8/6/2019 EficienciaCatalitica

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Eficincia Cataltica

Por ser o catalisador um item de preo elevado, o diagnstico de defeitos com ele relacionados,deve ser bastante criterioso a fim de evitar trocas desnecessrias. nesse ponto que a avaliaoda eficincia de converso torna-se um fator importante.

Conceito A eficincia de converso indica a capacidade que ocatalisador possui de diminuir as emisses dos gasespoluentes de escape (CO, HC, NOx).Isto , a capacidade de transformar o HC(hidrocarbonetos) e CO (monxido de carbono)residuais, em CO2 (dixido de carbono) e H2O (vapord'gua) e de reduzir o NOx a seus componentesbsicos: N2 (nitrognio) e O2 (oxignio).

componentespoluentes

componentesno poluentes

HC

H O2

CO

CO2

NOx

N2

Catalisador de 3 Vias

O oxignio resultante da dissociao do NOx, reaciona com parte do CO para formar CO2.Em boas condies de funcionamento, um catalisador deve ter uma eficincia superior a 85 %.

Para um catalisador de 3 vias, isto significa que os valores de CO, HC e NOx na sada doescapamento (aps terem passado pelo catalisador) so 85 % menores que os valores na entradado conversor cataltico.Geralmente e dependendo do pas, a eficincia de converso considerada como mnima aceitvel,est em torno de 70 a 80%.Talvez, o valor de 80% seja a melhor opo j que quando a eficincia atinge valores inferiores aeste, a degradao do catalisador bastante acelerada, pelo que pode diminuir a nveis noaceitveis em um curto espao de tempo.

Assim, a eficincia de converso definida da seguinte forma:

[HC, CO, NOx] entrada do cat.

[HC, CO, NOx] entrada do cat. - [HC, CO, NOx] sada do cat.eficincia [%] [HC, CO, NOx] =

Fator Lambda( )

C o n c e n t r a

o

1.0 1.05 1.10.9 0.95

NOx

NOx

HC

janela de mxima efi-cincia de converso

HC

CO

CO

nvel de emisses aps catalisador nvel de emisses antes do catalisador

A

C

B

D

Como mostra a figura 2, a mxima reduo para os 3 gases obtida quando o catalisador de 3 vias processa gases deescape produzidos pela queima de mistura estequiomtrica,ou seja, quando o motor funciona admitindo mistura comLambda=1,0 +/- 2%.Observar que quando o motor admite mistura rica, aeficincia para NOx mxima mas, para CO e HC resultainferior recomendada.Como mostrado na figura 2, por exemplo, a eficincia deconverso de CO para Lambda=0,94 (pontos A e B) sensivelmente menor que para Lambda=1,0 (pontos C e D).

eficincia (Lambda=0,94) = A - A eficincia (Lambda=1) = C - D C

Portanto, a verificao da eficincia na condio de Lambda=0,94, levaria a considerar defeituosoum catalisador que de outra forma, pode estar em boas condies.

Dai a importncia de verificar o Lambda da mistura antes de realizar a medio. Os analisadoresde 4 gases comercializados atualmente apresentam os valores de concentrao de CO, HC,CO2, O2 e o valor do Lambda, calculado a partir da frmula de Brettschnider.

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Opcionalmente, podem apresentar o valor de NOx. Este o caso dos analisadores de 5 gases.Portanto, para que a avaliao da eficincia seja vlida, o Lambda mostrado no analisador deverestar entre 0,98 e 1,02 (janela de mxima eficincia de converso).

Procedimento Existem vrios mtodos para medir a eficincia cataltica sendo que, o mais preciso (e o nicoconclusivo atualmente) aquele que considera os valores dos referidos gases antes e depois docatalisador, e aplica a frmula acima.As medies devem ser feitas com rotao constante (marcha lenta, por exemplo), certificando-seque o Lambda indicado pelo analisador esteja dentro da janela de mxima eficincia.Como j mencionado, de fundamental importncia que no momento da medio, seja anteso depois do catalisador, o Lambda indicado seja igual a 1,0 +/-3%.Isto assegurar que o catalisador esteja trabalhando na janela de mxima converso.

Nos casos em que no h a possibilidade de acessar o escapamento antes do catalisador (comoera o caso nos veculos da Autolatina), a medio pr-catalisador fica facilitada utilizando umaferramenta que permita instalar um rebite com rosca. Nele poder ser instalada a sonda doanalisador, o que assegurar medidas de concentraes sem diluio. Quando terminada a

medio, o furo tampado com um parafuso. No recomendvel utilizar o furo do sensor de O2 para instalar a mangueira (sonda) do analisador devido a que o Lambda da mistura admitidapoder estar fora da janela de mxima eficincia de converso. Assim, a eficincia calculada noser conclusiva.Lembrar que ao retirar o sensor de oxignio, para instalar a mangueira (sonda) do analisador, ocontrole da mistura no mais ser em malha fechada.Uma outra vantagem de se instalar o rebite, ter a possibilidade de conectar um manmetro paraverificar o valor da contrapresso no escape, na marcha lenta e durante as aceleraes e assim, aexistncia de possvel obstruo no catalisador.Uma desvantagem o fato que a furao do escapamento pode resultar na perda da garantia nocaso de veculos que ainda contem com ela.No entanto, em todos os outros casos (e com o cliente devidamente informado), a aplicao deste

mtodo poder evitar a troca desnecessria de um item de preo elevado, como o caso docatalisador.

Necessidade da Avaliao da Eficincia A norma utilizada atualmente nos programas de I/M (resoluo CONAMA 7/93) no legisla sobre aeficincia mnima aceitvel. Somente, so considerados os nveis mximos de emisses na sadado escape.Portanto, a avaliao da eficincia de converso faz-se necessria somente nos casos em quehaja suspeita de que o catalisador seja a causa de:

- No atendimento dos nveis mximos acima citados- Problemas de dirigibilidade do veculo

Outros Mtodos Existem outros mtodos indiretos para avaliao da eficincia, relativamente mais simples, mas,imprecisos. Entre eles:

- Incremento de temperatura entrada/sada: somente indica se o catalisador atingiu atemperatura de "light-off" (supostamente 50% de eficincia); em outras palavras, estemtodo somente indica se o catalisador est funcionando ou no.

- Teste de CO 2 durante a partida: com o catalisador j quente, verificar o aumento de CO2 (superior a 12%) no escape, com o sistema de ignio desabilitado e dando partida durante10 segundos. Somente avalia a capacidade de converter HC sem dar valores sobre a realeficincia de converso para os 3 poluentes.

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- Teste de injeo de propano: desenvolvido pela GM, exige a disponibilidade de propano eum fluxmetro para dosar a quantidade apropriada. Somente avalia a capacidade deconverso de HC tomando como referncia propano (e no o combustvel do veculo). Estemtodo, tambm, no fornece valores de eficincia.

Eficincia de Converso em Sistemas OBD II Como mostra a figura 3, os sistemas decontrole do motor que aderem ao padroOBD II, possuem, pelo menos, 2 sensores deoxignio.Aquele instalado antes do catalisador utilizado para o controle da mistura eapresenta oscilaes em torno de Lambda=1,quando o motor trabalha com rotaoestabilizada na marcha lenta e nas cargasparciais.O sensor posterior utilizado para avaliar aeficincia de converso. Normalmente noapresenta oscilaes acentuadas. Isto devido ao fato que o catalisador (em bomestado de funcionamento) armazenaoxignio, quando os gases de escape contmexcesso de O2 (queima de mistura pobre) elibera oxignio, quando os gases de escapeno contm O2 (queima de mistura rica).

A figura 4 mostra os sinais de ambos sensores para os casos de eficincias acima e abaixo dolimite.Portanto, nos sistemas OBD II possvel, em princpio, dispensar o uso do analisador de gasespara diagnosticar perda de eficincia de converso j que, nesse caso, a unidade de comandodo motor que detecta tal situao e grava o cdigo correspondente.

Os cdigos OBD II genricos que identificamcatalisador com eficincia abaixo do limite so:

- P0420/P0430: para o sistema catalticocomo um todo; ou para o caso de um nicocatalisador convencional para cada banco(banco #1/banco #2)

- P0421/P0431: para o catalisador deaquecimento; normalmente instalado antesdo catalisador principal (banco #1/banco

#2)- P0422/P0432 para o catalisador principal

(banco #1/banco #2)

- P0423/P0433 para o catalisador aquecido(banco #1/banco #2)

Humberto Jos ManavellaFone: (0xx11) 3884-0183h.manavella@stafftec.com.br www.hmautotron.eng.br

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