Ynt: Discovery / Defender TD5 Motorlarda EGR (Egzoz gazı Resirkilasyonu) nedir ?
EGR (Egzoz Gazi Resirkülasyonu) Sistemi:
Içten yanmali motorlardan atmosferi kirleten temel üç kirletici CO, HC, NOx lerdir. Bu kirletici oranlan H/Y oraniyla dogrudan orantilidir. Bunun içindir ki H/Y oranini degistirerek CO ve HC oranlan kontrol altina alinmaktadir. Fakat yanma sonu sicakliginin artmasi sonucu NOx oraninda artis diger kirleticilerle ters orantili oldugundan büyük sorunlar ortaya çikmistir .
Motorlarda NOx (nitrojen oksit) emisyonlarini kontrol edebilmek için iki yol vardir. Birinci yol katalitik konvertör kullanilarak egzoz gazini kimyasal isleme tabi tutmak. Diger yol ise yanma esnasinda nitrojen oksit olusumunu azaltmaktir. Bir kisim egzoz gazlari yanma odasi içerisinde tutularak NOx in kontrolü için kullanilir. Bu egzoz gaz resirkülasyonu (geri dönüsüm- EGR) ile saglanir .
H/Y orani 15/1 oranina getirildigi zaman nitrojenin oksitlenmesi daha da artmaktadir ve NOx oraninda büyük bir artis görülmektedir. H/Y oranini 18/1 veya 20/1 seviyelerinde tuttugumuz zaman yanma sonu sicakligi düstügü için NOx miktarinda da düsme meydana gelmektedir. Öte yandan karisim oraninin fakirlesmesinden dolayi da motor performansinda büyük bir düsme meydana gelmektedir. Silindir içine giren havanin içerigindeki gazlar: %75.5 Nitrojen ve %23 ise oksijenden olusmaktadir. Bu iki element normal kosullarda tehlike arz etmez iken yüksek sicakliklarda birleserek NOx gazini olusturmaktadir. Bu iki elementin silindir içinde birlesmesi 1370 °C’de olmaktadir. Bu yanma sonundaki sicakligi düsürmek amaciyla bir metot uygulanmaktadir. Yanma odasi içerisindeki egzoz gazlari ile seyreltilmesi sonucu yanma sonu sicakliklari, dolayisiyla üretilen NOx miktari düsmektedir.
Uygulanan bu metotta karisim içine bir miktar egzoz gazi verilerek yanmayi biraz olsun kötülestirerek yanma sonu sicakligini düsürmek suretiyle NOx miktarini düsürülmektedir . Motor dizaynina bagli olarak emme manifolduna giren egzoz gaz miktari %6 ile %13 arasinda degisir . Benzinli motorlarda, egzoz gazi geri dolasimi yanma odasina emilen toplam dolgunun %10’u düzeyinde oldugunda. NOx emisyonu % 50- 60 kadar azalmaktadir . Zengin H/Y karisimini seyreltmek amaciyla N2, su buhari ve CO2 gazi silindir içerisine emdirilerek yanma sonunda egzoz gazlarinin emisyonlari azaltilmaktadir . Benzin motorunda bu yöntemin, yakitin daha hizli buharlasarak karisimin olusmasini hizlandirma ve tutusmaya hazirlama gibi bir faydasi da vardir. Bu sekilde, özellikle düsük yüklerde HC ve CO emisyonlarinda da iyilesme elde edilmektedir . Egzoz gazlarindaki NOx miktari, emme anindaki nitrojene, oksijenin miktarina, yanma sonu sicakligina ve bu sicaklikta kalma sürecine baglidir .
EGR Sistemlerinin Çesitleri
1. Floor-Jet Sistemi
Manifold içerisine giren egzoz gaz miktarini, ayarlayan bu sistem ile . Egzoz gaz kesismesine, emme manifoldunun zeminine yerlestirilen iki küçük fiskiye ile egzoz gazlarinin geçisi saglanir. Motor çalisirken, egzoz gazinin ayarlanan bir miktari (fiskiyenin çapina bagli olarak) fiskiyelerden emme manifoldu içerisindeki yakit hava karisiminin içerisine geçer. Ve böylece EGR saglanmis olur . Bu sistem, motorun tüm çalisma kosullarinda istenilen randimani veremedigi için fazla kullanilmaz.
2. Vakum Kontrollü EGR Sistemi
Egzoz manifoldunda bulunan egzoz gazlarini emme manifolduna transfer eden bir çelik boru baglantisi vardir ve emme manifoldunda vakum degismesini sinyal sekline getirip bir valfe vererek egzoz geçisini gaz kelebek açikligina göre kontrol eden bir de vakum yardimli kesme valfi mevcuttur. Manifold vakumuyla çalisan bu valfe vakum, motor sogutma suyu sicakligi ile çalisan bir termo valf tarafindan saglanir. Motor henüz isinma esnasinda iken termo valf kapali oldugu için EGR valfi çalismaz. Motor isisi arttikça termo valf açilarak emme manifoldunda ki vakum degisimlerini EGR valfine iletir ve motor hizina göre geri verilen egzoz gazi miktari ayarlanmis olur. Isi ile çalisan valf motor su sicakligi 40°C’nin üstüne çiktigi anda bimetal disk genleserek kanali açar
2.1. Relanti Devrinde EGR'nin Çalismasi
Motor relantide çalistigi durumlarda gaz kelebegi kapali konumda oldugu için atmosfer basinci ve diyafram yayi EGR kesme valfini kapatarak egzoz gazlarinin emme manifolduna geçmesine izin vermez .
2.2. Düsük ve Orta Devirlerde EGR'nin Çalismasi
Motor ara hizlarda çalisirken gaz kelebegi yavas yavas açildiginda emme manifoldunda ki kismen yüksek vakum EGR kesme valfine tesir ederek diyafram yayin kuvvetini yener ve kanali yavasça açar. Egzoz gazlari emme manifolduna girerek H/Y karisimina karisir. Bu durumda emme manifolduna egzoz gazi akisi çok az olmaktadir Fakat gaz kelebegi açilip motor devri arttigi anda emme manifoldunda ki vakum miktari artacagindan EGR kesme valfi daha çok açilir ve egzoz gaz geçisi daha da artar. Bu anda maksimum bir egzoz gaz akisi vardir .
2.3 Tam Yükte EGR' nin Çalismasi
Motor tam yükte çalisirken motordan istenen güç çok fazla olacagindan motorun çalismasini olumsuz yönde etkileyen EGR sisteminin çalismamasi istenir. Motor tam açik gaz kelebegi konumunda çalisirken EGR sisteminde bulunan bir sinirlayici emme manifoldunda ki havanin hizinin artmasiyla vakum o kadar düserki sinirlayici vakumun EGR kesme valfine ulasmasina izin vermez. Motor tam yük ve hizlarda çalisirken EGR sistemi devre disi kalir. Aynen rölanti devrindeki durum gibidir .
3. Degisik Tip EGR Sistemleri
Valf ile kontrol edilen bir sistemde ayri bir geçis ile emme manifoldu egzoz manifoldu baglanir. Bu geçis vakum kontrolü ile çalisan EGR valfi ile açilir veya kapanir Valini üst kismi diyaframlidir. Karbüratör vakum kanali vakum borusu ile valfin üzerine baglanir Vakum kanalinda vakum olmadigi zaman EGR valfindeki diyaframa vakum etki etmez. Bundan dolayi yay supabi kapali tutar. Egzoz gaz resirkülasyonu olmaz. Bu, motorun bosta çalisma durumudur. NOx olusumu en azdir .
Gaz kelebegi açilmaya baslayinca vakum kanalinda olusan vakum, EGR valfinin diyaframina etki eder . Diyafram supabi açmaya baslar. Egzoz gazlari, emme manifolduna geçer. Yakit-hava karisimi ile egzoz gazlan karisarak silindirler içerisine girer.
Gaz kelebegi açikligi arttigi zaman emme manifoldu vakumu düser. Yanma olusumu esnasinda, yakit-hava karisimindaki egzoz miktarinin artmasi yanmayi kötülestirir. Bundan dolayi gaz kelebegi açikligi arttikça egzoz gaz resirkülasyonuna daha az ihtiyaç duyulur. Vakumun azalmasi ile EGR valfi hemen hemen kapanir .
Motor sicakligi 37.8 °C ye ulasincaya kadar çogu arabalarda termik vakum degisimi egzoz gaz resirkülasyonunu önler. Termik vakum degisimi de sogutucu-isi düsürücü (CTO) salteri ile saglanir Motorun sicaklik degerini hissetmesi için, CTO su ceketlerine yerlestirilir. Bu sicaklik 37.8 °C'den (100 °F) düsük olursa salter kapali kalir. Bu EGR valfine vakumun gitmesini önler böylece egzoz gaz resirkülasyonu yapilamaz. Çalismaya basladiktan hemen sonra soguk motorun performansi gelisir. Motor sicakliginin artmasi ile egzoz gaz resirkülasyonuna müsaade edilebilmesi için CTO'nun valfi açilir. Vakum EGR valfine ulasabilir böylelikle egzoz gaz resirkülasyonu baslayabilir.
Temel EGR sistemi üzerine görüldügü gibi bazi degisiklikler uygulanabilir. Bazi EGR valfleri ikinci bir diyaframa sahiptir. Buradaki amaç, motorun ani ivmelerime esnasinda ve agir yüklerde egzoz gaz resirkülasyonunu artirmaktir. Ayrica, bazi motorlarda kullanilan ek ayarlayici sistem arabanin hizindan yararlanilarak saglanir. Sekil 9'da görülen bu tip bir sistemdir. Ayarlayici sistem sekilde çizgilerle kare içerisine alinmistir. Bura da normalde açik selenoid valf dahil edilir ve emme manifoldu vakumunun direk geçisi saglanir. Motor sicakligi yeterince yükseldiginde termik salter açilir, gaz kelebegi kismen açiktir ve EGR valfi çalisabilir. Egzoz gaz resirkülasyonu baslar. Bununla birlikte, araba belirli seviyeye kadar hizlandiginda, hiz sensörü elektronik yükseltece bir sinyal gönderir. Bu yükselteç selanoid valfin kapanmasina neden olur. Su anda vakum hatti kapalidir ve egzoz gaz resirkülasyonu durur .
EGR vafinin çalismasinda yeterli vakum artisi için bir vakum yükselteci kullanilmistir. Tam gaz konumunda yükselteç diyaframin iç kismim düsürmesi ile resirkülasyon sona erer. Devamli olarak yükseltece gelen vakum sinyalleri EGR valfi ve emme manifoldu vakumu ile kiyaslanir. Benzerlik görüldügündeki gaz kelebeginin tam açikliginda (hemen hemen ayni vakum benzerliginde), yükselteçdeki vakum sinyallerindeki yükseltme durur. Su anda EGR valimi açik tutmak için yeterince vakum yoktur bu da valfin kapanmasina neden olur ve resirkülasyon duraksar .
Soguk bir motorun çalismasinin ardindan 35 saniye içinde EGR’nin faaliyeti, EGR geciktirme kronometresi ve EGR gecikme selenoidi ile geciktirilir. Bu motorun ilk harekete kolay geçmesini temin eder. Motor isinmaya basladiktan sonra motorun çalismasinda bozulma olmaksizin EGR baslayabilir. Motor çalismaya basladiktan sonra hemen EGR baslar ise motor tekleyebilir veya stop edebilirdi. Bunu EGR geciktirme sistemi önler .
EGR'nin Motor Performansina ve Egzoz Emisyonlarina Etkisi
EGR sistemi kullanilan bir araçta gibi emme manifolduna uygulanan egzoz gazi miktarinin CO, HC. ve NOx miktari nasil degistirdigi görülmektedir .
Egzoz gazi resirkülasyonunun (EGR) iki etkisi bulunmaktadir.
1. Silindir içine geri dönen egzoz gazlan yanma sonu sicakligini düsürür.
2. Içeri giren taze H/Y miktarini azaltir.
Emme manifolduna giren H/Y karisimina direkt olarak etki eden bu egzoz gazlari motor gücünü ve NOx miktarim düsürmektedir ve de özgü! yakit tüketimini artirmaktadir. EGR'nin degisik araç hizlarina bagli olarak degisimi gösterilmistir. Gaz kelebek açiklik miktari arttikça buna bagli olarak araç hizi artmaktadir araç hizinin artmasina bagli olarak yapilan EGR miktarinda bir artis görülmektedir. Düsük araç hizlarinda ve rölanti çalismasinda EGR olmaz .
Klasik ve EGR Sisteminin Egzoz Emisyonlarinin Karsilastirilmasi
Düsük hizlarda ve rölanti devrinde EGR' de bir kararsizlik meydana gelir. Bu yüzden EGR bu devirlerde çalismaz. klasik araçlarin aksine EGR'li araçlarda, NOx emisyonlarinin araç hizinin artmasiyla birlikte bariz bir sekilde azaldigi görülebilir. Klasik sistemli araçta tasit 60 km/h hizda seyir esnasinda egzoz gazindaki CO ve HC oraninda epey bir düsme vardir fakat araç hizi arttikça NOx miktarinda bir artis meydana gelmektedir. Ayni araçta EGR sistemi kullanildiginda 60 km/h hizda CO oraninda bir artis olmasina ragmen NOx oraninda bir düsme meydana gelmektedir. Araç 20 km/h" in altindaki hizlarda seyrettigi zaman EGR' de bir kararsizlik olusmaktadir .
H/Y : Hava yakıt oranı