Technologie: Recirkulace výfukových plynů u benzínových motorů s přímým vstřikováním
Recirkulace výfukových plynů se u benzínových motorů s přímým vstřikováním používají ke snižování emisí NOX. Ukážeme vám, jak to funguje.
Benzínové motory s přímým vstřikováním emitují při částečném zatížení více oxidu dusíku, což je dáno vyšším obsahem kyslíku ve spalovací komoře. Důvod: Při asi 300 °C a při vysokých tlacích se kyslík v okolním vzduchu spojí s dusíkem v okolním vzduchu. Vzniká toxický oxid dusíku (NOx). Tomu je třeba se vyhnout. Recirkulace výfukových plynů (opětovně) přivádí výfukové plyny do spalovací komory, čímž se snižuje obsah kyslíku ve směsi paliva a vzduchu, spalovací teplota klesá a škodlivé emise NOx se redukují. Ventil recirkulace výfukových plynů (EGR) je rozhraní mezi výfukovým potrubím a sacím systémem motoru. Řídí jej řídicí jednotka s pulzně šířkově nebo frekvenčně modulovaným signálem a systém je neustále kontrolován.
Požadovaná hmotnost čerstvého vzduchu je snížena o množství přivedených výfukových plynů. Řídicí jednotka motoru proto měří méně paliva. Pokud motor běží na směny, je množství přiváděných výfukových plynů maximálně 28 procent v závislosti na rozsahu otáček a zatížení. To odpovídá přibližně dvojnásobné rychlosti recirkulace u zážehových motorů, které jsou již známy. Množství výfukového plynu měří elektricky ovládaný talířový ventil, který se nachází ve ventilu recirkulace výfukových plynů a ve kterém otočný magnet nastavuje zdvih ventilu prostřednictvím spoje.
Zpětná vazba o poloze ventilu recirkulace výfukových plynů do řídicí jednotky motoru probíhá prostřednictvím integrovaného Hallova senzoru nebo potenciometru. U krokových motorů počítá řídící jednotka počet regulačních kroků ve směru otevírání a zavírání a podle toho je zobrazuje v poloze od 0 do 255. Změny v chování při otevírání a zavírání, jakož i horní a dolní polohu zastavení určuje řídicí jednotka motoru. Po výměně součástí systému recirkulace výfukových plynů je proto nutné jednotku zaškolit pomocí diagnostického testeru. „K recirkulaci výfukových plynů dochází podle mapy řídicí jednotky motoru, jakmile je teplota chladicí kapaliny mezi 60 a 110 °C a otáčky motoru v rozsahu částečného zatížení jsou pod 3500 ot/min,“ říká Heiko Peter, autor knihy „Benzin-Direkteinspritzsysteme“ („Systémy s přímým vstřikováním benzínu“). Ovládání ventilu EGR lze zkontrolovat v nabídce diagnostiky v části „Diagnostika pohonu“ („Základní nastavení ventilu recirkulace výfukových plynů“ nebo „Přizpůsobení ventilu recirkulace výfukových plynů“).
Vedle „externí“ recirkulace výfukových plynů s EGR se mluví také o vnitřní recirkulaci. Ta se realizuje nastavením polohy vačkové hřídele a (variabilní) regulací ventilů. V případě pevného uspořádání vaček u sebe nebo u motorů s variabilním nastavením vačkové hřídele je míra zpětné vazby mezi 4 a 12 procenty. V nejpříznivějším provozním rozsahu motoru to vede k celkové míře recirkulace výfukových plynů až 35 procent.
Při recirkulaci výfukových plynů v přeplňovaných motorech se navíc musí zohlednit tlakové podmínky mezi sacím systémem a bodem odběru ve výfukovém systému. Pro měření se proto používají vhodná opatření, jako jsou škrticí ventily proti proudu nebo tzv. Venturiho efekt. Funkce recirkulace výfukových plynů se proto musí vždy posuzovat v interakci všech zúčastněných součástí. Hlavní příčinou poruch bývají silně znečištěné sací cesty a EGR ventily, které fungují pouze v omezené míře. Problémy se často projevují ztrátou výkonu, vyšší spotřebou paliva, nekruhovým volnoběhem a výpadky při zapalování. EGR ventil se pak obvykle musí vyměnit.
Skladatel: Georg Blenk, Krafthand Medien