Componentes de emisiones Heavy Duty
Los componentes de emisiones Heavy Duty controlan el flujo de gases, la temperatura del escape, el hollín y los óxidos de nitrógeno en motores diésel de camión. En plataformas Cummins, Detroit y Caterpillar, su diagnóstico exige interpretar datos del ECM y códigos J1939.
El código observado no identifica por sí solo una pieza dañada. El SPN señala el parámetro supervisado y el FMI describe la condición eléctrica o funcional detectada. Por eso, el mismo número debe confirmarse en la información de servicio correspondiente al motor, al módulo y al año del vehículo.
Cómo interpretar los componentes de emisiones Heavy Duty
En un camión moderno, el control comienza en la admisión y la combustión, y continúa en el sistema de postratamiento. La EGR y el VGT modifican las condiciones de operación del motor. El DOC, el DPF, el SCR y el sistema dosificador DEF trabajan sobre los gases de escape.
La lectura debe comenzar con el SPN/FMI activo, el módulo que lo reporta y los datos congelados. Después se comparan presión diferencial, temperaturas, posición de actuadores, estado de regeneración, calidad o presión del DEF y valores de NOx. No se debe borrar el código ni sustituir un componente antes de comprobar alimentación, masa, cableado, conectores y condiciones mecánicas.
EGR: recirculación de gases de escape
Función y señales de falla
La EGR, o Exhaust Gas Recirculation, devuelve una cantidad controlada de gases de escape a la admisión. La estrategia reduce la temperatura máxima de combustión y ayuda a controlar los NOx. El conjunto puede incluir válvula, actuador, enfriador, tuberías y sensor de presión diferencial.
Entre los códigos representativos aparecen SPN 2791 FMI 3, 9, 13 y 14 para el actuador o control de la válvula EGR. También puede aparecer SPN 411 FMI 3, 4 o 13 asociado con la señal o el rango del sensor de presión diferencial EGR. La interpretación exacta depende de la plataforma.
El diagnóstico debe comprobar primero conectores, alimentación, masa y continuidad del actuador. Después se verifica que las tuberías de presión no estén obstruidas y que el valor diferencial responda al cambio de régimen. Un problema de flujo, un sensor contaminado y una falla eléctrica pueden generar síntomas parecidos.
VGT: turbocompresor de geometría variable
Actuador y posición de los álabes
El VGT, o Variable Geometry Turbocharger, regula la energía que llega a la turbina mediante álabes de geometría variable. Su actuador electrónico comunica la posición al módulo de control y permite ajustar presión de sobrealimentación, respuesta del motor y condiciones de regeneración.
Los SPN 641 FMI 9 y 13 son ejemplos frecuentes en plataformas que supervisan el actuador VGT. El FMI 9 puede indicar una actualización o comunicación anormal en el enlace del actuador; el FMI 13 se relaciona con una condición fuera de calibración. No son pruebas concluyentes de que el turbo completo deba reemplazarse.
La comprobación debe incluir el movimiento mecánico de la geometría, el estado del conector, la alimentación, la masa y la red de comunicación del actuador. Si la posición real no sigue la posición ordenada, se debe separar una restricción mecánica de una falla de control o calibración.
DOC: catalizador de oxidación diésel
Preparación térmica del postratamiento
El DOC, o Diesel Oxidation Catalyst, oxida principalmente hidrocarburos y monóxido de carbono. También contribuye a elevar la temperatura de los gases para favorecer la regeneración del DPF y preparar las condiciones térmicas del postratamiento.
Sus fallas suelen aparecer relacionadas con temperatura de escape insuficiente, dosificación incorrecta, fugas, contaminación o baja eficiencia del conjunto. No existe un único SPN/FMI universal para condenar el DOC. El código concreto depende del motor, del módulo de postratamiento y de la estrategia de monitoreo.
El diagnóstico debe comparar temperaturas antes y después del catalizador, revisar fugas de escape y confirmar que el sistema de dosificación entregue la cantidad ordenada. Una temperatura anormal durante una regeneración puede tener origen en el DOC, el dosificador, el combustible de regeneración, los sensores o las condiciones de operación.
DPF: filtro de partículas diésel
Hollín, ceniza y presión diferencial
El DPF, o Diesel Particulate Filter, retiene el material particulado producido por la combustión. El hollín puede eliminarse mediante regeneración activa o pasiva. La ceniza permanece y requiere un procedimiento de limpieza o reemplazo según la condición del filtro y la información de servicio.
Un código representativo es SPN 3251 FMI 16, relacionado con presión diferencial del DPF por encima del rango normal en nivel moderadamente severo. También es frecuente encontrar SPN 3719 FMI 0 cuando la carga de hollín alcanza un nivel muy alto. En ambos casos se debe comprobar el sensor, las mangueras, las conexiones y la presión real antes de atribuir la falla al filtro.
La secuencia de diagnóstico debe verificar fugas en el escape, estado de los tubos de presión, temperaturas de regeneración, historial de regeneraciones y restricción del DPF. Una regeneración forzada no corrige una causa eléctrica, una dosificación deficiente, una fuga o una acumulación de ceniza.
Para ampliar el procedimiento de operación y diagnóstico, consulta la información sobre regeneración del filtro de partículas DPF.
SCR: reducción catalítica selectiva
Conversión de NOx mediante DEF
El SCR, o Selective Catalytic Reduction, utiliza DEF o AdBlue para transformar los NOx en nitrógeno y agua dentro del catalizador. El sistema depende de temperatura suficiente, concentración correcta de DEF, dosificación precisa y señales coherentes de los sensores NOx.
SPN 3364 aparece en plataformas que supervisan la eficiencia de conversión de NOx del SCR. Según la arquitectura, también se almacenan códigos vinculados con sensores NOx, temperatura, calidad del DEF o condiciones de dosificación. La eficiencia baja no demuestra por sí sola que el catalizador SCR esté dañado.
El análisis debe comparar NOx de entrada y salida, temperaturas de entrada y salida, estado de la dosificación y posibles fugas de escape. También se debe comprobar la calidad del DEF y la ausencia de contaminación. Si el sistema no alcanza la temperatura requerida, el diagnóstico de eficiencia puede quedar alterado.
Sistema dosificador DEF
Presión, calentadores y entrega del fluido
El sistema dosificador DEF incluye depósito, bomba, líneas, calentadores, sensores de presión y temperatura, unidad dosificadora y control electrónico. Su función es generar y mantener las condiciones necesarias para inyectar DEF en el escape con la cantidad ordenada por el módulo.
SPN 4334 FMI 3 y 4 son ejemplos asociados con el circuito del sensor de presión DEF. En algunas plataformas se relacionan con señal alta, señal baja, cortocircuito o circuito abierto. Otros SPN pueden describir presión, temperatura, bomba, calentamiento o dosificación. La descripción final debe consultarse en el manual de la aplicación.
El procedimiento comienza con inspección visual del depósito, líneas y conectores. Después se comprueban alimentación, masa, señal del sensor, presión generada por la bomba y respuesta de la unidad dosificadora. Las líneas dobladas, los cristales de DEF, la contaminación y el congelamiento pueden producir síntomas semejantes a una falla eléctrica.
Los cursos virtuales de diagnóstico automotriz incluyen formación relacionada con software, redes, sensores y sistemas diésel. Para un camión específico, el técnico debe utilizar el software compatible con el ECM instalado.
Método de diagnóstico para los seis sistemas
Secuencia recomendada
Primero se identifica el fabricante del motor, el modelo, el año, el ECM o ACM involucrado y la calibración instalada. Luego se registra el SPN/FMI activo, pendiente e histórico, junto con las condiciones de operación en las que apareció.
Después se realiza una inspección visual de conectores, arneses, mangueras, tuberías y fugas. La prueba eléctrica debe confirmar alimentación, masa, continuidad, cortocircuitos y comunicación cuando el componente use una red de datos. La prueba funcional compara el valor ordenado por el módulo con la respuesta real.
Finalmente se corrige la causa, se borran los códigos según el procedimiento del fabricante y se ejecuta la verificación indicada. La prueba puede incluir regeneración, prueba de actuador, calibración, comprobación de presión o recorrido de conducción. Un código que regresa después de la reparación requiere revisar los datos en vivo y no solo repetir el borrado.
Relación entre los sistemas de emisiones
Una falla de EGR puede modificar la producción de hollín y afectar la carga del DPF. Un VGT fuera de posición puede cambiar el flujo de aire y las temperaturas del escape. Un problema de DOC puede impedir una regeneración adecuada. A su vez, una dosificación DEF incorrecta puede producir una baja eficiencia SCR y activar estrategias de reducción de torque.
Por esta interacción, los componentes de emisiones Heavy Duty deben diagnosticarse como un sistema. El SPN/FMI orienta la prueba, pero la confirmación exige correlacionar datos de presión, temperatura, posición, comunicación, regeneración y NOx con el procedimiento específico de la plataforma.
Emisiones en Motores Diesel
Desde que las primeras leyes sobre el control de emisiones de gases contaminantes para motores de gasolina entraron en vigor a mediados de la década de 1960 en California, los límites permitidos se disminuyen cada vez más. Aprende todo sobre las emisiones en motores diesel.
Las principales legislaciones para Control de Emisiones Contaminantes son las siguientes:
- Legislación CARB (Junta de Recursos del Aire de California), California
- Leyes de la EPA (Agencia de Protección Ambiental), EE. UU.
- Normas de la UE (Unión Europea) y regulaciones ECE correspondientes (Comisión Económica de las Naciones Unidas para Europa), Europa
- Legislación japonesa.
Estas legislaciones han llevado al desarrollo de diferentes requisitos con respecto a la limitación de varios componentes en los gases de escape para motores Diesel.
Se miden principalmente los siguientes componentes en las emisiones de Motores Diesel:
- Monóxido de Carbono (CO) en (mg/km)
- Óxidos de Nitrógeno (NOx) en (mg/km)
- Hidrocarburos (HC) en (mg/km)
- Hidrocarburos No Metanos (NMHC) en (mg/km)
- Material Particulado (PM) en (mg/km)
- (mg/km) : Miligramos por Kilómetros.
A términos generales, se puede decir que tradicionalmente se pone más énfasis en las bajas emisiones de Óxidos de Nitrógeno (NOx) en la legislación de Estados Unidos. Mientras que Europa el énfasis es hacia el control de Monóxido de carbono (CO).
El siguiente gráfico compara el estándar que aplica vehículos diésel en la Norma Europea.
Entonces, aunque los estándares de las normas de Estados Unidos y Europa no se pueden comparar de uno a uno.
¿Qué significa este gráfico de emisiones contaminantes en motores?
Lo anterior significa, que está claro que los requisitos relacionados con las emisiones de Óxidos de Nitrógeno (NOx) son considerablemente más exigentes en el mercado estadounidense.
| Norma | Vigente Desde | CO | NOx | HC + NOx | NMHC | PM |
| EURO 4 | 01-ENE-05 | 500 | 250 | 300 | — | 25 |
| EURO 4 | 09-ENE-09 | 500 | 180 | 230 | — | 5 |
| EURO 4 | 09-ENE-14 | 500 | 80 | 170 | — | 5 |
| NIVEL II CALIFORNIA | 01-MAY-05 | 2110 | 31 | — | 47 | 6 |
- Los datos están calculados en (mg/km) : Miligramos por Kilómetro.
- Las Normas de California van por Niveles Level I – Level II Etc.
En esta tabla se puede apreciar la diferencia considerable entre los valores tolerados para las normas europeas y la norma estadounidense de California.
Regulación de emisiones diesel
Los motores diésel generalmente tienen niveles de emisión de Óxidos de Nitrógeno (NOx) más alto que los motores de gasolina, ya que los motores diésel funcionan con exceso de aire. Por esta razón, la aprobación de la circulación libre de vehículos diésel en la mayoría de los estados de EE.UU. estuvo sujeta a desarrollos considerables en los controles electrónicos de emisiones.
¿Cómo se producen las Emisiones en Motores Diesel?
En un motor diésel, la potencia de salida depende de la cantidad de combustible diésel inyectado. El motor funciona en mezcla pobre con exceso de aire.
El exceso de aire disponible proporciona suficiente oxígeno para una combustión más completa. Esta operación eficiente reduce las emisiones globales de Hidrocarburos (HC) y Monóxido de carbono (CO), en comparación con un motor de gasolina.
Las altas temperaturas vs producción de emisiones en la cámara de combustión
Sin embargo, debido a las temperaturas más altas de la cámara de combustión, los Óxidos de Nitrógeno (NOx) incrementan el riesgo de emitir gases contaminantes.
Otros riesgos en un motor diésel incluyen hollín que también se conoce como Material Particulado (PM). El Material Particulado (PM) se puede controlar en el motor o mediante el tratamiento posterior en el escape.
¿Cómo se pueden Controlar estas emisiones en Motores Diesel?
Las emisiones del motor diésel se pueden controlar de dos maneras.
La primera es un método que se conoce como “controles en el motor”, que se logran mediante cambios en el diseño del motor o mediante los sistemas de gestión electrónica del motor diésel.
El sistema de gestión electrónica del motor puede controlar las emisiones a través de la estrategia de inyección de combustible.
La segunda es un sistema de “Pos Tratamiento de Emisiones”, osea, que las emisiones que no se pueden controlar a través de “controles en el motor” son controladas mediante un sistema de control en la salida.
Para finalizar, debemos mencionar, que algunos de los métodos empleados como sistemas de pos tratamiento son:
- Catalizadores De Oxidación Diésel.
- Filtro de Partículas DPF
- Los nuevos sistemas de Reducción Catalítica Selectiva (SCR).