Σύστημα EGR: Υψηλής και Χαμηλής Πίεσης | Λειτουργία, Τοποθέτηση και Σημασία

Το σύστημα ανακυκλοφορίας καυσαερίων (EGR – Exhaust Gas Recirculation) αποτελεί βασικό μηχανισμό μείωσης των εκπομπών ρύπων στους σύγχρονους κινητήρες εσωτερικής καύσης, ιδιαίτερα στους πετρελαιοκινητήρες (diesel). Ανάλογα με τον σχεδιασμό του κινητήρα και τις εκπομπές που στοχεύει να μειώσει, η EGR διακρίνεται σε δύο βασικούς τύπους: υψηλής πίεσης και χαμηλής πίεσης. Στο παρόν άρθρο, θα αναλύσουμε τη λειτουργία, τη σημασία και τις διαφορές μεταξύ αυτών των δύο συστημάτων, με τρόπο κατανοητό και επιστημονικά τεκμηριωμένο.

Τι είναι το σύστημα EGR;

Το σύστημα EGR λειτουργεί επαναδιοχετεύοντας μέρος των καυσαερίων του κινητήρα πίσω στην εισαγωγή, μειώνοντας έτσι τη θερμοκρασία καύσης. Αυτή η διαδικασία ελαχιστοποιεί τη δημιουργία οξειδίων του αζώτου (NOx), τα οποία αποτελούν βλαβερούς ρύπους που συμβάλλουν στην ατμοσφαιρική ρύπανση.

Η υψηλής πίεσης EGR είναι η πρώτη μορφή που χρησιμοποιήθηκε και παραμένει σε χρήση για αρκετές δεκαετίες. Αντίθετα, η χαμηλής πίεσης EGR είναι μια πιο πρόσφατη τεχνολογία, η οποία εφαρμόζεται σε σύγχρονους κινητήρες πετρελαίου, συχνά σε συνδυασμό με την υψηλής πίεσης.

Υψηλής Πίεσης EGR: Δομή και Λειτουργία

Τοποθέτηση

Το σύστημα υψηλής πίεσης EGR τοποθετείται μεταξύ της εισόδου του τούρμπο (στην πλευρά της εισαγωγής) και της εξόδου του (στην πλευρά της εξαγωγής). Αυτή η θέση επιτρέπει την ανακύκλωση καυσαερίων απευθείας από την εξαγωγή πίσω στην εισαγωγή του κινητήρα.

Λειτουργία

Οι κινητήρες ντίζελ λειτουργούν χωρίς «πεταλούδα» γκαζιού (throttle body), πράγμα που σημαίνει ότι η εισαγωγή αέρα είναι συνεχώς ανοιχτή, χωρίς τη δημιουργία φυσικής υποπίεσης. Για να ανακυκλωθούν τα καυσαέρια μέσω του EGR, πρέπει να υπάρχει ένας μηχανισμός που τα κατευθύνει προς την εισαγωγή. Αυτό επιτυγχάνεται είτε μέσω αντλιών υποπίεσης (exhauster) είτε μέσω κατάλληλης ρύθμισης της πεταλούδας εισαγωγής.

Σε χαμηλές και μεσαίες στροφές κινητήρα, η βαλβίδα EGR ανοίγει, επιτρέποντας στα καυσαέρια να επανεισαχθούν στην καύση. Ωστόσο, επειδή στους κινητήρες diesel χρησιμοποιείται turbo, το σύστημα πρέπει να διακόπτει τη λειτουργία του EGR σε συγκεκριμένες στροφές ώστε να αποφεύγεται η απώλεια πίεσης υπερπλήρωσης και η αντίστροφη ροή αερίων προς την EGR.

Διαγνωστικά και Προβλήματα

• Σε παλαιότερους κινητήρες, όταν η EGR κολλούσε ανοιχτή, παρατηρούνταν μαύρος καπνός στην εξάτμιση, ένδειξη υπερβολικού καυσίμου λόγω έλλειψης επαρκούς αέρα καύσης.

• Στα σύγχρονα diesel με φίλτρο DPF, οι επιπτώσεις μιας δυσλειτουργικής EGR είναι λιγότερο ορατές, καθώς οι ρύποι εγκλωβίζονται στο φίλτρο.

Χαμηλής Πίεσης EGR: Δομή και Λειτουργία

Γιατί απαιτείται;

Η υψηλής πίεσης EGR λειτουργεί αποτελεσματικά μόνο σε χαμηλές και μεσαίες στροφές, όπου η ποσότητα καυσαερίων είναι περιορισμένη. Ωστόσο, στις υψηλές στροφές, όπου ο κινητήρας παράγει τη μεγαλύτερη ποσότητα καυσαερίων, το σύστημα υψηλής πίεσης δεν μπορεί να λειτουργήσει αποδοτικά. Για αυτόν τον λόγο, προστέθηκε η χαμηλής πίεσης EGR.

Τοποθέτηση

Το σύστημα χαμηλής πίεσης τοποθετείται μετά το φίλτρο DPF, ώστε να χρησιμοποιεί καθαρότερα καυσαέρια. Αυτά τα αέρια επιστρέφουν στην εισαγωγή, συμβάλλοντας στη μείωση των NOx χωρίς να δημιουργούν συσσώρευση αιθάλης στα εξαρτήματα του κινητήρα.

Λειτουργία

Για τη σωστή λειτουργία της χαμηλής πίεσης EGR, απαιτούνται δύο επιπλέον μηχανισμοί:

1. Ψυγείο EGR: Διατηρεί χαμηλή τη θερμοκρασία των ανακυκλωμένων καυσαερίων, βελτιώνοντας την απόδοσή τους στη μείωση των NOx.

2. Πεταλούδα εξάτμισης: Τοποθετείται μετά το DPF και σε ορισμένες περιπτώσεις μετά το SCR. Αυτή η πεταλούδα δημιουργεί πίεση επιστροφής, διευκολύνοντας τη ροή των καυσαερίων προς την EGR χαμηλής πίεσης.

Ο ρόλος του αισθητήρα διαφορικής πίεσης

Ένα κρίσιμο στοιχείο του συστήματος είναι ο αισθητήρας διαφορικής πίεσης της βαλβίδας EGR. Αυτός μετράει:

• Την πίεση πριν από την EGR, ώστε να προσδιορίσει την ποσότητα των καυσαερίων που μπορούν να ανακυκλωθούν.

• Την πίεση μετά την EGR, για να ελέγξει την αποτελεσματικότητα της ροής.

Ο εγκέφαλος του κινητήρα (ECU) χρησιμοποιεί αυτά τα δεδομένα για να προσαρμόσει δυναμικά τη λειτουργία της EGR και να διατηρήσει την καύση όσο το δυνατόν πιο καθαρή και αποδοτική.

Συγκριτική Ανάλυση Υψηλής και Χαμηλής Πίεσης EGR

Συμπέρασμα

Το σύστημα EGR είναι απαραίτητο για τη μείωση των NOx και την επίτευξη περιβαλλοντικών προδιαγραφών στις σύγχρονες μηχανές ντίζελ. Η υψηλής πίεσης EGR χρησιμοποιείται κυρίως σε χαμηλές και μεσαίες στροφές, ενώ η χαμηλής πίεσης EGR συμπληρώνει τη λειτουργία της στις υψηλότερες στροφές. Ο συνδυασμός των δύο συμβάλλει στη βέλτιστη απόδοση του κινητήρα και στη μείωση των εκπομπών.

Η σωστή συντήρηση και η κατανόηση της λειτουργίας αυτών των συστημάτων είναι ζωτικής σημασίας τόσο για τους μηχανικούς όσο και για τους ιδιοκτήτες οχημάτων. Η έγκαιρη διάγνωση πιθανών βλαβών μέσω διαγνωστικών εργαλείων μπορεί να αποτρέψει σοβαρότερα προβλήματα και αυξημένα κόστη επισκευής.