Atualmente há dois tipos de válvulas EGR presentes no mercado, sendo uma com acionamento pneumático e outra acionamento elétrico
artigo por Diego Riquero Tournier fotos Arquivo Bosch
O sistema auxiliar de recirculação de gases de escapamento EGR (Exhaust Gas Recirculation), talvez seja um dos sistemas de maior contrassenso desde uma perspectiva de eficiência, se comparado com qualquer outro sistema aplicado em motores de combustão interna.
Esta afirmação, parte da lógica funcional de um sistema de recirculação de gases de escapamento com utilização de válvulas EGR, os quais têm como princípio operacional, a introdução dos gases de escapamento (gases resultantes de uma combustão anterior), dentro da câmara de combustão.
Desta forma, fica fácil entender que se o objetivo de uma válvula EGR for regular a entrada de “gases queimados” na câmara de combustão, o volume disponível na câmara, passará a ser dividido entre os gases novos (mistura de ar e combustível), e os gases já queimados que foram introduzidos pela válvula EGR, diminuindo a partir deste processo, a capacidade efetiva de realizar o enchimento completo do volume gases combustíveis na câmara, e por tanto, passará a ser afetada a eficiência energética do motor toda vez que se aciona a válvula EGR como parte de uma estratégia de funcionamento.
Da mesma forma, sabemos também que, a engenheira automotiva representada por centenas de fabricantes extremamente competentes, não iriam aplicar um sistema que simplesmente “piora” a eficiência energética de um motor (fator para o qual se trabalha, se desenvolve e se investem milhões de dólares a cada ano), são não existisse uma explicação técnica que justifique a situação descrita acima.
E a situação que justifica este ponto é muito clara; os fabricantes precisam diminuir a formação de Nox (Óxido de nitrogênio), para diminuir de forma expressiva as emissões poluentes liberadas para
a atmosfera.
As combinações de gases que derivam na formação de Nox são precursores das reações de formação de ozono; e dentro das possíveis combinações a partir do Nitrogênio e Oxigênio presentes na câmara de combustão, os óxidos de azoto tal como o dióxido de enxofre contribuem também para a formação de partículas na atmosfera resultantes de complexas reações químicas; resumindo, trata-se de um gás altamente contaminante que se forma como resíduo da combustão de combustíveis fósseis dentro dos motores térmicos.
A formação de Nox, não é um fenômeno que acontece em condições normais (falando em condições atmosféricas normais de pressão e temperatura). Muito pelo contrário, para que aconteça uma reação entre as moléculas do nitrogênio e o oxigênio ao ponto de formar Nox, são necessárias condições muito especiais determinadas pela presença de elevadíssimas pressões e temperaturas; sendo justamente estas, as condições que se encontram presentes na câmara de combustão dos motores modernos.
Este problema vem se agravando, na medida que os fabricantes de motores na procura incansável por obter uma melhor eficiência térmica, optam justamente por incrementar as temperaturas de trabalho na câmara de combustão, elevando consideravelmente pressões de trabalho (relação de compressão), e consequentemente as temperaturas de queima instantânea de mistura explosiva.
O resultado de todo este processo, é o aumento considerável da formação de gases do tipo Nox.
Dentro de todo esse canário, a válvula EGR conta com uma função muito específica…; introduzir gases queimados na câmara de combustão, para diminuir a capacidade explosiva da mistura, regulando de esta forma, a liberação de energia térmica (calor), resultante do processo de combustão…, ou seja, a EGR existe para “sujar” a mistura explosiva, e desta forma controlar a temperatura da câmara de combustão.
Princípio de funcionamento:
As válvulas EGR por sua condição de sistema de controle de emissões, podem ser aplicadas em veículos com motores ciclo Otto e motores ciclo Diesel, sendo estes últimos, por sua condição de motores que trabalham sometidos a uma maior pressão e temperatura dento da câmara de combustão, os que mais as aplicam, como uma das soluções parciais para diminuição da geração do Nox.
Afigura 1 mostra os principais componentes de um circuito de recirculação de gases de escapamento; para um melhor entendimentos, na cor azul está sinalizado o circuito correspondente aos gases de admissão e na cor vermelha, o circuito de escapamento; a junção ou mistura dos gases de estes dois circuitos está determinada pela abertura da válvula EGR (2).
Muitos sistemas de recirculação, contam com um trocador de calor (cooler da EGR), (3), o qual tem a função de diminuir a temperatura dos gases de escapamento para facilitar o ingresso no circuito de admissão sem elevar muito a temperatura dos gases que serão utilizados para formar a mistura explosiva comprometendo a eficiência volumétrica do motor.
A estratégia de funcionamento da válvula EGR, é controlada por uma unidade de controle eletrônico (1), a qual determina o percentual de atuação da mesma, conforme a situação de carga do motor, temperatura do fluido refrigerante, número de RPM do motor, processos de aceleração ou desaceleração, entre outros diversos parâmetros que podem ter uma intervenção direta no processo de ativação da válvula EGR.
Por tratar-se de um sistema de controle de emissões, as legislações internacionais obrigam aos fabricantes, a colocar sistemas de monitoramento do funcionamento de qualquer sistema que tenha relação com o controle de emissão de gases poluentes; neste sentido, todas as válvulas EGR contam com sensores que informam á ECU (1), o acionamento da válvula a partir do deslocamento mecânico da mesma; ou seja, não basta com receber um sinal elétrico; deve existir um circuito de monitoramento que controle o real funcionamento mecânico da válvula EGR.
Tipos de válvulas EGR:
Entre os tipos de válvulas EGR presentes no mercado, devemos destacar os dois mais comuns; sistemas de acionamento pneumático e sistemas de acionamento elétrico, os quais se encontram representados na figura (2 e 3)
A figura 2 mostra uma válvula EGR do tipo pneumático em corte lateral, deixando em evidência o local da entrada dos gases provenientes do coletor de escamento (1), assim como, a válvula de acionamento mecânico (3), a qual abrindo ou fechando uma passagem interna, permite o redirecionamento de uma parcela dos gases de escapamento para o circuito de admissão através do conduto (2).
A movimentação da válvula (3), responde à ação da capsula pneumática com sua respectiva membrana (4), a qual estabelece um movimento (abrir e fechar), com base na diferencia de pressão reinante entre a câmara superior e inferior da cápsula que fica separada pela membrana (4).
Para o caso do exemplo acima, a diferencia de pressões passa a ser estabelecida pela formação de uma pressão inferior à atmosférica (vácuo), geralmente criado por uma bomba de vácuo de acionamento mecânico.
Para controlar a aplicação do vácuo na membrana, fator que determinará a condição de abertura da válvula EGR (válvula do tipo, normalmente fechada), o sistema conta com uma eletroválvula (5), a qual funciona como um atuador, com o único objetivo de controlar o circuito de vácuo (6), permitindo a conexão da depressão gerada pela bomba de vácuo, com a membrana pneumática de acionamento da válvula EGR.
Para realizar este controle a eletroválvula (5), recebe pulsos elétricos (7), estabelecendo desta forma, um sistema de controle proporcional de acionamento da válvula EGR; esta condição vai permitir que, em determinadas situações a válvula EGR seja acionada com um percentual de 5% de abertura; 24%; de abertura; 0% de abertura; ou qualquer outro percentual de abertura presente no software da ECU e predefinido como parte da estratégia de funcionamento da válvula EGR.
O exemplo da figura 3, mostra um tipo de válvula EGR de controle eletrônico (válvula motorizada), a qual cada vez ganha mais aplicação dentro da indústria automotiva, por sua melhoria em performance e simplificação de componentes.
As válvulas EGR motorizadas, permitem controlar os percentuais de abertura com maior precisão, assim como, com uma ampla gama de estratégias de funcionamento controladas pela ECU.
Adicionalmente, ao estar este tipo de válvula composta por uma borboleta, a qual pode modificar sua posição angular de abertura, também permite que a partir do seu sistema construtivo, seja possível incorporar um elemento sensor para garantir que o sinal enviado pela ECU para a borboleta da EGR, realmente se confirme em um movimento mecânico (angular), da mesma.
Na próxima entrega abordaremos os passos de teste e diagnóstico das válvulas EGR.
