Bejárat > Eset-tanulmányok > EGR hűtő? Vízmelegítő?

EGR hűtő? Vízmelegítő?

2012. november 21.

EGR-hűtő? Vízmelegítő? Minden nézőpont kérdése, mindennek két oldala van. Ha van egy alkatrészünk, ami vízzel hűti a kipufogógázokat, akkor ugyenezt a másik oldalról nézve egy olyan szerkezetet kapunk, amiben a kipufogógáz fűti a vizet… ;-)

EGR-hűtő

EGR-hűtő

A fogyasztás csökkentése mostanság még aktuálisabb, mint korábban, így az ember folyamatosan keresi a kézzel fogható hasznot termelő lehetőségeket. Vannak mindenféle “NASA”-cuccok, üzemanyag-tabletták, olajadalékok, mágnesek, plazmagyertyák, vízbontók, stb., amivel az egyes lelkes emberek próbálkoznak. Én továbbra is azt kérdezem, úgy közelítem meg a dolgot, hogy mi az, ami
- Technológiailag (házilag, de legalább kisiparilag) megvalósítható
- Pozitív az energiamérlege (nem vesz fel több energiát más oldalról, mint amit az egyik oldalon hoz)
- Rentábilis (termel annyi pluszt, hogy érdemi időn belül kitermeli az árát, s onnantól már csökkenti a km-arányos kiadásokat)

De amíg nem tudjuk, hogy mi a probléma, amit meg akarunk oldani, addig lehet, hogy csak csinálunk valamit, de nem tudjuk, hogy mit fogunk elérni vele, valamint hogy általa hogyan fog működni a rendszer. Én célravezetőbbnek tartom a már kitalált rendszert megismerni, ami által fel lehet ismerni a gyenge pontját, és utána arra kitalálni valami megoldást.

Nagyátlagban a városi munkábajárásra használt autóknál jellemző a relatív magas fogyasztás. Természetesen nem az elhanyagolt autókra gondolok. Miért eszik egy rövidtávozós autó sokat? A kérdésre a válasz egyrészről egyszerű: mert nem üzemmelegen jár. Beindítják, elmennek vele egy pár km-re, majd leállítják. A munka végeztével ugyanez vissza. S mindeközben még talán be sem tudott melegedni a motor. De ha a vízhőfok már üzemi értéken áll is, a motorolaj hőmérséklete jelentősen el tud maradni a víz hőmérsékletétől. És akkor még meg sem említettük a váltóolajat, ami szintén erősen beleszól a hajtáslánc veszteségeibe.

Miért gond az olaj hőmérséklete? A motorolajok viszkozitását az előírások alapján 40°C-on és 100°C-on adják meg. Ez egy érdekes kérdést vet fel: mi van ezen tartományokon kívül? A 100°C feletti tartomány nem annyira érdekes, ritkán jár ott az olaj, de 40°C alatt viszont minden hidegindításkor! Nézzük meg számok tükrében. Egy korábbi, különböző olajokat összehasonlító cikkemben összeszedtem egy pár olaj viszkozitását. Itt jól látható, hogy egy 40°C-os olaj átlagosan 6-8x sűrűbb, mint 100°C-on, de egy gyengébb olajnál ez akár 10x-szeres értéket is elérhet. Viszont mivel még itthon is simán előfordulhat -20°C-os hőmérséklet, ami a 40°C-hoz képest további 60°C-kal(!) hidegebb és sűrűbb olajat jelent, így itt már erősen érdekessé válik a viszkozitás! Ugye mindenki látott már serpenyőben étolajat, szobahőmérsékletűt, és sütési hőmérsékletűt. Akkor a kíváncsiság kedvéért tegyünk már be egy flakon étolajat a mélyhűtőbe - az még nem is szokott -20°C-os lenni. Majd próbáljuk meg egy kanállal megkeverni a mélyhűtött és a serpenyőből pohárba kiöntött forró olajat. És a motornak minden hidegindításnál ebben a szirupban kell járnia. Azt hiszem, így már a vizuális típusú emberek is látják, miért érdekes az olaj hőmérséklete, vagyis hogy miért magas a fogyasztás hideg motornál. A kopást egyelőre meg sem említem…

Tehát azonnal kínálkozik: fűtsük az olajat!
- Vannak a vizes olajhűtők, amik igazából kondícionálók, de az is a víztől veszi el a hőt, amivel az olajat melegíti a bemelegedés fázisában, tehát nyerünk rajta az olaj gyorsabb melegedésével, de vesztünk rajta a víz lassabb melegedésével.
- Vannak az izzítógyertyás vízmelegítők, amik viszont túl nagy (akár 60-80A) áramot vesznek fel, ergo túlzott rövidtávozáskor rendszeresen ellenőrizni és/vagy tölteni kell az akkut, nehogy lemerítse. Ráadásul egy valamirevaló konyhai vízmelegítő is 2kW-os, és még annak is perces nagyságrendű idő kell szűk egy liternyi víz felforralásához. Tehát egy izzítógyertyás vízmelegítő a maga ca. 500W-jával és a hűtőrendszer 8-10 literes kapacitásával inkább csak sürgeti a melegedést, de a világot nem tudja megváltani…
- Vannak az állófűtések, ami világbajnok cucc, de nagyon drága (250-400eFt). Ráadásul az autó üzemanyagát eszi az is, tehát amit nyerünk a révnél, elveszítjük a vámnál. Max meleg autóba ülünk be, és a motort sem kell bemelegíteni. Kényelmileg szuper, de a megtérülésével kapcsolatban szkeptikus vagyok. És az ára miatt kevesen engedhetik meg maguknak…

EGR-system

EGR-system

Akkor mi lehet a megoldás? Nem hiszem, én találtam volna fel a spanyolviaszt, de talán kevesek fogalmazták meg a következőt. Ha az EGR-hűtő segítségével vízzel tudjuk hűteni a kipufogógázt, akkor az fordítva is működik: kipufogó hőjével a vizet is tudjuk melegíteni!

Az alkatrész eredeti működését jobb oldali képen lehet látni. Itt a motorból távozó gázok egy részét a hűtővízzel lehűtik, s így vezetik vissza a szívóoldalra. Azt pedig, hogy milyen üzemállapotban mennyit, az EGR-szelep határozza meg. Tehát van egy komplett rendszer, ami kiválóan alkalmas a melegedési fázis nagyságrendekkel történő lerövidítésére. Egyedül annyit kell tenni, hogy egy ilyen, komplett rendszert kell párhuzamosan beépíteni a kipufogórendszerbe úgy, hogy az EGR szelep határozza meg, merre áramoljon a kipufogógáz. Hideg motornál az EGR-hűtő felé, üzemmeleg motornál a normál ágon. Így a melegedést nagyságrendekkel fel lehet gyorsítani, ellenben az üzemi állapotokban nem terheli a kipufogógázok hője a hűtőkört. S ha az ember körbenéz és “jó” rendszert talál magának, akkor az EGR szelep vákuum-vezérelt, amivel sokkal könnyebb megvalósítani a vezérlést. Egy alacsony hőmérsékletű hőgomba, ami egy vákuumszelepet vezérel és kész is. Hidegen behúz, és a hűtő felé áramlik a kipufogógáz, melegen pedig elengedi. És mivel a rendszer default állapota az elengedett, így ha hiba van, akkor sem forralja meg a motort.

Én már elkezdtem összeállítani egy ilyen rendszert magamnak; ha van valami előrelépés beszámolok!
______________________________________________________________________________________

UPDATE: 2012.12.19.

Közben keresgéltem a német eBay-en egy számomra alkalmas EGR-hűtőt, melyre donorként végül egy A4-es kínálta fel a szerveit. Mivel az autóm motorterében, a motor mögött, ahol a leömlő halad lefelé, elég sok hely kínálkozik (nem úgy az autó alatt, ahova még a vízet is oda és el is kell vezetni), ezért valami olyan kialakítású hűtő kellett, aminél a kipufogócső irányára merőlegesen helyezkedik el maga a hűtő. Ez a hűtő lett a számomra megfelelő:

EGR-hűtő, szeleppel

EGR-hűtő, szeleppel

Itt a kipufogógáz a jobboldalon látható alumínium házon áramlik keresztül, aminek a közepén egy pillangószelep zárja el vagy nyitja meg a függőleges áramlás útját. A következő képen jól látható, hogy hogy is néz ki belülről a pillangószelep-ház:

Szelep-mechanika

Szelep-mechanika

A szelep az áramlási csatorna közepén helyezkedik el. Ha nyitva van, akkor hülye lenne a kipufogógáz a hosszabb és nagyobb ellenállású irányban, a hűtőn keresztül áramlani, ezért egyenesen átmegy a pillangószelep-házon. Ha pedig a szelep elzár, akkor a gáz bemegy, ott dob egy éles jobbost, végigszalad a hűtő felső terében, ott egy hajtűkanyarral visszafordul, majd a hűtőből kiérve, a fojtószelep után egy újabb jobbossal folytatja az útját tovább a kipfogócsőben. S eközben persze szorgalmasan melengeti a kiskör vizét.

Maga a szelep vezérlése egy elektromos vákuumkapcsolóval vezérelt vákuumdob. A vákuumkapcsoló bemenete folyamatosan megkapja a vákuumot, majd ha megkapja a 12V-ot, akkor átereszti a vákuumot és a vákuumdob meghúzza a házban lévő szelep karját, és a szelep bezár. Így default-ban nyitva van a szelep, szóval ha valami elromlana a vezérlésben, akkor nem onnan fogom észrevenni, hogy felforrt a víz, hanem hogy lassabban melegszik üzemire. Ez azért nem hátrány. Ja, ehhez még kellett egy kis átalakítást eszközölni, mivel a szelep alapállapotában gyárilag zárva van és csak ha jelet kap, akkor nyit ki. Ez a kipufogógázhűtésnél jó is volt így, de mivel itt most nem a gázt akarjuk hűteni, hanem a vízet melegíteni, ezért nyugodtabb vagyok, ha alapállapotban nyitva van… ;-)

Maga a hűtő belülről pedig nem egy gordiuszi csomó. Csöveken a gáz fut végig, belül pedig a csövek között a víz melegedik. Ennyi.

A hűtő maga

A hűtő maga

Ja, még a vízcsonkon is fordítottam egy kicsit, mivel a jobboldali balra lefelé állt, azt meg úgy meglehetősen nehéz lett volna bekötni a mostani vízcsövekhez, ezért mind a két csonkot felfordíttattam. Így most már a vízbekötés is eléggé leegyszerűsödött. Egy dolgot érdemes még megfigyelni: a hátul az orrát árván lógató csövecskét. Ha újra megnézed a legelső képet, ott is van egy 90°-os kis csövecske. Amire ez a gumicső rámegy, annak a túloldalán van a könyökcső és abban is víz áramlik. Funkciója? Hát hűteni a fojtószelepházat és a fojtószelep tengelyének a környékét. nem mintha egy szívódízel bármikor is tudna olyan kipufogóhőt produkálni, mint a mai több bar-os nyomással feltöltött Diesel motorok, szóval attól azért nem félek, hogy leolvasztom a pillangószelep-házat, de azért műszakilag csak szebb így, hogy tudom, nem fog besülni.

A legelső képen már látható a frissen készített flans is, amibe majd belehegeszttetem a leömlőt, s ha minden jól megy és a kipufogósok dolgozási hajlandóságát is sikerül összeegyeztetni az ünnepekkel, akkor a jövő év elején már szépen tenni fogja a dolgát a szerkezet…

______________________________________________________________________________________

UPDATE: 2013.01.08.

Az ünnepek alatt előkészítettem a beépítést, és az új év új lelkesedésével gyorsan be is került a cucc az autóba. Először is egy új, erősen átalakított “Y”-ra volt szükség, lévén valahova a féltengely fölé tudtam csak helyet találni a vízmelegítőnek, s így pedig a gyári “Y” túl későn közösítette a két ágat, így ezt előbbre kellett vinni.

Beépítés közben

Felülről - A melegítő a motor és a tűzfal között

Ennek kapcsán egy kissé ormótlan leömlő  alakult ki: rögtön a csonk után a legrövidebb úton lett közösítve a két ág, majd ott több rövid csőből összetoldva tudtuk csak összehozni a kanyart, amivel a megfelelő pozícióba elhelyezett hűtőt (illetve fűtőt) össze tudtuk kötni a csonkkal. De mivel egy alacsony fordulatú és városi rohangálásra használt motorról van szó, ahol magasfordulati teljesítmény helyett alacsonytartományi nyomatékról és fogyasztásról van értelme beszélni, így a kérdéses tartomány végett jelentőségét veszti majdnem minden olyan dolog, amire egy magasfordulatra tervezett kipufogónál figyelni kell.

Alulról

Alulról

Szóval a vízmelegítő végül sikeresen bekerült a helyére, a motor mögött, részben a féltengely fölött és a tűzfalra szerelt kormánymű előtt. Problémás volt, hogy a hűtőnek vízszintesnek, vagyis a kipufogógázok áramlási irányának függőlegesnek kellett lennie, és ezért a melegítő után egy szép kis duplakönyökkel kellett bemenni az alagútig, de ez már a kisebbik probléma volt.

Bekötöttem a vizet is, a kiskörbe sorban. Ezt követően már csak a vákuumszelepet kellett vákuummal ellátni, amit a pillangószelepet mozgatja. Ezt simán megoldottam egy “T” elágazással a fékszervo csövéről. S a végére maradt a vákuumszelepet vezérlő elektromos szelep, melyet a tesztelési fázisban egyelőre egy manuális kapcsolóra kötöttem. Később ez vízhőmérséklet-függő automatikus vezérlést fog kapni, egy működés-visszajelző leddel az utastérben.

Tapasztalatok. Már majd egy hete bent van a hűtő, de nem akartam az első tesztút alapján véleményt írni, pláne, hogy jóval melegebbek is voltak a hétvégén, mint előtte. Így vártam egy kicsit a hidegre, és a mindennapi melóba járás közbeni különbségeket akartam összehasonlítani. Őszintén bevallva, kissé többre számítottam, de igazából mindenképpen figyelembe veendő az, hogy egy nagysűrítésű (szívó-)dízelnél a kipufogógázok hőmérséklete is elég alacsony. Hidegindítás után két perccel konkrétan nyugodtan meg lehet markolni a kipufogócsonkot. Ezt egy benzinesnél csak sülthús-készítési szándékkal javaslom… :-D

Tehát számszerűen, azon az útvonalon, amin dolgozni járok, egy fagypont alatti hőmérséklet esetén az eddigi kb. 8km-es távolság, amíg a mutató beállt középre, most lement nagyjából 5km-re. Ez az, aminél többre számítottam, de ha nincs sokszáz fokos kipufogógáz, akkor a melegedés is ennek megfelelően lassabb lesz.

A teljesítményvesztés kérdésében sincs szerencsére probléma, GPS szerint 146-ot tudtam menni vele, ami még nem az autó sebességének a vége volt, csak az útnak, ami ezt a sebességet lehetővé tette. Az 55 lóerő gyáriban sem tud sokkal többet, szóval jelentős fojtás tuti nem került be a vízmelegítő által a rendszerbe.

A gyorsabb melegedés végett még tervben van egy nagyobb (bolt-on) hűtő (és esetleg egy plusz izzítógyertyás vízmelegítő) kipróbálása, de ez majd idővel. Egyelőre ennek is örülök, ez is majd’ 60%-ára vitte le a melegedési időt, ami már úgy vélem, mindenképpen mérhető értéket kell jelentsen a fogyasztásban is. Meglátjuk. A következő update majd ennek a tapasztalatairól fog szólni. Eddig a legrosszabb fogyasztásom 5,5 liter, a legjobb 4,6 liter volt, s a legutolsó 1400km, 80%-ban városi használat átlaga pedig 4,85 liter. Meglátjuk, hogy ebből még tudok-e számszerű fogyasztáscsökkenést elérni…

– Geree

Geree Eset-tanulmányok ,

Hozzászólások lezárva