Desde que se introdujeron los catalizadores de tres vías, los fabricantes de automóviles han estado constreñidos a utilizar una proporción fija de gasolina y aire. El motivo de esta proporción exacta se debe a que los catalizadores de reducción (los que disocian los óxidos de nitrógeno en nitrógeno y oxígeno) no funcionan si en los gases de escape hay demasiado oxígeno. Esta proporción exacta es de 14,7 partes de aire por cada una de gasolina (en masa, no en volumen). Introducir menos gasolina (mezcla pobre) aumentaría los óxidos de nitrógeno porque el catalizador de reducción (uno de los que está integrado en el de tres vías) no funcionaría correctamente. Por este motivo es complicado disminuir mucho el consumo de los motores.

Con los catalizadores actuales el problema no tiene solución. Para disociar los óxidos de nitrógeno (NOx) en nitrógeno y oxígeno a temperaturas moderadas es imprescindible que la reacción se produzca en una atmósfera pobre en oxígeno.

Sin embargo (como se puede ver en el primer enlace del cuadro), los nuevos sistemas de inyección directa hacen posible una combustión muy buena con poca gasolina y mucho aire, lo que obliga a buscar formas de disminuir los óxidos de nitrógeno que se producen en ese caso.

Para conseguirlo, el Lupo FSI emplea un «almacén» de moléculas de óxido de nitrógeno, dos catalizadores, refrigeración de los gases de escape y recirculación de una parte de éstos. La recirculación (EGR) de los gases de escape es ya muy frecuente y sirve para reduir la temperatura en la cámara de combustión (de tal forma que genera menos óxidos de nitrógeno).

El llamado «catalizador DeNOx» o «trampa de óxidos de nitrógeno» consta de un «almacén» de óxidos de nitrógeno unido a un catalizador de reducción. Este almacén actúa mediante la formación de sales (nitratos) a partir del óxido de nitrógeno. Para formarlos tiene bario, que reacciona con los óxidos de nitrógeno de los gases de escape y forma nitratos de bario. Este almacén se llena más o menos al cabo de un minuto de funcionamiento con mezcla pobre, por lo que hay que proceder a una operación de limpieza.

Para limpiarlo, cambia automática e imperceptiblemente a mezcla rica durante unos dos o tres segundos, para crear en el escape una atmósfera pobre en oxígeno; de eso se encarga la gestión electrónica del motor. Realiza ésta operación mediante los datos que da un sensor de óxidos de nitrógeno que hay después del segundo catalizador. Si salen muchos NOx por el escape es que el depósito está lleno.

El escape es el que está refrigerado por aire, porque el DeNOx necesita baja temperatura para convertir los óxidos de nitrógeno en nitratos, y alta temperatura para disociarlos posteriormente en nitrógeno y oxígeno. El aire que refrigera el escape no está impulsado por ningún ventilador; el flujo varía según la velocidad del coche. Y lo curioso es que no tiene ninguna rampilla para impedir su paso cuando se necesita que suba la temperatura en los catalizadores. Le pregunté el motivo a uno de los ingenieros y me dijo que resultaba muy caro.

El primer catalizador, junto a los colectores de admisión, es imprescindible mientras el motor está frío; lo curioso es que este catalizador también esté refrigerado. Según el ingeniero que me contestó a todas las preguntas (con mucha paciencia), si no se refrigera el primer catalizador no se consigue que baje suficientemente la temperatura en el segundo catalizador. Un primer catalizador frío funciona peor, y eso también influye para que no suba mucho de temperatura.

Un problema más para este motor es que la gasolina en muchos países lleva azufre y en el almacén de nitratos se depositan los óxidos de azufre en forma de sulfatos en lugar de los óxidos de nitrógeno en forma de nitratos.

Los sulfatos son más difíciles de eliminar que los nitratos y exigen mas temperatura en el catalizador (650º centígrados). En una circulación por ciudad son muy difíciles porque los gases de escape no salen muy calientes (el consumo es alto por kilómetro pero bajo por hora). Para limpiar los depósitos de azufre (que el ingeniero se negó a decir cada cuanto se formaban, porque dependía de muchos factores) hace falta conducir por carretera o autopista a buen ritmo. Y el problema es que estos depósitos de azufre no se limpian en unos segundos, como los de nitrógeno, sino que hace falta por lo menos diez minutos.

El truco que utilizan para calentar más los gases de escape cuando hace falta limpiar los sulfatos es retrasar el encendido. Esto empeora el rendimiento térmico y provoca gases de escape más calientes, pero también más consumo y pérdida de prestaciones.