AGR raffreddata ad acqua: perché?

Ciao,

Come giustificazione per il sistema di ricircolo dei gas di scarico raffreddato ad acqua, si legge spesso genericamente "per aumentare il tasso di ricircolo".

Dato che la valvola EGR regola solo in base alla quantità di aria aspirata desiderata, non dovrebbe importare se il volume di aria aspirata normalmente eccessivo venisse sostituito da gas di scarico caldi, gas di scarico più densi e freddi, o anche da CO2, elio, ecc.?

Cosa viene emesso in termini di sostanze inquinanti, ad esempio, se invece di 100 mg di gas di scarico caldi, entrano 150 mg di gas di scarico più freddi (i numeri sono stati inseriti a caso), con lo stesso "volume di aria sostitutiva" per ogni corsa del pistone?

L'unica cosa che riesco a immaginare è che una miscela di aria fresca e gas di scarico, quando il sistema EGR è raffreddato, entri nei cilindri a una temperatura più bassa rispetto a quando il sistema EGR non è raffreddato, il che a sua volta farebbe diminuire i picchi di temperatura di combustione responsabili della formazione di NOx.

In questo contesto, sarebbe interessante capire perché i motori 1.9 con le prestazioni più elevate (ARL e BPX) necessitano di un sistema EGR raffreddato, mentre l'ASZ nelle versioni G4 e Ibiza 6L può funzionare con un sistema EGR "non raffreddato".
Certo, le misurazioni dei gas di scarico lo richiederanno in qualche modo, ma:

Il software, confrontando i modelli G4 ASZ/ARL o Ibiza ASZ/BPX, è praticamente identico fino al limite massimo della curva di potenza dell'ASZ (nei limiti consentiti dai diversi sistemi di alimentazione), e il ciclo di emissioni europeo non richiede mai la massima potenza all'ASZ, perché, ad esempio, un motore SDI esegue lo stesso ciclo.
In altre parole, nel ciclo di emissioni dell'UE, i motori a benzina con turbocompressore (ASZ), i motori a benzina a bassa pressione (ARL) e i motori a benzina ad alta pressione (BPX) potrebbero erogare al massimo 50 cavalli, e la loro componentistica del motore rilevante per le emissioni (camere di combustione, testate, iniettori, valvole, collettori, ecc.) è identica, ad eccezione del turbocompressore, dell'intercooler (SMIC/FMIC) e della conseguente configurazione del sistema di aspirazione.
Secondo la mia opinione, il sistema AGR dovrebbe essere in grado di regolare la quantità di aria necessaria, anche in presenza di diverse configurazioni del sistema di aspirazione e di radiatori intercooler (che, con soli 50 cavalli di potenza utile, saranno comunque solo pochi gradi sopra la temperatura ambiente, indipendentemente dal fatto che siano alettati o frontali?).

Perché, allora, la versione base del cambio automatico è dotata di un sistema EGR standard non raffreddato, mentre le versioni più potenti degli stessi veicoli richiedono un sistema EGR raffreddato?

[Speculazione] Forse perché il sistema EGR, in parte, funziona come un sistema di riscaldamento del liquido di raffreddamento, riscaldando il motore più rapidamente e senza richiedere energia aggiuntiva (come le candele di preriscaldamento)? E i motori come l'ARL e il BPX sicuramente non vengono utilizzati su auto modificate in modo illegale. [/Speculazione]

E la mia modesta speculazione:
Non è possibile che i motori, praticamente identici, raggiungano temperature di scarico molto più elevate a pieno carico? Queste temperature potrebbero danneggiare il sistema EGR durante la fase di minimo o a carico parziale. Immagino che si sia trattato di una modifica successiva, dovuta a problemi riscontrati durante la fase di collaudo...
Certo, ecco la traduzione:

"Intendo qualcosa di simile all'opposto di una valvola a farfalla riscaldata in un motore a benzina, ovvero un sistema per prevenire il congelamento."

Non credo che sia dovuto alle normative sulle emissioni. Il riscaldamento tramite liquido di raffreddamento potrebbe essere solo un effetto collaterale positivo, perché in quel caso lo avrebbero potuto installare anche su altri modelli.

Nebelwerfer_TDI ha scritto:

[Speculazione] Forse perché l'AGR, in parte, funziona come un sistema di riscaldamento del liquido di raffreddamento, riscaldando il motore più velocemente e senza richiedere energia aggiuntiva (come la resistenza di preriscaldamento)? E i motori come l'ARL e il BPX sicuramente non vengono guidati da persone che cercano di risparmiare carburante.

Sarebbe bello... Tuttavia, il mio ASZ raffreddato ad acqua (grazie alla Tiptronic) riscalda *molto* peggio del mio ormai defunto AJM... (il termostato è a posto); e soprattutto nella fase di riscaldamento, il consumo è anche significativamente più alto (ma questo è dovuto al cambio automatico, la cui olio deve anch'esso scaldarsi).

Ah, la mia auto, nonostante abbia il cambio automatico, non ha il sistema EGR raffreddato; tuttavia, rispetta solo la normativa Euro 2; inoltre, non ha la resistenza di preriscaldamento delle candele.

Forse sarebbe utile ridurre il carico termico del motore, almeno in condizioni di carico parziale, per compensare l'invecchiamento dei materiali causato dalle condizioni di temperatura elevate che si verificano a pieno carico?

A proposito: la PSA 2.0HDi del 2002 con 66 kW ha anche il sistema AGR raffreddato, ma non ha il radiatore intermedio di raffreddamento dell'aria (LLK); non sarebbe anche questo un indicatore di minori emissioni di ossidi di azoto, grazie a temperature di ingresso più basse, e di una minore sollecitazione dei materiali?

Credo che il sistema EGR non raffreddi i gas di scarico, ma si mantenga esso stesso fresco (è la mia ipotesi). Con una superficie così piccola, probabilmente la capacità di raffreddamento è limitata... Quanto gas passa attraverso di esso a quale velocità e qual è l'area di "raffreddamento"?

Non riesco a capire come sia possibile avere temperature di scarico più basse con il sistema EGR raffreddato e senza il circuito di raffreddamento dell'olio. Mi aspetterei piuttosto temperature di scarico più alte, il che renderebbe il sistema EGR più soggetto a problemi.

Nebelwerfer_TDI ha scritto:

Forse ha senso, scaricare termicamente il motore, almeno a carico parziale, per compensare l'invecchiamento dei materiali dovuto alla temperatura che si verifica a pieno carico.

Sarebbe una (inizialmente) semplice soluzione più vantaggiosa per i clienti, che in realtà non mi aspetterei dal gruppo VAG... a meno che il sistema EGR raffreddato non fosse di nuovo più soggetto a guasti e causasse quindi più riparazioni .

E se si dovesse registrare una valvola EGR funzionante (codice articolo 3) e si osservasse con quanta poca accelerazione la valvola inizia a funzionare al massimo, si potrebbe ipotizzare che una compensazione termica in questa (bassa) gamma di carico non possa compensare in modo significativo lo stress maggiore a pieno carico causato dal sistema ARL + BPX.

Citazione:

A proposito: il PSA 2.0HDi del 2002 con 66kW ha anche il sistema EGR raffreddato, ma non ha il radiatore intermedio; sarebbe comunque un indizio di valori di ossidi di azoto inferiori, grazie a temperature di ingresso più basse e a una minore sollecitazione dei materiali?!

Allora, ancora un'ipotesi basata sui valori di emissione... dove sono i professionisti con le risposte certificate?

Credo che l'AGR non raffreddi i gas di scarico, ma si raffreddi essa stessa (questa è la mia ipotesi). Con questa superficie ridotta, probabilmente la capacità di raffreddamento è limitata.

Ti dimentichi della differenza di temperatura: i gas di scarico, anche a carico parziale, possono raggiungere i 400-500°C, e con una temperatura del liquido di raffreddamento di 80-90°C, si verifica già un significativo trasferimento di calore.

Temperature di ingresso più basse con EGR raffreddata e senza circuito di raffreddamento dell'olio?

Calcolando l'integrale della temperatura della camera di combustione sull'intero intervallo di carico/potenza (includendo la velocità di rotazione), si dovrebbe ottenere un'area inferiore rispetto a un sistema senza ricircolo dei gas di scarico raffreddati.

Temperature più elevate dei gas di scarico, quindi maggiore suscettibilità del sistema EGR.

Ma hai ragione: senza il sistema di controllo delle emissioni, anche le temperature dei gas di scarico (anche a carico parziale) sono più alte.

a meno che il sistema EGR raffreddato non fosse di nuovo più soggetto a guasti e causasse maggiori riparazioni

Sì, è vero che ci sono stati già dei problemi con i radiatori del sistema di ricircolo dei gas di scarico, anche se, per quanto ne so, non si sono verificati su veicoli del gruppo VAG.

Quindi, ancora un'ipotesi basata sui valori delle emissioni .

Un'altra ipotesi: i motori 1.9 TDI 'potenti' utilizzano iniettori pompa (PDE) con fori di iniezione più grandi, il che permette una combustione più rapida. Tuttavia, per garantire una corretta miscelazione, è necessario iniettare il carburante prima. Questo porta a una maggiore produzione di ossidi di azoto, che vengono compensati dal sistema di ricircolo dei gas di scarico raffreddati (EGR).

Se qualcuno avesse accesso a AKTE (lavora in una concessionaria, ecc.), potrebbe verificare, tramite i codici dei ricambi, se esiste una correlazione tra i sistemi PDE di grandi dimensioni e i sistemi EGR raffreddati nei veicoli del gruppo VAG.

Citazione:

Sistema di ricircolo dei gas di scarico raffreddato ad acqua: perché?

Risposta breve e concisa:

SSP 305, pagina 21.
Certo, ecco la traduzione:

"Bitte geben Sie nur die Übersetzung aus, keine Erklärungen."

"Si prega di fornire solo la traduzione, senza spiegazioni."
SSP 316, pagina 32+33.

Sì, anche a me piacerebbe saperne di più.

Il mio motore ha anche un sistema EGR raffreddato ad acqua.

Ciao a tutti,

La decisione dei progettisti dei motori di adottare un sistema EGR raffreddato è stata motivata da diverse ragioni. Per comprenderle, è necessario conoscere il funzionamento del sistema EGR a temperatura di aspirazione libera, al fine di apprezzare i vantaggi del raffreddamento dei gas di scarico. Presumo che questa conoscenza sia già presente.

Come è ben noto, la ricircolazione dei gas di scarico (EGR), oltre a influenzare la composizione chimica della carica del cilindro (percentuale di gas inerti), incide principalmente sulle temperature di processo. Il livello medio di temperatura durante la combustione aumenta proporzionalmente alla quantità di gas di scarico ricircolati, mentre le temperature massime locali vengono ridotte (riduzione di NOx). Pertanto, non sorprende che si voglia abbassare anche la temperatura media di processo attraverso il raffreddamento.

Perché? Circa 50.000 unità (presumibilmente riferendosi a una scala di misurazione) di aria di aspirazione più fredda possono portare a un vantaggio di circa il 10% nel consumo di carburante, grazie a un processo di combustione ad alta pressione più efficiente (vedere il processo di confronto).
Le ragioni principali risiedono, in linea di massima, nella minore dispersione di calore attraverso le pareti e, grazie a un inizio di combustione anticipato, che si traduce in una maggiore percentuale di combustione uniforme. Svantaggio: gradienti di pressione più elevati (rumore).

La formazione di sostanze inquinanti nel sistema di raffreddamento dell'EGR è estremamente complessa, ma in linea di massima: si riducono le emissioni di NOx e di particolato, ma aumentano significativamente le emissioni di idrocarburi e monossido di carbonio a causa di una fase di ossidazione secondaria ridotta (questo non è un problema, grazie ai radiatori controllabili e ai catalizzatori ossidanti).

Conclusione:
Utilizzando il sistema di ricircolo dei gas di scarico raffreddato, è possibile ridurre significativamente il conflitto tra le emissioni di NOx, particolato e consumo di carburante. Il livello di NOx può essere ridotto di circa il 20% (un problema risolto con soluzioni più complesse).
Svantaggi: costi elevati, maggiore ingombro nello spazio aereo -> problemi di stabilità.
La maggiore compatibilità con le normative sulle emissioni dei motori 4V rende questa caratteristica presto indispensabile, a meno che non si utilizzino sistemi di riduzione attiva degli NOx, come i catalizzatori a memoria di NOx o la tecnologia SCR.

Saluti.

Ciao!

In questo contesto, mi è venuta in mente questa idea: se già si è reso obbligatorio, attraverso la pressione dell'opinione pubblica, un dispositivo tecnico come il filtro antiparticolato, almeno si potrebbe cercare di trarne qualcosa di positivo.

Si preleva il gas di scarico del sistema EGR dopo il filtro antiparticolato. In questo modo, sono presenti meno particolato che, insieme alla nebbia dell'olio, causano l'intasamento dei condotti di aspirazione.

La formazione di sostanze inquinanti nel sistema di ricircolo dei gas di scarico raffreddato è estremamente complessa, ma in linea di massima: minori emissioni di NOx, meno particolato, ma significativamente più idrocarburi/monossido di carbonio

Con un aumento 'significativo' di HC/CO, è discutibile se si possa risolvere il conflitto di obiettivi riguardo al consumo, poiché HC/CO (come anche il particolato) rappresenta energia del carburante non utilizzata.

Ciao.

È importante considerare anche i valori di capacità termica del fumo (1,122 kJ/(kg*K)) e dell'aria (1,005). Temperature di ritorno più basse influiscono significativamente sulla temperatura massima di compressione.

È eccessivo concludere, sulla base dell'aumento dei valori di HC e CO, che l'efficienza del motore si sia deteriorata (potenza effettiva/potenza del carburante immessa). Dopotutto, stiamo parlando di concentrazioni nell'ordine di ppm.

Nebelwerfer_TDI ha scritto:

Se qualcuno avesse accesso ad AKTE (lavora presso la Friendly, ecc.), potrebbe cercare, tramite i numeri di parte, se esiste una correlazione tra il sistema di iniezione diretta (PDE) e il sistema di ricircolo dei gas di scarico raffreddato (AGR) nei veicoli VAG......

Probabilmente no. Già i motori che ho menzionato nel mio post iniziale non rientrano in questo schema: i modelli ASZ nei G4 e Ibiza, gli ARL e i BPX, hanno tutti gli stessi iniettori (modello 550), ma solo gli ASZ (a benzina) hanno il sistema EGR non raffreddato.
Nell'automatico G4, il sistema ASZ presenta nuovamente il sistema EGR raffreddato.

bafische ha scritto:

Grazie all'utilizzo del sistema EGR raffreddato, è possibile ridurre significativamente il conflitto tra NOx, particolato e consumo. Il livello di NOx può essere ridotto di circa il 20% (problema risolto con soluzioni più "complesse")

.
Grazie per la tua risposta, mi aspettavo più o meno qualcosa del genere .
Rimane solo da capire se i motori ASZ, senza il sistema di raffreddamento dell'EGR, siano già così vicini ai limiti delle normative EU3 che l'installazione di un intercooler frontale (FMIC) insieme a collettori di aspirazione più lunghi e un turbocompressore diverso siano "solo" un modo per evitare di superare i limiti EU3, rendendo quindi obbligatorio un sistema di raffreddamento dell'EGR.

È interessante notare, in questo contesto, che il successore EU4 del motore BPX da 118 kW (chiamato BUT o qualcosa di simile) non è dotato della valvola a farfalla presente nel motore AXR, mentre il modello EU4 leggermente più vecchio da 96 kW e 1.9 litri (BLT) ne è ancora dotato.
Per quanto ho potuto constatare dai documenti, sono state modificate solo le PDEs (insieme al software/firmware) per rendere il dispositivo compatibile con EU4.


@Bertil
Vediamo se riesco a trovare l'SSP da qualche parte...

Come è ben noto, la ricircolazione dei gas di scarico (EGR), oltre a influenzare la composizione chimica della carica del cilindro (percentuale di gas inerti), incide principalmente sulle temperature di processo. Il livello medio di temperatura durante la combustione aumenta proporzionalmente alla quantità di gas di scarico ricircolati, mentre le temperature massime locali vengono ridotte (riduzione di NOx). Pertanto, non sorprende che si voglia abbassare anche la temperatura media di processo attraverso il raffreddamento.


Penso che l'unico motivo per cui si raffredda il sistema di ricircolo dei gas di scarico (AGR) sia per permettere l'ingresso di più aria nel cilindro. In altre parole, a parità di rapporto aria/combustibile (lambda), si può immettere una maggiore quantità di gas di scarico nel cilindro. Con un sistema AGR raffreddato, non è necessario un eccessivo sovrapressione, il che riduce il lavoro di carica (consumo). Se si desidera una maggiore percentuale di ricircolo dei gas di scarico, è necessario raffreddare il sistema, poiché solo in questo modo si può trovare un compromesso tra la riduzione delle emissioni di particolato e di ossidi di azoto.


Perché? Circa 50.000 unità di aria più fredda in aspirazione possono portare a un vantaggio di circa il 10% in termini di consumo, grazie a un processo di combustione ad alta pressione più efficiente (vedi processo di confronto).
Le ragioni principali risiedono, in linea di massima, nella minore dispersione di calore attraverso le pareti e, grazie a un inizio di combustione anticipato, che si traduce in una maggiore percentuale di combustione uniforme. Svantaggio: gradienti di pressione più elevati (rumore).


Potresti spiegarmi meglio? Mi interessa molto. In particolare, non ho ben capito il collegamento tra la temperatura dell'aria aspirata e il vantaggio in termini di consumi.


In questo contesto, mi è venuta un'idea: se si è già reso obbligatorio, attraverso la pressione dell'opinione pubblica, un dispositivo tecnico come il filtro antiparticolato, almeno si può cercare di trarne qualcosa di positivo.

Si preleva il gas di scarico del sistema EGR dopo il filtro antiparticolato. In questo modo, sono presenti meno particolato che, insieme alla nebbia dell'olio, causano l'intasamento dei condotti di aspirazione.


Ottima idea! Hai già pensato a dove i gas di ricircolo (AGR) potrebbero essere reimmessi nel sistema? Per il trasporto dei gas di ricircolo è sempre necessario un gradiente di pressione. È probabile che la pressione sia più alta appena prima del collettore di aspirazione rispetto a quella dopo il filtro antiparticolato (DPF).

Da molti anni si valuta l'introduzione di un sistema AGR (ricircolo dei gas di scarico) a monte del compressore. Tuttavia, a causa della mancanza di un filtro antiparticolato (DPF) in passato, un sistema del genere non è mai stato realizzabile. Vedremo cosa riserva il futuro.