Przedmioty:
- Zarys ogólny
- Cel układu EGR
- Operacja
- EGR wysokiego i niskiego ciśnienia
- Wady i możliwe awarie
- Chłodnica EGR
Ogólne:
Układ EGR (recyrkulacja gazów spalinowych), w niektórych markach nazywany także „UGR” (recyrkulacja gazów wydechowych), ma za zadanie zawrócenie części gazów spalinowych do silnika. Zawór EGR stosowany jest zarówno w silnikach benzynowych, jak i wysokoprężnych. EGR montowany jest po stronie wydechowej bloku silnika.
Od kolektora wydechowego do chłodnicy EGR biegnie gruba metalowa rura. Powoduje to schładzanie ciepłych gazów spalinowych (efekt wymiennika ciepła). Z chłodnicy EGR spaliny trafiają do zaworu EGR, który miesza spaliny z dostarczanym powietrzem. EGR można wykonać jako wysokociśnieniowy (krótka trasa) lub niskociśnieniowy (długa trasa). Obydwa systemy mają swoje zalety i wady. Zostało to opisane w rozdziale EGR wysokiego i niskiego ciśnienia (w dalszej części tej strony).
Zawór i przewody EGR można montować w różnych miejscach, jednak spaliny zawsze odprowadzane są jak najbliżej kolektora wydechowego. Poniższy obrazek przedstawia miejsca montażu elementów EGR na bloku silnika.
Ponieważ zawór EGR musi być otwarty lub całkowicie zamknięty w wielu pozycjach, stosuje się jedną silnik krokowy do obsługi zaworu.
Cel układu EGR:
Dodając niewielką ilość spalin do świeżego powietrza w układzie dolotowym silnika, zmniejsza się zawartość tlenu potrzebnego do spalania. Niższy stosunek tlenu powoduje „gorsze” spalanie. Zmniejsza się prędkość spalania i temperatura spalania. Niższa temperatura gazów spalinowych zmniejsza zawartość tlenku azotu (NOx). Dzięki temu spaliny są czystsze, co jest korzystne z punktu widzenia ochrony środowiska.
W starszych silnikach zawór EGR jest zamknięty, gdy silnik jest zimny. W nowych silnikach zawór jest otwarty także wtedy, gdy silnik jest zimny, dzięki czemu ciepłe spaliny pomagają rozgrzać silnik. Układ EGR nie działa podczas przyspieszania, zwalniania i pracy na biegu jałowym. Przy częściowym obciążeniu działanie jest w pełni wykorzystywane.
Operacja:
Komputer kontroluje ilość gazów spalinowych, które mogą zostać zawrócone do silnika na podstawie następujących danych:
- Obciążenie silnika (EGR działa tylko przy częściowym obciążeniu; przy pełnym obciążeniu zawór jest zamknięty).
- Prędkość obrotowa silnika (jeśli prędkość jest za niska lub za wysoka, zawór jest zamknięty).
- Temperatura powietrza na wlocie.
Komputer wykorzystuje te dane do sterowania zaworem elektromagnetycznym w określonym cyklu pracy. Jeżeli różnica jest minimalna, konwerter podciśnienia jest sterowany w taki sposób, aby zawór EGR nie został uruchomiony. W tej pozycji spoczynkowej zawór elektromagnetyczny przekazuje ciśnienie powietrza zewnętrznego do zaworu EGR. Jeżeli jednak ilość zasysanego powietrza jest większa od wymaganej, elektrozawór jest sterowany w taki sposób, że podciśnienie z pompy próżniowej dociera również do zaworu EGR. Zawór elektromagnetyczny reguluje podciśnienie od pompy próżniowej do zaworu EGR. Powoduje to, że zawór EGR otwiera się na tyle, że różnica pomiędzy powietrzem wymaganym a zasysanym jest zawsze minimalna.
EGR wysokiego i niskiego ciśnienia:
Układ recyrkulacji spalin można podzielić na dwa układy, mianowicie wysokociśnieniowy EGR i niskociśnieniowy EGR. Różnica polega na tym, gdzie gazy spalinowe są oddzielone od wydechu. Poniżej opisano działanie, zalety i wady obu systemów.
Wysokociśnieniowy EGR (krótka trasa):
Spaliny wracają do silnika już przed turbosprężarką. Pomiędzy kolektorem wydechowym a turbosprężarką znajduje się rurka EGR. Często na tej rurze znajduje się chłodnica, która obniża temperaturę spalin. Zawór EGR znajduje się na końcu tej rury. Kiedy zawór EGR się otwiera, spaliny w przewodzie mieszają się z powietrzem dolotowym dostarczanym z chłodnicy międzystopniowej do wlotu silnika.
Zalety wysokociśnieniowego EGR:
- EGR można bardzo szybko dostosować do dynamicznego stanu silnika.
- Podczas zimnego rozruchu EGR pomoże w jak najszybszym podniesieniu temperatury w komorze spalania (standard dla silników Diesla generacji EURO III i nowszych).
Wady:
- Zanieczyszczenie przewodu dolotowego na skutek tworzenia się sadzy.
- Spaliny muszą być chłodzone bardziej niż w przypadku zastosowania niskociśnieniowego EGR.
- Przepływ gazów spalinowych nie jest w pełni wykorzystywany do napędzania turbiny turbosprężarki; część gazu została już wykorzystana przed turbosprężarką.
EGR niskociśnieniowy (długa trasa):
Spaliny zawracane są do wlotu silnika dopiero za filtrem cząstek stałych. Zwykle wylot zaworu EGR jest podłączony do wlotu sprężarki (jak pokazano na rysunku), ale czasami jest on podłączony między chłodnicą powietrza doładowującego a kolektorem dolotowym. Wadą jest to, że zawracane spaliny mają zbyt małe ciśnienie i prędkość. Aby rozwiązać ten problem, w wydechu (za odgałęzieniem EGR) montowany jest dodatkowy zawór. W momencie zamknięcia tego dodatkowego zaworu wzrasta ciśnienie pomiędzy turbosprężarką a zaworem. Spaliny ze względu na zwiększone ciśnienie będą kierowane odgałęzieniem do zaworu EGR.
Zalety niskociśnieniowego EGR:
- Wszystkie spaliny zostały już wykorzystane w turbinie turbosprężarki
- Temperatura spalin jest niska (bez zastosowania chłodnicy EGR) z powodu wysokiego ciśnienia EGR.
- Gaz EGR jest czystszy, między innymi dlatego, że filtr cząstek stałych przeprowadził już doczyszczanie spalin, dzięki czemu mniej zanieczyszczeń silnika na skutek tworzenia się sadzy.
Wady:
- Dodatek spalin do powietrza dolotowego (w zależności od dynamicznego stanu silnika) jest wolniejszy, ponieważ EGR musi pokonać większą odległość.
- Zawór EGR jest dalej od zaworów dolotowych.
Wady i możliwe awarie:
Zawór EGR nie poprawia osiągów silnika. Używanie zaworu EGR może zmniejszyć wydajność i zwiększyć zużycie paliwa. Zanieczyszczenie wewnętrzne również gwałtownie wzrośnie (patrz zdjęcie). Brud przykleja się do wszystkiego i w ten sposób zanieczyszcza również kolektor dolotowy i zawory dolotowe silnika. Zwłaszcza przy spokojnym stylu jazdy zanieczyszczenia te pozostają w silniku.
Jedyną zaletą EGR jest to, że spaliny są czystsze; Emisje NOx maleją. W starszych silnikach wysokoprężnych zawory EGR można było łatwo zamknąć za pomocą płyty zamykającej. Producenci nowych samochodów stosują czujniki i inne metody, aby nie było już możliwości wyłączenia EGR lub oszukania go, ponieważ ciśnienia mierzone są w różnych miejscach rury. Dlatego nowsze samochody również będą musiały dokonać dostosowania oprogramowania systemu zarządzania silnikiem. Często jest to część nowego oprogramowania do tuningu chipów.
Może się zdarzyć, że zawór EGR w sposób niezamierzony pozostanie otwarty, gdy nie jest kontrolowany. Do silnika trafia wówczas zbyt duża ilość gazów spalinowych. Za pomocą urządzenia czytającego możemy to rozpoznać po:
- (ciągle) wysoka temperatura powietrza dolotowego na skutek wydzielania się gazów spalinowych (patrz strona o czujniki temperatury);
- zbyt mała wartość miernika masy powietrza: duży procent napływającego powietrza składa się z powietrza pochodzącego z EGR, a nie z filtra powietrza.
Chłodnica EGR:
Temperatura spalin wynosi około 300 stopni przy częściowym obciążeniu (przy stałej temperaturze na autostradzie) i ponad 700 stopni przy pełnym obciążeniu. Jednak im zimniejsze powietrze dostarczane do dolotu, tym lepsza praca silnika. Zimne powietrze zawiera więcej tlenu. Ciepłe powietrze jest bardziej rozprężone i dlatego zawiera mniej tlenu. Mimo to ciepłe spaliny są zawracane do silnika.
Często pomiędzy zaworem EGR a wlotem silnika znajduje się chłodnica EGR. Działa to jak wymiennik ciepła. Płyn chłodzący przepływa przez chłodnicę EGR (w stałych kanałach, dzięki czemu nie ma bezpośredniego kontaktu ze spalinami). Płyn chłodzący pochłania ciepło ze spalin. Płyn chłodzący staje się cieplejszy, a spaliny schładzają się. Chłodnica EGR obniża temperaturę tak bardzo, jak to możliwe, najlepiej około 100 stopni.
Więcej informacji na temat tej techniki wymiany ciepła można znaleźć w rozdziale wymiennik ciepła.
Oprócz EGR, silniki benzynowe wykorzystują również EGR pompa powietrza wtórnego stosowany do oczyszczania gazów spalinowych i stosowany w silnikach wysokoprężnych SCR (selektywna redukcja katalityczna) katalizator z AdBluezastosowany system dozowania.
