Soggetti:
- Generale
- Scopo del sistema EGR
- operazione
- EGR ad alta e bassa pressione
- Svantaggi e possibili malfunzionamenti
- Raffreddatore EGR
nel complesso:
Un EGR (Exhaust Gas Recirculation), chiamato in alcune marche anche “UGR” (Exhaust Gas Recirculation), ha il compito di restituire parte dei gas di scarico al motore. La valvola EGR viene utilizzata sia sui motori a benzina che su quelli diesel. L'EGR è montato sul lato scarico del blocco motore.
Uno spesso tubo metallico va dal collettore di scarico al radiatore EGR. Ciò raffredda i gas di scarico caldi (effetto di uno scambiatore di calore). Dal radiatore EGR, i gas di scarico raggiungono la valvola EGR, che miscela i gas di scarico con l'aria fornita. L'EGR può essere eseguito ad alta pressione (percorso breve) o a bassa pressione (percorso lungo). Entrambi i sistemi hanno i propri vantaggi e svantaggi. Ciò è descritto nel capitolo EGR ad alta e bassa pressione (più avanti in questa pagina).
La valvola EGR e i tubi possono essere montati in punti diversi, ma il gas di scarico viene sempre prelevato il più vicino possibile al collettore di scarico. L'immagine seguente mostra i punti in cui sono montati i componenti EGR sul blocco motore.
Poiché la valvola EGR deve essere aperta o completamente chiusa in più posizioni, ne viene utilizzata una motore passo-passo per azionare la valvola.
Scopo del sistema EGR:
Aggiungendo piccole quantità di gas di scarico all'aria fresca nel tratto di aspirazione del motore, il contenuto di ossigeno per la combustione diminuisce. Un rapporto di ossigeno inferiore determina una combustione "meno buona". La velocità di combustione e la temperatura di combustione diminuiscono. La temperatura più bassa dei gas di combustione riduce il contenuto di ossidi di azoto (NOx). Ciò rende i gas di scarico più puliti, a vantaggio dei requisiti ambientali.
Nei motori più vecchi, la valvola EGR viene chiusa quando il motore è freddo. Sui nuovi motori la valvola è aperta anche a motore freddo, in modo che i gas di scarico caldi contribuiscano a riscaldare il motore. L'EGR non è operativo durante l'accelerazione, la decelerazione e il minimo. A carico parziale l'operazione è completamente utilizzata.
Operazione:
Il computer controlla la quantità di gas di scarico che può essere restituita al motore in base ai seguenti dati:
- Il carico del motore (l'EGR funziona solo a carico parziale; a pieno carico la valvola è chiusa).
- La velocità del motore (se la velocità è troppo bassa o troppo alta, la valvola è chiusa).
- La temperatura dell'aria in ingresso.
Il computer utilizza questi dati per controllare l'elettrovalvola con un determinato ciclo di lavoro. Se la differenza è minima, il convertitore del vuoto viene controllato in modo tale che la valvola EGR non venga attivata. In questa posizione di riposo l'elettrovalvola trasmette la pressione dell'aria esterna alla valvola EGR. Se però la quantità d'aria aspirata è maggiore della quantità d'aria necessaria, l'elettrovalvola viene controllata in modo tale che la depressione della pompa a vuoto venga applicata anche alla valvola EGR. L'elettrovalvola regola la depressione dalla pompa del vuoto alla valvola EGR. Ciò fa sì che la valvola EGR si apra così tanto che la differenza tra l'aria richiesta e quella aspirata è sempre minima.
EGR ad alta e bassa pressione:
Il sistema di ricircolo dei gas di scarico può essere suddiviso in due sistemi, ovvero l'EGR ad alta pressione e l'EGR a bassa pressione. La differenza sta nel punto in cui i gas di scarico si diramano dallo scarico. Di seguito vengono descritti il funzionamento, i vantaggi e gli svantaggi di entrambi i sistemi.
EGR alta pressione (percorso breve):
I gas di scarico vengono già restituiti al motore prima del turbo. C'è un tubo EGR tra il collettore di scarico e il turbo. Spesso su questo tubo è presente un dispositivo di raffreddamento per ridurre la temperatura dei gas di scarico. La valvola EGR si trova all'estremità di questo tubo. Quando la valvola EGR si apre, i gas di scarico nella linea si mescolano con l'aria aspirata fornita dall'intercooler all'aspirazione del motore.
Vantaggi dell'EGR ad alta pressione:
- L'EGR può essere adattato molto rapidamente alle condizioni dinamiche del motore.
- Durante l'avviamento a freddo, l'EGR contribuisce ad aumentare la temperatura nella camera di combustione il più rapidamente possibile (standard per i motori diesel della generazione EURO III e successive).
contro:
- Contaminazione nel tratto di aspirazione dovuta alla formazione di fuliggine.
- Il gas di scarico deve essere raffreddato maggiormente rispetto a quando viene utilizzato un EGR a bassa pressione.
- Il flusso dei gas di scarico non è completamente utilizzato per azionare la turbina del turbo; parte del gas è già prelevata prima del turbo.
EGR a bassa pressione (percorso lungo):
I gas di scarico vengono reimmessi nell'aspirazione del motore solo dopo il filtro antiparticolato. Solitamente l'uscita della valvola EGR è collegata all'ingresso del compressore (come mostrato in figura), ma a volte è collegata tra l'intercooler e il collettore di aspirazione. Lo svantaggio è che il gas di scarico di ritorno ha una pressione e una velocità troppo basse. Per risolvere questo problema, viene installata una valvola aggiuntiva nello scarico (dopo il ramo EGR). Nel momento in cui questa valvola aggiuntiva si chiude, la pressione tra il turbo e la valvola aumenta. I gas di scarico verranno convogliati attraverso il ramo alla valvola EGR a causa dell'aumento della pressione.
Vantaggi dell'EGR a bassa pressione:
- Tutto il gas di scarico è già stato utilizzato nella turbina del turbo
- La temperatura dei gas di scarico è bassa (senza l'uso di un radiatore EGR) a causa dell'alta pressione dell'EGR.
- Il gas EGR è più pulito perché, tra l'altro, il filtro antiparticolato ha già effettuato il post-trattamento dei gas di scarico, quindi meno inquinamento del motore dovuto alla formazione di fuliggine.
contro:
- L'aggiunta dei gas di scarico all'aria aspirata (a seconda delle condizioni dinamiche del motore) è più lenta, poiché l'EGR deve percorrere una distanza maggiore.
- La valvola EGR è più lontana dalle valvole di aspirazione.
Svantaggi e possibili malfunzionamenti:
La valvola EGR non migliora le prestazioni del motore. L'utilizzo della valvola EGR può ridurre le prestazioni e aumentare i consumi. Anche la contaminazione interna aumenterà notevolmente (vedi immagine). Lo sporco si attacca a tutto e in questo modo contamina anche il collettore di aspirazione e le valvole di aspirazione del motore. Soprattutto con uno stile di guida calmo, questi contaminanti rimangono nel motore.
L'unico vantaggio dell'EGR è che i gas di scarico sono più puliti; Le emissioni di NOx stanno diminuendo. Nei motori diesel più vecchi le valvole EGR potevano essere facilmente chiuse utilizzando una piastra di chiusura. I produttori di auto nuove utilizzano sensori e altri metodi per garantire che non sia più possibile chiudere l'EGR o ingannarlo, perché le pressioni vengono misurate in diversi punti del tubo. Ecco perché anche le auto più nuove dovranno apportare una modifica al software del sistema di gestione del motore. Questo fa spesso parte del nuovo software per l'ottimizzazione dei chip.
Può succedere che la valvola EGR rimanga involontariamente aperta mentre non viene controllata. Troppi gas di scarico vengono quindi alimentati al motore. Con un dispositivo di lettura possiamo riconoscerlo tramite:
- una temperatura dell'aria aspirata (permanente) elevata a causa dei gas di scarico (vedere la pagina relativa al sensori di temperatura);
- un valore del misuratore della massa d'aria troppo basso: una grande percentuale dell'aria in ingresso è costituita da aria che proviene dall'EGR, anziché dal filtro dell'aria.
Raffreddatore EGR:
La temperatura dei gas di scarico è di circa 300 gradi a carico parziale (a temperatura costante in autostrada) e di oltre 700 gradi a pieno carico. Tuttavia, più fredda è l'aria fornita all'aspirazione, migliori saranno le prestazioni del motore. L'aria fredda contiene più ossigeno. L'aria calda è più espansa e quindi contiene meno ossigeno. Tuttavia, i gas di scarico caldi vengono reimmessi nel motore.
Spesso è presente un radiatore EGR tra la valvola EGR e l'aspirazione del motore. Funziona come uno scambiatore di calore. Il liquido di raffreddamento scorre attraverso il radiatore EGR (in canali fissi, quindi non entra in contatto diretto con i gas di scarico). Il liquido di raffreddamento assorbe il calore dai gas di scarico. Il liquido di raffreddamento si riscalda e i gas di scarico si raffreddano. Il radiatore EGR abbassa la temperatura il più possibile, preferibilmente intorno ai 100 gradi.
Maggiori informazioni su questa tecnica di scambio termico possono essere trovate nel capitolo scambiatore di calore.
Oltre all'EGR, i motori a benzina utilizzano anche un EGR pompa dell'aria secondaria utilizzato per il post-trattamento dei gas di scarico e viene utilizzato nei motori diesel SCR (riduzione catalitica selettiva) catalizzatore con AdBluesistema di dosaggio applicato.
