EGR-juttusarjan viidennessä ja viimeisessä osassa käsitellään moderneja matalapaine- ja korkeapaine-EGR-järjestelmiä. Mitä eroa näillä on?
Tavarantoimittajamme MS Motorservicen edustama Pierburg on perinteisesti ollut yksi autoteollisuuden lähimmistä kumppaneista ja tukenut auton polttoaineensyötön kehitystä aina auton keksimisen alkutaipaleilta alkaen. Nykyään Pierburg on autoteollisuuden johtava asiantuntija polttomoottorin päästöjen hallinnan, imujärjestelmän osien ja erilaisten pumppujen teknologiaan liittyen.
EGR-järjestelmällä tehokasta päästöjen hallintaa
Polttomoottoreiden raakapäästöjä vähennetään jatkuvasti moottorin sisäisin, teknisin toimenpitein. Autonvalmistajia koskevat päästövaatimukset kuitenkin kiristyvät kiristymistään, joten kehitystä vaaditaan myös moottorin ulkopuolisilta, päästöjä hillitseviltä teknologioilta, kuten EGR-järjestelmiltä.
Pakokaasujen takaisinkierrätys (EGR) on osoittautunut tehokkaaksi päästöjen hallintamenetelmäksi. Pakokaasujen takaisinkierrätyksessä osa pakokaasuista sekoitetaan sylinterien sisään tulevaan imuilmaan. Tämä vähentää sylinteriin päätyvän hapen määrää, mikä alentaa palamislämpötilaa ja voi vähentää typen oksideja jopa 50 %. Bensiinimoottoreissa tämä voi myös vähentää hiilidioksidipäästöjä ja polttoaineen kulutusta.
Pakokaasujen kierrätykseen on eri tapoja
Pakokaasujen kierrätys voidaan toteuttaa eri tavoilla. Ensinnäkin moottorissa voidaan käyttää sisäistä pakokaasujen takaisinkierrätystä (sisäinen EGR), jossa imu- ja pakoventtiileitä pidetään samanaikaisesti auki venttiilien limityksen (overlap) avulla. Tämä menetelmä pitää osan pakokaasuista palotilassa tai imee niitä takaisin sylinteriin pakokanavasta. Venttiilien limitys saadaan aikaiseksi muuttamalla imu- ja pakonokka-akselien keskinäistä ajoitusta VVT-järjestelmällä.
Toinen tapa on ulkoinen EGR, jossa pakokaasut päätyvät sylinterinkannen ulkopuolelle ja johdetaan takaisin tuoreen imuilman puolelle erillisen EGR-venttiilin kautta. Ulkoiset EGR-järjestelmät voidaan vielä jakaa kahdenlaisiin: perinteisempään korkeapaine-EGR (HP-EGR), sekä matalapaine-EGR (LP-EGR) variantteihin. Perinteisessä korkeapaine-EGR:ssä pakokaasu poistetaan heti sylinterin jälkeen, ennen turboahtimien turbiinia, ja sekoitetaan moottorin sisään menevään ilmaan. Matalapaine-EGR:ssä puolestaan pakokaasut poistetaan turboahtimen turbiinin jälkeen tai vasta pakokaasujen käsittelyjärjestelmien jälkeen.
Matalapaineisessa järjestelmässä pakoputkistoon lisätään pakokaasuläppä, jonka tehtävänä on luoda pakokaasun vastapaine niissä tilanteissa, joissa paine-ero ei ole riittävä vaadittavalle EGR-virtaukselle. Pakokaasut jäähdytetään erityisellä matalapaine-EGR-jäähdyttimellä ennen niiden sekoittumista LP-EGR-venttiilin kautta moottorin imuilmaan. LP-EGR on yleistynyt uudemmissa autoissa ja sitä käytetään yleisesti tiukempien raja-arvojen saavuttamiseksi Euro 6/Tier 2 -normien mukaisesti.
Oheinen taulukko tarjoaa nopean yleiskatsauksen korkeapaine-EGR:n ja matalapaine-EGR:n eroista.
Matalapaine-EGR tarjoaa useita etuja
LP-EGR-järjestelmä edustaa nykyaikaista tekniikkaa dieselmoottoreiden päästöjenhallinnan alalla, mutta sitä voidaan käyttää myös modernissa ottomoottorissa. Ottomoottoreissa syy järjestelmän käyttöön on pääasiassa hyötysuhteen parantaminen vähentyneiden kaasuläpästä johtuvien pumppaushäviöiden myötä.
LP-EGR:n lisääminen HP-EGR-järjestelmään tuo mukanaan useita etuja, kuten turboahtimen turbiinin suuremman suorituskyvyn ja tehokkuuden, laajemman EGR-kartan sekä pakokaasun tasaisemman sekoittumisen raittiin ilman kanssa. Nämä tekijät johtavat alhaisempiin typen oksidien ja hiukkasten päästöihin, sekä parantuneeseen EGR-jäähdytykseen (koska jäähdytystä tapahtuu LP-EGR-jäähdyttimessä ja välijäähdyttimessä). HP-EGR:ää käytetään pääasiassa kylmäkäynnistyksessä tai lyhytaikaisissa ajotilan muutoksissa, kuten kiihdytyksissä. LP-EGR:ää taas käytetään pääasiallisemmin osakuormituksella.
LP-EGR:llä on hyötyjen lisäksi luonnollisesti myös haittapuolia verrattuna perinteiseen HP-EGR:ään. Näihin lukeutuvat pidemmät linjat tai kanavat, sekä lisäkomponentit. Lisäksi LP-EGR järjestelmän kautta voi syntyä väärällä ajoprofiililla likaantumisesta johtuvia vikatilanteita, tai jopa piiriin kondensoituvasta vedestä johtuvia vaurioita turboahtimen kompressoripyörään.
Pierburgin valikoiman LP-EGR-venttiileissä on yleensä keskeisesti sijoitettu läppä alumiinivalukotelossa. Venttiiliin integroitu toimilaite koostuu yleensä DC-sähkömoottorista ja kaksiosaisesta hammasvaihteistosta. Uusin versio Pierburgin autonvalmistajille tarjottavasta valikoimasta ovat matalapaineiset EGR-combi-venttiilit. Combi-venttiilit yhdistävät LP-EGR-venttiilin ja ilmaläppäkotelon tehtävät. Imuilman kuristaminen luo painegradientin imupuolelle, jonka avulla pakokaasu ohjautuu virtaamaan hallitusti turboahtimen kompressorin imupuolelle. Yhdistelmäkomponenttina LP-EGR-combi-venttiili on autonvalmistajille paitsi kustannustehokkaampi, myös kevyempi ratkaisu.
Tyypillisiä vaurioita ja vikakohteita matalapaine-EGR-järjestelmässä
- Vuodot pakokaasu- tai jäähdytysnestelinjoissa
- Vuodot EGR-jäähdyttimessä (sisäiset ja ulkoiset)
- LP-EGR-venttiili vuotaa/ei avaudu tai sulkeudu
- Vikaa EGR-venttiilin servomoottorin sähköisessä ohjauksessa
Pierburgilla on autoalan vahvin kokemus pakokaasun takaisinkierrätysjärjestelmistä. Valitsemalla Pierburg-varaosan, voit olla varma, että sen laatu ja materiaalit vastaavat autonvalmistajien tiukkoja standardeja mitä tulee esimerkiksi korkeiden lämpötilojen, paineiden ja pakokaasujen kemiallisen rasituksen osalta – toimintavarmuutta unohtamatta.
Ajoneuvokohtaisesti sopivat Pierburg-osat löytyvät Autoluettelon rekisterinumerohaun avulla.
