Układ półzamknięty

Valeo
Maciej Blum
29.6.2012

Silniki Diesla oferują mniejsze zużycie paliwa przy jednocześnie mniejszej emisji dwutlenku węgla w spalinach.

Pozostałe gazy zawarte w spalinach, czyli przede wszystkim tlenek węgla (CO) oraz niespalone paliwo w postaci węglowodorów (HC), są regulowane w procesie spalania lub redukowane po jego zakończeniu w filtrach cząstek stałych, katalizatorach utleniających i katalizatorach redukujących. Dość dużą wadą silnika Diesla jest jednak to, że emituje do atmosfery o wiele więcej związków azotu (NOX) niż silniki benzynowe.
Sposobem na obniżenie emisji związków azotu jest zastosowanie ciśnieniowego układu recyrkulacji spalin. Polega to na powtórnym skierowaniu części spalin z rury wydechowej do kolektora dolotowego i dozowanie ich do powietrza zasilającego silnik. Układ recyrkulacji spalin dostarcza spaliny do układu zasilania za pośrednictwem zaworu elektrycznego. Ten otwiera się całkowicie lub częściowo w zależności od aktualnego zapotrzebowania obliczonego przez komputer sterujący silnikiem. Sam zawór jest wykonany z materiału odpornego na wysokie temperatury i wysoce korozyjną atmosferę pracy.
Także sam silnik napędzający zawór jest wykonany z materiałów odpornych na stały kontakt ze spalinami. System recyrkulacji spalin jest połączony ze sterowaniem przepustnicy. Zostaje ona domknięta w chwili otwarcia zaworu EGR tak, aby ilość wpadających do silnika gazów była stała. Gazy powracające z układu wydechowego są chłodzone w wymienniku ciepła, by zwiększyła się ich gęstość. Działa on na zasadzie podobnej do intercoolera, ale medium chłodzącym jest płyn chłodzący silnik. Innym rozwiązaniem redukującym związki azotu jest niskociśnieniowy układ recyrkulacji spalin. Jest on wykorzystywany do spełnienia norm Euro 4 bez układów dodatkowych służących do oczyszczania spalin. Układy ciśnieniowe pobierają gazy do recyrkulacji z kolektora wydechowego, ale przed turbosprężarką, gdzie panuje wysokie ciśnienie. Układy niskociśnieniowe pobierają spaliny za turbosprężarką i filtrem DPF, gdzie ciśnienie i temperatura są niższe.
Valeo dostarcza układy EGR także do silników z doładowaniem mechanicznym, co pozwala na ograniczenie emisji dwutlenku węgla od 7 do 8%. Recyrkulacja gazów spalinowych ma także niebagatelny wpływ na sam proces spalania. Dzięki związkom azotu wprowadzonym do cylindra obniżona zostaje temperatura spalania, co wpływa na dodatkowe zmniejszenie emisji tych związków. Taki zabieg pozwala także zwiększyć stopień sprężania silnika, co ma korzystny wpływ na zwiększenie mocy.
Zasada działania
Zawór EGR jest elementem składającym się z silnika elektrycznego, przekładni, układu sprzęgającego z wałkiem rozrządu, zaworu i czujnika położenia. Dzięki silnikowi prądu stałego o dużej mocy możliwe jest uzyskanie cyklu pracy zaworu (otwarcie i zamknięcie) w czasie 100 i 75 milisekund. Jednym z bardziej innowacyjnych rozwiązań w zaworze EGR produkowanym przez Valeo jest układ sprzęgający go z obrotami wałka rozrządu. Dzięki ruchowi obrotowemu wałka rozrządu zawór przemieszcza się w kierunku góra-dół, co ma wpływ na prawidłowe i dokładne dozowanie spalin do kolektora. Połączenie zaworu z wałkiem wymaga od samego zaworu wysokiej wytrzymałości na pracę ciągłą w środowisku korozyjnym.
Istnieje też niebezpieczeństwo zapieczenia zaworu przez nagary powstające w procesie spalania oleju przez silnik. Także ze wzrostem obrotów wałka rozrządu rośnie obciążenie zaworu i jego prędkości. Ma to szczególny wpływ na trwałość, ponieważ w skrajnych punktach zwrotnych następują największe przeciążenia. Z drugiej strony, wymuszenie otwarcia i zamknięcia zaworu przez wałek rozrządu pozwala mu dokładnie pracować i osiągnąć żądaną szczelność. Wałek rozrządu oddziałuje na zawór EGR za pośrednictwem dwóch łożysk, co zmniejsza tarcie i eliminuje możliwość szybkiego zużycia.

Maciej Blum

Więcej interesujących artykułów w najnowszym „autoEXPERCIE" 6/2012.

Silniki Diesla oferują mniejsze zużycie paliwa przy jednocześnie mniejszej emisji dwutlenku węgla w spalinach.

O Autorze

autoExpert 04 2024

Chcesz otrzymać nasze czasopismo?

Zamów prenumeratę