Valeo explica el funcionamiento de los sistemas EGR

Y habla del impacto de los sistemas EGR en el medioambiente.

Con más de veinte años de experiencia en el diseño de sistemas de gestión de gases de escape, Valeo es pionera en el desarrollo de sistemas EGR y uno de los mayores fabricantes para primer equipo (VAG, PSA, FORD, RENAuLT…).

NOx, EGR y Euro6

Los motores de combustión interna convierten la energía térmica contenida en el combustible en trabajo. Poniendo como ejemplo los motores diésel, la combustión produce monóxido de carbono, hidrocarburos, partículas en suspensión (especialmente en motores diésel) y óxidos de nitrógeno. La recirculación de gases (EGR) es una de las tecnologías de control de emisiones que permiten un mayor descenso de los óxidos de nitrógeno que se emiten a la atmósfera. Son dos tecnologías EGR las que se utilizan actualmente: de alta presión convencional y, la más moderna, de baja presión.

¿Por qué se emiten óxidos de nitrógeno?

Se forman por la mezcla de nitrógeno y oxígeno a altas temperaturas (>1400°C). Un proceso que sucede durante la combustión en el interior de los cilindros. El nivel de óxido de nitrógeno puede ser reducido por una combustión a temperatura baja en ciertas fases del ciclo de conducción, algo que puede llevarse a cabo con el EGR que inyecta una fracción calculada de gases de recirculación dentro de los cilindros, junto con el aire de entrada, reduciendo la temperatura de llama y bajando los niveles de óxido de nitrógeno. La eficiencia inicial del EGR ha sido incrementada añadiendo un enfriador de gases de recirculación. Esto permite incrementar la densidad de los gases de EGR pudiendo tener más masa en el mismo volumen, permitiendo bajar aún más el nivel de óxido de nitrógeno.

Sistema EGR de alta presión

En el sistema de alta presión (AP) la válvula EGR está localizada entre los colectores de admisión y escape de los cilindros. La recirculación de la salida de los cilindros depende de la diferencia de presión entre la entrada y la salida de los mismos. Si se requiere, la diferencia de presión puede ser regulada por la válvula de mariposa del acelerador. Al cerrarse esta genera el flujo de gas apropiado hacia la entrada del sistema. (Ver imagen 1).

A medida que aumenta el ritmo de la EGR, los gases que son cogidos de la salida de los cilindros hacia el sistema AP-EGR son cada vez mayores y tienen más influencia sobre la rotación del turbocompresor (comparten la presión de salida). Como resultado, el turbocompresor responde reduciendo la carga de presión necesaria para el óptimo funcionamiento.

El ciclo EGR de baja presión

En el EGR de baja presión, los gases de recirculación no son redirigidos directamente a la entrada del motor por la válvula; se extrae en el filtro de partículas y pasan a través del enfriador (esto protege la turbina de sobretemperaturas). Después alimenta la turbina del turbocompresor, mezclado y comprimido con aire fresco. Una vez mezclado, se enfría en el enfriador de aire antes de entrar en el colector de admisión. ¡La clave es el enfriador de gases! El sistema EGR de baja presión es más eficiente ya que los gases de EGR son mejor admitidos si están fríos. Con el sistema EGR de baja presión se puede obtener una eficiencia mayor, los gases de recirculación están más fríos, la mezcla de gases EGR crea un mejor rendimiento en los cilindros estando además libres de partículas (por el filtro de partículas diésel), y el turbocompresor responde mejor, particularmente bajo carga, lo que activaría el sistema de alta presión. (Ver imagen 2).

Válvulas de mariposa y válvulas de escape

Para dirigir bien los gases de escape por todas las partes son necesarias válvulas complementarias. Estas aseguran el apropiado gradiente de presiones (deltaP) de manera que los gases de escape puedan alcanzar sus destinos, que son el colector de admisión para el sistema de EGR de alta presión y el turbocompresor para el de alta presion. Las válvulas de mariposa se usan para el sistema de alta presión y las válvulas de escape para el sistema de baja presión. Ambas son válvulas de mariposa y usan un motor CC con un tren de engranajes y un sensor de posición. Las especificaciones son diferentes en presión y flujo de gas entre los dos sistemas de EGR. En un futuro cercano, las válvulas EGR y las de mariposa serán combinadas en una única pieza llamada EGR dual, o EGR combinada.

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