Для чего нужна рециркуляция отработавших газов: Рециркуляция отработавших газов. Что такое EGR? Автомобильный портал 5 Колесо

Что такое EGR и почему приходится его отключать?

09.05.2020

76091

Воздух который мы «сжигаем» в ДВС состоит не только из кислорода. Больше всего в атмосфере азота, который на Земле находится по большей части в свободном состоянии. В атмосфере его содержание по объему 78%, по массе 75,5%. Ввиду своей значительной инертности азот при обычных условиях реагирует только с литием. Так как ДВС это частный случай теплового двигателя, то для того чтобы иметь максимальный КПД температуру и давление, при которых сжигают углеводороды (дизтопливо в нашем случае), стараются сделать как можно выше, единственным ограничением является только «тепловая» прочность. Но тут возникает проблема — азот. Как было сказано выше азот – это инертный газ, но при высокой температуре (более 2000 градусов по Цельсию) и давлении он окисляется, причем чем выше концентрация кислорода, тем больше получатся оксидов азота. Внедрение системы EGR (Exhaust Gas Recirculatiоn) должно было сократить содержание в выхлопе оксидов азота NOx.

 

 

 

 

Система рециркуляции отработавших газов (EGR) предназначена для снижения в отработавших газах оксидов азота за счет возврата части отработавших газов во впускной коллектор. Возврат части отработавших газов во впускной коллектор позволяет снизить количество кислорода в топливо-воздушной смеси и, тем самым, уменьшить образование оксидов азота. Однако это вызывает падение эффективной мощности двигателя. Удаление EGR в дизельных двигателях считает допустимым большое количество людей, включая экологов. Удаление системы EGR приводит к увеличенному уровню NOx, однако углеводородные выделения, выбросы макрочастиц (сажа), угарного и углекислого газов существенно уменьшаются. Кроме того, удаление EGR приводит к увеличению экономии топлива. Выхлопной газ, повторно поданный назад в цилиндры, добавляет в двигатель вызывающие износ загрязнители (сажу и смолы) и быстрее окисляет моторное масло, что отрицательно сказывается на ресурсе двигателя.

 

В общем-то, это единственная задача, которую решает система рециркуляции отработавших газов. Есть несколько вариантов исполнения этой системы, но принцип работы EGR всегда одинаковый: определенное количество отработавших газов через клапан поступает обратно в двигатель. Такая рециркуляция позволяет снизить температуру горения, особенно в бензиновых моторах. А как раз высокая температура – условие появления оксидов азота.

 

 

 

 

Ни на что другое EGR не влияет. Это – чисто «экологическая» фишка современного мотора. К сожалению, ресурс у нее достаточно ограничен, и приходит время, когда система перестает работать как положено (точнее, вообще перестает). И тогда исключение всей системы из управления двигателем становится хорошим выходом из ситуации. Для большей убедительности скажем, что исправный EGR и так не работает на высоких оборотах или в аварийном режиме – при таких условиях заводской программой блока управления предусмотрено его полное закрытие.

 

Бояться отключения EGR не надо: единственным неприятным последствием станет повышенное содержание оксидов азота в выхлопе, но если на одну чашу весов поставить какие-то неведомые азоты, а на другую – беспроблемную эксплуатацию автомобиля, то второе, конечно же, перевесит. Ибо экология – экологией, а нервы дороже.

 

Как и почему перестает работать EGR?

 

Есть несколько вариантов типичных поломок EGR. Это заклинивание клапана, разрывы цепи актуатора или датчика положения клапана и неучтенный подсос (или утечка) воздуха. Внутри каждого варианта тоже можно выделить несколько типов поломок, поэтому чуть рассмотрим каждую из таких поломок отдельно.

 

Самый распространенный случай – заклинивание клапана.

 

Все мы прекрасно знаем, что при горении топлива образуется сажа. Со временем ее количество, оседающее в клапане, затрудняет его подвижность. И клапан, естественно, клинит. Тут возможны два варианта: либо он остается в закрытом варианте, либо в открытом. Тут как повезет, и больше повезет, если клапан останется в закрытом положении. В этом случае сажа хотя бы не попадает в ДВС. Кстати, иногда практикуется такой способ отключения EGR – клапан просто программно закрывают. Почему это не лучший способ – чуть позже.

 

Открытое положение плохо прежде всего тем, что все отходы горения прямиком летят в цилиндры. Если посмотреть на то, как работает EGR, то можно увидеть интересную картину: во многих режимах работы двигателя клапан закрыт и не принимает никакого участия в работе мотора – например, на высоких оборотах и при большой нагрузке. Если говорить очень грубо, то закрытое положение – более естественное и вреда никакого не приносит. Если, конечно, ошибка EGR не вносит изменений в работу других систем, которые бывают связаны с рециркуляцией.

 

 

 

 

Так как заклинивание клапана – наиболее частая неисправность EGR, рассмотрим, что чаще всего является причиной, и как можно попытаться отсрочить кончину клапана.

 

В целом, конечно, понятно, что основной враг клапана – плохое масло и нестабильное качество топлива. В большей степени это относится к дизельным двигателям, хотя во многом применимо и к бензину.

 

Важное условия долгой жизни EGR – хорошее и своевременное техобслуживание. Ясно, что забитый сажевый фильтр и масло, которое долго не меняли, никак не способствуют долголетию EGR. кстати, при хороших условиях система вполне может жить 150-180 тысяч километров. Правда, она изначально должна быть нормальной, а не конструктивно ущербной.

 

Вторая распространенная причина – неисправность самого двигателя. Тут вариантов может быть множество. Любая причина, повышающая дымность выхлопа, гарантированно снизит ресурс EGR. Например, грязный воздушный фильтр, утечки наддувного воздуха, текущая форсунка или залегшие поршневые кольца. Это очень важный фактор, особенно для тех, кто в силу своих убеждений будет восстанавливать работоспособность EGR. Ремонт обычно недешевый, поэтому прежде чем заниматься системой рециркуляции, нужно убедиться, что сам ДВС исправен. В противном случае есть вероятность в самом ближайшем будущем опять остаться с заклинившим клапаном.

 

И, наконец, самая парадоксальная причина заклинивания клапана – это его самоубийство. Да, как ни странно, у клапана EGR есть конструктивная склонность к суициду. Тут опять придется чуть-чуть углубиться в физику работы мотора.

 

Итак, представим график, на котором по одной оси будет температура горения смеси, по другой – уровень оксидов азота и интенсивность партикуляции (появления твердых частиц в отработавших газах). Если нарисовать кривую NOх, то она будет расти с ростом температуры. А вот кривая, показывающая количество твердых сажевых частиц, будет наоборот, падать. В определенной точке они пересекутся.

 

 

 

 

Сложность в том, что чем меньше будет оксидов азота в выхлопе, тем лучше экологам, но хуже двигателю – больше выброс партикуляров (сажевых частиц).

Задача инженеров – найти максимально сбалансированное решение: надо и сократить NOx в отработавших газах, и не сократить ресурс мотора. И все же в любом случае это решение будет компромиссным, и чем меньше будет оксидов в выхлопе, тем сложнее получится жизнь EGR из-за засорения клапана сажей. Вот так и получается, что эта система в ходе работы губит себя сама, исключительно только выполняя свою работу по снижению в выхлопе NOx. От этого, к сожалению, никуда не деться.

 

Вторая ошибка, менее распространенная, – это разрывы цепи актуатора или датчика положения клапана. В этом случае ошибка будет выглядеть как несоответствие между заданным и фактическим положением клапана. Впрочем, и в первом случае будет то же самое, поэтому диагностику надо проходить качественную.

 

И, наконец, третья ошибка – неучтенный воздух. Тут речь идет о простой негерметичности системы.

 

Так как природа ошибок во всех трех случаях разная, то и методы ремонта и отчасти диагностики тоже отличаются. Разумеется, они также зависят и от конструкции мотора. Например, часто ошибкам EGR сопутствуют ошибки измерения потока воздуха, то есть ошибки датчика расходомера воздуха (MAF-sensor). А в старых системах с вакуумным управлением бывают ошибки по наддуву турбин. Так что к диагностике нужно относиться серьезно.

 

Итак, допустим, что мы нашли неисправность, и теперь хотим от нее избавиться. Как это можно сделать?

 

Решение проблем с EGR

 

Итак, устранить неисправность можно следующими способами:

 

• замена клапана на новую оригинальную деталь;

• использование китайских аналогов;

• удаление EGR из системы с программным отключением;

• программное закрытие клапана.

 

О первом способе мы уже говорили. Он не самый простой и дешевый, но вполне имеет право на существование. Главное помнить, что если система вышла из строя раньше положенного срока (тысячах на ста пробега или меньше), то, скорее всего, есть какая-то проблема в моторе. Ее нужно обязательно найти и устранить, иначе замена клапана может повториться в ближайшем будущем, и вы просто выкинете деньги на ветер.

 

 

 

 

О втором способе говорить не будем вообще. Тут без комментариев.

 

Наиболее дешевый и надежный – третий способ. Именно им обычно и пользуются при отключении EGR.

 

Итак, тут надо разделить механическую и программную часть работы. Что требуется сделать с механикой?

 

В общем-то, задача сводится к тому, чтобы перекрыть поток через клапан. Первое, что делают – ставят заглушку. Многие считают, что сделать это легко. Отчасти это так и есть. Но не надо пытаться ставить на пути горячих выхлопных газов заглушку из тоненького паронита или тонкой стали. Такие заглушки прогорают очень быстро, иногда они вообще держатся до первого хорошего нажатия на педаль газа. Заглушку надо делать из стали, лучше нержавейки, причем ее толщина должна быть минимум 2,5-3 мм.

 

Если с тем, чтобы заварить клапан или демонтировать его и поставить диффузор обычно нет сложностей, то демонтаж клапана с охладителем может быть сложным. Если у клапана есть свой охладитель, то на подающий и отводящий патрубки EGR просто ставят заглушки. Так, например, поступают в случае работы с моторами BMW М-серии. А вот, например, у моторов Volkswagen или BMW серии N автономного контура нет, тут систему охлаждения приходится «кольцевать».

 

Если с механической частью работы в большинстве сервисов все же справляются, то вот с программной частью ошибки встречаются регулярно. Итак, что нужно сделать с софтом?

 

Во-первых, запретить клапану открываться. Тут вроде бы все ясно, если программист знает, как найти в прошивке соответствующие карты EGR, но вот дальше все может быть гораздо сложнее: надо исключить ошибки по системе EGR, то есть полностью удалить ее из программы.

 

Вот тут некоторые программисты сильно перебарщивают и удаляют все, что попадется под руку. Часто их вмешательство затрагивает всю систему диагностики, после чего устранение последствий становится процессом долгим и сложным. И, как правило, дорогим (время – деньги, это очевидно).

 

Помимо этого следует отключить аварийный режим, в который отправляет нерабочий EGR. И, наконец, на некоторых автомобилях нужно перекалибровать карты по воздуху (поток воздуха через MAF), если софт не делает это автоматически. Иногда об этом тоже забывают, и ЭБУ сходит с ума, пытаясь понять, какой пришел воздух, откуда в нем столько кислорода, и что ему теперь делать с этой непонятной смесью.

 

А теперь последний способ – программно дать команду на закрытие клапана EGR. Этот метод можно использовать не всегда. Например, он оправдан, когда физический доступ к EGR затруднен из-за конструктивных особенностей автомобиля. И он совсем невозможен, если клапан уже заклинил: программа такой клапан с места не сдвинет. Тут выход один – разбирать и делать все по-человечески.

 

Надежность этого метода не всегда абсолютна. В первую очередь из-за того, что не всегда можно гарантировать, что клапан перекрыт полностью. Это может привести к попаданию сажи и прочих отходов горения в цилиндры, так и к неучтенному количеству воздуха, поступающего через неплотный клапан. Поэтому предпочтительнее все же глушить EGR полностью: одновременно механически и программно.

 

Быть или не быть? 

 

Остался последний вопрос: когда мне ехать в сервис на удаление EGR? Допустим, мы смогли вас убедить, что ничего страшного не произойдет, если от этой капризной системы избавиться полностью. Когда лучше это сделать?

 

О ресурсе клапана уже говорили: тысяч до 150 километров при хорошем ТО волноваться не надо. Если посмотреть на статистику, то на дизельные машины по причине выхода из строя EGR приходится около 80% обращений в сервис, и только 20% – на бензиновые. Что логично, ибо сажи в солярке больше.

 

В любом случае обязательно придется следить за состоянием мотора. Своевременная замена масла, фильтров, качественное топливо – это обязательное условие. Но со временем все равно что-то начнет изнашиваться. И если форсунку можно отремонтировать или заменить (хотя на большинстве современных дизельных моторов это тоже достаточно дорого), то менять кольца без явных признаков износа мотора только ради работы EGR, наверное, не совсем разумно. Тем более что ресурс цилиндропоршневой группы все же больше, чем клапана EGR, который будет загибаться регулярно даже при небольшом и далеко не критичном износе ЦПГ. Приходится сделать неутешительный вывод: восстановление работоспособности EGR – вещь зачастую экономически неоправданная и почти бесполезная.

 

Одновременно не стоит забывать, что в горящей лампочке «Check engine» и уходе в «аварию» далеко не всегда виновата система рециркуляции. Причину этих печальных явлений установит только диагностика – так же, как и причины повышенной дымности, плохой динамики и повышенного расхода топлива.

Вернуться к списку новостей

09.05.202076091

Не будь таким зелёным: как правильно отключать EGR

Пока буржуйские суды разбираются с буржуйскими же инженерами, которые никак не хотят сделать автомобиль достаточно экологичным, наши сограждане стройными рядами едут в сервисы отключать систему рециркуляции отработавших газов. Почему так происходит? Об этом сегодня мы и поговорим: что такое EGR, почему она выходит из строя, и как с этим бороться.

Give Peace a Chance!

Дать миру шанс призывал Джон Леннон, валяясь голышом на кровати во время очередной своей акции протеста. Гораздо серьёзнее к этому отнеслись экологи, которые в попытке дать миру хотя бы какой-то шанс на спасение заставляют производителей “душить” автомобильные моторы до потери сознания. Внедрение EGR (Exhaust Gas Recirculatiоn) должно было сократить содержание в выхлопе оксидов азота NOx.

В общем-то, это единственная задача, которую решает система рециркуляции отработавших газов. Есть несколько вариантов исполнения этой системы, но принцип работы EGR всегда одинаковый: определённое количество отработавших газов через клапан поступает обратно в двигатель. Такая рециркуляция позволяет снизить температуру горения, особенно в бензиновых моторах. А как раз высокая температура — условие появления оксидов азота.

Ни на что другое EGR не влияет. Это — чисто “экологическая” фишка современного мотора. К сожалению, ресурс у неё достаточно ограничен, и приходит время, когда система перестаёт работать как положено (точнее, вообще перестаёт). И тогда исключение всей системы из управления двигателем становится хорошим выходом из ситуации. Для большей убедительности скажем, что исправный EGR и так не работает на высоких оборотах или в аварийном режиме – при таких условиях заводской программой блока управления предусмотрено его полное закрытие.

Бояться отключения EGR не надо: единственным неприятным последствием станет повышенное содержание оксидов азота в выхлопе, но если на одну чашу весов поставить какие-то неведомые азоты, а на другую — беспроблемную эксплуатацию автомобиля, то второе, конечно же, перевесит. Ибо экология — экологией, а нервы дороже.

Как и почему перестаёт работать EGR?

Есть несколько вариантов типичных поломок EGR. Это заклинивание клапана, разрывы цепи актуатора или датчика положения клапана и неучтённый подсос (или утечка) воздуха. Внутри каждого варианта тоже можно выделить несколько типов поломок, поэтому чуть рассмотрим каждую из таких поломок отдельно.

Самый распространённый случай — заклинивание клапана.

Все мы прекрасно знаем, что при горении топлива образуется сажа. Со временем её количество, оседающее в клапане, затрудняет его подвижность. И клапан, естественно, клинит. Тут возможны два варианта: либо он остаётся в закрытом варианте, либо в открытом. Тут как повезёт, и больше повезёт, если клапан останется в закрытом положении. В этом случае сажа хотя бы не попадает в ДВС. Кстати, иногда практикуется такой способ отключения EGR — клапан просто программно закрывают. Почему это не лучший способ — чуть позже.

Открытое положение плохо прежде всего тем, что все отходы горения прямиком летят в цилиндры. Если посмотреть на то, как работает EGR, то можно увидеть интересную картину: во многих режимах работы двигателя клапан закрыт и не принимает никакого участия в работе мотора — например, на высоких оборотах и при большой нагрузке. Если говорить очень грубо, то закрытое положение — более естественное и вреда никакого не приносит. Если, конечно, ошибка EGR не вносит изменений в работу других систем, которые бывают связаны с рециркуляцией.

Так как заклинивание клапана — наиболее частая неисправность EGR, рассмотрим, что чаще всего является причиной, и как можно попытаться отсрочить кончину клапана.

В целом, конечно, понятно, что основной враг клапана — плохое масло и нестабильное качество топлива. В большей степени это относится к дизельным двигателям, хотя во многом применимо и к бензину. Хотя нас и убеждают в том, что качество наших бензина и солярки вполне на уровне европейских, на деле это справедливо только для крупных сетевых заправок, да и то не для всех. Рынок заведомо плохого топлива, как бензинового, так и дизельного, в России всё ещё существует и даже процветает.

Важное условия долгой жизни EGR — хорошее и своевременное техобслуживание. Ясно, что забитый сажевый фильтр и масло, которое последний раз меняли в один день с падением Берлинской стены, никак не способствуют долголетию EGR. Кстати, при хороших условиях система вполне может жить 150-180 тысяч километров. Правда, она изначально должна быть нормальной, а не такой конструктивно ущербной, как, например, на некоторых SsangYong.

Вторая распространённая причина — неисправность самого двигателя. Тут вариантов может быть множество. Любая причина, повышающая дымность выхлопа, гарантированно снизит ресурс EGR. Например, грязный воздушный фильтр, утечки наддувного воздуха, текущая форсунка или залегшие поршневые кольца. Это очень важный фактор, особенно для тех, кто в силу своих убеждений будет восстанавливать работоспособность EGR. Ремонт обычно недешёвый, поэтому прежде чем заниматься системой рециркуляции, нужно убедиться, что сам ДВС исправен. В противном случае есть вероятность в самом ближайшем будущем опять остаться с заклинившим клапаном.

И, наконец, самая парадоксальная причина заклинивания клапана — это его самоубийство. Да, как ни странно, у клапана EGR есть конструктивная склонность к суициду. Тут опять придётся чуть-чуть углубиться в физику работы мотора. Сделаем это совсем не сильно, только немного прикоснёмся к этому процессу.

Демонтированные EGR

Итак, представим график, на котором по одной оси будет температура горения смеси, по другой — уровень оксидов азота и интенсивность партикуляции (появления твёрдых частиц в отработавших газах). Если нарисовать кривую NOх, то она будет расти с ростом температуры. А вот кривая, показывающая количество твёрдых сажевых частиц, будет наоборот, падать. В определённой точке они пересекутся.

Сложность в том, что чем меньше будет оксидов азота в выхлопе, тем лучше экологам, но хуже двигателю — больше выброс партикуляров (сажевых частиц). Задача инженеров — найти максимально сбалансированное решение: надо и сократить NOx в отработавших газах, и не сократить ресурс мотора. И всё же в любом случае это решение будет компромиссным, и чем меньше будет оксидов в выхлопе, тем сложнее получится жизнь EGR из-за засорения клапана сажей. Вот так и получается, что эта система в ходе работы губит себя сама, исключительно только выполняя свою работу по снижению в выхлопе NOx. От этого, к сожалению, никуда не деться.

Вторая ошибка, менее распространённая, — это разрывы цепи актуатора или датчика положения клапана. В этом случае ошибка будет выглядеть как несоответствие между заданным и фактическим положением клапана. Впрочем, и в первом случае будет то же самое, поэтому диагностику надо проходить качественную, а не где попало.

И, наконец, третья ошибка — неучтённый воздух. Тут речь идёт о простой негерметичности системы.

Так как природа ошибок во всех трёх случаях разная, то и методы ремонта и отчасти диагностики тоже отличаются. Разумеется, они также зависят и от конструкции мотора. Например, часто ошибкам EGR сопутствуют ошибки измерения потока воздуха, то есть ошибки датчика расходомера воздуха (MAF-sensor). А в старых системах с вакуумным управлением бывают ошибки по наддуву турбин. Так что к диагностике нужно относиться серьёзно.

Итак, допустим, что мы нашли неисправность, и теперь хотим от неё избавиться. Как это можно сделать?

Решение проблем с EGR

Я не любитель маркированных списков, но тут он будет как нельзя кстати. Итак, устранить неисправность можно следующими способами:

• замена клапана на новую оригинальную деталь;
• использование китайских аналогов;
• удаление EGR из системы с программным отключением;
• программное закрытие клапана.

О первом способе мы уже говорили. Он не самый простой и дешёвый, но вполне имеет право на существование. Главное помнить, что если система вышла из строя раньше положенного срока (тысячах на ста пробега или меньше), то, скорее всего, есть какая-то проблема в моторе. Её нужно обязательно найти и устранить, иначе замена клапана может повториться в ближайшем будущем, и вы просто выкинете деньги на ветер. Точнее, на выхлоп.

О втором способе говорить не будем вообще. Тут без комментариев.

Наиболее дешевый и надежный — третий способ. Именно им обычно и пользуются при отключении EGR.

Итак, тут надо разделить механическую и программную часть работы. Что требуется сделать с механикой?

В общем-то, задача сводится к тому, чтобы перекрыть поток через клапан. Первое, что делают — ставят заглушку. Многие считают, что сделать это легко. Отчасти это так и есть. Но не надо пытаться ставить на пути горячих выхлопных газов заглушку из тоненького паронита или пивной банки. Такие заглушки прогорают очень быстро, иногда они вообще держатся до первого хорошего нажатия на педаль газа. Заглушку надо делать из стали, лучше нержавейки, причём её толщина должна быть минимум 2,5-3 мм.

Если с тем, чтобы заварить клапан или демонтировать его и поставить диффузор обычно нет сложностей, то демонтаж клапана с охладителем может быть сложным. Если у клапана есть свой охладитель, то на подающий и отводящий патрубки EGR просто ставят заглушки. Так, например, поступают в случае работы с моторами BMW М-серии. А вот, например, у моторов Volkswagen или BMW серии N автономного контура нет, тут систему охлаждения приходится “кольцевать”.

Если с механической частью работы в большинстве сервисов всё же справляются, то вот с программной частью ошибки встречаются регулярно. Итак, что нужно сделать с софтом?

Во-первых, запретить клапану открываться. Тут вроде бы всё ясно, если программист знает, как найти в прошивке соответствующие карты EGR, но вот дальше всё может быть гораздо сложнее: надо исключить ошибки по системе EGR, то есть полностью удалить ее из программы.

Вот тут некоторые программисты сильно перебарщивают и удаляют всё, что попадётся под руку. Часто их вмешательство затрагивает всю систему диагностики, после чего устранение последствий становится процессом долгим и сложным. И, как правило, дорогим (время — деньги, это очевидно).

Помимо этого следует отключить аварийный режим, в который отправляет нерабочий EGR. И, наконец, на некоторых автомобилях нужно перекалибровать карты по воздуху (поток воздуха через MAF), если софт не делает это автоматически. Иногда об этом тоже забывают, и ЭБУ сходит с ума, пытаясь понять, какой пришёл воздух, откуда в нём столько кислорода, и что ему теперь делать с этой непонятной смесью.

А теперь последний способ — программно дать команду на закрытие клапана EGR. Этот метод можно использовать не всегда. Например, он оправдан, когда физический доступ к EGR затруднён из-за конструктивных особенностей автомобиля. И он совсем невозможен, если клапан уже заклинил: программа такой клапан с места не сдвинет. Тут выход один — разбирать и делать всё по-человечески.

Надёжность этого метода не всегда абсолютна. В первую очередь из-за того, что не всегда можно гарантировать, что клапан перекрыт полностью. Это может привести к попаданию сажи и прочих отходов горения в цилиндры, так и к неучтённому количеству воздуха, поступающего через неплотный клапан. Поэтому предпочтительнее всё же глушить EGR полностью: одновременно механически и программно.

 

Быть или не быть?  

Остался последний вопрос: когда мне ехать в сервис на удаление EGR? Допустим, мы смогли вас убедить, что ничего страшного не произойдёт, если от этой капризной системы избавиться полностью. Когда лучше это сделать?

О ресурсе клапана я уже говорил: тысяч до 150 километров при хорошем ТО волноваться не надо. Если посмотреть на статистику, то на дизельные машины по причине выхода из строя EGR приходится около 80% обращений в сервис, и только 20% — на бензиновые. Что логично, ибо сажи в солярке больше.

В любом случае обязательно придётся следить за состоянием мотора. Своевременная замена масла, фильтров, качественное топливо — это обязательное условие. Но со временем всё равно что-то начнёт изнашиваться. И если форсунку можно отремонтировать или заменить (хотя на большинстве современных дизельных моторов это тоже достаточно дорого), то менять кольца без явных признаков износа мотора только ради работы EGR, наверное, не совсем разумно. Тем более что ресурс цилиндропоршневой группы всё же больше, чем клапана EGR, который будет загибаться регулярно даже при небольшом и далеко не критичном износе ЦПГ. Приходится сделать неутешительный вывод: восстановление работоспособности EGR – вещь зачастую экономически неоправданная и почти бесполезная.

Одновременно не стоит забывать, что в горящей лампочке «Check engine» и уходе в “аварию” далеко не всегда виновата система рециркуляции. Причину этих печальных явлений установит только диагностика — так же, как и причины повышенной дымности, плохой динамики и повышенного расхода топлива.

За помощь в подготовке материала благодарим компанию «Лаборатория Скорости»(СПб, ул. Химиков, д. 2, (812)385-50-82

Опрос

А вы чинили когда-нибудь EGR?

Ваш голос

Всего голосов:

Полное руководство по рециркуляции отработавших газов (EGR)

— введение — x-engineer.

org

В этой статье основное внимание уделяется внедрению систем рециркуляции отработавших газов (EGR) . Для получения более подробной информации о компонентах и ​​типах (архитектурах) систем EGR читайте также следующие статьи:

• Полное руководство по рециркуляции отработавших газов (EGR) – компоненты
• Полное руководство по рециркуляции отработавших газов (EGR) – архитектуры

Система сгорания процесс топливовоздушной смеси в двигателе внутреннего сгорания составляет неполный . Таким образом, выхлопные газы содержат выбросы загрязняющих веществ, таких как окись углерода (CO), оксиды азота (NOx), углеводороды (HC) и твердые частицы (PM). Все выбросы загрязняющих веществ от двигателей внутреннего сгорания оказывают вредное воздействие на жизнь человека и окружающую среду.

Оксиды азота образуются при высокой температуре и при избытке кислорода. Оба эти условия присутствуют в процессе сгорания дизельного двигателя в большинстве рабочих точек. Поскольку дизельные двигатели не дросселируются, всегда имеется избыток воздуха/кислорода и, особенно при высоких нагрузках, высокая температура сгорания. По этим причинам дизельный двигатель имеет больше оксидов азота в выхлопных газах по сравнению с бензиновым двигателем.

Изображение: Уровни выбросов загрязняющих веществ в зависимости от соотношения воздух-топливо – бензин ]

В бензиновом двигателе выбросы загрязняющих веществ в отработавших газах сильно зависят от соотношения воздух-топливо. Богатые смеси (недостаток воздуха, λ = 0,9) вызывают больше угарного газа (СО) и углеводородов (УВ). Бедные смеси (избыток воздуха, λ = 1,1) вызывают больше оксидов азота (NOx). В дизелях, которые всегда работают на бедных смесях (λ = 1,5), в выхлопных газах высокое количество оксидов азота.

Рециркуляция выхлопных газов (EGR) — это система, позволяющая рециркулировать выхлопные газы обратно во впускной коллектор. Этот процесс приводит к значительному сокращению выбросов оксидов азота (NOx), поскольку он уменьшает два элемента, лежащих в основе их образования: избыток кислорода и температуру горения.

Существует два типа EGR:

• внутренняя рециркуляция выхлопных газов (iEGR) : выхлопные газы всасываются обратно в цилиндр за счет перекрытия времени открытия впускного и выпускного клапанов
• внешняя рециркуляция выхлопных газов EGR : выхлопные газы рециркулируются обратно во впускной коллектор с помощью внешнего канала и дополнительного клапана (клапана EGR) ]. Долю остаточного газа можно определить как массу сгоревшего газа, деленную на общую массу в цилиндре (сгоревшую и несгоревшую) до начала сгорания (т.е. при закрытии впускного клапана). Количество выхлопных газов, попавших в цилиндр, зависит от таких факторов, как синхронизация клапанов, частота вращения двигателя и перепады давления. Средства регулировки доли остаточного газа обычно основаны на таких механизмах, как двухступенчатый подъем кулачка, фазирование распределительного вала, регулируемое срабатывание клапана и полностью регулируемое срабатывание клапана.

  Система рециркуляции отработавших газов (внешняя) является основной технологией, используемой производителями транспортных средств для снижения выбросов NOx в дизельных двигателях . Он более эффективен, чем iEGR, главным образом потому, что выхлопные газы могут быть охлаждены перед повторным входом в цилиндры, количество рециркулируемых выхлопных газов выше, а поток лучше контролируется.

  Изображение: уровень NOx и функция максимальной температуры сгорания от скорости рециркуляции отработавших газов
  Авторы и права: [1]

  0068 2 ), азот (N ₂ ), вода (H ₂ O) и кислород (O ₂ ), действует как разбавитель, что в сочетании с высокой удельной теплотой, связанной с трехатомными молекулами, приводит в прямом снижении температуры адиабатического пламени и кинетике образования оксидов азота (NOx). Поскольку удельная теплоемкость как CO ₂ , так и водяного пара больше, чем у кислорода, температура газа в цилиндре двигателя во время сгорания снижается.

  При рециркуляции выхлопных газов во впуске часть кислорода, необходимого для сгорания, заменяется инертными (выхлопными) газами, что приводит к уменьшению избыточного кислорода. Кроме того, поскольку выхлопные газы поглощают часть тепла, образующегося при сгорании, максимальная температура сгорания за цикл двигателя также снижается.

  Система рециркуляции отработавших газов значительно снижает количество NOx, но если во впуск поступает слишком много выхлопных газов, это может повлиять на увеличение выбросов окиси углерода (CO), углеводородов (HC) и твердых частиц (PM ), в результате неполного сгорания из-за недостатка воздуха (кислорода). Система рециркуляции отработавших газов активна, главным образом, при частичных нагрузках двигателя, а также при низких и средних оборотах двигателя, при избытке кислорода. При высокой нагрузке двигателя (крутящем моменте) система рециркуляции отработавших газов отключается, цилиндры заполняются только воздухом, готовым к сгоранию.

  В зависимости от давления рециркулируемых выхлопных газов существует два типа внешних систем EGR:

  • EGR высокого давления : выхлопные газы собираются перед входом в турбину и повторно вводятся во впускной коллектор после компрессора
  • EGR низкого давления : выхлопные газы собираются после турбины и повторно подаются во впускной коллектор перед компрессором

  Изображение: Система EGR высокого давления (внешняя)
  Credit: Bosch

  1. compressor
  2. turbine
  3. oxygen sensor
  4. EGR valve (electro-pneumatic actuation)
  5. throttle
  6. intake manifold
  7. exhaust manifold
  8. fuel injector

  The exhaust gas recirculation in the intake коллектор не является непрерывным во время работы двигателя. Электронный блок управления (ECU) управляет клапаном EGR (4), позволяя выхлопным газам поступать во впускной коллектор. В двигателях с турбонаддувом управление потоком отработавших газов также осуществляется с помощью дроссельной заслонки (5), которая при закрытии снижает давление во впускном коллекторе и облегчает поступление газов из выпускного коллектора.

  Изображение: Предельные значения выбросов NOx для европейских стандартов выбросов загрязняющих веществ

  Управление рециркуляцией отработавших газов должно осуществляться таким образом, чтобы найти оптимальный компромисс между выбросами загрязняющих веществ и выходным крутящим моментом двигателя. Начиная с норм выбросов загрязняющих веществ Евро-3, система рециркуляции отработавших газов стала стандартным оборудованием для большинства автомобилей с дизельным двигателем. Система рециркуляции отработавших газов зарекомендовала себя как эффективная и недорогая система для снижения выбросов оксидов азота.

  Чем ниже температура выхлопных газов, тем выше плотность. За счет охлаждения выхлопных газов перед рециркуляцией во впускной коллектор повышается эффективность системы EGR. Более плотные инертные (выхлопные) газы во впуске снижают температуру сгорания, поглощая часть тепла и вытесняя часть кислорода в цилиндре. Начиная с Евро 4, дизельные двигатели EGR оснащены охладителем отработавших газов и перепускным клапаном.

  Изображение: Система EGR высокого давления с Cooler
  Кредит: Hitachi

  1. Вход охлаждающей жидкости двигателя
  2. Теплообменник
  3. Выпускной коллектор
  4. головка цилиндра
  5. Электронный Manifold
  6. Клапа EGR (электрическое действие)
  7. Electronic Manifold
  8. EGR Клапа (электрическое действие)
  9. Electronic Modake
  10. EGR (электрическое действие)
  11. Electronic Modake
  12. .

  Чтобы отработавшие газы поступали во впускной коллектор, давление отработавших газов должно быть выше давления всасываемого воздуха. На дизельном двигателе с турбонаддувом это может быть достигнуто либо за счет использования геометрии лопаток турбины (VGT), либо за счет установки дроссельной заслонки на впускном коллекторе. При закрытии лопаток VGT давление выхлопных газов возрастает выше давления на впуске, что позволяет выхлопным газам поступать во впуск. При использовании дроссельной заслонки во впускном коллекторе давление после дроссельной заслонки падает ниже давления выхлопных газов, что также приводит к попаданию выхлопных газов во впускной коллектор.

  Уровень рециркуляции отработавших газов определяется как процент выхлопных газов от общей массы газа, вводимого в двигатель. Например, степень рециркуляции отработавших газов 33 % означает, что треть газа, поступающего в цилиндры, фактически составляет выхлопные газы, а 67 % — свежий воздух.

  Чем выше скорость рециркуляции отработавших газов, тем ниже уровень выбросов NOx. Тем не менее, слишком большое количество выхлопных газов в цилиндрах может оказать негативное влияние на работу двигателя с точки зрения стабильности сгорания, что может привести к ухудшению выходного крутящего момента и увеличению выбросов углеводородов (HC) и твердых частиц (PM).

  Дизельные двигатели с турбонаддувом, оснащенные турбонагнетателями с фиксированной геометрией, могут рециркулировать до 45-50 % выхлопных газов обратно в цилиндры без существенного влияния на расход топлива и выбросы других загрязняющих веществ. Бензиновые двигатели в зависимости от режима работы способны рециркулировать до 20 % выхлопных газов без ущерба для стабильности горения [4].

  Изображение: Влияние уровня рециркуляции отработавших газов на выбросы загрязняющих веществ и расход топлива
  Авторы и права: Bosch

  Существует несколько исследований влияния системы рециркуляции отработавших газов на износ двигателя и деградацию масла. В исследовании [5] исследование рециркуляции отработавших газов и износа проводилось на тестовом двигателе, работающем при 2400 об/мин с определенной спецификацией масла и системой сгорания. Базовый двигатель был рассчитан на уровни выбросов Euro II и не был повторно согласован при применении EGR. Основные выводы исследования заключаются в том, что рециркуляция отработавших газов может влиять на износ двигателя, который сильно зависит от уровня сажи в выхлопных газах.

  Большая часть увеличения количества сажи в смазочном масле происходит из-за твердых частиц (ТЧ), которые прилипают к масляной пленке на стенке цилиндра и соскабливаются в картер поршневыми кольцами [6]. Что касается износа двигателя, существует два типа износа: коррозионный износ и абразивный износ. Серная кислота, образующаяся в выхлопных газах, и сажа вызывают разрушение масляной пленки и тем самым способствуют коррозии чугуна в области верхней мертвой точки (ВМТ) и нижней мертвой точки (НМТ). Коррозионный износ вызывается твердыми частицами (ТЧ), попавшими в масло.

  EGR имеет другое назначение на бензиновых (бензиновых) двигателях . Он используется в основном для снижения температуры выхлопных газов, чтобы защитить турбокомпрессор и каталитический нейтрализатор. Использование EGR для тепловой защиты компонента является альтернативой обогащению топливовоздушной смеси, особенно при высокой нагрузке, что приводит к значительному снижению расхода топлива . Кроме того, когда двигатель работает с частичными нагрузками, за счет использования системы рециркуляции отработавших газов снижаются насосные потери и повышается эффективность использования топлива.

  В бензиновых двигателях с турбонаддувом и непосредственным впрыском EGR используется для подавления детонации двигателя . Общий принцип рециркуляции выхлопных газов с широко открытой дроссельной заслонкой (WOT-EGR) с искровым зажиганием заключается в возврате охлажденных выхлопных газов в цилиндр при умеренных и высоких нагрузках, что снижает температуру несгоревших газов до такого уровня, при котором детонация может быть адекватно подавлена ​​и/или или температура выходящих выхлопных газов достаточно низкая, чтобы сохранить компоненты выхлопа [7].

  Рециркуляция отработавших газов (EGR) была впервые представлена ​​на автомобилях в 1970 году. В настоящее время она используется на всех дизельных автомобилях в качестве основной системы для снижения уровня оксидов азота (NOx) .

  Ссылки :

  [1] Передовые технологии двигателей внутреннего сгорания с непосредственным впрыском и разработка, Том 2: Дизельные двигатели, под редакцией Хуа Чжао, CRC Press, 2010
  [2] Verbrennungsmotoren, Institut für Maschinenmesstechnik und Kolbenmaschinen (IMKO)
  [3] Потенциал внутренней системы рециркуляции отработавших газов и работы с дроссельной заслонкой для расширения при низкой нагрузке двухтопливного этанол-дизельного топлива с регулируемой реактивностью воспламенения от сжатия в двигателе большой мощности, Vinícius B. Pedrozo, Ian May, Thompson D.M. Ланзанова, Хуа Чжао, Центр перспективных исследований силовых агрегатов и топлива (CAPF), Лондонский университет Брунеля.
  [4] Снижение установившихся уровней NOx в автомобильном дизельном двигателе с использованием оптимизированных графиков VGT/EGR, J.G. Хоули, Ф. Дж. Уоллес и А. Кокс, Р. В. Хоррокс и Г. Л. Берд, документ SAE, 1999-01-0835
  [5] Влияние EGR на износ дизельного двигателя, AJ Dennis, CP Garner and DHC Taylor, SAE paper, 1999-01-0839
  [6] Влияние EGR на деградацию масла и производительность системы впуска, Джеффри A. Leet, Terry Friesen, SAE paper, 980179
  [7] Усовершенствованные технологии двигателей внутреннего сгорания с непосредственным впрыском и разработка, Том 1: Бензиновые и газовые двигатели, Под редакцией Хуа Чжао, CRC Press, 2010

  Преимущества рециркуляции выхлопных газов

  13 декабря 2018 г. | Блоги, Двигатель, Охлаждение и Выхлоп

  С начала 1970-х годов некоторые формы системы рециркуляции выхлопных газов (EGR) использовались для снижения вредных выбросов выхлопных газов в автомобилях, продаваемых в Северной Америке.

  Эти системы рециркуляции отработавших газов варьируются от более ранних версий, которые работали просто за счет использования вакуума двигателя с отверстиями, до более современных конструкций, в которых используются линейные (с электронным управлением) клапаны рециркуляции отработавших газов. Клапан EGR является центральной частью любой системы EGR, но не всегда является причиной неисправности.

  Основным преимуществом этих систем рециркуляции отработавших газов (применительно к бензиновым и дизельным двигателям) является снижение содержания ионов оксида азота (NOx) в отработавших выхлопных газах. Когда клапан рециркуляции отработавших газов активирован (открыт), между выпускным коллектором и впускным коллектором создается перемычка. Этот «мост» между впускной и выпускной системами встречается самыми разными способами и может стать предметом гораздо более длинной и обширной статьи.

  Поскольку NOx образуется, когда экстремальные температуры в цилиндрах вызывают соединение кислорода и азота, замена части кислорода (O2) в цилиндрах инертными выхлопными газами (CO2) приводит к снижению образования NOx. Рециркуляция этой небольшой части выхлопных газов обратно через впускной коллектор может также обеспечить другие преимущества в дополнение к сокращению выбросов NOx.

  Одним из дополнительных преимуществ современной системы рециркуляции отработавших газов является поддержание температуры воздуха внутри двигателя (цилиндра и/или камеры сгорания). Термическая динамика играет решающую роль в распылении топлива в бензиновых и дизельных двигателях. По этой причине необходимо тщательно и точно регулировать внутреннюю температуру двигателя. Современные системы EGR разработаны с учетом этого.

  Горячие выхлопные газы часто используются для повышения температуры всасываемого воздуха при холодном двигателе. Это возможно, потому что выхлопные газы нагреваются намного быстрее, чем всасываемый воздух.

  Когда двигатель прогреется до нормальной рабочей температуры и всасываемый воздух станет менее плотным, замена части богатого кислородом воздуха в цилиндрах двигателя инертным CO2 (из выхлопных газов EGR) может привести к снижению температуры цилиндров и оптимизации распыления топлива. . Это означает увеличение расхода топлива и лучшую реакцию дроссельной заслонки в определенных условиях и при определенных условиях вождения.

  Системы рециркуляции отработавших газов в дизельных двигателях часто используют охладитель рециркуляции отработавших газов для снижения температуры газов системы рециркуляции отработавших газов, чтобы повлиять на внутреннюю температуру двигателя. Охладители системы рециркуляции отработавших газов, как правило, представляют собой воздухо-водяные охладители, и охлаждающая жидкость двигателя проходит через их сердцевину.