motor
– Controla els límits de pressió de la sobrealimentació
– Controla tots els sensors i actuadors que intervenen
en les emissions d’escapament i estan connectats a
la unitat de control
– Regulació de la vàlvula de recirculació de gasos d’escapament
– Preescalfament per incandescència
– Fallades de la combustió
– Regulació de l’inici de la injecció
– Regulació de la pressió de sobrealimentació
– Filtre de partícules
– Canvi automàtic
– CAN-Bus de dades de diagnòstic
– Unitat de control per a sistema d’injecció directa dièsel
– Controla tots els sensors i actuadors que intervenen en les
emissions d’escapament i estan connectats a la unitat de
control

Unitat 5 - Anticontaminació
8.1 > Components EOBD
El sistema EOBD ha de comptar amb els següents elements visibles:
Llum testimoni
El testimoni EOBD, o testimoni d’excés de contaminació, és de color groc
i es denomina MIL (sigles en anglès de Llum Indicadora de Mal
Funcionament). Està simbolitzat per un traçat que simula el contorn d’un
motor. Està situat en el quadre d’instruments per advertir de forma instantània
el conductor del problema sorgit en el vehicle. El testimoni és
igual tant per a vehicles amb motor de gasolina com dièsel i idèntic per a
totes les marques.
En condicions normals, es troba apagat i només s’encendrà quan el vehicle
contamini més del permès. La làmpada testimoni pot adoptar tres
estats diferents:
– Apagada: indica que no existeixen fallades per excés d’emissions.
– Parpellejant un cop per segon: significa que existeixen fallades de combustió
que poden danyar el catalitzador (Figura 5.90).
– Encesa permanentment: indica que s’han superat els valors límits de gasos
contaminants. En aquesta situació, el conductor té l’obligació d’anar al
taller de reparació (Figura 5.91).
Connector universal
És un components físic a través del qual seran accessibles els codis d’error i
una sèrie de paràmetres específics de la diagnosi i dels estats de funcionament
del motor. Està normalitzat i es troba en una zona de fàcil accessibilitat
des del seient del conductor. Tots són iguals, amb independència del tipus
de vehicle.
El sistema EOBD utilitza el connector de diagnòstic tipus ISO DIS 15031-3. La
descripció és com es mostra en la següent imatge (Figura 5.92):
16 15 14
10
5.92. Connector de diagnòstic.
7
6
5
4
2
2 Comunicació SA VPW/PWM,
SAE J1850
4 Massa vehicle
La resta de pins (1, 3, 8, 9, 11, 12 i 13) són deixats a criteri del fabricant del
vehicle.
5
6
Massa senyal
CAN High (línia alta), SAE 12284
7 Comunicació ISO 9141-2 (línea K)
10 Comunicació PWM, SAE J1850
14 CAN Low (línia baixa), SAE J2284
15 Comunicació ISO 9141-2 (línea L)
16 Positiu bateria
Freqüència de llum intermitent, 1/s
245
5.90. Testimoni amb fallades de combustió.
Llum contínua
5.91. Testimoni amb superació de valors
contaminants.
És possible desconnectar la funció
EOBD?
No. La funció EOBD s’implementa en
les unitats de control mitjançant una
programació interna. La pròpia normativa
estableix que les unitats han d’estar
protegides contra possibles manipulacions.
Per això, no és possible desactivar
l’EOBD.
A més, per a l’usuari, és un avantatge
disposar d’EOBD, ja que detectarà, gràcies
al testimoni del quadre d’instruments,
la majoria de les fallades que
puguin sorgir en el funcionament del
motor.

246
Pràctica 9
Codis d’avaria
S’han estandarditzat uns codis d’avaria relacionats exclusivament amb
l’EOBD. Aquests codis segueixen la normativa SAE i han de ser utilitzats
de forma unitària per part de tots els fabricants. El codi d’avaria
consta sempre d’un valor alfanumèric de cinc dígits i són del tipus
P0XXX.
– El primer dígit s’indica sempre amb una lletra i identifica el tipus de
sistema.
– El segon dígit identifica el codi de la norma.
– El tercer dígit informa sobre el grup component en què es presenta
l’avaria.
– El quart i cinquè dígits contenen la identificació dels components/sistemes.
8.2 > Funcions de vigilància de la UCE
A continuació, es mostren alguns exemples de diagnòstic del sistema
EOBD sobre diferents sistemes que controlen l’emissió de gasos contaminants.
– Diagnòstic d’envelliment de les sondes lambda (Figura 5.93).
Autoadaptació del desplaçament de la corba de tensió de sonda
davant de catalitzador. Degut a l’envelliment o la intoxicació, pot
resultar afectat el comportament de resposta d’una sonda lambda. La
seva declinació es pot manifestar en forma d’una prolongació del
temps de reacció (durada de període) o d’un desplaçament de la corba
de tensió de la sonda. Els dos criteris es tradueixen en una reducció
de la finestra lambda i suposen una declinació en la conversió catalítica
dels gasos d’escapament. És possible detectar, memoritzar i visualitzar
una alteració en el temps de reacció, però no és possible compensar-la.
Abans del
catalitzador
Senyal sonda
anterior catalitzador
no OK
U U U U
Després
del catalitzador
Autoadaptació
de la sonda
anterior catalitzador
OK
t t t t
Abans del
catalitzador
Després
del catalitzador
5.93. Prova i autoadaptació del desplaçament de la corba de tensió per mitjà de la sonda
anterior al catalitzador.

Unitat 5 - Anticontaminació
– Diagnòstic en moviment de la sonda posterior al catalitzador
(Figura 5.94).
La funcionalitat de la sonda postcatalitzador
es vigila addicionalment,
pel fet que la unitat de control
del motor verifica els senyals
de la sonda en les fases d’acceleració
i desacceleració. Durant la
fase d’acceleració, s’enriqueix la
mescla de combustible i aire,
reduint-se el contingut d’oxigen
en els gasos d’escapament, per la
qual cosa ha d’ascendir la tensió
de la sonda.
En desacceleració succeeix justament
el contrari: es talla l’alimentació
del combustible, augmentant
el contingut d’oxigen
en els gasos d’escapament, degut
a la qual cosa ha de descendir la
tensió de la sonda. Si no es produeix
la reacció esperada per a la
sonda posterior al catalitzador, la
unitat de control del motor inscriu
una avaria de la sonda postcatalitzador.
– Sistema d’aire secundari
(Figura 5.95).
Fins ara, s’havia provat el funcionament
del sistema d’aire
secundari a través del valor de
regulació lambda. Això significa
que la tensió de la sonda
abans del catalitzador ha d’indicar
la mescla pobra ( > 1)
durant l’alimentació de l’aire
secundari, tot i que el motor
està essent gestionat per la unitat
de control de forma que funcioni
amb mescla rica.
Des que va ser introduïda la
sonda lambda de banda ampla,
s’usa el senyal de la sonda abans
del catalitzador per als efectes de
verificació, perquè la sonda lambda
de banda ampla subministra
mesuraments molt més detallats
que, per exemple, els de sonda
lambda de senyals a salts.
1
km/h
U
Sonda
postcatalitzador
correcta
km/h
U
Sonda
postcatalitzador
incorrecta
247
t t t t
2
5.94. Control de la regulació lambda a través de la sonda lambda posterior al catalitzador
i a través del sensor de velocitat del vehicle.
1
3
U tensió t temps
1
2
1
2
3
Unitat de control del motor
Sonda postcatalitzador
2
5
Tensió
lambda
4
Sistema
d’aire secundari
correcte
6 6
t temps
Unitat de control del motor
Relé per a bomba d’aire secundari
Vàlvula d’aire secundari
t
Tensió
lambda
Sistema
d’aire secundari
incorrecte
5.95. Vigilància del sistema d’aire secundari a través de la sonda lambda anterior al
catalitzador.
4
5
Bomba d’aire secundari
Vàlvula combinada
6 Sonda anterior al catalitzador
t

248
a
2
Carrera d’obertura de
l’electrovàlvula
t temps
U Tensió lambda
1 Unitat de control del motor
Dipòsit de combustible
3 Dipòsit de carbó actiu
4 Electrovàlvula per a dipòsit de
carbó actiu
5 Senyal lambda anterior
Activitats proposades
Durant aquesta operació, el sistema calcula i verifica la massa d’aire
efectivament alimentada, analitzant per això la diferència lambda
(lambda abans d’alimentació de l’aire secundari i durant l’alimentació).
– Vigilància del circuit de desvaporització del dipòsit (Figura 5.96).
En ser activat el sistema de desaireació del dipòsit, es modifica la mescla
de combustible i aire. Si el dipòsit de carbó actiu està saturat, la
mescla enriqueix. Si el dipòsit de carbó actiu està buit, la mescla
empobreix. Aquesta modificació que experimenta la mescla és registrada
per la sonda davant del catalitzador i ve a confirmar així el funcionament
del sistema de desaireació del dipòsit.
El diagnòstic s’efectua amb un interval propi. La unitat de control del
motor obre, per fer-ho, una mica i torna a tancar després una mica l’electrovàlvula
per al dipòsit de carbó actiu, procedint amb un ritme
definit. La pressió “modulada” d’aquesta manera en el conducte d’admissió
és detectada pel transmissor de pressió en el col·lector d’admissió
i transmesa a la unitat de control del motor. Allà es compara i analitza
aquest senyal.
La vigilància de sonda lambda i de catalitzadors s’ha pogut observar en les
Figures 5.94 i 5.95, respectivament.
8·· Quina relació hi ha entre l’EOBD i les normes anticontaminació?
9·· Com detecta d’EOBD les avaries?
1
Desaireació
del dipòsit
correcta
a U a U
4
3
2
Desaireació
del dipòsit
incorrecta
t t t t
5.96. Vigilància del circuit de desvaporització del dipòsit de combustible a través de la sonda lambda anterior al catalitzador.
5

Unitat 5 - Anticontaminació
Activitats finals
.: CONSOLIDACIÓ :.
1·· Què és el poder antidetonant de la gasolina?
2·· Quins objectius aconsegueix la incorporació d’additius a la gasolina?
3·· Per què no es pot aconseguir una combustió perfecta en els motors actuals?
4·· Quins tipus de mescla existeixen depenent de la proporció entre l’aire i la gasolina?
5·· Cita els gasos tòxics i no tòxics produïts durant la combustió en motors de gasolina i dièsel.
6·· Quins resultats ofereixen els analitzadors de gasos en motors de gasolina?
7·· Què és un opacímetre?
8·· Quines modificacions es realitzen sobre un motor per millorar la combustió de la mescla aire/gasolina?
9·· En què consisteix el sistema de recirculació dels gasos d’escapament?
10·· Quina diferència principal existeix entre una EGR pneumàtica i una altra d’elèctrica?
11·· En què consisteix el sistema d’injecció d’aire en l’escapament?
12·· Quins avantatges ofereix la sonda lambda de titani respecte de la de zirconi?
13·· Quines són les parts principals d’una sonda lambda de banda ampla?
14·· Quin és el funcionament d’una sonda lambda de banda ampla amb mescla rica?
15·· Explica els tipus de catalitzadors segons el seu material i la forma de fabricació.
16·· Quines reaccions es produeixen durant la depuració catalítica en un catalitzador de tres vies?
17·· Què és un cànister? I què és un filtre de partícules? Quins són els seus components?
18·· Quins nivells de càrrega pot tenir un filtre de partícules depenent del seu grau d’obstrucció?
19·· Com es produeix la neteja d’un filtre de partícules que requereix additivació i manteniment?
20·· Què és el sistema EOBD? I què indiquen els codis d’avaria del sistema de diagnòstic de a bord?
21·· Identifica sobre un vehicle els components d’un sistema de ventilació de vapors d’oli
.: APLICACIÓ :.
1·· Identifica sobre un vehicle els sistemes anticontaminació.
2·· Localitza sobre un motor els components del sistema d’injecció d’aire secundari i efectua’n la comprovació.
3·· Localitza la vàlvula EGR de reciclatge de gasos d’escapament i efectua’n la comprovació amb
depressió.
4·· Amb l’ajuda d’un analitzador de gasos d’escapament, comprova el correcte funcionament dels diversos
sistemes d’anticontaminació, realitzant la prova amb el motor girant a 3 000 rpm, anul·lant el funcionament
de cada un dels sistemes.
5·· Identifica els components del sistema de reciclatge de vapors de combustible.
6·· Realitza la prova del catalitzador amb l’ajuda de l’analitzador de gasos d’escapament.
249

250
Cas final
Anàlisi de composició dels gasos d’escapament
·· Cerca els resultats de components de gasos d’escapament en un motor otto mitjançant un analitzador de
gasos quan es donen les següents condicions sobre el motor:
a) Motor amb funcionament correcte d’injecció electrònica abans del catalitzador.
b) Motor amb presa d’aire després de la papallona de gasos.
c) Motor amb fallada de degoteig d’injectors.
d) Motor amb presa d’aire en la línia d’escapament.
e) Vàlvula d’escapament premuda.
f) Fallada d’encesa.
S’adjunta taula per verificar l’emissió de gasos contaminants.
Solució ·· Abans de començar les comprovacions, s’han de tenir en compte una sèrie de recomanacions:
1. El nivell d’oli del vehicle amb motor parat s’ha de trobar entre els valors indicats en la pròpia
vareta.
2. Introdueix la sonda de temperatura de l’analitzador en el lloc de la vareta d’oli.
3. Escalfa el motor fins a aconseguir una temperatura d’oli mínima d’aproximadament 60 ºC.
4. Assegura’t que en tota la línia d’escapament no existeix cap orifici que provoqui la sortida dels gasos
d’escapament.
5. Mantingues el motor entre 2 500 i 3 000 rpm durant 2 minuts aproximadament per aconseguir una temperatura
òptima de funcionament del catalitzador.
6. Introdueix la sonda de gasos d’escapament de l’analitzador en el tub d’escapament del motor.
a) Motor amb funcionament correcte d’injecció electrònica abans del catalitzador.
Gas analitzat Valor
1
CO Entre 0,4 i 1,4% Vol.
HC 200 ppm
O 2
CO 2
3% Vol.
14 i 16% Vol.
b) Motor amb presa d’aire després de la papallona de gasos.
Gas analitzat Valor
> 1,3
CO < 0,5% Vol.
HC > 500 ppm
O 2
CO 2
3% Vol.
Entre 9 i 10% Vol.

Unitat 5 - Anticontaminació
c) Motor amb fallada de degoteig d’injectors.
Gas analitzat Valor
> 0,8
CO Entre 7 i 8%
HC Entre 350 i 450
O 2
CO 2
> 3% Vol.
Gas analitzat Valor
> 1,3
Entre 9 i 10% Vol.
d) Motor amb presa d’aire en la línia d’escapament.
CO Entre 0,5 i 1,5% Vol.
HC 250 ppm màxim
O 2
CO 2
> 4% Vol.
< 11% Vol.
e) Vàlvula d’escapament premuda.
Gas analitzat Valor
1,10
CO 2%
HC 2 000 ppm
O 2
CO 2
f) Fallada d’encesa.
5,5%
9,5%
Gas analitzat Valor
Fora d’escala
CO 2%
HC 1 500 ppm
O 2
CO 2
6%
11%
PPM V(%)
3 000 15
2 000 10
1 000
5
CO 2
CO
No x
HC
0
O
2
0,6 0,8 1 1,2 1,4
Mescla rica
LAMBDA
Mescla pobra
5.97. Valors d’emissió de gasos contaminants.
251

252
Idees clau
- Sòlids
- Líquids
- Gasosos:
Combustibles
● Gasolina
● Gasoil
EMISSIONS CONTAMINANTS
Sistema de ventilació del
dipòsit de combustible
Gasos presents en l’escapament
Dispositius per al
control d’emissions
Ventilació
del bloc
Tòxics No tòxics
Modificacions
en el motor
- Cambres de combustió
- Escalfament de col·lectors
- Distribució variable
- Col·lectors d’admissió variable
Normativa Europea
Tractaments dels gasos
d’escapament
- Recirculació de gasos
- Sistema d’aire secundari
- Sonda lambda
- Catalitzadors
- Filtre de partícules

Unitat 5 - Anticontaminació
Normativa reguladora
El sistema EOBD (European On Board Diagnostic,
“Diagnòstic Europeu de a Bord”) ens indica, a través
d’un testimoni en el quadre d’instruments, que el
nostre vehicle ha superat el límit d’emissions contaminants
fixat per la llei, advertint-nos, d’aquesta
manera, que hem de visitar el taller per corregir
aquesta anomalia.
Origen de les emissions contaminants
La immensa majoria dels vehicles actuals són
moguts mitjançant motors de combustió interna, ja
siguin de gasolina o de dièsel. La seva missió és transformar
l’energia química continguda en el combustible
en energia mecànica. Si aquesta transformació
fos perfecta, el motor no emetria contaminants
tòxics, ja que només expulsaria vapor d’aigua (H 2O),
diòxid de carboni (CO 2) i nitrogen (N 2). Degut a les
imperfeccions de la combustió a l’interior del motor,
al desgast que va patint i a possibles avaries de determinats
components, es produeixen altres emissions
tòxiques a la sortida del tub d’escapament, com el
monòxid de carboni (CO), òxids de nitrogen (NOx) i
hidrocarburs (HC), totes perjudicials per a la salut i
per al medi ambient.
S’han promulgat diverses directives europees que
exigeixen, entre altres aspectes, la instal·lació en
els vehicles del sistema EOBD, el qual assegura, de
forma permanent i al llarg de tota la vida útil del
vehicle, un adequat control dels sistemes encarregats
de reduir les emissions contaminants. En el
cas dels vehicles turismes, és obligatori per a la
seva homologació a la Unió Europea des del
01/01/2001, per a motors de gasolina, i des del
01/01/2003, per a motors dièsel. Aquesta normalització
afecta tots els components específics del sistema
EOBD, fet que suposa en tots els vehicles que
les interfícies amb l’usuari siguin idèntiques: el
REVISTA D’ELECTROMECÀNICA
EL VIGILANT DE LA
CONTAMINACIÓ
mateix connector, el mateix testimoni indicador,
protocols de comunicació normalitzats i idèntics
codis de fallades.
Funcionament del sistema EOBD
La supervisió dels paràmetres de funcionament del
motor, així com el control dels diversos actuadors,
són duts a terme pel calculador del motor (UCE) i és
aquest element l’encarregat de controlar les emissions
contaminants, ajustant-se a la normativa
EOBD. Així, en cas de detectar que algun paràmetre
de funcionament del motor es trobi en valors no
acceptables o que algun dels seus actuadors o sensors
s’hagi deteriorat, i sempre que un problema en
aquests elements pugui influir de manera negativa
en les emissions contaminants, la UCE notificarà al
conductor, mitjançant l’encesa del testimoni disposat
de manera reglamentària per a aquesta finalitat,
i que es coneix com a indicador de mal funcionament
(IMF), que el seu vehicle està contaminant més
del permès per la legislació. Poden existir tres estats
possibles per a l’IMF, sempre i quan el motor es trobi
en funcionament:
• Apagat: no se superen els límits d’emissions.
• Encès: s’ha superat, com a mínim, un dels límits
d’emissions establerts.
• Parpellejant: possibilitat que el catalitzador estigui
danyat o existeixin fallades d’encesa en motors
de gasolina.
A més de l’encesa del testimoni IML, el calculador
guarda en la seva memòria interna el codi de fallada
relativa al component que es troba deteriorat, així
com les condicions de funcionament del motor en el
moment de registrar-se el defecte (règim, temperatura,
velocitat, càrrega...).
Font: Enrique Zapico Alonso
Revista CESVIMAP
Març de 2007