Parte 1 - Pós-tratamento em Motores CicloDiesel

A presente matéria, elaborada com informações retiradas de uma futura publicação, tem por objetivo apresentar um panorama dos sistemas de pós-tratamento diesel utilizados atualmente nos EE UU, Europa e Japão, alguns dos quais serão aplicados no Brasil a partir de 2012, com a entrada da norma equivalente à Euro 5.
Atualmente rege a norma equivalente à Euro 3 a qual é atendida com aprimoramento do processo de injeção (diesel eletrônico) e praticamente, sem necessidade de pós-tratamento.

Emissões Diesel
No motor Diesel, o combustível é injetado por um curto período, perto do PMS. A rápida combustão associada a um alto fator de excesso de ar, contribui para a alta eficiência do motor Diesel. No entanto, essa rápida combustão propicia o aumento considerável da pressão dentro da câmara e com isto, picos de alta temperatura de combustão o que resulta na formação de NOx.

Por outro lado, a quantidade máxima de combustível injetado deve estar de acordo com a massa de ar admitida de forma a minimizar o particulado emitido. Isto requer que o excesso de ar permaneça na faixa de 10% a 20% (Lambda entre 1,1 e 1,2). O particulado juntamente com o NOx, são os principais poluentes na composição dos gases de escape.
Se comparado com o motor de ciclo Otto e sem considerar o pós-tratamento realizado pelo catalisador, o motor Diesel emite CO, HC, e NOx em quantidades menores. Em contrapartida, as emissões de SO2 (anidrido sulfuroso ou dióxido de enxofre) e de material particulado, são superiores.
Com relação às emissões NOx, ainda sendo menores que aquelas do motor ciclo Otto, não podem ser diminuídas utilizando catalisador de 3 vias. Isto em função de que o motor Diesel trabalha com excesso de ar fato este que impede a ação redutora (transformação do NOx em O2 e N2 livres) do catalisador de 3 vias, que requer Lambda em torno de 1 para máxima eficiência de conversão pelo que, a redução da emissão de NOx em motores Diesel tem exigido o desenvolvimento de novos tipos de catalisadores.

As figuras mostram, de forma qualitativa um comparativo entre as emissões do motor ciclo Otto e ciclo Diesel.
- Na figura 1, a comparação é entre as emissões no escape de veículos sem catalisador, ou seja, as emissões reais dos motores.
- A figura 2, mostra o comparativo de emissões no escape para um veículo com motor ciclo Otto e catalisador e um Diesel sem catalisador.

Um fator importante é que, no motor diesel, há um compromisso entre emissões de NOx, emissões de particulado e consumo. Medidas tendentes a reduzir o nível de NOx têm impacto nas emissões de particulado e vice-versa. Por sua vez, as medidas para melhorar o consumo de combustível aumentam as emissões de NOx.
Este compromisso é mostrado esquematicamente na figura 3, cujo gráfico mostra a curva que relaciona as emissões de NOx e de particulado no coletor de escape de um motor diesel genérico que emite valores de particulado e NOx como indicado pelo ponto 1.
Reparar que aplicando medidas de redução da emissão de NOx, no próprio motor (indicado pela seta A), verifica-se experimentalmente, um aumento na emissão de particulado.
Por sua vez, medidas que propiciem a diminuição de particulado resultam no aumento da emissão de NOx (indicado pela seta B).
Portanto, para atender a norma Euro 5 será necessário implementar soluções de pós-tratamento que promovam a diminuição simultânea, tanto do particulado (indicado pela seta C) como do NOx (indicado pela seta D).
Cabe salientar que a diminuição na emissão de NOx pode ser obtida tanto com métodos de pós-tratamento como com EGR.



Em resumo, as emissões a serem controladas são HC, CO, material particulado e NOx. Um conjunto de tecnologias para o controle de CO, HC e particulado e um outro para o controle de NOx, sendo que as emissões de enxofre são diminuídas agindo, basicamente, sobre a formulação do combustível.
Na próxima edição serão analisadas as configurações mais utilizadas atualmente em EE UU e Europa e que poderão ser aplicadas no Brasil.