Os detalhes do DPF – Filtro de Partículas do Diesel do motor EA189 2.0 TDI

A instalação do DPF nesse motor foi necessária para atender à exigência de redução de poluentes imposta pelo Programa de Controle da Poluição do Ar por Veículos Automotores (PROCONVE L6), ou simplesmente norma PL6, que entrava em vigor a partir daquele momento, gerenciado pelo CONAMA – Conselho Nacional do Meio Ambiente.

Na mesma ocasião, os produtores de diesel tiveram de reduzir a concentração de enxofre nesse combustível. Até aquele momento, utilizava-se o diesel S-500, sigla que representa a concentração de 500 ppm, ou seja, quinhentas partes de enxofre por milhão de partes de diesel. Atualmente, o diesel disponibilizado nos postos de combustível para abastecer os veículos equipados com esses motores é o S-10, o que significa que o diesel atualmente comercializado possui dez partes de enxofre a cada milhão de partes de diesel (ou seja, 10 ppm).

A importância da redução do enxofre no diesel

A letra S encontrada na descrição de cada um dos tipos de diesel comercializados representa o enxofre existente na sua composição, pois essa é a identificação do elemento químico. Quanto maior for a concentração de enxofre no diesel, maior é a formação de poluentes nos gases do escapamento responsáveis pela ocorrência de chuva ácida e, ainda, por alguns casos de problemas respiratórios. A alta concentração de enxofre no diesel aumenta a formação de fuligem expelida nos gases do escapamento. Com a substituição do S-500 pelo S-10 no diesel em motores de veículos, proporcionou-se uma expressiva redução na formação de fuligem e de outras substâncias à base de enxofre, tais como o ácido sulfúrico, o trióxido de enxofre etc. Além desse ganho, o uso do S-10 trouxe como melhorias:

· Mais eficiência na queima do diesel nas combustões, melhorando o desempenho do motor;

· Menor absorção de substâncias residuais do combustível pelo óleo lubrificante do motor;

· Maior eficiência nas partidas em fase fria do motor, diminuindo a formação de fumaça branca.

Diferença de coloração entre o S-10 e o S-500

É possível identificar a diferença entre o diesel S-500 e o S-10 por meio da coloração deles. O S-500 é mais escuro e avermelhado, pois neste adiciona-se um corante que o diferencia do S-10 por recomendação da ANP – Agência Nacional de Petróleo, Gás Natural e Biocombustíveis. Já o diesel S-10 tem aspecto muito mais claro e amarelado.

Filtro DPF

Nos motores EA189 2.0 TDI biturbo e monoturbo da picape Amarok, foi empregado um filtro de partículas de diesel (DPF) que também tem função catalítica. Trata-se de um componente instalado no escapamento, logo após a turbina, que tem o formato de um conversor catalítico, mas tem sua construção interna feita para desempenhar dois papéis: de catalisador e de filtro de partículas de Hollín.

Catalisador

Consiste em um corpo cerâmico alveolar de carboneto de silício alojado em uma carcaça metálica. Esse corpo de carboneto de silício está recoberto com uma camada de óxido de alumínio combinado com óxido de cério, servindo como substrato para o metal nobre platina. Quando aquecido a cerca de 350°C, promove a oxidação dos gases, transformando o HC (hidrocarboneto) em CO2 (gás carbônico) e em H2O (água).

LEGENDA: Ilustração da saída de gases não poluentes após terem sofrido transformação pelo processo de oxidação.

Filtro

Para a função de filtro de partículas, esse corpo cerâmico está dividido numa grande quantidade de pequenos condutos paralelos, fechados de forma alternada. Disso resultam condutos de entrada e de saída separados por paredes filtrantes porosas de carboneto de silício. Devido aos condutos estarem fechados de forma alternada, os gases de escape com partículas de fuligem são obrigados a atravessar as paredes filtrantes porosas de carboneto de silício, sofrendo conversão catalítica. Com isso, as substâncias gasosas seguem o fluxo para a saída do escapamento. Já as partículas de fuligem são retidas e serão incineradas no processo de regeneração do filtro.

LEGENDA: A figura ilustra o interior do filtro DPF, mostrando o recobrimento catalítico e a retenção das partículas de Hollín antes de serem incineradas.

LEGENDA: As partículas de Hollín se formam durante as combustões do motor. Elas são compostas pelas moléculas das substâncias existentes na mistura ar-combustível. Apesar de serem muito maiores do que as moléculas dos gases, são capazes de flutuar juntamente com o ar ambiente.

Sensores para o monitoramento da saturação do DPF

Para o controle da concentração de fuligem no filtro DPF, a unidade de controle do motor conta com sensores de temperatura e pressão dos gases do escapamento, que estão instalados estrategicamente desde a saída do coletor de escapamento até o final do filtro DPF. Com os sinais dos sensores, determina-se a possibilidade de saturação do filtro por conta do excesso de fuligem. Com isso é iniciado o processo de regeneração do filtro DPF, o qual conheceremos mais adiante.

Sensores de temperatura à De acordo com a versão do motor, estão instalados de três a quatro sensores do tipo PTC (coeficiente de temperatura positiva). Estes têm a função de medir o valor de temperatura dos gases do escapamento, desde as mínimas (quando o motor está frio) até as altas temperaturas (próximas de 1000°C), quando o motor está na temperatura de trabalho e em alta aceleração.

Funcionamento dos sensores de temperatura à Cada um dos sensores PTC possui dois pinos: em um a unidade de controle do motor o alimenta com potencial negativo (massa) e em outro (o cabo de sinal) ela envia uma tensão de 5 volts, que varia de acordo com a temperatura dos gases. Essa variação da tensão é diretamente proporcional, o que significa que, à medida que aumenta a temperatura dos gases, maior é o valor da tensão no cabo de sinal de cada um dos sensores (não podendo atingir os 5 volts).

LEGENDA: Cada um dos sensores PTC possui um invólucro de aço e uma porca para a fixação no escapamento, além de um chicote com capa de proteção térmica para os dois cabos. Caso você queira medir a resistência dos sensores, a sua variação deverá ser diretamente proporcional à temperatura aplicada, ou seja, quanto maior for o aquecimento do sensor, maior deverá ser o valor da resistência apresentada na tela do multímetro.

Os sensores PTC estão distribuídos no escapamento da seguinte forma:

G235 à Sensor 1 de temperatura dos gases, instalado após o coletor de escapamento e antes do conjunto de turbina. A alimentação negativa (massa) do G235 provém do pino 24 do conector de 60 pinos da unidade de controle do motor. Esse mesmo cabo-massa alimenta o sensor de temperatura do líquido de arrefecimento G62. Já o cabo de sinal do G235 está conectado ao pino 39 do mesmo conector de 60 pinos;

G448 à Sensor 2 de temperatura dos gases (nos modelos de 2012 ao final de 2014, esse sensor não é aplicado), instalado logo após o conjunto de turbina e antes da sonda lambda. A alimentação negativa (massa) desse sensor provém do pino 55 do conector de ligação de 94 pinos da unidade de controle do motor. Esse cabo-massa é ramificado para os demais sensores de temperatura dos gases (G495 e G648) e ainda alimenta o sensor G83 (sensor de temperatura do líquido de arrefecimento do radiador EGR – Recirculação dos Gases de Escape), ambos por meio da união de cabos B566. Já o cabo de sinal do G448 está conectado ao pino 33 do conector de 94 pinos da unidade de controle do motor;