7/25/2019 Sistema de Ps-tratamento Diesel

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Sistema de Ps-tratamentoDiesel com Monitor SCR ou

Catalisador Redutor SeletivoConhea em detalhes o princpio de funcionamento, as estratgias deatuao e o sistema de monitoramento deste importante componenteO catalisador redutor seletivo - SCR , basicamente, um catalisador de NOx para aplicaes

diesel. O processo consiste na injeo, de orma controlada eletronicamente, de um rea!ente

"u#mico l#"uido no luxo dos !ases de escape. $ composio %&,'( de ureia numa soluo

a"uosa. O l#"uido no t)xico, no tem odor e no inlam*vel. $ ureia composta de

nitro!+nio, idro!+nio, carbono e oxi!+nio sua principal utiliao como ertiliante.

$ pe"uena "uantidade de soluo de ureia injetada no luxo dos !ases de escape /comtemperatura superior a 012oC-&22oC3, em contato com o vapor de *!ua a alta temperatura, se

transorma em amon#aco /N4%3 e di)xido de carbono /CO&3.

5entro do SCR, com temperaturas entre &22oC e 6'2oC, o amon#aco ou am7nia /N4%3, por

sua ve, rea!e com os )xidos de nitro!+nio /NOx3 liberando nitro!+nio /N&3 e *!ua /4&O3.

$ i!ura 0 mostra uma coni!urao t#pica de sistema SCR, e a orma como se processam as

reaes "u#micas assim "ue os !ases de escape percorrem os elementos do sistema.

8i!ura 0

- O catalisador oxidante 90: trata as emisses de CO, 4C residual e parte do material

particulado. $ ao do catalisa-dor oxidante 90: combinado com uma dosa!em maior de

combust#vel permite atin!ir a temperatura ade"uada de m*xima converso. $ maior dosa!em

pode ser obtida atravs da injeo atrasada no cilindro ou atravs de um injetor dedicado no

escapamento, antes do catalisador oxidante.

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;or outro lado, o catalisador oxidante contribui para converter o NO /mon)xido de nitro!+nio3

em NO& /di)xido de nitro!+nio3 o "ual resulta mais avor*vel < converso em nitro!+nio livre no

sistema SCR.

- O vapor de *!ua resultante, tanto da combusto como da ao do catalisador oxidante 90:,

utiliado, na c=mara de idr)lise, para decompor a ureia injetada, em amon#aco e di)xido de

carbono. ;ara "ue a idr)lise se processe corretamente, a temperatura dos !ases deve ser

superior a 012oC ou &22oC.

- No interior do catalisador SCR o amon#aco rea!e com o NO& para ormar nitro!+nio livre /N&3

e *!ua. >m uno de ser o amon#aco /N4%3, um composto altamente t)xico, o catalisador

oxidante 9&: tem por objetivo eliminar todo res#duo de am7nia "ue no oi utiliado pelo SCR,

transormando-o em *!ua e nitro!+nio livre.

$ i!ura 9&: apresenta a coni!urao !enrica do sistema SCR. No representa nenumaaplicao em particular e seu ?nico objetivo mostrar, de orma ampla, a uncionalidade dos

elementos do sistema "ue podem ser encontrados nas aplicaes de mercado.

8i!ura &

- O sensor de temperatura 90: utiliado para controlar a janela de m*xima eici+ncia de

converso do catalisador seletivo, "ue est* na aixa de &22oC a 6'2oC.

- O sensor de temperatura 9&:, "uando presente, tem como uno monitorar a temperatura dos

!ases de sa#da do catalisador SCR com o objetivo de avaliar o seu uncionamento.

- Os sensores de NOx 90: e 9&: t+m por objetivo o ajuste correto da dosa!em de ureia na

proporo este"uiomtrica. Ou seja, injetar a "uantidade de ureia para@ 03 obter m*xima

eici+ncia de converso de NOx e &3 n#veis m#nimos de amon#aco na sa#da do catalisador SCR.

>m particular, o sensor de NOx 9&: permite controlar a injeo de ureia em mala ecada. O

sensor de NOx pode estar inte!rado com o sensor de O& de banda lar!a num ?nico dispositivo.

- O sensor de amon#aco dispensa o uso do sensor de NOx 9&: e tem por uno avaliar a

eici+ncia de converso do catalisador SCR e evitar a emisso indesejada de amon#aco, j* "ue

permite implementar a injeo de ureia em mala ecada. Ou seja, injetar ureia na proporoeste"uiomtrica para obter@ 03 m*xima eici+ncia de converso de NOx e &3 n#veis de amon#aco

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na sa#da do catalisador SCR ineriores a 02 ppm. O uso de sensor de am7nia permite eliminar

o catalisador oxidante 9&:, um componente de alto valor.

- O sistema de injeo de ureia composto por@ Reservat)rio de ureia, unidade de dosa!em,

bomba de injeo, compressor de ar e m)dulo de controle. O ar comprimido serve para

propiciar uma injeo ade"uada da ureia no escapamento. No entanto, j* * no mercado

sistemas SCR "ue dispensam o uso de ar comprimido. O sensor de ureia no reservat)rio tem

por objetivo veriicar a "ualidade do l#"uido redutor utiliado. No caso de reservat)rio vaio ou

com o l#"uido inade"uado, o motor passa a trabalar com pot+ncia reduida.

$ soluo utiliada /%&( de ureia3 recebe v*rias denominaes@ $dAlue na >uropa, 5>8 nos

>stados Bnidos, $rla%& /$!ente Redutor #"uido de NOx $utomotivo3 no Arasil.

$ soluo dosada no escape em aproximadamente, &( a '( do consumo de combust#vel

tipicamente, 0 litro de soluo a cada 0.222 Dm, aproximadamente. Esto implica, portanto, naexist+ncia de um reservat)rio extra no ve#culo, pelo "ue o sistema SCR utiliado,

principalmente, em pesados e comerciais leves.

Bm dado a ser salientado "ue o sistema SCR precisa obri!atoriamente, de )leo diesel S'2

/'2 ppm de enxore3 ou preerivelmente, S02 /02 ppm de enxore3. Fambm torna-se

necess*ria a implantao de uma rede de distribuio de $rla%&.

CONFRO> 5$ ENG>HIO 5> BR>E$

>m uno de ser o amon#aco um composto altamente t)xico, o controle da injeo de ureia, narelao este"uiomtrica, de undamental import=ncia. >ste controle pode ser eito@

- >m mala aberta. Neste caso no * monitoramento da presena de amon#aco na sa#da do

catalisador SCR. >m uno disto, a BC, com base na inormao de sensores /massa e

temperatura do ar admitido e concentrao de )xidos de nitro!+nio3 estima o luxo de !ases de

escape e injeta ureia com uma mar!em de se!urana, o "ue implica "ue a reduo de NOx

no se processa com eici+ncia m*xima. Nesta coni!urao, ap)s o SCR, * um catalisador

oxidante "ue tem por uno reduir "ual"uer resto de amon#aco no utiliado no processo.

- >m mala ecada. Neste caso * monitoramento da presena de amon#aco na sa#da do

catalisador SCR. Esto permite ajustar a dosa!em da soluo de ureia na relao

este"uiomtrica com o NOx presente nos !ases de escape, de orma "ue, na sa#da do

catalisador, no se verii"ue nem excesso de NOx nem de amon#aco acima dos limites ixados

pela le!islao. Ou seja, em teoria, todo o amon#aco utiliado para reduir todo o NOx,

restando na sa#da do catalisador, s) N&, *!ua e CO&. Como resultado, pode ser eliminado o

catalisador oxidante p)s-SCR. O controle em mala ecada necess*rio para atender a

norma >BRO ' /;roconve 13. ;ara o controle em mala ecada pode ser utiliado o sensor de

NOx ou o de am7nia, se presente.

JONEFOR 5O C$F$ES$5OR SCR

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No =mbito OA5EE, o catalisador SCR possui um monitor associado cujas unes so@

- Jonitorar a eici+ncia de converso com base nas inormaes dos sensores de NOx /pr e

p)s-catalisador SCR3. O c)di!o ;&2>> !ravado "uando a eici+ncia de converso inerior

ao limite m#nimo.

- Jonitorar a "ualidade do l#"uido redutor /$rla%&3 com o objetivo de asse!urar "ue o sistema

seja abastecido com o redutor apropriado. O c)di!o ;&218 /ala de desempeno3 !ravado

"uando detectada deici+ncia na "ualidade do redutor. Neste caso, se o luido no

substitu#do nos pr)ximos %22 Dm, a velocidade m*xima reduida para K2 ou L2 DmMora.

- $sse!urar o controle em mala ecada do processo de injeo de $rla%&. O luxo de luido

controlado em mala ecada aplicando correes "ue levam em considerao o

envelecimento de componentes do sistema@ injetor, bomba, etc. Os c)di!os de ala

correspondentes so@

. ;&6LC@ Fempo excessivo para passar a uncionar em mala ecada.

. ;&6L5@ 8luxo controlado no limite m#nimo.

. ;&6L>@ 8luxo controlado no limite m*ximo.

- Jonitorar o n#vel de $rla%& no tan"ue. Na condio de n#vel baixo !ravado o c)di!o ;&2%8.

- Jonitorar a temperatura dos !ases de escape na entrada do catalisador. Esto, para asse!urar

a operao correta do SCR. O c)di!o ;&&88 !ravado caso o sensor na entrada do

catalisador indi"ue temperatura inerior < necess*ria.