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Nov 15, 2023

EGR, injeção de ar secundária e gerenciamento de emissões

O veículo de combustão interna perfeito seria capaz de colocar a quantidade exata de

O veículo de combustão interna perfeito seria capaz de colocar a quantidade exata de combustível e ar na câmara de combustão no momento exato.

Se o evento de combustão perfeita ocorresse, você não obteria nada além de água e dióxido de carbono como subproduto, resultando em nenhum combustível não queimado ou oxigênio. A combustão ocorreria na temperatura certa para que os óxidos (oxigênio "hiperativo" ativado por temperaturas mais altas) não se combinassem com nitrogênio e carbono para formar óxidos nítricos (NOx) e monóxido de carbono (CO). Este carro perfeito não precisaria de conversor catalítico ou qualquer outro dispositivo de controle de emissões.

O que é necessário para que isso aconteça? A injeção direta na câmara de combustão é um bom começo. Você também precisaria da câmara de combustão perfeita, livre de pontos quentes – áreas de turbulência indesejada ou acúmulo de carbono.

Mas, o ingrediente mais importante que você precisa é de um computador de controle do motor e sensores que possam medir o ar e o combustível perfeitamente para calcular o melhor ponto de ignição possível e a combustão ideal. Isso exigiria a capacidade de computação do supercomputador para fazer milhões de cálculos que mudariam constantemente devido à velocidade e carga do motor.

Não temos essa tecnologia, mas a cada ano os designs das câmaras de combustão ficam melhores, os computadores do motor ficam melhores e os sensores ficam mais sensíveis.

Entretanto, dispomos de sistemas de recirculação dos gases de escape (EGR), injecção secundária de ar e conversores catalíticos para reduzir as emissões

Esses sistemas colocam uma pequena quantidade de gás inerte na câmara de combustão para controlar as temperaturas. Como os gases de escape normalmente não queimam, isso reduz a temperatura de combustão e reduz as emissões de NOx do motor.

Quando as coisas esquentam na câmara de combustão a temperaturas em torno de 1.300° C ou 2.500° F, o oxigênio e o nitrogênio começam a se combinar e formar NOx e CO.

Ao colocar os gases de escape na câmara de combustão, a mistura ar/combustível é diluída pelos gases de escape inertes. Isso retarda o processo de combustão e reduz as temperaturas de combustão para níveis onde o NOx não se forma.

Ao contrário dos sistemas EGR mais antigos, os sistemas EGR modernos funcionam constantemente, não apenas durante a desaceleração ou condições de aceleração fechada. Tenha isso em mente ao tentar resolver um problema de perda de energia ou tropeço.

Os veículos mais novos com distribuição variável de válvulas nas árvores de cames de escape e admissão podem ajustar o tempo para que uma pequena quantidade de gás de escape seja sugada de volta para a câmara durante o curso de admissão.

Os sistemas de injeção de ar secundário bombeiam o ar externo para o fluxo de exaustão para que o combustível não queimado possa ser queimado. Os primeiros sistemas têm uma bomba de ar acionada por correia. Os sistemas aspirados mais novos usam o vácuo criado por um pulso de exaustão para puxar o ar para dentro do tubo. Os sistemas mais recentes usam um motor elétrico para bombear o ar. Esses sistemas são críticos para a vida útil do conversor catalítico.

Sistemas de motores elétricos podem ser encontrados em muitos veículos novos, como a série GM LS, Toyota V8s e Ford 3.8L V6s de emissão da Califórnia. Esses sistemas normalmente estão ativos durante os primeiros 20 a 120 segundos de operação do motor, forçando o ar a jusante nos coletores de escape para oxidar os hidrocarbonetos e o monóxido de carbono criados pelo funcionamento rico na partida. Isso pode diminuir drasticamente o tempo de desligamento dos pré-catalisadores. O sistema injeta a quantidade correta de ar usando entradas como temperatura do refrigerante, temperatura do ar e sensores de oxigênio.

O conversor catalítico precisa de dois elementos fornecidos pelos sistemas de injeção de ar e EGR: temperaturas adequadas para reduzir NOx e oxigênio para queimar hidrocarbonetos. Sob condições ideais, um catalisador de três vias pode reduzir algo entre 50% e 95% das emissões de NOx e 99,9% do combustível não queimado.

É a última parada para poluentes e, se um sistema de emissões a montante for comprometido, ele pode compensar apenas um pouco antes que as emissões do tubo de escape aumentem.

Para diagnosticar corretamente um veículo de altas emissões, você deve olhar para ele como um engenheiro olhando para todo o sistema, desde a entrada de ar até o tubo de escape. Quando um veículo é projetado, ele deve atender a um nível de emissão especificado. Para isso, uma equipe de engenharia fará o balanceamento dos sistemas e fará com que funcionem em harmonia para que o preço seja acessível.