Turbo kompresorius ir EGR vožtuvas: sprogstamas derinys ar patogi sąjunga?
Šiuolaikiniai varikliai turi atitikti griežtus reikalavimus. Visų pirma, jie turi būti ekonomiški, todėl dauguma jų aprūpinti turbininiu kompresoriumi ir privalo atitikti griežtus išmetamųjų teršalų standartus. Kiekvienam naujam EURO standarto etapui įsigaliojus, leidžiamas kenksmingų dujų, susidarančių degimo metu, kiekis yra vis labiau ribojamas. Natūralu, kad ypatingas dėmesys skiriamas azoto oksidams (NOx), kurie laikomi vienais pavojingiausių teršalų. Dėl šios priežasties į išmetamųjų dujų apdorojimo sistemą integruojami papildomi komponentai, iš kurių svarbiausias yra išmetamųjų dujų recirkuliacijos (EGR) sistema. Kad pasiektų norimus rezultatus, turbininė sistema ir išmetamųjų dujų apdorojimo sistemos privalo veikti darniai. Ar tai visuomet įgyvendinama be kliūčių?
Turbo kompresorius energiją gauna iš išmetamųjų dujų, kurios suka turbininį ratą dar prieš patekdamos į išmetimo sistemą. Šis ratas, per veleną sujungtas su kompresoriaus ratu, leidžia suspausti papildomą oro dozę, įtrauktą per oro filtrą. Toks sprendimas padeda pasiekti pagrindinį tikslą – padidinti ekonomiškumą išnaudojant mažesnio variklio dydžio privalumus, nepakenkiant jo parametrams (galiai ir sukimo momentui).
EGR vožtuvo veikimo principas paprastas: jo paskirtis – grąžinti dalį degimo proceso metu susidariusių išmetamųjų dujų iš išmetimo kolektoriaus atgal į įsiurbimo kolektorių. Kodėl tai svarbu? Tam, kad sumažėtų degimo temperatūra iki tokio lygio, kuriame nesusidaro kenksmingi NOx junginiai. Geriausias būdas tai pasiekti – įvesti neutralias išmetamąsias dujas į degimo kamerą, taip pakeičiant dalį deguonies.
Kaip matote, abiejų sistemų veikimas priklauso nuo išmetamųjų dujų, ir čia prasideda problemos.
Išmetamųjų dujų kokybė vienu metu paveikia tiek turbininio kompresoriaus efektyvumą, tiek galimus EGR vožtuvo gedimus. EGR vožtuvo padėtis gali skirtis priklausomai nuo recirkuliacijos sistemos tipo. Klasikinėje sistemoje, dar vadinamoje aukšto slėgio recirkuliacija, vožtuvas yra prieš turbininį kompresorių. Dėl to dalis išmetamųjų dujų grįžta į įsiurbimo kolektorių dar prieš turbininiam ratui išnaudojant išmetamųjų dujų energiją. Šis sprendimas veikia sklandžiai tol, kol EGR vožtuvas funkcionuoja tinkamai. Tačiau, jei vožtuve pradeda kauptis ne visiškai sudegusio kuro suodžiai, laikui bėgant jis gali užsikimšti. Jei vožtuvas užstringa atviroje padėtyje, turbininiam kompresoriui pasiekiama išmetamųjų dujų energija gerokai sumažėja, mažindama jo efektyvumą. Be to, nepriklausomai nuo variklio apsukų ar temperatūros, kuro mišinys nuolat bus skurdesnis deguonies dėl vožtuvo atviros padėties.
Naujesniuose sprendimuose naudojama žemo slėgio recirkuliacija. Šiuo atveju EGR vožtuvas įrengiamas už turbininio kompresoriaus ir DPF filtro. Ši recirkuliacijos rūšis dar vadinama „švaria“, nes suodžiai teoriškai turėtų būti sulaikomi DPF filtre, o išmetamosios dujos – išvalytos. Todėl grįžtančios išmetamosios dujos, sumaišytos su oru iš oro filtro, patenka į turbininio kompresoriaus įleidimo angą. Nesunku įsivaizduoti, kokią riziką tai kelia. Jei suodžių dalelės prasiskverbtų pro DPF filtrą, jos nusėstų tiesiai ant turbininio kompresoriaus rato, pažeisdamos jį. Todėl nuolatinis DPF filtro šalinimas, ką vis dar praktikuoja kai kurie naudotojai, tampa itin pavojingu sprendimu.
Taigi, posakis, kad „tobulų santykių nėra“, yra pagrįstas. Nors turbo kompresorius ir EGR vožtuvas turi vienas kitą papildyti, kad šiuolaikinis variklis būtų efektyvus ir ekologiškas, dėl savo trūkumų jie gali vienas kitam pakenkti. Tokiu atveju šie „santykiai“ tampa tiesiog toksiški.