Ανακυκλοφορία καυσαερίων

Από τη Βικιπαίδεια, την ελεύθερη εγκυκλοπαίδεια
Μετάβαση σε: πλοήγηση, αναζήτηση

Η τεχνική ανακυκλοφορίας των καυσαερίων (exhaust gas recirculation) χρησιμοποιείται για την μείωση των οξειδίων του αζώτου (NOx) στα καυσαέρια των κινητήρων εσωτερικής καύσης. Τα οξείδια του αζώτου δημιουργούνται σε μεγάλη ποσότητα στον θάλαμο καύσης, όταν αναπτυχθούν υψηλές θερμοκρασίες (πάνω από 2000° C). Σε αυτή την περίπτωση, ο τριοδικός καταλύτης δεν μπορεί να τα αναγάγει, με αποτέλεσμα να εκπέμπονται στο περιβάλλον. Αυτό συμβαίνει κατά την καύση "φτωχού" μίγματος, δηλ. σε συνθήκες χαμηλού φορτίου του κινητήρα.

Η λειτουργία της βαλβίδας EGR συνίσταται στο να ανοίγει, υπό ορισμένες συνθήκες, μια μικρή δίοδο ανάμεσα στην πολλαπλή εξαγωγής και στην πολλαπλή εισαγωγής, οπότε ένα μέρος των καυσαερίων (πολλαπλή εξαγωγής) αναρροφάται στο προς καύση μίγμα (πολλαπλή εισαγωγής). Η ποσότητα των αδρανών αυτών καυσαερίων αντικαθιστά ένα μέρος του ατμοσφαιρικού αέρα στο προς καύση μίγμα με αποτέλεσμα την μείωση της θερμοκρασίας καύσης, άρα και την μείωση των οξειδίων του αζώτου.

Στα σύγχρονα συστήματα ψεκασμού η βαλβίδα EGR, πέρα από την μείωση εκπομπής των οξειδίων του αζώτου, χρησιμεύει επίσης:

  • Στην μείωση της κατανάλωσης καυσίμου κατά την λειτουργία με μεσαία και χαμηλά φορτία. Επειδή εισάγεται καυσαέριο στην πολλαπλή εισαγωγής μετά την "πεταλούδα", γίνεται μείωση των “απωλειών πεταλούδας”. Οι απώλειες πεταλούδας, είναι απώλεια ισχύος που καταναλώνεται από τον κινητήρα για την δημιουργία υποπίεσης στην πολλαπλή εισαγωγής, όταν η πεταλούδα γκαζιού είναι κλειστή ή μερικώς κλειστή.
  • Στην αύξηση της γωνίας της προπορείας (αβάνς) (όσο διαρκεί η λειτουργία της EGR ).

Το μίγμα είναι λιγότερο ευαίσθητο σε κρουστική καύση, άρα μπορεί να αυξηθεί η προπορεία για καλύτερη απόδοση του κινητήρα.

Με την λειτουργία της EGR, προφανώς μειώνεται η ισχύς του κινητήρα. Έτσι, η λειτουργία της ακυρώνεται ή μειώνεται στις παρακάτω καταστάσεις λειτουργίας :

  • Στο πλήρες φορτίο ή στην απότομη επιτάχυνση
  • Στην λειτουργία με κρύο κινητήρα
  • Στο ρελαντί (προκαλεί ασταθές ρελαντί)
  • Σε λειτουργία του κινητήρα σε μεγάλο υψόμετρο (έλλειψη επαρκούς οξυγόνου στον ατμοσφαιρικό αέρα)
  • Σε πολύ υψηλή θερμοκρασία του αέρα εισαγωγής (για αποφυγή υπερθέρμανσης των ακροφυσίων).

Υπάρχουν δυο τύποι βαλβίδων EGR:

  1. Οι βαλβίδες που ενεργοποιούνται με τη δημιουργία υποπίεσης από την πολλαπλή εισαγωγής. Στους παλαιότερους τύπους η υποπίεση εφαρμοζόταν όταν ο κινητήρας έφτανε σε θερμοκρασία λειτουργίας με κάποιο διακόπτη ON-OFF, συνήθως θερμικό, στους νεότερου τύπου κινητήρες (κατασκευής μετά το 1990) με εντολή γείωσης από την ECU.
  2. Οι βαλβίδες που ενεργοποιούνται ηλεκτρονικά, άμεσα, με ηλεκτρικό σήμα από την ECU. Έχουν τα πλεονεκτήματα της γρήγορης απόκρισης, της μεγάλης ροής ενώ επιπλέον δεν καταλαμβάνουν μεγάλο χώρο.

Οι ηλεκτρονικά ενεργοποιούμενες βαλβίδες διακρίνονται, επίσης, στους εξής τύπους:

  • Πολλαπλή βαλβίδα της General Motors: ενεργοποιεί έως τρία ανοίγματα με τρία ανεξάρτητα πηνία και μπορεί να δώσει επτά διαφορετικές παροχές (υπάρχει και αντίστοιχος με δύο πηνία).
  • Γραμμική (linear) βαλβίδα: Διαθέτει ένα πηνίο και ενεργοποιείται με σήμα τάσης με διαμόρφωση κατά πλάτος (PWM σήμα φόρτισης), επιτρέποντας μεταβαλλόμενη παροχή. Οι βαλβίδες αυτού του τύπου διαθέτουν συνήθως και αισθητήρα θέσης (ποτενσιόμετρο), που πληροφορεί την ECU για την θέση ανοίγματος της βαλβίδας.
  • Η Γραμμική βαλβίδα με βηματικό κινητήρα. Βαλβίδες αυτού του τύπου είναι παρόμοιες με τις βαλβίδες ρύθμισης ρελαντί. Έχουν το πλεονέκτημα της ακριβούς ρύθμισης και δεν χρειάζονται αισθητήρα θέσης.