Familiarizacin Sistema EGR
Cummins C i
Familiarizacin Sistema EGR F ili i i Si tLa teora de recirculacin del gas de escape y de la operacin del sistema conforme se relaciona con los productos automotrices Repaso de la combustin diesel bsica. Los componentes del sistema de recirculacin del gas d escape y su de operacin.
IntroduccinDiseos Nuevos:
Mejoras en Motor Base Sistemas de Aire, Combustible y Control Optimizados EGR
Qu significa EGR? Arranque en Fro Torque de Accionamiento del Embrague Respuesta Transitoria
Introduccin
Combustin Bsica
Combustin Bsica
El sistema de recirculacin del gas de escape toma una porcin del gas de escape y la regresa a la cmara de combustin. La combustin ocurre cuando es inyectado combustible en un cilindro que contiene aire bajo altas presin y temperatura. El combustible rpidamente quemado libera una gran cantidad de energa trmica. La liberacin de energa trmica incrementa drsticamente la presin en el cilindro. Esta presin incrementada i i t d impulsa h i abajo al l hacia b j l pistn.
Combustin Bsica
Requerimientos para que ocurra la combustin:
aire, calor, y combustible 21% de oxgeno; 75% de nitrgeno; y 4% de diversos gases
Elementos de la Combustin
Aire es una combinacin de aprox.:
O2De estos gases, el oxgeno es el nico que soporta la combustin. Nitrgeno y otros gases tienen un impacto en las emisiones de escape. A ms O2, mayor eficiencia en la combustin 1 lb de comb. 20 lb de aire
Densidad del Aire
Medicin de molculas de oxgeno dentro de un volumen fijo de aire. j
El aire en altitudes elevadas es menos denso que el aire a nivel del mar, pero la relacin de oxgeno a nitrgeno permanece igual
Densidad del AireLa densidad del aire tambin es afectada por la temperatura del aire ambiente y la humedad.
La humedad, deja menos espacio para las molculas de oxgeno en un volumen fijo de aire
el aire hmedo y caliente no crea buena eficiencia de combustin el aire fro y seco es excelente para combustin
Calor Combustible C l y C b tibl
El calor es producido durante la carrera de compresin
El combustible est compuesto casi enteramente de combinaciones d hid bi i de hidrgeno y carbono. Los combustibles difieren en su relacin de hidrgeno a carbono g (hidrocarburos)
ResumenIntroducirse la cantidad apropiada de aire en la cmara El pistn en su carrera hacia arriba comprime el aire En el momento apropiado es i i d inyectado t d combustible dentro del cilindro la compresin contina p hasta la ignicin combustin creando energa trmica g energa mecnica
Subproductos de la CombustinLos hidrocarburos reaccionan con el oxgeno en el aire durante la combustin
agua y gas de dixido de carbono.
Dos amplias categoras de substancias indeseables.
combinaciones de oxgeno y nitrgeno; (NO2, NO. conocidos como xidos de nitrgeno o gases NOx) El combustible sin quemar o parcialmente quemado resulta en otro g p grupo. El combustible sin q quemar es hidrocarburo en naturaleza: materia de partculas o hidrocarburos. HCs.
Los gases de NOx en la presencia de luz solar se combinan con Hidrocarburos para formar ozono (O3). El ozono es el componente mayor del smog.
RegulacinEn EEUU las emisiones son reguladas por la EPA, para limitar los contaminantes en la atmsfera. El ni el permisible de NO ms HCs se nivel NOx redujo grandemente para los motores automotrices de Rango Medio y Servicio Pesado a fines del 2002.
Para reducir la cantidad de contaminantes perjudiciales en el escape, el proceso de combustin debe controlarse. Debe ajustarse el periodo de retardo de encendido. Una de las formas d h U d l f de hacerlo, es atrasando o l t d adelantando la sincronizacin de inyeccin.
Sincronizacin de Inyeccin AtrasadaCombustible es inyectado dentro del cilindro ms tarde en la carrera de compresin Menos tiempo al combustible para mezclarse con el aire, antes de la ignicin. Temperatura real de combustin ms baja Menor formacin de gases de NOx. Eficiencia de combustin ligeramente reducida.
atrasar d t demasiado la sincronizacin puede conducir i d l i i i d d i a emisiones ms altas de hidrocarburos y a desempeo inaceptable del motor.
Sincronizacin de Inyeccin AdelantadaCombustible es inyectado dentro del cilindro ms pronto durante la carrera de compresin Ms largo ser el p g periodo de retardo de encendido. Temperaturas de combustin ms altas Menos combustible sin quemar q emisiones reducidas de HCs.
adelantar demasiado la sincronizacin promueve la creacin de un nivel inaceptable de gases de NOx. As que hay una relacin muy estrecha entre la temperatura de combustin y la cantidad y tipo de emisiones que resultan.
Sistema EGR
Sistema EGRPara reducir incluso ms el nivel de las emisiones de escape, el control electrnico de la inyeccin y el enfriamiento del aire de admisin solos ya no son adecuados El prximo paso viable para reducir temperaturas pico de combustin, es enfriar algo del gas de escape, mezclarlo con aire de admisin fresco y mover esta mezcla dentro de la cmara de combustin La mezcla de gas de escape recirculado (inerte) y aire de admisin fresco es llamado el aire de carga Esto reduce la formacin de NOx mientras se minimiza el uso de la sincronizacin atrasada El oxgeno est en una concentracin ms baja en el aire de carga debido a la adicin del escape recirculado, sin embargo debe estar disponible la misma cantidad de oxgeno para el proceso de combustin. Para mantenerla debe incrementarse el volumen total de gas que entra a la mantenerla, cmara de combustin.
Sistema EGR
Componentes Bsicos
Componentes BsicosTurbocargador de Geometra Variable Vlvula de Recirculacin del Gas de Escape (Vlvula EGR) Enfriador de Recirculacin del Gas de Escape (Enfriador EGR) Tubo de Conexin EGR Dispositivo Mezclador de Admisin Conexin en Fuelle al Enfriador EGR
Flujo del Sistema
Turbocargador de Geometra Variable (VGT)
Turbocargador VGAcumula sobrepresin ms rpidamente para mejorar la respuesta transitoria. Incrementa la contrapresin del mltiple de escape. El VGT tambin puede usarse para proporcionar frenado de escape.
Componentes del VGTCompresor y carcasa Turbina y carcasa Actuador VG (neumtico o elctrico) Anillo de la Boquilla Deslizante Placa de Recubrimiento Mecanismo de Yugo Sensor de Velocidad del Turbo Sensor de Temperatura de Entrada d l C E t d del Compresor d l del Turbo Sensor de Posicin del VGT (solamente VGTs accionados VGT s elctricamente)
Operacin del VGTActuador Neumtico VG
Vlvula de Cierre de Control de TC. Accionada por el ECM, se energiza en ON Vlvula de Co t o de ua Control TC. Modula la presin de aire mediante un impulso con seal modulada
Operacin del VGT O i d l
Boquilla deslizante
Se ajusta p j para variar el rea de salida en espiral de la turbina Es ajustada por el actuador del VG Posicin Infinitamente Variable
Operacin del VGTBoquilla Totalmente Cerrada
Mnima rea de Salida de Espiral Mxima Presin del Mltiple de Escape Mxima Velocidad del Eje Mxima Sobrepresin del Turbo
Operacin del VGTBoquilla Totalmente Abierta
Mxima rea de Salida de Espiral Mnima Presin del Mltiple de Escape Mnima Velocidad del Eje Mnima Sobrepresin del Turbo
Vlvula EGR
Componentes de la Vlvula EGRLa vlvula EGR junto con el turbocargador VG regula la cantidad de gas de escape a la que se le permite recircular al sistema de admisin
Entrada del gas de escape Motor elctrico Sensor de posicin S d i i Protector trmico Puertos de Refrigerante Salida del gas de escape Cubierta del Actuador Vlvula de Elevacin
Operacin de la Vlvula EGRLa vlvula de elevacin es controlada por un motor elctrico de alta velocidad Sistema de reduccin de engranajes. El sensor de posicin en la vlvula le avisa al ECM la posicin real de la vlvula EGR.
Enfriador EGR
Enfriador EGRReduce la temperatura del gas de escape que recircula hacia el sistema de admisin de aire Enfriando el gas de escape recirculado se reducir la temperatura total del aire de carga Construido de tubos de acero inoxidable de pared delgada Pequeos generadores de turbulencia dentro del lado del gas de escape del enfriador crean turbulencia f
Flujo de Enfriador EGRSi el gas en el enfriador EGR estuviera muy fro, fro esto conducira:
formacin de cido acumulacin de agua ensuciamiento por i i t hidrocarburos de las superficies de transferencia de calor dentro del enfriador.
Mezclador EGR
Mezclador EGRDispositivo para mezclar el aire limpio con el EGR Asegura que la mezcla de carga sea cosistente El mezclador estilo venturi, crea una cada de presin en la garganta venturi. Aspira ms gas de escape, para obtener el gasto necesario de EGR.
El mezclador estilo estriado mezcla el gas de escape recirculado y el aire fresco con una mnima cantidad de cada de presin. El venturi causa una pequea prdida de eficiencia. Un mezclador estriado no tendr la pequea prdida de eficiencia
Flujo EGR
Flujo de EGR
Sensores Nuevos
Nuevos SensoresSensor de Presin Diferencial EGR
El sensor de presin diferencial EGR monitorea la cada de presin a travs de un orificio de flujo colocado despus del enfriador EGR en el tubo de transferencia frontal EGR. Esta cada de presin junto con la temperatura del orificio EGR, presin del mltiple de admisin, y otros p p , parmetros del motor p permiten q el ECM calcule la que cantidad de EGR fluyendo dentro del motor.
Sensor de Presin de Escape
Ayuda a determinar el flujo EGR total del sistema de manejo de aire as como tambin para ayudar a proteger a la vlvula EGR de sobrepresurizacin la cual podra conducir a hardware daado o a fallas falsas. Este sensor recibe su seal de presin de junto al puerto de escape #1 en el mltiple de escape. Se usa un tubo detector de presin para transmitir la seal de presin al sensor de presin de escape. El sensor est fijado la fij d a l carcasa d l t del termostato para ayudar a mantener f el sensor d l altas t t d t fro l de las lt temperaturas de escape.
Sensor de Temperatura de Salida del Enfriador EGR
Este motor usa un sensor de temperatura del gas de escape recirculado para estimar exactamente la cantidad de gas EGR que entra al motor. Este sensor se usa tambin para ayudar a determinar la eficiencia del enfriador EGR.
Nuevos SensoresSensor de Posicin de la Vlvula EGR
La vlvula EGR es un componente de circuito cerrado. Esto significa que el ECM solicita una posicin de la vlvula EGR y el sensor de posicin de la vlvula EGR enva de vuelta al ECM la posicin de la vlvula por verificacin de que la vlvula alcanz la posicin ordenada.
Sensor de Velocidad del Turbocargador
Debido al alto desempeo de este turbocargador de geometra variable, un sensor de velocidad del turbocargador fue colocado en la carcasa de cojinetes del turbocargador para medir la velocidad de la rueda de la turbina Este sensor proporciona retroalimentacin al ECM de turbina. informacin necesaria para proteger al turbocargador de velocidades del turbo excesivamente altas. Un plano maquinado en el eje del turbocargador proporciona el mecanismo para medir la velocidad de este turbocargador.
Sensor de Temperatura del Aire de Entrada del Compresor del Turbocargador
Un sensor de temperatura del aire de entrada del compresor del turbocargador est colocado en la carcasa del compresor del turbocargador en la entrada del turbocargador. El sensor mide la temperatura del aire que se introduce en el turbocargador y se usa para calcular el sensor virtual de la temperatura del aire de salida del compresor del turbocargador
Sensor de Presin Baromtrica
Motor M t ISX CM870
Estrategia de Lanzamiento ISX
Gestin de Introduccin de Bajo Volumen Marzo 2002 Demostracin OEM Dealer Limited Production Schedule International RV Paccar Volvo MackInternational March 2 April 0 May 3 June J 13 July 11 August 44 September 46 Total 119
RV 0 0 0 13 15 10 10 48
Volvo 0 4 3 5 3 8 8 31
Paccar 0 10 0 0 6 0 0 16
Mack 0 1 0 0 1 3 4 9
Other 0 0 0 0 0 0 10 10
Total 2 15 6 31 36 65 78 233
Produccin Total - Oct. 2002
Productin Total ISX RangosHorsepower Kilowatts p Engine (hp) (kw) ISX 1 ISX 1 ISX 1 ISX 2 ISX 2 ISX 2 ISX 2 ISX 2 ISX 2 ISX 2 ISX 2 ISX 2 ISX 2 ISX 2 ISX 2 ISX 2 ISX3 ISX3 400 ST2 435 ST2 450 ST2 400 400 400 435 Voc 450 450 465 Voc 475 475 475 ST2 500 500 500ST2 530 565 298 324 335 298 298 298 324 335 335 347 354 354 354 375 375 372 395 421 RPM Horsepower 2000 2000 2000 2000 2000 2000 2000 2000 2000 2000 2000 2000 2000 2000 2000 2000 2000 2000 RPM Peak Torque 1200 1200 1200 1200 1200 1200 1200 1200 1200 1200 1200 1200 1200 1200 1200 1200 1200 1200
Peak Torque ft-lb N*m 1450/1650 1966/2237 1450/1650 1966/2237 1450/1650 1966/2237 1450 1966 1550 2101 1650 2237 1450 1966 1550 2101 1650 2237 1650 2237 1650 2237 1850 2508 1650/1850 2237/2508 1650 2237 1850 2508 1650/1850 2237/2508 1850 2508 1850 2508
