Sistema EGR- Recirculação dos Gases de Escape

Sistema EGR- Recirculação dos Gases de Escape
- Válvula EGR • Introdução
Este sistema (incorporado ao veículo em meados da década de `70) tem por objetivo a diminuição
das emissões de NOx. Estas são decorrentes das altas temperaturas da câmara de combustão
associadas à presença de oxigênio. Seu máximo acontece para mistura levemente pobre, próxima
da estequiométrica.
Verifica-se que a incorporação (recirculação) de uma
parte (entre 20% e 30%) dos gases inertes de escape
à mistura admitida nos cilindros, propicia a diminuição
da pressão média efetiva o que resulta na diminuição
da temperatura máxima da câmara de combustão e
com isto, a diminuição na formação de NOx. A
diminuição da pressão média efetiva decorre do fato
que os cilindros admitem um volume de mistura entre
20% a 30% menor, quando há recirculação de gases
de escape. O sistema é composto basicamente de:
- Válvula EGR
- Circuito de controle
- Dispositivos e métodos de avaliação da quantidade de gases recirculados.
A função da válvula é controlar o fluxo dos gases de escape que se integram à mistura. A medição
da quantidade de gases pode ser feita através de dispositivos que fazem parte do sistema EGR,
ou utilizando métodos indiretos. Quando existe no sistema a possibilidade de medir o fluxo de
recirculação o mesmo pode ser controlado em malha fechada (modo mapeado).
Este artigo analisará os tipos e modos de controle, das válvulas EGR mais utilizados durante os
últimos 30 anos; não todos eles presentes em veículos comercializados no Mercosur, mas, que
serão apresentados com o objetivo de mostrar a evolução tecnológica que tem sofrido o referido
sistema.
Os métodos de medição assim como, as estratégias de controle, serão objeto de artigo futuro. O
presente material foi extraído do livro "Controle Integrado do Motor".
• Tipos de Válvulas EGR
As válvulas utilizadas se diferenciam, basicamente, pela forma em que são controladas: por meios
pneumáticos ou eletrônicos.
- Controle pneumático:
. de diafragma único
. de diafragma duplo e contrapressão positiva
. de diafragma duplo e contrapressão negativa
- Controle eletrônico:
. EGR digital
. EGR linear
. c/motor de passo
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• Modos de Controle
a) Controle pneumático (diafragma controlado por vácuo): neste modo de controle, o
diafragma da válvula EGR é movimentado pela presença de vácuo numa de suas faces; o vácuo
pode ser retirado de um furo progressivo, no corpo de borboleta ou do próprio coletor de
admissão; quando do coletor, o vácuo é controlado por uma válvula solenóide (denominada EVR),
que por sua vez é comandada pela UC.
b) Eletrônico: neste modo de controle, a haste da válvula EGR é acionada de forma eletrônica,
através de solenóides presentes no interior da válvula ou através de motor de passo.
• Válvula EGR de Diafragma Único
A haste da válvula ([2]) é movimentada por um diafragma em uma de cujas faces atua vácuo. O
vácuo pode vir de um furo progressivo no corpo de borboleta. Na tubulação do vácuo de controle
pode existir um interruptor térmico que impede que a válvula abra nas baixas temperaturas ([3]).
Neste caso, a válvula opera totalmente independente da UC.
Em outros casos, na linha do vácuo de controle existe uma válvula solenóide (EVR), comandada
pela UC. Neste caso, a UC aciona a EVR com ciclo de trabalho variável com o que se consegue a
abertura parcial e gradual da válvula EGR.
Em aplicações mais recentes, este tipo de válvula possui um potenciômetro linear solidário à
haste, que funciona como sensor de posição da mesma (sensor EVP).
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• Válvula EGR de Contrapressão Positiva (em inglês: "positive backpressure")
Este tipo de válvula ([4]) possui 2 diafragmas: o principal (que movimenta a
haste) e o da válvula reguladora interna.
A válvula de controle interna atua como
regulador de vácuo. Esta válvula interna
está normalmente aberta pela força da
mola (com motor parado ou com pressões
negativas no escape). A válvula interna
controla a quantidade de vácuo aplicado
ao diafragma principal, liberando vácuo
para a atmosfera durante certas condições de funcionamento.
A válvula de controle recebe um sinal de
contrapressão positiva, através da haste
vazada; esta pressão positiva do escape
fecha a válvula reguladora impedindo a
entrada de ar na câmara de vácuo
principal; com isso o vácuo de controle
atua sobre o diafragma principal e abre a
EGR, permitindo assim, a recirculação
dos gases de escape. Este tipo de válvula
(nas aplicações conhecidas) não possui sensor de posição. Este tipo de válvula foi utilizado,
principalmente, pela GM.
• Válvula EGR de Contrapressão Negativa (em inglês: "negative backpressure")
Este tipo de válvula ([5]) possui 2
diafragmas: o principal (que movimenta a haste) e o da válvula reguladora
interna.
A válvula de controle interna atua
como regulador de vácuo. Esta válvula
interna está normalmente fechada
pela força da mola (com motor parado
ou com pressões positivas no escape).
Nesta condição, o vácuo de controle
atua sobre o diafragma principal
abrindo a EGR.
Com pressões negativas no escape, a
válvula reguladora interna abre, permitindo a entrada de ar na câmara de
vácuo do diafragma principal; neste
caso a EGR fecha impedindo a recirculação de gases. Este tipo de
válvula (nas aplicações conhecidas)
não possui sensor de posição. Este
tipo de válvula foi utilizado, principalmente, pela GM.
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• Válvula EGR Linear
Neste sistema, a válvula EGR [6] é acionada por um
solenóide que faz parte da mesma. Também, no mesmo
invólucro, e solidário ao eixo da EGR, encontra-se o
sensor de posição da válvula (sensor EVP). Portanto, o
conector elétrico da válvula possui 5 terminais: 2 correspondentes ao solenóide de acionamento da EGR, e 3 ao
sensor de posição (massa, alimentação e sinal de
posição). Este tipo de válvula é utilizado, principalmente,
pela GM.
• Válvula EGR Digital
Esta válvula EGR [7] pode estar constituída
de 2 ou 3 solenóides. Quando acionados,
permitem a recirculação de fluxos diferentes
de gases de escape.
Isto se deve a que as aberturas são de
diâmetros diferentes. Cada uma das
válvulas pode ser ativada independentemente e comandada totalmente aberta ou
totalmente fechada.
Portanto, utilizando uma EGR Digital de 3
solenóides, é possível estabelecer 7 fluxos
diferentes de recirculação.
No caso de uma EGR Digital de 2
solenóides, é possível estabelecer 3 fluxos
diferentes .
• Válvula EGR com Motor de Passo
Neste tipo ([8]), a haste da válvula é estendida/retraída
utilizando um motor de passo. O mecanismo de
transformação de movimento rotativo em linear é
similar àquele utilizado nos sistemas de controle da
marcha lenta que utilizam motor de passo. Até o
momento, este tipo de válvula não possui sensor de
posição.
Humberto José Manavella
HM Autotrônica
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