¿Cómo funciona un refrigerador de recirculación de gases de escape?
¿Cómo funciona un refrigerador de recirculación de gases de escape?
NOₓ forms when nitrogen and oxygen in the intake air react at high combustion temperatures (typically >1.370 grados /2,500 grados F) - Una condición común en los motores diesel (debido a las altas relaciones de compresión) y los motores de gasolina (bajo alta carga).
El sistema EGR mitiga esto al desviar una pequeña porción (5–20%, dependiendo de la carga del motor) de gases de escape (que es inerte, que contiene poco oxígeno y altos niveles de CO₂ y vapor de agua) en el colector de admisión.
El gas de escape inerte desplaza el oxígeno en el aire de admisión y absorbe el calor durante la combustión, bajando las temperaturas máximas de la llama para<1,370°C-effectively reducing NOₓ production by 30–70%.
Sin embargo, el gas de escape que sale del motor está extremadamente caliente (350–600 grados para motores diesel, 250–450 grados para motores de gasolina). Si este gas caliente se recircula directamente, elevaría la temperatura del aire de admisión, negando algunas reducciones de NOₓ e incluso reduciendo la eficiencia del motor. El enfriador de EGR resuelve este problema enfriando el gas de escape antes de la recirculación.
Cómo funciona un refrigerador EGR
El refrigerador EGR funciona en el líquido - a - Principio de intercambio de calor de gas, usando el refrigerante del motor (o, en algunas aplicaciones pesadas - de servicio, un circuito de enfriamiento dedicado) para absorber el calor del gas de escape. Su operación está estrechamente integrada con el sistema EGR, siguiendo esta secuencia:
1. Los gases de escape en caliente ingresan al enfriador de EGR
El sistema EGR utiliza una válvula EGR (controlada por la ECU del motor) para desviar una cantidad medida de gases de escape caliente del colector de escape (o salida del turbocompresor) en la entrada de gases de escape del enfriador EGR.
El gas de escape fluye a través de una red de pasajes pequeños y estrechos (tubos o canales) dentro del núcleo del enfriador - diseñado para maximizar el área de superficie en contacto con el medio de enfriamiento.
2. El refrigerante del motor circula alrededor de los pasajes de gases de escape
El refrigerante del motor (el mismo refrigerante que se usa para enfriar el bloque del motor y la cabeza del cilindro) se bombea a la entrada del refrigerante del refrigerador EGR (generalmente conectado al sistema de enfriamiento del motor aguas arriba del radiador).
El refrigerante fluye alrededor del exterior de los pasajes de gases de escape (en la carcasa o la chaqueta del enfriador), creando una barrera entre los gases de escape calientes (dentro de los pasajes) y el refrigerante más frío (afuera).
Nota de diseño crítico: flujo de refrigerante y gas de escape en direcciones contracorrientes (el refrigerante entra cerca de la salida de gases de escape, sale cerca de la entrada de gases de escape). Esto maximiza la diferencia de temperatura (ΔT) entre los dos fluidos en cada punto del enfriador, asegurando una transferencia de calor eficiente.
3. Se produce transferencia de calor (enfriando el gas de escape)
El calor del gas de escape caliente (350–600 grados) se realiza a través de las paredes de los pasajes de gases de escape (típicamente hecho de calor - materiales conductores como acero inoxidable o aleación de aluminio) al refrigerante más frío (80–100 grados).
El gas de escape se enfría significativamente - generalmente a 150–250 grados (motores diesel) o 120–200 grados (motores de gasolina) - dependiendo del tamaño del enfriador y la velocidad de flujo del refrigerante.
El refrigerante absorbe este calor y sale de la salida del refrigerante del refrigerador EGR, luego fluye al radiador del motor (o tanque de expansión del refrigerante) para ser re - enfriado antes de re - ingresando el motor o el enfriador EGR.
4. El gas de escape enfriado se recircula a la admisión
El ahora - de gas de escape inerte deja la salida de gases de escape del refrigerador EGR y viaja al colector de admisión del motor (a menudo mezclando con aire de admisión fresco aguas arriba del turbocompresor o el cuerpo del acelerador).
Esta mezcla de combustible se enfrió a aire y diluido - ingresa a la cámara de combustión, donde reduce las temperaturas de combustión máxima y reduce la formación de NOₓ - completando el ciclo EGR.
