Hogyan maradjon tiszta az EGR és DPF motor?

A gyakori rövid városi utak miatt a DPF nem tudja önmagát kitisztítani, ezért a motor csendesen eltömődésre van ítélve.
A gyakori rövid városi utak miatt a DPF nem tudja önmagát kitisztítani, ezért a motor csendesen eltömődésre van ítélve.

Az oldal megosztása

Az EGR és a DPF/GPF rendszerek két kiegészítő károsanyag-kibocsátáscsökkentő technológia, amelyek segítenek a motornak tisztán maradni: az EGR a kipufogógáz egy részét visszajuttatja a hengerbe, ezáltal csökkenti az égési hőmérsékletet, és eleve megakadályozza a nitrogén-oxidok (NOx) képződését; a DPF, valamint a benzinmotorokban a GPF pedig a keletkező koromrészecskéket felfogja a kipufogóban, és időszakos regenerációval elégeti őket. Mindkét rendszer a tisztaság érdekében készült, azonban különösen a gyakori rövid városi utaknál nem tudják végrehajtani az öntisztítási ciklusaikat, ezért idővel eltömődnek.

Kiemelt tudnivalók

  • Az EGR benzinmotorokban jellemzően 5-15% aránnyal juttat vissza kipufogógázt; dízelmotoroknál bizonyos körülmények között ez az arány 50% ra is emelkedhet.
  • A NOx a nitrogén és az oxigén magas hőmérsékleten történő egyesülésével keletkezik; az EGR e hőmérséklet csökkentésével eleve csökkenti a képződését.
  • A DPF-ben lévő korom elégetéséhez a kipufogóban kb. 600 °C hőmérséklet szükséges.
  • 15-20 km alatti utaknál a motor ritkán éri el a passzív regenerációhoz szükséges hőmérsékletet.
  • A GPF benzinmotorokban faláramlásos kerámia méhsejt szerkezetű, és a katalizátor közelében vagy azzal integrálva van beszerelve.

Miért juttatja vissza az EGR a kipufogógázt a hengerbe?

Első ránézésre ellentmondásos ötletnek tűnik: miért juttassuk vissza a motorba az elégett gázt friss levegő helyett? A válasz a kémiában rejlik. A NOx a nitrogén és az oxigén égéstérben történt, magas hőmérsékleten történő egyesülésével keletkezik. Minél magasabb a hőmérséklet, annál több képződik. Az EGR-rendszer a kipufogógáz egy részét a beszívási oldalra keverve hígítja a hengerben lévő oxigén mennyiségét; ha kevesebb az oxigén, kevesebb az elégetett üzemanyag is, és a henger csúcshőmérséklete csökken. Amikor a hőmérséklet lecsökken, a NOx képződése eleve megakadályozott.

Emellett a kipufogógázban lévő vízgőz és CO2 hőkapacitása eltér a levegőétől, ami tovább csökkenti az adiabatikus lánghőmérsékletet. Modern dízelmotoroknál a visszajuttatott gáz jellemzően egy EGR-hűtőn, azaz hőcserélőn halad át. A hűtésnek köszönhetően magasabb EGR-arány alkalmazható, és a hengerbe belépő töltet hőmérséklete alacsony marad.

Benzinmotoroknál az egyensúly kritikus: a jellemző EGR-arány 5-15% sávban van. Ha az arányt a szükségesnél jobban megemelik, a lánglepesz folytonossága megbomlik; bekövetkezik a gyújtáskihagyás és a hiányos égés. Ezért az EGR nem minden körülmények között működik: nagy terhelésnél azért kapcsolják ki, mert csökkenti a csúcsteljesítményt, alapjárati fordulaton pedig azért, mert instabillá teszi az égést. Dízelmotoroknál viszont az alapjárathoz hasonló, felesleges levegőben gazdag helyzetekben az arány sokkal magasabb szintekre emelkedhet. Benzinnél az EGR-nek mellékelőnyei is vannak: a fojtószelep nyitottabb működése csökkenti a fojtószelep-veszteségeket; a hőveszteség és a kémiai disszociáció mérséklődik.

Miért tömődik el idővel az EGR-szelep?

EGR supabını tıkaran yalnızca kurum değil; sıcak egzoz gazı, yağ buharı ve taze hava manifolddaki katran benzeri tortunun ana malzemesidir.

Az EGR kiszűri és visszajuttatja a kipufogógázt szűrés nélkül. A gázban lévő kopó karbonrészecskék a szelepen rakódnak le; idővel a szelep elszennyeződik, szűkíti az áramlást, és teljesen beragadhat. Egy eltömődött szelep gátolja a NOx-csökkentést, és ahhoz vezethet, hogy a jármű megbukik az emissziós vizsgán. A karbondúsulás nem kizárólag a kipufogóból származó koromból ered: a forró kipufogógáznak a főtérből érkező olajgőzzel való keveredése is táplálja a lerakódást. Dízel- és benzinmotoroknál, amikor az EGR egyesül a főtér-szellőztéssel (PCV), a kipufogógáz, a friss levegő és az olajgőz keveréke tapadós, kátrányszerű lerakódássá alakulhat a szívócsőben.

A gyakorlati tanulság egyértelmű: a lerakódást fokozó tényezők kerülése, különösen a minőségi üzemanyag használata, meghosszabbítja a szelep élettartamát. A hőproblémák is szerepet játszanak az EGR-meghibásodásokban; a rendszer folyamatosan magas hőmérsékleti ciklusoknak van kitéve.

Hogyan fogja meg a DPF a koromot: Hogyan működik a regeneráció?

Az EGR-nak ára van: a kipufogógáz hengerbe való visszajuttatása a dízelmotoroknál növeli a részecskék, azaz a korom kibocsátását. Éppen ezért a DPF a dízel motorok kipufogóvonalába, a motor alsó áramlási részébe kerül. A szűrő megfogja a koromot; azonban a felgyülemlett korom visszynyomást hoz létre a kipufogóban, és ez a nyomás idővel csökkenti az üzemanyag-hatékonyságot. Ahhoz, hogy a szűrő megvédhesse magát, el kell égetnie a megfogott koromot - ezt a folyamatot regenerációnak nevezzük. A rendszer a megfogott és az oxidált korom közötti dinamikus egyensúllyal működik.

A passzív és az aktív regeneráció közötti különbség

A passzív regeneráció további beavatkozás nélkül történik: kellően magas hőmérsékleteken a NOx NO2 komponense oxidálja a szűrőben lévő koromot normál üzemi hőmérsékleteken. Ez a folyamat azonban csak részben hatékony, és magas EGR-arányoknál még gyengébbé válik. Az aktív regeneráció ezzel szemben egy égetési folyamat, amelyben az ECU beavatkozik: extra üzemanyagot fecskendeznek az oxidációs katalizátorba (az üzemanyag-befecskendezés utáni kiegészítő befecskendezéssel, azaz post injection-nal indítják), a kipufogó hőmérsékletét megemelik, és a részecskéket a kipufogóban maradó oxigénnel elégetik. A korom hamuvá és CO2-vé alakul.

Az üzemanyagban és a motorolajban lévő éghetetlen fémes és ásványi szennyeződések regenerációval nem égethetők el; ezek hamuként maradnak a szűrőben. Ismételt regenerációk után a DPF-et ki kell venni és speciális külső eljárással meg kell tisztítani, vagy ki kell cserélni. A regeneráció a koromot kezeli, a hamut nem.

GPF benzinmotoroknál: Miben különbözik a dízeltől?

A részecskeszűrő nem kizárólag a dízelek sajátja. A GPF - OPF vagy PPF néven is ismert - a benzinmotorokból származó finom koromot és részecskéket fogja meg, biztosítva az emissziós normák teljesítését. Felépítését tekintve kerámia lépes (honeycomb) szűrő, és jellemzően faláramlásos (wall-flow) kialakítással működik: amikor a kipufogógáz áthalad a szűrőn, a részecskék a cellafalakon fennakadnak. A beszerelési pozíció jelentős: a GPF a katalizátor közelébe kerül, vagy azzal egyetlen egységbe integrálva épül be. Ennek a pozíciónak köszönhetően a kipufogóvonal gyorsan felmelegszik; ami a szűrő tisztasága szempontjából előnyös.

Miért terheli meg ezeket a rendszereket a gyakori városi használat?

A regeneráció előfeltétele a hőmérséklet. Ahhoz, hogy a DPF elégje az összegyűjtött koromot, a kipufogóban körülbelül 600 °C hőmérséklet szükséges. Az óránkénti 40 mph alatti városi vezetés megakadályozza ennek a hőmérsékletnek az elérését; a passzív regeneráció leáll, a korom felhalmozódása a szűrőben felgyorsul. 15-20 km alatti utaknál a motor ritkán éri el a passzív regenerációhoz szükséges üzemi hőmérsékletet. Rövid utaknál a regeneráció vagy egyáltalán nem indul el, vagy az út vége előtt megszakad. Az ismétlődő rövid utak a teljes kipufogóhőmérséklet elérésének vagy a regeneráció befejezésének elmaradása miatt táplálják a DPF-problémákat.

Ez egy valóság, amelyet a dízeljármű-tulajdonosok gyakran emlegetnek: A motor a motorháztető alatt rendben lehet, de a kipufogórendszernek rendszeresen melegednie kell. A csak rövid távolságokon használt dízel úgy járhat, hogy a szűrő soha nem tudja megtisztítani magát. Az olvasóban felmerülő kérdés a rendszer teljes letiltása: az EGR-törlési (delete) vitákban hangoztatott teljesítménynövelő állításokkal szemben a rendszer törlése megemeli az égési hőmérsékleteket, növelheti a motor kopását és a turbó terhelését, a NOx-kibocsátást pedig jelentősen megnöveli. Ráadásul ha az EGR-t nem együtt törlik a DPF-fel, a DPF-ben lévő koromterhelés és a regenerációs hőmérsékletek tovább nőnek - a két rendszer nem gondolható egymástól függetlenül.

Hogyan működik a katalizátor és a teljes kipufogórendszer?

A kép teljeshez tételéhez a lánc első gyűrűjére kell pillantani. A katalizátor egy károsanyag-kibocsátás-szabályozó eszköz, amely a motorból kilépő mérgező gázokat és szennyezőanyagokat kevésbé toxikus anyagokká alakítja: csökkenti a szén-monoxidot, a szénhidrogéneket és a nitrogén-oxidokat. Mind a benzin-, mind a dízelmotorok ezekből az eszközökből profitálnak a fő szennyezőanyagok eltávolításához. A modern dízeljárművek többségében a DPF és a katalizátor együtt működik a szigorú károsanyag-kibocsátási előírások teljesítéséhez.

A teljes láncra tekintve a munkamegosztás egyértelmű:

  • EGR - már a hengerben csökkenti a NOx képződését.
  • Katalizátor / DOC - átalakítja a kipufogóban lévő szén-monoxid, szénhidrogén és NOx összetevőket.
  • DPF - felfogja a koromot, és regenerációval megtisztítja magát.
  • SCR - a hozzáadott karbamidoldattal a kipufogóba kerülő NOx-ot ártalmatlan nitrogénné és vízzé alakítja.

Ha az egyik gyűrű nem működik, terhet rak a másikra. Ha az EGR nem működik megfelelően, a NOx-szabályozás a hengeren kívülre kerül; ha a regeneráció nem fejezhető be, a visszanyomás megfojtja a motort. Azt, ami tisztán tartja a motort, az e lánc egészének működése adja.

Rövidíti vagy hosszabbítja az EGR a motor élettartamát?

Erre a kérdésre nincs egyirányú válasz. Egyrészt a kipufogógáz szűretlen visszavezetése dízelmotoroknál korom bejutását okozhatja a hengerbe, ami dugattyúgyűrű kopásához és olajszennyezéshez vezethet; ebből a szempontból az EGR rövidíti a motor élettartamát. Másrészt, mivel az EGR csökkenti a henger hőmérsékletét, védelmet nyújthat a motornak - különösen a kipufogószelep élettartama szempontjából. A két hatás ellentétes; melyik dominál, az a használati körülményektől és attól függ, mennyire tisztán tartják a rendszert. A hatékonyság terén is vegyes a kép: Dízelmotoroknál az EGR csökkentheti a termodinamikai hatásfokot és növelheti a részecskékibocsátást; egyes benzinmotoroknál viszont növelheti a hatásfokot. A hűtött EGR-megoldásokat körülbelül 3% hatásfokcsökkenéssel hozták összefüggésbe. Mindezek miatt egyes modern motorok inkább elkerülik az EGR használatát, és más módon érik el az emissziós célokat - a technológia nem kötelező út, hanem egy egyensúlyi eszköz.

Eredmény: Tiszta Maradó Motor, Rendszeresen Bemelegedő Motor

Az EGR és a DPF/GPF nem egymás alternatívái, hanem kiegészítői: Az egyik a NOx keletkezését nyomja el a hengeren belül, a másik a végeredményként megmaradt kormot égeti el a kipufogórendszerben. Mindkettő legnagyobb ellensége ugyanaz: A kipufogó hőmérsékletét soha el nem érő, rövid és lassú használat. Dízelmotoros járművel rendszeresen elegendő távolság megtétele, minőségi üzemanyag használata és a koromlerakódást tápláló körülmények elkerülése jelenti azt a szükséges és elegendő feltételt, amelyre ezeknek a rendszereknek a tervezett működéséhez szükség van. Amikor a rendszer eltömődik, a megoldás legtöbbször nem egyszeri tisztítás, hanem a használati szokások átgondolása.

Források