Μαθήματα:
- Γενικός
- Σκοπός του συστήματος EGR
- Werking
- EGR υψηλής και χαμηλής πίεσης
- Μειονεκτήματα και πιθανές δυσλειτουργίες
- Ψύκτη EGR
Γενικά:
Ένα EGR (Exhaust Gas Recirculation), που ονομάζεται επίσης "UGR" (Exhaust Gas Recirculation) σε ορισμένες μάρκες, έχει το καθήκον να επιστρέψει μέρος των καυσαερίων στον κινητήρα. Η βαλβίδα EGR χρησιμοποιείται τόσο σε κινητήρες βενζίνης όσο και σε πετρελαιοκινητήρες. Το EGR είναι τοποθετημένο στην πλευρά της εξάτμισης του μπλοκ κινητήρα.
Ένας χοντρός μεταλλικός σωλήνας τρέχει από την πολλαπλή εξαγωγής μέχρι το ψυγείο EGR. Αυτό ψύχει τα θερμά καυσαέρια (επίδραση ενός εναλλάκτη θερμότητας). Από το ψυγείο EGR, τα καυσαέρια πηγαίνουν στη βαλβίδα EGR, η οποία αναμιγνύει τα καυσαέρια με τον παρεχόμενο αέρα. Το EGR μπορεί να εκτελεστεί ως υψηλή πίεση (σύντομη διαδρομή) ή χαμηλή πίεση (μακριά διαδρομή). Και τα δύο συστήματα έχουν τα δικά τους πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα. Αυτό περιγράφεται στο κεφάλαιο EGR υψηλής και χαμηλής πίεσης (περισσότερα σε αυτήν τη σελίδα).
Η βαλβίδα και οι σωλήνες EGR μπορούν να τοποθετηθούν σε διαφορετικά σημεία, αλλά τα καυσαέρια χτυπιέται πάντα όσο το δυνατόν πιο κοντά στην πολλαπλή εξαγωγής. Η παρακάτω εικόνα δείχνει τα σημεία όπου τα εξαρτήματα EGR είναι τοποθετημένα στο μπλοκ κινητήρα.
Επειδή η βαλβίδα EGR πρέπει να ανοίξει ή να κλείσει τελείως σε πολλές θέσεις, χρησιμοποιείται μία βηματικός κινητήρας για να λειτουργήσει η βαλβίδα.
Σκοπός του συστήματος EGR:
Με την προσθήκη μικρών ποσοτήτων καυσαερίων στον καθαρό αέρα στην οδό εισαγωγής του κινητήρα, μειώνεται η περιεκτικότητα σε οξυγόνο για την καύση. Μια χαμηλότερη αναλογία οξυγόνου έχει ως αποτέλεσμα «λιγότερο καλή» καύση. Η ταχύτητα καύσης και η θερμοκρασία καύσης μειώνονται. Η χαμηλότερη θερμοκρασία των αερίων καύσης μειώνει την περιεκτικότητα σε οξείδιο του αζώτου (NOx). Αυτό καθιστά τα καυσαέρια καθαρότερα, γεγονός που ωφελεί τις περιβαλλοντικές απαιτήσεις.
Σε παλαιότερους κινητήρες, η βαλβίδα EGR κλείνει όταν ο κινητήρας είναι κρύος. Στους νέους κινητήρες, η βαλβίδα είναι επίσης ανοιχτή όταν ο κινητήρας είναι κρύος, έτσι ώστε τα θερμά καυσαέρια να βοηθούν στο ζέσταμα του κινητήρα. Το EGR δεν λειτουργεί κατά την επιτάχυνση, την επιβράδυνση και το ρελαντί. Σε μερικό φορτίο η λειτουργία χρησιμοποιείται πλήρως.
Λειτουργία:
Ο υπολογιστής ελέγχει την ποσότητα των καυσαερίων που μπορούν να επιστραφούν στον κινητήρα με βάση τα ακόλουθα δεδομένα:
- Το φορτίο κινητήρα (το EGR λειτουργεί μόνο με μερικό φορτίο· σε πλήρες φορτίο η βαλβίδα είναι κλειστή).
- Οι στροφές κινητήρα (αν οι στροφές είναι πολύ χαμηλές ή πολύ υψηλές, η βαλβίδα είναι κλειστή).
- Η θερμοκρασία του εισερχόμενου αέρα.
Ο υπολογιστής χρησιμοποιεί αυτά τα δεδομένα για τον έλεγχο της ηλεκτρομαγνητικής βαλβίδας με συγκεκριμένο κύκλο λειτουργίας. Εάν η διαφορά είναι ελάχιστη, ο μετατροπέας κενού ελέγχεται με τέτοιο τρόπο ώστε η βαλβίδα EGR να μην ενεργοποιείται. Σε αυτή τη θέση ηρεμίας, η ηλεκτρομαγνητική βαλβίδα μεταδίδει την πίεση του εξωτερικού αέρα στη βαλβίδα EGR. Ωστόσο, εάν η ποσότητα αέρα που αναρροφάται είναι μεγαλύτερη από την απαιτούμενη ποσότητα αέρα, η ηλεκτρομαγνητική βαλβίδα ελέγχεται με τέτοιο τρόπο ώστε το κενό από την αντλία κενού να εφαρμόζεται επίσης στη βαλβίδα EGR. Η ηλεκτρομαγνητική βαλβίδα ρυθμίζει το κενό από την αντλία κενού στη βαλβίδα EGR. Αυτό κάνει τη βαλβίδα EGR να ανοίξει τόσο πολύ ώστε η διαφορά μεταξύ του απαιτούμενου και του αναρροφούμενου αέρα να είναι πάντα ελάχιστη.
EGR υψηλής και χαμηλής πίεσης:
Το σύστημα ανακύκλωσης των καυσαερίων μπορεί να χωριστεί σε δύο συστήματα, δηλαδή το EGR υψηλής πίεσης και το EGR χαμηλής πίεσης. Η διαφορά είναι όπου τα καυσαέρια διακλαδίζονται από την εξάτμιση. Η λειτουργία, τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματα και των δύο συστημάτων περιγράφονται παρακάτω.
EGR υψηλής πίεσης (σύντομη διαδρομή):
Τα καυσαέρια επιστρέφουν ήδη στον κινητήρα πριν από το turbo. Υπάρχει ένας σωλήνας EGR μεταξύ της πολλαπλής εξαγωγής και του τούρμπο. Υπάρχει συχνά ένα ψυγείο σε αυτόν τον σωλήνα για τη μείωση της θερμοκρασίας των καυσαερίων. Η βαλβίδα EGR βρίσκεται στο τέλος αυτής της γραμμής. Όταν ανοίξει η βαλβίδα EGR, τα καυσαέρια στη γραμμή αναμειγνύονται με τον αέρα εισαγωγής που παρέχεται από το ενδιάμεσο ψυγείο στην εισαγωγή του κινητήρα.
Πλεονεκτήματα του EGR υψηλής πίεσης:
- Το EGR μπορεί να προσαρμοστεί πολύ γρήγορα στη δυναμική κατάσταση του κινητήρα.
- Κατά τη διάρκεια μιας ψυχρής εκκίνησης, το EGR θα βοηθήσει στην αύξηση της θερμοκρασίας στον θάλαμο καύσης όσο το δυνατόν γρηγορότερα (πρότυπο για κινητήρες ντίζελ της γενιάς EURO III και μεταγενέστερες).
Μειονεκτήματα:
- Μόλυνση στην οδό εισαγωγής λόγω σχηματισμού αιθάλης.
- Τα καυσαέρια πρέπει να ψύχονται περισσότερο από ό,τι όταν χρησιμοποιείται EGR χαμηλής πίεσης.
- Η ροή των καυσαερίων δεν χρησιμοποιείται πλήρως για την κίνηση της τουρμπίνας του στροβίλου. μέρος του αερίου έχει ήδη αναρριχηθεί πριν από το turbo.
EGR χαμηλής πίεσης (μακριά διαδρομή):
Τα καυσαέρια επιστρέφουν στην εισαγωγή του κινητήρα μόνο μετά το φίλτρο σωματιδίων. Συνήθως η έξοδος της βαλβίδας EGR συνδέεται με την είσοδο του συμπιεστή (όπως φαίνεται στο σχήμα), αλλά μερικές φορές συνδέεται μεταξύ του ενδιάμεσου ψύκτη και της πολλαπλής εισαγωγής. Το μειονέκτημα είναι ότι τα επιστρεφόμενα καυσαέρια έχουν πολύ χαμηλή πίεση και ταχύτητα. Για να λυθεί αυτό, τοποθετείται μια επιπλέον βαλβίδα στην εξάτμιση (μετά τον κλάδο EGR). Τη στιγμή που αυτή η επιπλέον βαλβίδα κλείνει, η πίεση μεταξύ του τούρμπο και της βαλβίδας αυξάνεται. Τα καυσαέρια θα οδηγηθούν μέσω του κλάδου στη βαλβίδα EGR λόγω της αυξημένης πίεσης.
Πλεονεκτήματα του EGR χαμηλής πίεσης:
- Όλα τα καυσαέρια έχουν ήδη χρησιμοποιηθεί στην τουρμπίνα του turbo
- Η θερμοκρασία των καυσαερίων είναι χαμηλή (χωρίς τη χρήση ψύκτη EGR) λόγω του EGR υψηλής πίεσης.
- Το αέριο EGR είναι πιο καθαρό γιατί, μεταξύ άλλων, το φίλτρο σωματιδίων έχει ήδη πραγματοποιήσει τη μετεπεξεργασία των καυσαερίων, άρα λιγότερη ρύπανση του κινητήρα λόγω σχηματισμού αιθάλης.
Μειονεκτήματα:
- Η προσθήκη καυσαερίων στον αέρα εισαγωγής (σύμφωνα με τη δυναμική κατάσταση του κινητήρα) είναι πιο αργή, επειδή το EGR πρέπει να διανύσει μεγαλύτερη απόσταση.
- Η βαλβίδα EGR είναι πιο μακριά από τις βαλβίδες εισαγωγής.
Μειονεκτήματα και πιθανές δυσλειτουργίες:
Η βαλβίδα EGR δεν βελτιώνει την απόδοση του κινητήρα. Η χρήση της βαλβίδας EGR μπορεί να μειώσει την απόδοση και να αυξήσει την κατανάλωση. Η εσωτερική μόλυνση θα αυξηθεί επίσης απότομα (βλ. εικόνα). Η βρωμιά κολλάει σε όλα και με αυτόν τον τρόπο μολύνει επίσης την πολλαπλή εισαγωγής και τις βαλβίδες εισαγωγής του κινητήρα. Ειδικά με ήρεμο στυλ οδήγησης, αυτοί οι ρύποι παραμένουν στον κινητήρα.
Το μόνο πλεονέκτημα του EGR είναι ότι τα καυσαέρια είναι πιο καθαρά. Οι εκπομπές NOx μειώνονται. Με τους παλαιότερους κινητήρες ντίζελ, οι βαλβίδες EGR θα μπορούσαν εύκολα να κλείσουν χρησιμοποιώντας μια πλάκα κλεισίματος. Οι κατασκευαστές νέων αυτοκινήτων χρησιμοποιούν αισθητήρες και άλλες μεθόδους για να διασφαλίσουν ότι δεν είναι πλέον δυνατό να σβήσει το EGR ή να το παραπλανήσει, επειδή οι πιέσεις μετρώνται σε διάφορα σημεία του σωλήνα. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο τα νεότερα αυτοκίνητα θα πρέπει επίσης να κάνουν μια προσαρμογή λογισμικού στο σύστημα διαχείρισης κινητήρα. Αυτό είναι συχνά μέρος του νέου λογισμικού για τη ρύθμιση chip.
Μπορεί να συμβεί η βαλβίδα EGR ακούσια να παραμείνει ανοιχτή ενώ δεν ελέγχεται. Στη συνέχεια, τροφοδοτούνται στον κινητήρα πάρα πολλά καυσαέρια. Με μια συσκευή ανάγνωσης μπορούμε να το αναγνωρίσουμε από:
- μια (μόνιμα) υψηλή θερμοκρασία αέρα εισαγωγής ως αποτέλεσμα των καυσαερίων (δείτε τη σελίδα σχετικά με το αισθητήρες θερμοκρασίας);
- πολύ χαμηλή τιμή του μετρητή μάζας αέρα: ένα μεγάλο ποσοστό του εισερχόμενου αέρα αποτελείται από αέρα που προέρχεται από το EGR, αντί από το φίλτρο αέρα.
Ψύκτη EGR:
Η θερμοκρασία των καυσαερίων είναι περίπου 300 μοίρες σε μερικό φορτίο (σε σταθερή θερμοκρασία στον αυτοκινητόδρομο) και πάνω από 700 μοίρες σε πλήρες φορτίο. Ωστόσο, όσο πιο κρύος είναι ο αέρας που παρέχεται στην εισαγωγή, τόσο καλύτερη είναι η απόδοση του κινητήρα. Ο κρύος αέρας περιέχει περισσότερο οξυγόνο. Ο ζεστός αέρας διαστέλλεται περισσότερο και επομένως περιέχει λιγότερο οξυγόνο. Ωστόσο, τα θερμά καυσαέρια τροφοδοτούνται πίσω στον κινητήρα.
Συχνά υπάρχει ένα ψυγείο EGR μεταξύ της βαλβίδας EGR και της εισαγωγής κινητήρα. Αυτό λειτουργεί ως εναλλάκτης θερμότητας. Το ψυκτικό υγρό ρέει μέσω του ψυγείου EGR (σε σταθερά κανάλια, ώστε να μην έρχεται σε άμεση επαφή με τα καυσαέρια). Το ψυκτικό απορροφά τη θερμότητα από τα καυσαέρια. Το ψυκτικό υγρό γίνεται θερμότερο και τα καυσαέρια στη συνέχεια κρυώνουν. Το ψυγείο EGR μειώνει τη θερμοκρασία όσο το δυνατόν περισσότερο, κατά προτίμηση γύρω στους 100 βαθμούς.
Περισσότερες πληροφορίες σχετικά με αυτήν την τεχνική ανταλλαγής θερμότητας μπορείτε να βρείτε στο κεφάλαιο εναλλάκτης θερμότητας.
Εκτός από το EGR, οι βενζινοκινητήρες χρησιμοποιούν και EGR δευτερεύουσα αντλία αέρα χρησιμοποιείται για την μετεπεξεργασία των καυσαερίων και χρησιμοποιείται σε κινητήρες ντίζελ SCR (Επιλεκτική Καταλυτική Αναγωγή) καταλύτης με AdBlueεφαρμόζεται σύστημα δοσολογίας.
