19/10/2022
Los motores diésel tienden a emitir más óxido de nitrógeno (NOx), que es dañino para los seres humanos. Esto se debe a las altas temperaturas en los cilindros del motor debido a la mayor relación de compresión. Para controlar y reducir los NOx, los fabricantes emplean la tecnología de "recirculación de gases de escape" en los motores.
El término EGR significa recirculación de gases de escape. Es una parte de los vehículos con motor diesel de hoy en día que ayuda a disminuir las emisiones de óxido de nitrógeno (NOx). La recirculación de gases de escape es la técnica utilizada para reducir el óxido de nitrógeno tanto en los motores diésel de combustión interna como en los motores de gasolina.
PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO
El gas de escape agregado al combustible, oxígeno y productos de combustión aumenta la capacidad calorífica específica del contenido del cilindro, lo que reduce la temperatura de la llama adiabática.
En un motor típico de automóvil encendido por chispa (SI), del 5% al 15% de los gases de escape se dirige de regreso a la admisión como EGR. La cantidad máxima está limitada por la necesidad de la mezcla de mantener un frente de llama continuo durante el evento de combustión; EGR excesivo en aplicaciones mal configuradas puede causar fallas de encendido y quemaduras parciales. Aunque el EGR hace una combustión considerablemente lenta, esto se puede compensar en gran medida avanzando la sincronización de la chispa. El impacto de la EGR en la eficiencia del motor depende en gran medida del diseño específico del motor y, a veces, conduce a un compromiso entre la eficiencia y las emisiones de NOx. Un EGR que funcione correctamente puede, en teoría, aumentar la eficiencia de los motores de gasolina a través de varios mecanismos.
• Reducción de pérdidas por estrangulamiento.
La adición de gas de escape inerte en el sistema de admisión significa que para una potencia de salida determinada, la placa del acelerador debe abrirse más, lo que aumenta la presión del colector de admisión y reduce las pérdidas por estrangulamiento.
• Reducción del rechazo de calor.
Las temperaturas máximas de combustión más bajas no solo reducen la formación de NOx, sino que también reducen la pérdida de energía térmica en las superficies de la cámara de combustión, dejando más disponible para conversión a trabajo mecánico durante la carrera de expansión.
• Disociación química reducida.
Las temperaturas máximas más bajas dan como resultado que una mayor parte de la energía liberada permanezca como energía sensible cerca del TDC (centro mu**to superior), en lugar de estar ligada (al principio de la carrera de expansión) en la disociación de los productos de combustión. Este efecto es menor en comparación con los dos primeros.
Por lo general, la EGR no se emplea con cargas elevadas porque reduciría la salida de potencia máxima. Esto se debe a que reduce la densidad de carga de entrada. La EGR también se omite en ralentí (baja velocidad, cero cargas) porque causaría una combustión inestable, lo que resultaría en un ralentí brusco.
Dado que el sistema EGR recircula una parte de los gases de escape, con el tiempo la válvula puede obstruirse con depósitos de carbón que impiden que funcione correctamente. Las válvulas de EGR obstruidas a veces se pueden limpiar, pero es necesario reemplazarlas si la válvula está defectuosa.
Una válvula EGR controlada por vacío regula el número de gases de escape admitidos en los cilindros. Consiste en un diafragma de vacío con resorte. Se conecta a una válvula dosificadora que controla el paso de los gases de escape. El vacío portado desde un puerto de señal calibrado ubicado encima de la válvula del acelerador se conecta a la cámara de vacío de EGR.
En ralentí, la válvula EGR está en la posición cerrada debido a la presión del resorte y al vacío de puerto más bajo. Los ingenieros lo diseñaron así porque si los gases de escape recirculan al ralentí, provocaría un ralentí irregular o irregular. Al abrir el acelerador, se aplica el vacío con puerto y se abre gradualmente la válvula cónica. Esto hace que los gases de escape fluyan hacia el colector de admisión.
Sin embargo, cuando el acelerador se abre completamente, no hay vacío en el colector de admisión. Por lo tanto, cierra la válvula cónica y evita que los gases de escape ingresen al colector de admisión.
BENEFICIOS
El sistema de recirculación de gases de escape recircula una parte de los gases de escape de regreso a los cilindros del motor a través de la cámara de combustión. La lógica detrás del sistema EGR es muy simple. Los gases de escape están más calientes que el aire fresco aspirado por el motor. Entonces, el gas de escape reduce significativamente el contenido del cilindro para la combustión. Debido a la ausencia de oxígeno (O2), los gases de escape no tienen nada que quemar, ya que no contienen combustible ni partículas de oxígeno.
Por lo tanto, da como resultado una descarga de calor y temperaturas del cilindro más bajas. También reduce la formación de óxido de nitrógeno (NO2). El gas de escape latente presente en el cilindro también limita las temperaturas máximas. También reduce la pérdida que surge debido al estrangulamiento en los motores de gasolina al tiempo que mejora la vida útil del motor al reducir las temperaturas de los cilindros. El convertidor catalítico de tres etapas reduce aún más el NOx a niveles aceptables.
Los ingenieros diseñaron el sistema EGR de tal manera que recircula los gases de escape solo cuando el motor forma el óxido de nitrógeno (NOx). Por lo tanto, el sistema EGR NO afecta la operación de "carga completa".
El sistema de recirculación de gases de escape también tiene una válvula de control térmico en la línea de vacío que evita la operación de EGR a temperaturas más bajas del motor. Este sistema es útil especialmente en los motores diesel donde el convertidor catalítico no puede estimular la reducción química debido al alto contenido de oxígeno. Entonces, la emisión de NOx sigue siendo la misma en tales condiciones.
