A presente matéria, elaborada com informações retiradas dos livros “Controle Integrado do Motor” e “Diagnóstico Automotivo Avançado”, tem por objetivo apresentar as atuais tecnologias de tratamento dos gases de escape de motores ciclo Otto e Diesel.
Para uma melhor compreensão do tema, nesta matéria será feita uma introdução prévia abordando as fontes das referidas emissões e os métodos utilizados no seu controle para, em futuras edições, focar com maior detalhe o pós-tratamento.
Introdução
Nos veículos automotivos, as emissões de poluentes têm sua origem (fig.[1]):
- Nos gases de escape. São as emissões resultantes do processo de combustão. O processo de combustão nunca é perfeito. Seja devido a deficiências de projeto, ou desregulagem do motor, os gases de escape possuem, sempre, uma proporção de componentes poluentes.
- Na evaporação do combustível do tanque e da cuba do carburador provocada por temperatura ambiente elevada. São as denominadas emissões evaporativas.
Nota: Em motores de ciclo Otto, uma outra fonte de emissões são os vapores de combustível acumulados no cárter. O sistema de ventilação positiva do carter (PCV) re-circula esses vapores e os integra à mistura através do filtro de ar.
Combustão e emissões no escape
Uma combustão completa produz água (H2O) e dióxido de carbono (CO2) no escape. O nitrogênio, e outros gases contidos no ar, passam inalterados pelo processo de combustão.
O CO2 é um dos principais gases responsáveis pelo efeito estufa.
Já, uma combustão incompleta produz (e só para mencionar os mais importantes), além dos já citados:
Monóxido de carbono (CO): resultante da combustão incompleta de mistura rica.
Hidrocarbonetos (HC): É combustível não queimado que resulta da combustão de misturas ricas ou de falhas de combustão. Contribuem para a formação de ozônio.
Óxidos de nitrogênio (NOx): O nitrogênio, que deveria passar inalterado pelo processo de combustão, se junta ao oxigênio, por causa das altas temperaturas na câmara de combustão, formando os óxidos de nitrogênio. Contribuem para a formação de ozônio.
Material particulado: É o principal poluente emitido pelos motores Diesel e responsável pela fumaça preta que sai dos escapamentos. A composição desse material particulado engloba:
- Partículas de carbono e cinzas de aditivos do óleo lubrificante.
- Hidrocarbonetos aderidos à superfície das partículas de carbono.
- Sulfatos formados pela combustão do enxofre presente no combustível.
- Vapor de água.
Aldeídos: São gases irritantes do sistema respiratório. Promovem a formação de formaldeídos, os que podem ser causa de doenças como asma. Presentes em maior proporção, nos gases de escape resultantes da combustão de álcool combustível.
Nota: O ozônio formado na baixa atmosfera (até 1000 metros de altitude) é o principal componente do “smog” ou névoa seca, que provoca a destruição do tecido pulmonar.
Métodos de controle
Os métodos atualmente utilizados no controle das emissões automotivas apontam para as seguintes premissas:
1. Otimização do processo de combustão: Envolve o desenvolvimento de novas tecnologias de injeção/ignição juntamente com o projeto avançado de motores.
2. Pós-tratamento dos gases de escape
3. Aplicação intensiva de tecnologias de controle eletrônico
Pós-tratamento
O pós-tratamento engloba as tecnologias orientadas a neutralizar e converter os agentes poluentes resultantes da combustão e consistem, atualmente, na aplicação dos seguintes processos ou dispositivos:
- Catalisador de 3 Vias
- Catalisador Oxidante
- Catalisador Adsorvente de NOx
- Catalisador Seletivo/Redutor de Nox.
- Filtro de Particulado
- Injeção de Ar Secundário
A figura 2 salienta os elementos de pós-tratamento utilizados no caso do motor ciclo Otto.
Por sua vez, a figura 3 mostra a configuração utilizada em na maioria dos motores diesel e que devem atender, por exemplo, a especificação EURO 5. Reparar que o pós-tratamento de NOx pode ser feito com catalisador seletivo redutor (caso de veículos pesados) ou com catalisador adsorvente de NOx (caso de veículos leves). Cabe salientar, ainda, que existem outras opções resultantes de novos desenvolvimentos, produto de avanços tecnológicos.
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