Recirculação dos gases de escape

Técnica reconhecida da Pierburg para a redução de poluentes

Recirculação dos gases de escape – um método indispensável para a redução de poluentes

A recirculação dos gases de escape (EGR) é um método reconhecido para a redução de poluentes nos motores a gasolina e em praticamente todos os motores diesel modernos, para que possam cumprir as normas sobre gases de escape cada vez mais rígidas. Só com o método de recirculação dos gases de escape arrefecidos será possível alcançar valores-limite ainda menores.

A Pierburg contribuiu decisivamente para o progresso tecnológico atual e, como fornecedora de sistemas experiente, está em posição de oferecer um sistema compacto e eficiente para a redução de poluentes, tanto para veículos de passeio quanto veículos utilitários.

Por um bom motivo, a Pierburg está presente em muitos veículos modernos como fabricante de equipamentos originais, com suas válvulas EGR e radiadores EGR. Os materiais resistentes à corrosão e à temperatura dos produtos Pierburg garantem uma longa vida útil sob as condições mais difíceis, como, por ex., condensação dos gases de escape agressiva, temperaturas até 700 °C e pressões até 3 bar.

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Componentes da recirculação dos gases de escape

Na recirculação dos gases de escape, um determinado volume dos gases de escape é remisturado no ar de admissão. Isso resulta em menos entrada de oxigênio no cilindro. E, consequentemente, uma temperatura de combustão mais baixa. Assim, a quantidade de óxidos de nitrogênio nos gases de escape pode ser reduzida em até 50%. Dessa forma, também nos motores a gasolina há uma redução das emissões de dióxido de carbono e do consumo.

Distingue-se entre diversas posições da saída dos gases de escape:

EGR INTERNA OU "INTERIOR"

Devido à sobreposição de válvula, um resto dos gases de escape permanece na câmara de combustão ou volta a ser aspirado para o cilindro a partir do canal de saída.
Essa alteração dos tempos de distribuição das válvulas de admissão e escape ocorre pelos cames ajustáveis.

EGR EXTERNA OU "EXTERIOR"

Os gases de escape são retirados fora do cabeçote na posição de saída dos gases de escape e reencaminhados para o lado de ar fresco através de linhas ou canais por uma válvula externa.
Isso permite uma refrigeração adicional dos gases de escape através de um radiador opcional com/sem borboleta de bypass.

Na EGR externa, distingue-se entre:

EGR DE ALTA PRESSÃO

Os gases de escape são

retirados diretamente atrás dos cilindros e antes da turbina do turbocompressor e
encaminhados para o lado de ar fresco atrás da borboleta do acelerador.

EGR DE BAIXA PRESSÃO

Os gases de escape são

retirados após a turbina do turbocompressor ou só após os sistemas de reprocessamento dos gases de escape e
realimentados antes do compressor do turbocompressor.

Um flap dos gases de escape garante o necessário retorno da pressão dos gases de escape, quando a diferença de pressão não for suficiente para os caudais mássicos EGR exigidos. Além disso, os gases de escape são arrefecidos por um radiador EGR de baixa pressão especial.

Recirculação dos gases de escape (esquematicamente)

01 Flap dos gases de escape
02 Válvula EGR de baixa pressão
03 Radiador EGR de baixa pressão
04 Turbocompressor (compressor)
05 Turbocompressor (turbina)
06 Filtro de partículas
07 Intercooler
08 Borboleta do acelerador/flap de controle
09 Válvula EGR de alta pressão
10 Radiador EGR de alta pressão
11 Borboleta de bypass

azul = Zona de alta pressão
verde = Zona de baixa pressão

Radiador EGR

O radiador EGR é um componente pequeno, mas essencial, nos veículos. Um radiador EGR é usado para a refrigeração direcionada dos gases do escape recirculados e, além da válvula EGR, é um dos principais elementos do sistema de recirculação dos gases de escape. Ele é integrado ao circuito de água de arrefecimento do motor e usa a água de arrefecimento para reduzir a temperatura dos gases do escape. Os radiadores EGR da Pierburg são fabricados de acordo com os padrões OE e os padrões de gestão de qualidade no setor automotivo. Todos os componentes principais atendem aos requisitos de qualidade para produtos de montagem inicial.

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Válvulas EGR

O componente central da recirculação dos gases de escape é a válvula EGR. A válvula dosa o volume dos gases de escape recirculados. As válvulas EGR existem em várias versões e modelos: de comando elétrico ou pneumático, para aplicações em motores a gasolina ou diesel, ou com ligação ao circuito do líquido de arrefecimento. Atualmente são utilizadas sobretudo válvulas EGR elétricas pois não precisam de vácuo, nem de uma válvula solenoide para o comando. Graças às elevadas taxas de recirculação, as válvulas EGR para aplicações diesel têm seções transversais da abertura grandes. Nas aplicações em motores a gasolina, as seções transversais são significativamente menores.

Recirculação dos gases de escape arrefecidos para emissões de poluentes ainda menores

A Pierburg, como especialista de longa data na redução de poluentes, é um fornecedor de equipamento original especializado em sistemas de recirculação dos gases de escape arrefecidos. A Motorservice traz essa tecnologia para o mercado de pós-venda.

As normas para gases de escape são cada vez mais exigentes e obrigam a melhorias permanentes nos métodos de redução de poluentes. Nos motores diesel, isso se aplica especialmente à redução cada vez maior de óxidos de nitrogênio (NOx). Aqui entra em ação a recirculação dos gases de escape arrefecidos: ela baixa as temperaturas da câmara de combustão reduzindo, assim, a formação de óxidos de nitrogênio.

Com base nos muitos anos de experiência no desenvolvimento e na produção de sistemas EGR, a Pierburg desenvolveu uma série de módulos de radiador EGR, que permite uma refrigeração controlada dos gases de escape. Trata-se de uma tecnologia sofisticada para espaços menores.

O que há de especial nos radiadores EGR da Pierburg?

A geometria lamelar desenvolvida pela Pierburg reduz o risco de o radiador ganhar fuligem.
Acabamento de superfície especial no radiador EGR para evitar acúmulo de fuligem
Integração crescente: módulos de radiador EGR compactos feitos de alumínio com válvula EGR integrada, borboleta de bypass e outros componentes de montagem, como radiadores de óleo e filtros de óleo

BORBOLETAS DE BYPASS NO RADIADOR EGR

Hoje em dia, muitos radiadores EGR têm uma borboleta de bypass acionada elétrica ou pneumaticamente. Através desta, os gases de escape na fase de aquecimento podem ser desviados pelo radiador EGR, para que o motor e o catalisador cheguem rapidamente à temperatura de serviço. Isso também reduz os ruídos, as chamadas "detonações do diesel", bem como a emissão bruta de hidrocarbonetos na fase de aquecimento. Um desvio também é possível quando são necessárias altas temperaturas dos gases de escape, por ex., para a regeneração de filtros de partículas diesel.

Por que a recirculação dos gases de escape resfriada é necessária?

O gás de escape resfriado reduz a temperatura de combustão de pico. Dessa forma, há significativamente menos óxidos de nitrogênio. Além disso, os gases refrigerados são mais densos que os quentes. Isso significa que: com a mesma pressão de admissão cabe mais massa nem um enchimento do cilindro. A combustão "magra" daí resultante tem um efeito positivo no consumo e nas emissões de partículas. Os radiadores EGR são usados para a refrigeração direcionada dos gases do escape recirculados.

Recirculação dos gases de escape resfriada – resumo das vantagens

Temperatura de pico de combustão reduzida

Até 50% menos óxidos de nitrogênio

Redução da emissão de partículas

Menor consumo

Recirculação dos gases de escape de alta/baixa pressão

QUAL É A DIFERENÇA?

As emissões brutas dos motores puderam ser reduzidas continuamente através de medidas técnicas. Contudo, à medida que os valores-limite de emissões ficam mais restritivos, é necessário que também as tecnologias das medidas externas ao motor sejam permanentemente melhoradas.

A recirculação dos gases de escape é um método comprovado de redução de poluentes. Na EGR de alta pressão clássica, os gases de escape são retirados diretamente atrás do cilindro e adicionados novamente ao ar de admissão. Adicionalmente, necessita-se de um sistema EGR de baixa pressão para atingir os valores limite de Euro 6/Nível 2. Aqui, o gás de escape é captado do lado de baixa pressão, atrás do filtro de partículas, e realimentado antes do compressor do turbocompressor. Um flap de gases de escape proporciona o necessário retorno da pressão dos gases de escape.

Mas qual é a diferença? A tabela a seguir exibe uma visão geral rápida.

	EGR de alta pressão	EGR de baixa pressão
Pressão de entrada no trajeto EGR	alta (até aprox. 3,5 bar)	baixa (até aprox. 1,3 bar)
Temperatura de entrada no trajeto EGR	muito alta (até aprox. 950 °C)	alta (até aprox. 800 °C)
Diferença de pressão Δp ao longo do trajeto EGR	alta (até aprox. 1,5 bar)	baixa (até aprox. 0,3 bar)
Oscilações de pressão cíclicas	grandes	reduzidas
Composição dos gases de escape	Retirada antes do pós-tratamento dos gases de escape	Retirada depois do pós-tratamento dos gases de escape

A EGR de baixa pressão

Nos motores diesel, a EGR de baixa pressão representa o estado da técnica atual.
As vantagens da EGR de baixa pressão além da EGR de alta pressão são:

Maior potência ou grau de eficiência na turbina
Maior mapa EGR
Composição mais homogênea da mistura dos gases de escape com ar fresco através do compressor
Consequentemente, menos emissões de NOx e partículas
Refrigeração EGR melhorada (mediante radiador EGR e intercooler)

As desvantagens frente à EGR de alta pressão são:

Caminhos mais longos e componentes adicionais
Possível perigo devido a sujeira ou danos ao compressor no turbocompressor, por ex., em virtude do impacto de gotas

As válvulas EGR de baixa pressão da Pierburg costumam compor-se de uma válvula de disposição central ("Butterfly") em uma carcaça de alumínio fundido. O acionador integrado geralmente consiste em um motor de corrente contínua e uma engrenagem de dentes retos de dois estágios. As válvulas de baixa pressão foram projetadas usando módulos de borboletas do acelerador e linhas de produtos de válvulas EGR existentes que já estão na produção em série testada e comprovada há anos.

A válvula mista EGR de baixa pressão assume simultaneamente as tarefas da válvula EGR de baixa pressão e de um estrangulador do ar de admissão. O estrangulamento causa uma queda de pressão em relação ao lado de admissão. Desse modo, os gases de escape fluem controladamente para a área diante do compressor. Como componente combinado, a válvula mista de baixa pressão não só é mais econômica, como também se distingue pelo seu peso reduzido.