Sistema de recirculación de gases de escape

Con los crecientes requisitos de los estándares ambientales, se agregan gradualmente sistemas adicionales a un automóvil moderno que cambian los modos de funcionamiento del motor de combustión interna, ajustan la composición de la mezcla de aire y combustible, neutralizan los compuestos de hidrocarburos contenidos en el escape, etc.

Tales dispositivos incluyen conversor catalítico, adsorbedor, AdBlue y otros sistemas. Ya hemos hablado de ellos en detalle. Ahora nos centraremos en un sistema más, del que todo automovilista está obligado a controlar la salud. Esta es la recirculación de gases de escape. Considere cómo se ve el dibujo del sistema, cómo funciona, qué tipos hay y también qué ventajas tiene.

¿Qué es un sistema de recirculación de gas para automóviles?

En la literatura técnica y en la descripción del automóvil, este sistema se llama EGR. La decodificación de esta abreviatura del inglés significa literalmente "recirculación de gases de escape". Si no entra en los detalles de las diversas modificaciones de los sistemas, de hecho, esta es una válvula de recirculación que se instala en la tubería que conecta los colectores de admisión y escape.

Este sistema está instalado en todos los motores modernos equipados con una unidad de control electrónico. La electrónica le permite ajustar con mayor precisión varios mecanismos y procesos en la unidad de potencia, así como en sistemas cuyo trabajo está estrechamente relacionado con el funcionamiento del motor de combustión interna.

En un momento determinado, la trampilla EGR se abre ligeramente, por lo que el escape ingresa parcialmente al sistema de admisión del motor (para obtener más información sobre el dispositivo y el principio de su funcionamiento, lea en otra reseña). Como resultado, la corriente de aire fresco se mezcla parcialmente con el gas de escape. En este sentido, surge la pregunta: ¿por qué necesita gases de escape en el sistema de admisión, si se necesita una cantidad suficiente de oxígeno para el funcionamiento eficiente del motor? Si hay una cierta cantidad de oxígeno no quemado en los gases de escape, la sonda lambda puede mostrar esto (se describe en detalle aquí). Tratemos de lidiar con esta aparente contradicción.

Finalidad del sistema de recirculación de gases de escape

Para nadie es un secreto que cuando se quema el combustible y el aire comprimido en el cilindro, no solo se libera energía decente. Este proceso va acompañado de la liberación de una gran cantidad de sustancias tóxicas. Los más peligrosos son los óxidos de nitrógeno. Parcialmente son combatidos por un convertidor catalítico, que se instala en el sistema de escape de un automóvil (en qué elementos consta este sistema y cómo funciona, lea por separado).

Otra posibilidad para reducir el contenido de tales sustancias en el escape es cambiar la composición de la mezcla aire-combustible. Por ejemplo, la unidad de control electrónico aumenta o disminuye la cantidad de combustible inyectado en la porción de aire fresco. Esto se llama empobrecimiento / enriquecimiento de MTC.

Por otro lado, cuanto más oxígeno ingresa al cilindro, mayor es la temperatura de combustión de la mezcla de aire / combustible. Durante este proceso, se libera nitrógeno de la combinación de la descomposición térmica de la gasolina o el combustible diesel y las altas temperaturas. Este elemento químico entra en una reacción oxidativa con el oxígeno, que no tuvo tiempo de quemarse. Además, la velocidad de formación de estos óxidos está directamente relacionada con la temperatura del entorno de trabajo.

El propósito del sistema de recirculación es precisamente reducir la cantidad de oxígeno en la porción de aire fresco. Debido a la presencia de una pequeña cantidad de gas de escape en la composición del VTS, se proporciona un ligero enfriamiento del proceso de combustión en los cilindros. En este caso, la energía del proceso en sí no cambia, ya que el mismo volumen continúa fluyendo hacia el cilindro, que contiene la cantidad de oxígeno necesaria para encender el combustible.

El flujo de gas se considera convencionalmente inerte, ya que es un producto de la combustión del HTS. Por esta razón, por sí solo, ya no es capaz de arder. Si se mezcla una cierta cantidad de gases de escape con una porción nueva de la mezcla de aire y combustible, la temperatura de combustión disminuirá ligeramente. Debido a esto, el proceso de oxidación del nitrógeno será menos activo. Es cierto que la recirculación reduce ligeramente la potencia de la unidad de potencia, pero el automóvil conserva su dinamismo. Esta desventaja es tan insignificante que es casi imposible notar la diferencia en el transporte ordinario. La razón es que este proceso no ocurre en los modos de potencia del motor de combustión interna, cuando aumenta su velocidad. Solo funciona a bajas y medias revoluciones (en unidades de gasolina) o en ralentí y bajas revoluciones (en el caso de motores diésel).

Entonces, el propósito del sistema EGR es reducir la toxicidad del escape. Gracias a esto, el coche tiene más posibilidades de encajar en el marco de las normas medioambientales. Se utiliza en cualquier motor de combustión interna moderno, independientemente de que sea de gasolina o diésel. La única advertencia es que el sistema no es compatible con algunas unidades que están equipadas con turbocompresores.

Principios generales de funcionamiento del sistema de recirculación de gases de escape

Aunque hoy en día existen varios tipos de sistemas en los que se realiza la conexión del colector de escape a la entrada a través de una válvula neumática, tienen un principio de funcionamiento común.

La válvula no siempre se abrirá. Cuando un motor frío arranca, funciona al ralentí y también cuando alcanza la velocidad máxima del cigüeñal, el acelerador debe permanecer cerrado. En otros modos, el sistema funcionará y la cámara de combustión de cada grupo de cilindro-pistón recibirá una pequeña cantidad de productos de combustión de combustible.

Si el dispositivo funcionará al ralentí del motor o en el proceso de alcanzar su temperatura de funcionamiento (sobre lo que debería ser, lea aquí), la unidad se volverá inestable. La máxima eficiencia de la válvula EGR se logra solo cuando el motor está funcionando a cerca de las rpm promedio. En otros modos, la concentración de óxidos de nitrógeno es mucho menor.

Cuando el motor se está calentando, la temperatura de combustión en las cámaras no es tan alta como para que se forme una gran cantidad de óxidos nitrosos y no se necesita una pequeña cantidad de escape para regresar a los cilindros. Lo mismo ocurre a bajas velocidades. Cuando el motor alcanza la velocidad máxima, debería desarrollar la máxima potencia. Si se dispara la válvula, solo interferirá, por lo tanto, en este modo, el sistema estará en un estado inactivo.

Independientemente del tipo de sistemas, el elemento clave en ellos es una trampilla que bloquea el acceso de los gases de escape al sistema de admisión. Dado que la alta temperatura de la corriente de gas ocupa más volumen que el análogo enfriado, el gas de escape debe enfriarse para que la eficiencia de combustión del HTS no disminuya. Para esto, hay un enfriador o intercooler adicional asociado con el sistema de enfriamiento del motor. El circuito en cada modelo de automóvil puede ser diferente, pero contará con un radiador que estabiliza el proceso de mantener la temperatura óptima para el dispositivo.

En cuanto a los motores diesel, la válvula en ellos está abierta en XX. El vacío en el sistema de admisión atrae los gases de escape hacia los cilindros. En este modo, el motor recibe aproximadamente el 50 por ciento de los gases de escape (en relación con el aire fresco). A medida que aumenta la velocidad, el actuador de la compuerta lo mueve gradualmente a la posición cerrada. Básicamente, así es como funciona el diésel.

Si hablamos de una unidad de gasolina, entonces una alta concentración de gases de escape en el tracto de admisión está plagada de un mal funcionamiento del motor de combustión interna. Por lo tanto, en este caso, el funcionamiento del sistema es ligeramente diferente. La válvula se abre cuando el motor alcanza una velocidad media. Además, el contenido de escape en una porción nueva de BTC no debe exceder el 10 por ciento.

El conductor se entera de la regeneración incorrecta mediante la señal Check Engine en el tablero. Aquí están las principales averías que puede tener un sistema de este tipo:

• El sensor de apertura de la trampilla se ha roto. Por lo general, aparte de una dosis incorrecta y una bombilla que se enciende en el ordenado, no sucede nada crítico.
• Daño a la válvula o su sensor. La principal razón de este mal funcionamiento es el contacto constante con los gases calientes que salen del motor. Dependiendo del tipo de sistema, la ruptura de este elemento puede ir acompañada de un agotamiento o viceversa enriquecimiento del MTC. Si los motores usan un sistema combinado equipado con sensores como MAF y MAP, entonces, en ralentí, la mezcla se enriquece excesivamente y, a una velocidad alta del cigüeñal, el BTC es dramáticamente más delgado.

Cuando el sistema falla, la gasolina o el diesel se queman mal, debido a lo cual ocurren fallas que lo acompañan, por ejemplo, la vida útil del catalizador se reduce drásticamente. Así es como se ve el comportamiento del motor en la práctica con un mecanismo de retorno de los gases de escape defectuoso.

Para estabilizar el ralentí, la unidad de control ajusta el funcionamiento del sistema de combustible y el encendido (si es una unidad de gasolina). Sin embargo, no puede hacer frente a esta tarea en el modo transitorio, ya que abrir el acelerador aumenta en gran medida el vacío y la presión de escape aumenta bruscamente, por lo que fluye más gas de escape a través del amortiguador abierto.

Como resultado, el motor no recibe la cantidad de oxígeno necesaria para la combustión completa del combustible. Dependiendo del grado de avería, el automóvil puede sacudirse, puede haber fallas de encendido, inestabilidad o ausencia total de XX, el motor de combustión interna puede arrancar mal, etc.

Hay lubricación nebulizada en el colector de admisión de la unidad. Con su contacto constante con los gases de escape calientes, las superficies internas del colector, las válvulas, la superficie externa de los inyectores y las bujías se cubrirán rápidamente con depósitos de carbón. En algunos casos, el encendido del combustible puede ocurrir antes de que el BTC ingrese al cilindro (si presiona el pedal del acelerador con fuerza).

En cuanto a la velocidad de ralentí inestable, en caso de falla de la válvula EGR, puede desaparecer por completo o puede elevarse a límites críticos. Si el automóvil está equipado con una transmisión automática, el automovilista en el segundo caso pronto tendrá que gastar dinero en la reparación de la transmisión automática. Dado que cada fabricante implementa el proceso de recirculación de gases de escape a su manera, el mal funcionamiento de este sistema es de naturaleza individual. Además, las consecuencias de esto están directamente influenciadas por el estado técnico de la unidad de potencia, el sistema de encendido y el sistema de combustible.

La desactivación del sistema hará que el motor diésel trabaje más en ralentí. Se observará un consumo de combustible ineficiente en un motor de gasolina. En algunos casos, el catalizador se obstruye más rápido debido a la gran cantidad de hollín que aparece como resultado del uso de una mezcla incorrecta de aire y combustible. La razón es que la electrónica de un automóvil moderno está diseñada para este sistema. Para evitar que la unidad de control realice una enmienda para la recirculación, debe volver a escribirla, como con el ajuste de chip (lea sobre este procedimiento aquí).

Tipos de sistemas de recirculación

En un automóvil moderno, se puede instalar uno de los tres tipos de sistemas EGR en la unidad de potencia:

1. De acuerdo con el estándar ecológico Euro4. Este es un sistema de alta presión. La tapa se encuentra directamente entre los colectores de admisión y escape. A la salida del motor, el mecanismo se sitúa delante de la turbina. En este caso se utiliza una válvula electroneumática (anteriormente se utilizaba un análogo neumático-mecánico). La acción de tal esquema es la siguiente. Acelerador cerrado: el motor está al ralentí. El vacío en el tracto de admisión es pequeño, por lo que la solapa está cerrada. Cuando presiona el acelerador, aumenta el vacío en la cavidad. Como resultado, se crea una contrapresión en el sistema de admisión, por lo que la válvula se abre por completo. Una cierta cantidad de gas de escape se devuelve a los cilindros. En este caso, la turbina no funcionará, ya que la presión de los gases de escape es baja y no pueden hacer girar su impulsor. Las válvulas neumáticas no se cierran después de abrirse hasta que la velocidad del motor desciende al valor apropiado. En sistemas más modernos, el diseño de recirculación incluye válvulas y sensores adicionales que ajustan el proceso de acuerdo con los modos del motor.
2. De acuerdo con el estándar ecológico Euro5. Este sistema es de baja presión. En este caso, el diseño se modifica ligeramente. El amortiguador está ubicado en el área detrás del filtro de partículas (sobre por qué es necesario y cómo funciona, lea aquí) en el sistema de escape y en la admisión, delante del turbocompresor. La ventaja de esta modificación es que los gases de escape tienen tiempo para enfriarse un poco, y debido a su paso por el filtro, se limpian de hollín y otros componentes, por lo que el dispositivo en el sistema anterior tiene una vida útil más corta. . Esta disposición proporciona el retorno de los gases de escape también en modo turboalimentado, ya que el escape pasa completamente a través del impulsor de la turbina y lo hace girar. Gracias a dicho dispositivo, el sistema no reduce la potencia del motor (como dicen algunos automovilistas, no "ahoga" el motor). En muchos modelos de automóviles modernos, el filtro de partículas y el catalizador se regeneran. Debido al hecho de que la válvula y su sensor están ubicados más lejos de la unidad cargada térmicamente del automóvil, no suelen fallar después de varios de estos procedimientos. Durante el proceso de regeneración, la válvula se cerrará ya que el motor requiere combustible adicional y más oxígeno para elevar temporalmente la temperatura en el DPF y quemar el hollín que contiene.
3. De acuerdo con el estándar ecológico Euro6. Este es un sistema combinado. Su diseño consta de elementos que forman parte de los dispositivos descritos anteriormente. Dado que cada uno de estos sistemas funciona solo en su propio modo, la admisión del sistema de escape del motor de combustión interna está equipada con válvulas de ambos tipos de mecanismos de recirculación. Cuando la presión en el colector de admisión es baja, se dispara una etapa típica del indicador Euro5 (baja presión), y cuando la carga aumenta, se activa la etapa, que se utiliza en automóviles que cumplen con la Euro4 (alta presión) eco. estándar.

Así funcionan los sistemas que pertenecen al tipo de recirculación externa (el proceso tiene lugar fuera de la unidad de potencia). Además, hay un tipo que proporciona un suministro interno de gases de escape. Es capaz de eliminar parte del escape como si estuviera entrando en el colector de admisión. Solo este proceso se asegura girando ligeramente los árboles de levas. Para ello, se instala adicionalmente un desfasador en el mecanismo de distribución de gas. Este elemento, en un cierto modo de funcionamiento del motor de combustión interna, cambia ligeramente la sincronización de la válvula (qué es y qué valor tienen para el motor, se describe por separado).

En este caso, ambas válvulas del cilindro se abren en un momento determinado. La concentración de gas de escape en la porción fresca de BTC depende de cuánto tiempo estén abiertas estas válvulas. Durante este procedimiento, la entrada se abre antes de que el pistón alcance el punto muerto superior y la salida se cierra justo antes del PMS del pistón. Debido a este breve período, una pequeña cantidad de escape fluye hacia el sistema de admisión y luego es succionada hacia el cilindro a medida que el pistón se mueve hacia BDC.

La ventaja de esta modificación es una distribución más uniforme de los gases de escape en los cilindros, así como la velocidad del sistema es mucho mayor que en el caso de la recirculación externa.

Los sistemas de recirculación modernos incluyen un radiador adicional, cuyo intercambiador de calor permite que los gases de escape se enfríen rápidamente antes de que entren en el tracto de admisión. Es imposible especificar la configuración exacta de dicho sistema, ya que los fabricantes de automóviles implementan este proceso de acuerdo con diferentes esquemas y se pueden ubicar elementos de control adicionales en el dispositivo.

Válvulas de recirculación de gas

Por separado, cabe mencionar las variedades de válvulas EGR. Se diferencian entre sí en la forma en que se gobiernan. Según esta clasificación, todos los mecanismos se dividen en:

• Válvulas neumáticas. Este tipo de dispositivo ya casi no se usa. Tienen un principio de funcionamiento de vacío. La trampilla se abre por el vacío generado en el tracto de admisión.
• Electroneumático. Una electroválvula controlada por una ECU está conectada a la válvula neumática en dicho sistema. La electrónica del sistema de a bordo analiza los modos del motor y, en consecuencia, ajusta el funcionamiento del amortiguador. La unidad de control electrónico recibe señales de sensores de temperatura y presión del aire, temperatura del refrigerante, etc. y, dependiendo de los datos recibidos, activa el accionamiento eléctrico del dispositivo. La peculiaridad de tales válvulas es que el amortiguador en ellas está abierto o cerrado. El vacío en el sistema de admisión se puede crear mediante una bomba de vacío adicional.
• Electrónico. Este es el desarrollo de mecanismos más reciente. Las electroválvulas funcionan directamente a partir de las señales de la ECU. La ventaja de esta modificación es su buen funcionamiento. Está provisto de tres posiciones de amortiguación. Esto permite que el sistema ajuste automáticamente la dosis de gases de escape de acuerdo con el modo del motor de combustión interna. El sistema no utiliza vacío en el tracto de admisión para controlar la válvula.

Beneficios del sistema de recirculación

Contrariamente a la creencia popular de que el sistema ecológico de un vehículo no es beneficioso para el tren motriz, la recirculación de gases de escape tiene algunos beneficios. Es posible que alguien no entienda por qué instalar un sistema que reduce la potencia del motor de combustión interna, si se pueden usar neutralizadores adicionales (pero en este caso, el sistema de escape será literalmente "dorado", ya que los metales preciosos se usan para neutralizar sustancias tóxicas) . Por esta razón, los propietarios de tales máquinas a veces están configurados para deshabilitar el sistema. A pesar de las aparentes desventajas, la recirculación de gases de escape incluso beneficia a la unidad de potencia de alguna manera.

A continuación, se muestran algunas razones para este proceso:

1. En un motor de gasolina, debido al bajo índice de octanaje (sobre qué es y qué papel afecta este parámetro en el motor de combustión interna, lea por separado) a menudo ocurre la detonación del combustible. La presencia de este mal funcionamiento será indicada por el sensor del mismo nombre, que se describe en detalle aquí... La presencia de un sistema de recirculación elimina este efecto negativo. A pesar de la aparente contradicción, la presencia de una válvula egr, por el contrario, permite aumentar la potencia de la unidad, por ejemplo, si establece un tiempo de encendido diferente para un encendido anterior.
2. La siguiente ventaja también se aplica a los motores de gasolina. En el acelerador de dichos ICE, a menudo hay una gran caída de presión, por lo que hay una pequeña pérdida de potencia. La operación de recirculación también permite reducir este efecto.
3. En cuanto a los motores diésel, en el modo XX, el sistema proporciona un funcionamiento más suave del motor de combustión interna.
4. Si el automóvil pasa el control ambiental (por ejemplo, al cruzar la frontera con los países de la UE, este procedimiento es obligatorio), entonces la presencia de reciclaje aumenta las posibilidades de pasar este control y obtener un pase.

En la mayoría de los modelos de automóviles, el sistema de recirculación no es tan fácil de apagar y, para que el motor funcione de manera estable sin él, será necesario realizar configuraciones adicionales de la unidad de control electrónico. La instalación de otro software evitará que la ECU responda a la falta de señales de los sensores de EGR. Pero no existen tales programas de fábrica, por lo que al cambiar la configuración de la electrónica, el propietario del automóvil actúa bajo su propio riesgo y riesgo.

En conclusión, ofrecemos un breve video animado sobre cómo funciona la recirculación en el motor:

Una explicación simple de la recirculación de gases de escape (EGR)

Preguntas y respuestas

¿Cómo comprobar la válvula EGR? Los contactos de la válvula están energizados. Debería escucharse un clic. Otros procedimientos dependen del lugar de instalación. Básicamente, es necesario presionar ligeramente la membrana de vacío mientras el motor está en marcha.

¿Para qué sirve una válvula EGR? Este es un elemento necesario para reducir el contenido de sustancias nocivas en el escape (algunos de los gases se dirigen al colector de admisión) y para aumentar el rendimiento de la unidad.

¿Dónde está ubicada la válvula EGR? Depende del diseño del motor. Debe buscarlo en el área del colector de admisión (en el colector mismo o en la tubería que conecta la admisión al motor).

¿Cómo funciona una válvula de escape? Cuando se abre más el acelerador, debido a la diferencia de presión en los colectores de admisión y escape, parte del gas de escape se aspira al sistema de admisión del motor de combustión interna a través de la válvula EGR.