Belső kipufogógáz-visszavezetés

A belső kipufogógáz-visszavezetés során a kipufogógáz és a friss töltet keveredése az égéstéren belül történik, négyütemű motoroknál a szívó-és kipufogószelep összenyitásával valósítható meg. A változtatható paraméterű szelepvezérlési rendszereknek köszönhetően a visszavezetési arány terhelés-és fordulatszámfüggően folyamatosan változtatható.

Már említettük, hogy a belső visszavezetés a nagynyomású visszavezetés alternatívája lehet, melynek előnye főleg a bemelegedési fázisban érezhető, ugyanis a visszavezetett kipufogógáz hőmérséklete ebben az esetben a nagyobb.

A belső visszavezetés előnye, hogy nem igényel új alkatrészeket a motoron, hiszen a változtatható paraméterű szelepvezérlés ma már a legtöbb gyártó esetében alapfelszereltsége a motornak. Elsőként az Otto-motoroknál alkalmaztak ilyen technikákat, majd a dízelmotorokban is elterjedtek.

Leggyakrabban olyan konstrukciókkal találkozhatunk, ahol a szívó- és kipufogó-vezérműtengely külön-külön állítható, mivel nem egy tengelyen találhatók a vezérlőbütykeik. Az Otto-motoroknál elsőként a szívószelep vezérlését módosították üzem közben, majd kifejezetten a friss töltet szabályozása és a kipufogógáz-visszavezetése miatt helyeztek állítóművet a kipufogó oldalra is.

Dízeleknél ez fordítva történt: először a kipufogószelepek nyitását és zárását állították, hogy belső kipufogógáz-visszavezetést tudjanak megvalósítani. Mivel a dízelmotor működéséhez nem szükséges sztöchiometrikus keverési arány, vagyis 1-nél nagyobb lambdával (is) üzemel, ezért ott a szívószelep vezérlésének állítása nem olyan fontos, mint a benzinmotorok esetén.

A belső visszavezetésnek nem csak előnyei vannak: a szűretlen, kezeletlen kipufogógáz kritikus esetben rongálhatja az égéstér falát, ráadásul a belső visszavezetés nem hűthető, így mindig forró kipufogógáz kerül az égéstérbe. A külső visszavezetési módszerekhez képest további hátránya, hogy kisebb mennyiségű kipufogógáz vezethető vissza vele, mivel az összenyitás maximum értéke meghatározott, ráadásul a turbófeltöltő működését is befolyásolja a visszaszívás.

Egy kis kitérő

A szelepösszenyitás értékeléséhez először elemezzük a négyütemű motor működését. A kipufogószelep gyújtási alsó holtpont környékén nyit. A felfelé mozgó dugattyú kitolja a kipufogógázt az égéstérből. Felső holtpont környékén történik a szelepváltás, vagyis becsuk a kipufogó- és nyílik a szívószelep, hogy a lefele mozgó dugattyú szívó hatása (és feltöltött motorok esetén a töltőnyomás) miatt a friss töltet beáramlik az égéstérbe, amíg a dugattyú lefelé mozog. Ha nagy fordulatszámon jár a motor és nagy a légtömegáram, akkor a dugattyú felfelé indulása közben is áramlik friss töltet a szívószelepen át (ezért is nagyon fontos az Otto-motorok szívószelep-vezérlésen állíthatósága).

Ezeket a folyamatokat lehet befolyásolni a vezérlés időzítésével. A késői kipufogószelep-zárás eredményeként kis mennyiségű kipufogógáz visszakerülhet az égéstérbe. A kipufogószelep nyitvatartását korlátozza, hogy a dugattyú közben eléri a felső holtpontját, ami főleg dízelmotorok esetében nagyon közel van a szelepekhez. A fejlesztők ezért gondosan ügyelnek arra, hogy a legnagyobb felső holtponti nyitási pozíció esetén se kerüljön túl közel egymáshoz a szelep és a dugattyú.

A fentebb látható ábrákon található diagramok az úgynevezett foronómiai görbék, melyek a szelepek helyzetét mutatják a főtengely elfordulásának függvényében. Ez alapján tudják méretezni a szelepeket és ez alapján számítják ki az elméleti áramlásokat, visszaáramlásokat.

A következő cikkben részletesen kitérünk a kisnyomású EGR-re, ami a dízelmotorok szinte kivétel nélküli velejárója.