Идея и принцип на действие на EGR клапаните

[Pyrhel]

В последно време съм се заровил до ушите в едни теми... Тоя път ще отворя приказка за EGR системите, тяхната ефективност, полза и усложняването на живота ни с добавянето на ОЩЕ филтри заради тях.

Идеята на рециркулацията на изгорелите газове е, че при връщането им обратно в цилиндрите намаляват температурата, намаляват работния обем при бензина и част от кислорода при дизела. Благодарение на намалената температура, намаляват и азотните окиси, които се получават при подлагането на сместа от азот и кислород под висока температура. Обаче благодарение на останалите 2 пада ефективността на мотора - неговата мощност и разходът на гориво. Интересният момент е, че от моят опит от физическото затапване на EGR пострада икономията на гориво - при извънградско разходът ми се повиши с 1.5 литра (Мондео 2.2 TDCi 155). По тунинг блоговете и форумите се твърди, че причината не е това, че има по-добро изгаряне, а че софтуерът е сметнат за правилно работещ EGR и ако физическото затапване се комбинира със софтуерен "ремонт" на картите, резултатите за икономията на гориво са по-добри от тези при работещ EGR. За жалост така и не пробвах, за да видя ефекта лично при видян негативен такъв при физическото затапване.

Такааа... Вкарват се отработени газове, богати на въгледод обратно в цилиндрите. Твърди се, че те (въглеродните частици) допринасят до по-бързото износване, попадайки в маслото през сегментите. Тъй като кислородът е по-малко, значи и изгореното гориво през работния такт ще бъде по-малко, отделяйки повишено количество сажди. Разбира се това се отнася най-вече за по-тъпите EGR, с които количеството изгорели газове е съвсем 1:гьоторе. Лошото е, че и саждите са лоши за екологията... И хоп - филтър за твърди частици, освен катализатора И още един елемент, който подпомага за понижената ефективност на дизеловият ДВГ.

И ето един интересен цитат:

The normally "dry" intake system of a diesel engine is now subject to fouling from soot, unburned fuel and oil in the EGR bleed, which has little effect on airflow, however, when combined with oil vapor from a PCV system, can cause buildup of sticky tar in the intake manifold and valves. It can also cause problems with components such as swirl flaps, where fitted.

А според Wikipedia:

Though engine manufacturers have refused to release details of the effect of EGR on fuel economy, the EPA regulations of 2002 that led to the introduction of cooled EGR were associated with a 3% drop in engine efficiency, bucking a trend of a 0.5% a year increase.

И още един, които е най-добър...

EGR lowers NOX emissions and increases HC, CO, PM and CO2 emissions. Тhe worst trade-off in the auto industry ever.

When you add EGR it lowers the oxygen content in the cylinder. With less oxygen the combustion is slowed down a bit and it reduces peak firing temps. NOx is created above 2000 K or there abouts, so lowering this temp reduces NOX formation. With less oxygen available the combustion does not burn completely due to rich/lean zones in the chamber. Rich where the fuel spray is and lean where the mixing has not propagated fully. With incomplete combustion you have increasing particulates, higher HC and CO. CO2 increases with EGR usage as more fuel must be injected to maintain the same power output.

Където:
NOX - азотни оксиди
HC - въглеводородни съединения
CO - въглероден моноксид
CO2 - въглероден диоксид

[hotblooded]

 Само един начин не стига за да се снижат емисиите от неизгорели въглеводороди (СН), азотни окиси (NOx), СО (въглероден оксид) и въглероден диоксид(СО2) - просто защото (особено при дизляците) като намаляш едно - се повишава друго.  Емисиите може да ги разделим на две групи - зависещи от качеството на смесообразуването и горенето - СH и СО и зависещи от изгореното гориво и вкарания въздух в двигателя NOx и СО2. Това делене е условно защото двете групи са неразделно съврзани, НО - дори и при идеално горене - NOx и СО2 си остават.  За бензиновите двигатели има една диаграмка която показва съдържанието на NOx СО и СH в зависимост от гориво-въздушното съотношение, в крайна сметка свъременните двигатели работят в крайно тесен, близък до идеалния състав на гориво-въздушната смес, който пък доста ги "скопява" - за да бъде двигателя пъргав се иска едно леко обогатяване (до степен горивото да е с 3-5% в повече от теоретично необходимото), което обаче произвежда "лавина" от СH и СО - поради недостига на въздух - остават неизгорели частици гориво, а изгорялото - не се е окислило напълно до СО2. Ако намалим горивото във сместа с 3-5% за се получи "икономичен състав" - вече имаме "изригване" от NOx. Понеже има излишък от въздух, остава свободен кислород, а азота само това чака.  В бензиновите двигатели мощността се управлява чрез регулирането на количеството гориво-въздушна смес постъпваща в цилиндрите (или количеството въздух при двигателите с директно впръскване) и там нямаме проблем да настроим двигателя да работи с точен състав на сместа (даващ малко отпадък) и за останалото да се грижи катализатора.
При дизляка обаче имаме (почти) непроменено количество въздух в цилиндъра, но променяме количеството гориво - за да гоним хем висока мощност, хем отзивчивост, хем да няма димни завеси, хем и да гори 2/3 от горивото което би изгорил бензинов двигател със същата мощност - е необходим "висш пилотаж".  Доброто изгаряне в дизела зависи от качеството на смесване на горивото с въздуха - трябва да е равномерно, да няма зони с прекалено богата смес и зони само с въздух - на практика е непостижимо. Но близки резултати дава директното впръскване  на няколко "дози" (2-5) с няколко струи в тороидална (или подобна форма) горивна камера, в която предварително е образуван вихър (направо си е торнадо) - двигателите със горивна система "common rail". За да се образува това торнадо, обаче е необходимо въздухът да преминава през каналите на главата с тесен диапазон скорости - за това си имаме и турбо (не сте виждали комън рейл без турбо - нали? )   Тук въздухът винаги е повече, което ще рече че и азотът също е в повече, "торнадото" е решило проблема с CH, излишъкът от кислород решава проблема с СО, остават СО-2 и NOx.  Как да преборим и двете?  Ако успеем да намалим харченето на гориво (да запазим мощността обаче) - ще решим този проблем, поне частично. Но как двигателя хем да има достатъчно "ряз", хем да намалим разхода...  ако просто намаляваме количеството гориво - ще излезем от границите на приемливите скорости на горене (ако падне скоростта на горене, пада и мощността), ако намаляме въздуха - как да стане това - дроселирането на въздуха на входа на двигателя в един момент се превръща в пречка, която увеличава механичните загуби... Остава да подадем някакъв "баласт" - такъв си имаме - изгорелите газове - ето го и EGR-a - поставяме клапан които по задание от ECM се отваря и затваря и подава известно количество изгорели газове в пълнителния тракт. Какво става обаче когато те попаднат в цилиндъра - "торнадото" се върти с "космическа" скорост -оборотите на вихъра са между гонят 10 пъти оборотите на двигателя (преди 10 години бяха в този порядък) - сместа съдържа 4 компонента (основно) NOx, СО-2 (от изгорелите газове) азот и кислород (от въздуха) - центроежните сили моментално пращат СО-2 (1,7 пъти по тежък от въздуха) в периферията на цилиндъра да не "трови" горенето - впръскване (първа доза), торнадото леко е отнесло първите 5 облачета, впръскване, вече доста по-силна доза, възпламеняване в зоните пред отворите на дюзата, но вихъра разнася пламъка и той бързо обхваща цялата камера...   Вкарването на NOx в горивната камера при процеса горене има още един ефект -  всяка химична реакция се забавя когато крайния резултат не се отстранява от реакционната среда. Тоест - присъствието на NOx по време на горенто - намалява образуването на нови молекули NOx при горенeто.
  "Проклятието на впръскването с високо налягане" - образуването на твърдите частици в дизеловия двигател дълги години се е дължало само на лошо смесообразуване, но с появата на системите за впръскване под високо налягане и разбиването на порцията на 4-5 (а вече може би и на повече струи) което пък намалява и диаметъра на отворите на дюзата води също до образуване на твърди частици - механизъма е следния: когато капчицтата гориво бъде изстреляна от дюзата - започва интензивно изпарение на по леките фракции на дизеловото гориво, но  след началото на горенето, ако капката не е изцяло изпарена - горенето се ограничава само по повърхността, а вътрешността на капката коксува и се превърща твърда частичка - честито, вече ви трябва и филтър за твърди частици, но не заради EGR-a.   
Защо на дизляка въпреки EGR-a му е необходим и катализатор... ами защото тези без катализатор са до Евро4... за 5 и 6 колкото и да се мъчат без катализатор - не става.
По горе пропуснах EGR-a при бензиновите двигатели - принципа е същия, но там количествата са по-малки (защото нямаме излишък от кислород и азот).   Наклонения шрифт е "причината" когато газаджията направи "кастъм настройка" на АГУ-то колата да върви на газ както си е вървяла на бензин, въпреки че самите физико-химични свойства на пропана и бутана - загубата на мощност е минимум 10%... 
Защо новите коли се трошат толкова много? - Ами - защото има какво да се чупи и поврежда И защото са "чипосани" още в завода. И най-вече - защото съвременните методи за проектиране + маркетинга дават възможност достатъчно точно да се предвиди колко ще се кара една кола докато е в гаранция, и да не се харчат излишни средства за правене на "вечни коли" като  през 70те и 80те години

[Pyrhel]

Иво, супер пост

Нещо, което не съм ровил, а е интересно, маслените филтри би ли следвало да са проектирани да хващат въглеродните частици?

[hotblooded]

Иво, супер пост

Нещо, което не съм ровил, а е интересно, маслените филтри би ли следвало да са проектирани да хващат въглеродните частици?

Всъщност "вредното действие на твърдите частици" е като на холестерола в кръвоносните съдове - наслояват се и постепенно причиняват запушвания. Качествения филтър ги спира да попадат в маслената система - а в картера не пречат,  навременната смяна на маслото с подходящо - очиства в голяма степен налепите. 
В горния пост пропуснах да намеся и скоростите на горене на гориво-въздушна смес които при различните състави и налягания в края на сгъстяване са различни и също влияят за образуването на NOx, CO i CH...   на кратко - при висока скорост на горене получаваме и висока мощност, но и твърде много СН и твърди частици (онова за капчиците), когато наляганет в края на сгъстяване расте - нараства и скоростта на горене - от там и вредните емисии, и най-неприятното - налягането нараства твърде бързо и товари ударно (взривно) частите на двигателя, а ниското налягане в края на сгъстяване води до по ниска температура, което пък води до затрудено запалване и изгаряне на сместа. За да бъде това налягане в подходящ диапазон се грижи тандема - VTG + EGR - когато не ни трябва въздух за да горим гориво - пускаме малко "пушек" и така подържаме налягането в подходящ диапазон.

[opex]

Гориво+въздух=лайна (от гледна точка на всеки, който е загрижен за природата (с или без кавички)).
Не може да вкарваш лайна и да излизат цветя. (това не е като вица за малоумния Иванчо с баща си в кланицата)

Възможно най-тъпо казано - след процеса на горене и образуване на лайна, по пътя им към дупката да ауспуха трябва да има "НЕЩО" обръщащо процеса, правещо в най-лошият случай пак въздух+гориво, ако не просто водичка, или най-добрия - въздух+каквото_и_да_е_нужно_за_създаването_на_суровината_от_която_се_получава_горивото. Без загуби. Как ще стане

[hotblooded]

Който яде - сере. Но подбора какво и колко да се яде и пие здравият организъм (правилна обмяна на веществата) определят формата размера и миризмата на гомното. Както и дали ще има "детонационно горене" (пръдня) и какъв звук и аромат ще има. 

[pAbLo]

А дали сте виждали колектор на бензинов мотор с директно впръскване и EGR...
Дизеловия налеп пасти да яде...
Очаквам екобуустите да дават дино мощности около 50-60 коня след време 

[marti1996]

един приятел ми каза да му извадя буксата и ми се стори каточели повече вървеше ама си я върнах 

[Pyrhel]

Внушение При изправен EGR не трябва да има разлика, защото се затваря веднага при настъпване на педала.