EGR

Tópicos:

Geral
Objetivo do sistema EGR
Operação
EGR de alta e baixa pressão
Desvantagens e possíveis avarias
Resfriador EGR

Geral:
Um EGR (Recirculação dos Gases de Escape), também chamado de “UGR” (Recirculação dos Gases de Escape) em algumas marcas, tem a função de devolver parte dos gases de escape ao motor. A válvula EGR é usada em motores a gasolina e diesel. O EGR é montado no lado do escapamento do bloco do motor.

Um tubo de metal grosso vai do coletor de escapamento até o resfriador EGR. Isto arrefece os gases de escape quentes (efeito de um permutador de calor). Do refrigerador EGR, os gases de escape vão para a válvula EGR, que mistura os gases de escape com o ar fornecido. A EGR pode ser realizada como alta pressão (rota curta) ou baixa pressão (rota longa). Ambos os sistemas têm suas próprias vantagens e desvantagens. Isto é descrito no capítulo EGR de alta e baixa pressão (mais adiante nesta página).

A válvula EGR e os tubos podem ser montados em locais diferentes, mas os gases de escape são sempre extraídos o mais próximo possível do coletor de escape. A imagem abaixo mostra os locais onde os componentes EGR são montados no bloco do motor.

Como a válvula EGR precisa ser aberta ou completamente fechada em múltiplas posições, uma é usada motor de passo para operar a válvula.

Objetivo do sistema EGR:
Ao adicionar pequenas quantidades de gases de escape ao ar fresco no trato de admissão do motor, o teor de oxigênio para combustão diminui. Uma proporção de oxigênio mais baixa resulta em uma combustão “menos boa”. A velocidade de combustão e a temperatura de combustão diminuem. A temperatura mais baixa dos gases de combustão reduz o teor de óxido de nitrogênio (NOx). Isto torna os gases de escape mais limpos, o que beneficia os requisitos ambientais.

Nos motores mais antigos, a válvula EGR fecha quando o motor está frio. Nos motores novos, a válvula também fica aberta quando o motor está frio, para que os gases quentes do escapamento ajudem a aquecer o motor. O EGR fica inoperante durante a aceleração, desaceleração e marcha lenta. Em carga parcial, a operação é totalmente utilizada.

Operação:
O computador controla a quantidade de gases de escape que podem retornar ao motor com base nos seguintes dados:

A carga do motor (o EGR só funciona com carga parcial; com carga total a válvula está fechada).
A rotação do motor (se a rotação for muito baixa ou muito alta, a válvula é fechada).
A temperatura do ar de entrada.

O computador usa esses dados para controlar a válvula solenóide com um determinado ciclo de trabalho. Se a diferença for mínima, o conversor de vácuo é controlado de forma que a válvula EGR não seja ativada. Nesta posição de repouso, a válvula solenóide transmite a pressão do ar externo para a válvula EGR. No entanto, se a quantidade de ar aspirado for superior à quantidade de ar necessária, a válvula solenóide é controlada de forma que o vácuo da bomba de vácuo também seja aplicado à válvula EGR. A válvula solenóide regula o vácuo da bomba de vácuo para a válvula EGR. Isto faz com que a válvula EGR abra tanto que a diferença entre o ar necessário e o ar aspirado é sempre mínima.

EGR de alta e baixa pressão:
O sistema de recirculação dos gases de escape pode ser dividido em dois sistemas, nomeadamente o EGR de alta pressão e o EGR de baixa pressão. A diferença é onde os gases de escape se ramificam do escapamento. A operação, vantagens e desvantagens de ambos os sistemas são descritas a seguir.

EGR de alta pressão (rota curta):
Os gases de escapamento já retornam ao motor antes do turbo. Existe um tubo EGR entre o coletor de escape e o turbo. Freqüentemente, há um resfriador neste tubo para reduzir a temperatura dos gases de escape. A válvula EGR está no final desta linha. Quando a válvula EGR abre, os gases de escape na linha se misturam com o ar de admissão fornecido do intercooler para a admissão do motor.

Vantagens do EGR de alta pressão:

O EGR pode ser adaptado muito rapidamente às condições dinâmicas do motor.
Durante um arranque a frio, o EGR ajudará a aumentar a temperatura na câmara de combustão o mais rapidamente possível (padrão para motores diesel da geração EURO III e posteriores).

Contras:

Contaminação no trato de admissão devido à formação de fuligem.
Os gases de escape devem ser mais resfriados do que quando um EGR de baixa pressão é usado.
O fluxo dos gases de escape não é totalmente utilizado para acionar a turbina do turbo; parte do gás já é aproveitado antes do turbo.

EGR de baixa pressão (percurso longo):
Os gases de escape só retornam à admissão do motor após o filtro de partículas. Normalmente a saída da válvula EGR é conectada à entrada do compressor (conforme mostrado na figura), mas às vezes é conectada entre o intercooler e o coletor de admissão. A desvantagem é que o gás de exaustão retornado tem pressão e velocidade muito baixas. Para resolver isso, uma válvula extra é instalada no escapamento (após o ramal EGR). No momento em que esta válvula extra se fecha, a pressão entre o turbo e a válvula aumenta. Os gases de escape serão conduzidos através do ramal até a válvula EGR devido ao aumento da pressão.

Vantagens do EGR de baixa pressão:

Todos os gases de escape já foram utilizados na turbina do turbo
A temperatura dos gases de escape é baixa (sem o uso de um refrigerador EGR) devido à alta pressão do EGR.
O gás EGR é mais limpo porque, entre outras coisas, o filtro de partículas já realizou o pós-tratamento dos gases de escape, portanto menos poluição do motor devido à formação de fuligem.

Contras:

A adição de gases de escape ao ar de admissão (de acordo com a condição dinâmica do motor) é mais lenta, porque o EGR tem que percorrer uma distância maior.
A válvula EGR está mais distante das válvulas de admissão.

Desvantagens e possíveis avarias:
A válvula EGR não melhora o desempenho do motor. Usar a válvula EGR pode reduzir o desempenho e aumentar o consumo. A contaminação interna também aumentará acentuadamente (ver imagem). A sujeira gruda em tudo e dessa forma contamina também o coletor de admissão e as válvulas de admissão do motor. Especialmente com um estilo de condução calmo, estes contaminantes permanecem no motor.

A única vantagem do EGR é que os gases de escape são mais limpos; As emissões de NOx estão a diminuir. Com os motores diesel mais antigos, as válvulas EGR podiam ser facilmente fechadas através de uma placa de fecho. Os fabricantes de carros novos utilizam sensores e outros métodos para garantir que não seja mais possível desligar o EGR ou enganá-lo, porque as pressões são medidas em vários pontos da tubulação. É por isso que os carros mais novos também precisarão fazer um ajuste de software no sistema de gerenciamento do motor. Isso geralmente faz parte do novo software para ajuste de chip.

Pode acontecer que a válvula EGR permaneça aberta involuntariamente enquanto não está sendo controlada. Muitos gases de escape são então fornecidos ao motor. Com um dispositivo de leitura podemos reconhecer isso:

uma temperatura do ar de admissão (permanentemente) elevada como resultado dos gases de escape (ver a página sobre o sensores de temperatura);
um valor demasiado baixo do medidor de massa de ar: uma grande percentagem do ar que entra consiste em ar proveniente do EGR, em vez de proveniente do filtro de ar.

Refrigerador EGR:
A temperatura dos gases de escape é de aproximadamente 300 graus em carga parcial (a uma temperatura constante na rodovia) e mais de 700 graus em plena carga. Porém, quanto mais frio for o ar fornecido à admissão, melhor será o desempenho do motor. O ar frio contém mais oxigênio. O ar quente é mais expandido e, portanto, contém menos oxigênio. Ainda assim, os gases de escape quentes são realimentados no motor.
Freqüentemente, há um resfriador EGR entre a válvula EGR e a admissão do motor. Isso funciona como um trocador de calor. O líquido refrigerante flui através do refrigerador EGR (em canais fixos, para que não entre em contato direto com os gases de escape). O refrigerante absorve o calor dos gases de escape. O líquido refrigerante fica mais quente e os gases de escape esfriam. O refrigerador EGR reduz a temperatura tanto quanto possível, de preferência em torno de 100 graus.

Mais informações sobre esta técnica de troca de calor podem ser encontradas no capítulo trocador de calor.

Além do EGR, os motores a gasolina também utilizam um EGR bomba de ar secundária usado para pós-tratamento dos gases de escape e é usado em motores diesel SCR (Redução Catalítica Seletiva) catalisador com AdBluesistema de dosagem aplicado.