El recubrimiento es la técnica de cubrir la matriz con una mezcla especial de óxidos refractarios altamente porosos, sobre la que se dispersarán los metales preciosos.
La técnica Open Foil consiste en recubrir las tiras abiertas con la mezcla anterior y posteriormente envolverlas. En la técnica de recubrimiento por colada, el recubrimiento de la matriz completa se consigue de una sola vez después de haber enrollado las tiras.
El recubrimiento distribuido se utiliza sobre tiras abiertas para luego obtener monolitos que se fijarán con pasadores, mientras que el recubrimiento inyectado se utiliza sobre sustratos soldados cerrados.
El convertidor catalítico (generalmente llamado, aunque de forma impropia, catalizador ) es un reactor termoquímico en el que tienen lugar reacciones de conversión química entre los gases que pasan a través de él y los metales preciosos que contiene.
Un catalizador oxidante actúa oxidando CO y HC, mientras que un catalizador de tres vías actúa simultáneamente sobre las tres especies contaminantes: CO, HC, NOx.
En los sistemas clásicos de tres vías, en los motores diésel las temperaturas excesivamente bajas de los gases de escape y el gran exceso de aire hacen que la catálisis de NOx sea ineficaz.
Se utilizan por tanto sustratos de TiO2 con VO5 que, en presencia de urea como reactivo, son capaces de reducir hasta un 80% las emisiones de NOx, transformándolas en N2 y H2O.
Estos catalizadores se conocen como SCR (reducción catalítica selectiva) y se utilizan en vehículos pesados y sistemas fijos.
Un buen catalizador contiene al menos 1-2 g de Pt y 0,1-0,2 g de Rh.
Asociado a un sistema de inyección equipado con un circuito de retroacción de sonda lambda, es capaz, en condiciones de funcionamiento del motor estequiométrico (aire suficiente para quemar toda la gasolina inyectada), de reducir el 98% de los contaminantes (CO, HC, NOx).
Un catalizador necesita al menos 200°C para poder reducir el 50% de los contaminantes, mientras que 400°C son necesarios para garantizar la máxima potencia catalítica.
Es un monolito con una estructura de canales alternativamente abiertos y cerrados. El gas, que entra por los canales abiertos de la sección de entrada, es forzado a pasar a través de las paredes porosas para fluir hacia el canal de salida abierto más cercano, dejando así las partículas que quedan atrapadas en el filtro.
Cuando las porosidades disponibles superan una oclusión establecida, se activa la regeneración del filtro, que se limpia previo sobrecalentamiento gestionado por una centralita electrónica.
Cuando el filtro cerámico de canal cerrado se opone a demasiada contrapresión y no existe FAP, pero aún así se desea una reducción en las emisiones de partículas, se pueden utilizar filtros metálicos BRAIN.
La matriz filtrante se obtiene envolviendo una cinta especial de acero microperforada, recubierta de platino y soportada y conformada oblicuamente respecto del eje. El resultado final es un sustrato de 200 CPSI, en el que el gas rico en partículas pasa de un canal a otro, dejando polvo en los microagujeros, que luego se liberará durante la regeneración activada por temperatura.
La eficiencia de estos filtros alcanza el 70%.
El carburo de silicio (SIC) es un material duro y muy poroso, especialmente adecuado para la construcción de filtros, pero caro.
La cordierita, utilizada desde hace mucho tiempo en la construcción de sustratos cerámicos, presenta una porosidad ligeramente menor (aproximadamente un 10% menos) pero unos costes más bajos, tanto que justifican su uso cada vez más extendido entre los fabricantes de automóviles.
La cordierita es más frágil que el SIC y tiene un peso específico menor.
La vida de un buen catalizador depende de cómo se utilice.
Normalmente, después de 60-70 mil km recorridos, la potencia catalítica se ha reducido a más de la mitad, por lo que, aunque sigue funcionando, la reducción no es más del 98% pero no supera el 50%.
Después de 60-70 mil km, el catalizador se apaga gradualmente y debe reemplazarse. El temple se produce por una ablación gradual del metal precioso y su sinterización por altas temperaturas. Esto significa que se reduce la dispersión de metales preciosos y, por tanto, el poder catalítico.
La impregnación es la operación encaminada a depositar el metal activo en la catálisis sobre el soporte cerámico poroso en la forma más dispersa posible .
El metal activo suele ser un elemento del grupo del platino, aunque también puede ser no noble, como el hierro o el cobalto.
Dependiendo de la reacción química a realizar, cada tipo de catálisis requiere un par soporte-metal específico.
Los metales preciosos dispersos en el soporte de óxido poroso son los verdaderos catalizadores, mientras que la matriz cerámica o metálica sólo sirve para dar estructura espacial al catalizador.
El grado de dispersión del metal noble define el rendimiento del catalizador: cuanto más disperso esté, mayor será el rendimiento.
Para que las reacciones se lleven a cabo, el catalizador debe calentarse a 400 °C en el menor tiempo posible.
Un aumento rápido de la temperatura produce tensiones térmicas, químicas y mecánicas en el sustrato del convertidor, lo que implica la necesidad de adoptar sustratos resistentes, ligeros, compactos y capaces de soportar grandes superficies.
En este sentido, el sustrato metálico presenta muchas ventajas frente al cerámico.
Un convertidor catalítico consiste en una carcasa metálica que encierra un soporte del convertidor catalítico, más conocido como monolito.
A su vez, el monolito está constituido por una matriz (metálica o cerámica) estructurada como un panal de abejas y recubierta en cada uno de sus puntos por una sustancia porosa, una mezcla de óxidos refractarios convenientemente mezclados entre sí, impregnada de metales preciosos (Platino y Rodio).
El sustrato fijado se obtiene uniendo las láminas entre sí y el revestimiento mediante uno o más pasadores que pasan perpendicularmente al eje.
Mientras que el primero es más rígido y resistente a la fatiga, el segundo es más flexible y permite un control superior del recubrimiento y, por tanto, de la conversión.
Para reducir todas las posibles emisiones producidas por un motor diésel, se deben combinar diferentes soluciones.
En los sistemas CRT EURO 5, el DPF está precedido por un catalizador oxidante que activa la regeneración del filtro y reduce el CO-HC.
