Система рециркуляции отработавших газов, Exhaust Gas Recirculation, EGR
Система рециркуляции отработавших газов (EGR – Exhaust Gas Recirculation) предназначена для снижения в отработавших газах оксидов азота за счет возврата части газов во впускной коллектор.
Оксиды азота образуются в двигателе под действием высокой температуры. Чем выше температура в камерах сгорания, тем больше образуется оксидов азота. Возврат части отработавших газов во впускной коллектор позволяет снизить температуру сгорания топливно-воздушной смеси, и, тем самым, уменьшить образование оксидов азота. При этом соотношение компонентов в топливно-воздушной смеси остается неизменным, а мощностные характеристики двигателя изменяются незначительно.
Система рециркуляции отработавших газов применяется как на дизельных, так и на бензиновых двигателях. На бензиновых двигателях внутреннего сгорания, оборудованных турбонаддувом, система рециркуляции отработавших газов не применяется.
В зависимости от стандарта токсичности отработавших газов, на дизельных двигателях внутреннего сгорания применяются различные схемы системы рециркуляции отработавших газов: высокого давления, низкого давления и комбинированная система рециркуляции.
Система рециркуляции отработавших газов высокого давления применяется на дизельных двигателях, отвечающих требованиям Евро 4 (содержание оксида азота в отработавших газах не более 0,25 г/км). Система обеспечивает отвод части отработавших газов непосредственно из выпускного коллектора перед турбокомпрессором и подачу в канал перед впускным коллектором.
Конструктивно система объединяет клапан рециркуляции и патрубки отвода отработавших газов. Клапан рециркуляции осуществляет перепускание отработавших газов из выпускной системы во впускной коллектор. Клапан имеет пневматический или электрический привод.
Работа пневматического клапана основана на разряжении, возникающем во впускном коллекторе (бензиновые двигатели) или создаваемым вакуумным насосом (дизельные двигатели). Величину разряжения, подающегося на клапан рециркуляции, регулирует управляющий клапан, представляющий собой электромагнитный клапан.
Интенсивность рециркуляции отработавших газов зависит от разницы давлений в впускной и выпускной системах.
Величина давления в впускной системе регулируется с помощью дроссельной заслонки. При закрытии дроссельной заслонки уменьшается давление на впуске и соответственно повышается интенсивность рециркуляции. Вместе с тем с ростом объема рециркуляции уменьшается поток отработавших газов, проходящих через турбину компрессора, что снижает давление наддува.
Система рециркуляции отработавших газов не работает на холостом ходу, при холодном двигателе, а также при полностью открытой дроссельной заслонке.
Рециркуляция отработавших газов производится под контролем системы управления двигателем. По сигналу блока управления перемещается дроссельная заслонка и срабатывает клапан рециркуляции. Положение дроссельной заслонки контролируется потенциометрическим датчиком.
На отдельных двигателях в системе рециркуляции отработавших газов применяется охлаждение отработавших газов, которое дополнительно снижает температуру сгорания и, тем самым, уменьшает образование оксидов азота. Охлаждение производится путем прохождения охлаждающей жидкости через специальный радиатор, включенный в систему охлаждения двигателя.
Для защиты от перегрева в систему охлаждения включен и корпус клапана рециркуляции.
На дизельных двигателях, отвечающих нормам Евро 5 (содержание оксида азота в отработавших газах не более 0,18 г/км) применяется система рециркуляции отработавших газов низкого давления. В такой системе отработавшие газы отводятся после сажевого фильтра, охлаждаются в радиаторе системы рециркуляции, проходят через клапан (заслонку) рециркуляции и подаются в впускную систему непосредственно перед турбокомпрессором.
Система низкого давления обеспечивает меньшую температуру отработавших газов, отсутствие частиц сажи и, в конечном счете, меньшее содержание оксидов азота в выхлопе. Помимо этого все отработавшие газы проходят через турбину компрессора, поэтому давление наддува не снижается.
Регулирование интенсивности рециркуляции отработавших газов осуществляет система управления двигателем с помощью дроссельной заслонки, заслонки рециркуляции и выпускной заслонки. Заслонки имеют электрический привод.
Величина открытия каждой из заслонок фиксируется потенциометрическими датчиками.
Степень открытия заслонок определяется на основании заложенной в блок управления цифровой модели, учитывающей наполнение цилиндров, давление наддува и интенсивность рециркуляции отработавших газов.
На дизельных двигателях, отвечающих требованиям перспективного стандарта Евро 6 (содержание оксида азота в отработавших газах не более 0,08 г/км) применяется комбинированная система рециркуляции отработавших газов. Система имеет две отдельные магистрали рециркуляции отработавших газов – высокого и низкого давления.
Рециркуляция отработавших осуществляется аналогично рециркуляции на двигателях Евро 5. Кроме того в определенных режимах работы двигателя происходит дополнительная подача отработавших газов из магистрали высокого давления, что еще больше уменьшает содержание оксидов азота. Магистраль высокого давления не имеет охладителя отработавших газов.
Система рециркуляции отработанных газов EGR, принцип работы
На чтение 3 мин Просмотров 4.4к. Опубликовано Обновлено
Система рециркуляции выхлопных газов (Exhaust Gas Recirculation — EGR) является одной из нескольких систем контроля выхлопных газов автомобиля.
Содержание
Для чего нужна система EGR
Контроль за выхлопными газами помогает уменьшить количество оксидов азота (NOx). Оксиды азота обычно образуются в процессе сгорания в цилиндрах двигателя.
Их образование резко возрастает при более высоких температурах сгорания (выше 1600 °C).
Более высокие температуры сгорания также вредны для двигателя. В результате высокой температуры может появиться детонация, когда топливовоздушная смесь воспламеняется в цилиндрах не от искры, а от чрезмерного нагрева.
Поскольку это происходит в неподходящее время, перед искрой, детонация увеличивает нагрузку на детали двигателя.
Длительная детонация может повредить клапаны, поршни и другие детали. Турбокомпрессор также выходит из строя раньше, когда подвергается чрезмерному нагреву.
Система EGR снижает температуру сгорания, отводя небольшую часть выхлопных газов обратно во впускной коллектор.
Как это работает? Выхлопные газы больше не являются горючими. Разбавление всасываемого воздуха выхлопными газами делает смесь воздух / топливо менее горючей.
Не все автомобили оснащены системой рециркуляции отработавших газов. Во многих новых автомобилях используется система изменения фаз газораспределения (variable valve timing — VVT) и другие средства для контроля температуры сгорания и выбросов оксидов азота.
Как контроллер двигателя управляет потоком системы EGR
Блок управления двигателя двигателя (ЭБУ) открывает или закрывает клапан EGR для управления потоком в системе.
Клапан соединяет выпускной коллектор с впускным коллектором. Клапан EGR нормально закрыт.
Поток рециркуляции отработавших газов достигает максимального значения во время неизменной скорости (крейсерский режим) при умеренной нагрузке.
В некоторых автомобилях клапан EGR управляется вакуумным приводом, как показано на рисунке ниже.
Современные автомобили имеют электрический клапан рециркуляции отработавших газов с шаговым двигателем.
Как контролируется поток системы EGR
Контроллер периодически тестирует систему EGR вместе с другими системами контроля выбросов. Если расход больше или меньше ожидаемого, ЭБУ обнаруживает неисправность и включает индикатор Check Engine на панели приборов.
EGR с датчиком температуры
Существуют разные способы контроля потока EGR. Некоторые автомобили используют датчик температуры EGR, установленный во впускной части системы EGR. Когда клапан рециркуляции выхлопных газов открывается, температура на стороне впуска поднимается от горячих выхлопных газов.
EGR с датчиком DPFE
В более старых автомобилях Ford использовался датчик DPFE (Delta Pressure Feedback EGR), который измеряет расход EGR на основании разницы давлений с обеих сторон измерительного отверстия в выхлопной части системы EGR.
EGR с электрическим клапаном
Современные автомобили используют электрический клапан рециркуляции отработавших газов. Некоторые автомобили также имеют кулер EGR.
ЭБУ управляет потоком EGR, открывая или закрывая клапан EGR с помощью шагового двигателя.
Поток EGR контролируется датчиком абсолютного давления в коллекторе (ДАД / MAP), датчиком массового расхода воздуха (ДМРВ) и датчиком кислорода.
Компоненты и конструкция системы выхлопных газов главного двигателя на корабле
На судах работа, выполняемая судовыми двигателями для обеспечения работы установки для приведения в движение судна, требует сжигания топлива. Энергия, преобразуемая внутри цилиндра двигателя, не является 100% эффективным преобразованием, так как часть ее теряется в виде выхлопных газов.
Современная система выпуска выхлопных газов судовых двигателей сконструирована таким образом, что неиспользованные газы, выходящие из цилиндров, далее направляются в турбонагнетатель и котел выхлопных газов для извлечения из них большей части отработанной энергии.
Компоненты выхлопной системы двигателя:
Для максимального использования энергии выхлопных газов система выхлопных газов морского двигателя снабжена следующими компонентами:
- Выхлопные трубы
- Котел на утилизаторе
- Глушитель
- Искрогаситель
- Компенсаторы
Система трубопроводов выхлопных газов для судового двигателя:
Система трубопроводов выхлопных газов подает газ из выпускного отверстия турбокомпрессора(ов) в атмосферу. При проектировании системы выхлопных труб необходимо соблюдать следующие важные параметры:
- Расход отработавших газов
- Максимальная противодействующая сила от выхлопных труб на турбонагнетателях
- Температура отработавших газов на выходе из турбонагнетателя
- Максимальное падение давления в системе выхлопных газов
- Максимальный уровень шума на выходе газа в атмосферу
- Достаточная способность компенсаторов к осевому и поперечному удлинению
- Использование тепловой энергии выхлопных газов.
Выхлопные газы из блока цилиндров направляются в ресивер выхлопных газов, где выравниваются колебания давления, создаваемые различными цилиндрами. Отсюда газы, находящиеся под постоянным давлением, направляются в турбонагнетатель, где отработанное тепло рекуперируется для подачи в двигатель дополнительного продувочного воздуха.
Самое важное, что следует учитывать при проектировании системы выхлопных труб, — это противодавление на турбонагнетатель. Противодавление в системе выпуска отработавших газов при заданной максимальной продолжительной мощности (MCR) двигателя зависит от скорости газа и обратно пропорционально диаметру трубы в 4-й степени. Общей практикой судов является предотвращение чрезмерной потери давления в выхлопных трубах, скорость выхлопных газов поддерживается на уровне от 35 м/сек до 50 м/сек при заданном MCR. Другими факторами, влияющими на давление газа, являются установка EGB, искрогасителя и т. д. на пути движения выхлопных газов.
При заданном МКР двигателя общее противодавление в системе выпуска ОГ после турбокомпрессора (на что указывает статическое давление, измеренное в трубопроводе после турбокомпрессора) не должно превышать 350 мм водяного столба (0,035 бар).
Чтобы иметь запас по противодавлению для конечной системы, на этапе проектирования рекомендуется изначально использовать значение около 300 мм водяного столба (0,030 бар).
Котел-утилизатор:
Котел-утилизатор считается одной из самых эффективных систем утилизации тепла, разработанных для корабля. При работе пропульсивной установки корабля на номинальную нагрузку вспомогательный котел может быть отключен, так как ЭГБ может вырабатывать необходимый пар для различных систем корабля. Выхлопные газы проходят котел для выхлопных газов, который обычно размещается в верхней части двигателя или в воронке.
Прочитать статью полностью: https://goo.gl/VJYjMH
Эта статья была впервые опубликована на сайте Marine Insight в июне 2017 г.
Система очистки выхлопных газов для морской промышленности
вредные газы SOx и NOx, которые образуются при сжигании ископаемого топлива и вызывают загрязнение. Правила защиты морской среды постепенно ужесточаются за счет введения зон контроля выбросов SOx (SECA).
С 1 января 2020 года вступают в силу новые стандарты выбросов для мазута, используемого судами, в соответствии с правилом, известным как IMO 2020. Глобальный предел содержания серы снизился с разрешенных 3,5% серы в судовом топливе до 0,5%. Это значительно улучшит качество воздуха во многих населенных пунктах побережья и портов.
ПроблемыВысокотемпературный дымовой газ до 450°C
Истирание между уплотнительным элементом и корпусом дроссельной заслонки
The packing must achieve a defined sealing criteria in the exhaust flue gas stream
Large size up to DN3400 required
The soft sealing BPG 6445 is especially designed for sealing демпфер бабочка. Техническое решение состоит из комбинации высококачественных стеклянных нитей, переплетенных с химически стойкой проволокой из нержавеющей стали, для защиты сердцевины набивки и повышения устойчивости к истиранию.
Для придания дополнительной устойчивости уголки изделия усилены арамидом. Проверенная на практике комбинация этих функций помогла как OEM-клиентам, так и конечным пользователям соблюдать действующие экологические нормы IMO.
Высокая температурная сопротивление
Лучшая доступная технология, поддерживающая IMO и MARPOL COMPATION
Гибкий и высокий уровень адаптации фланец
Доступны в конечном ином режиме или с закрытым Ring Apdatability
. все размеры
Суда могут использовать только топливо с низким содержанием серы, переходить на природный газ или, в качестве альтернативы, должны быть оснащены скрубберами для очистки выхлопных газов, что во многих случаях представляет собой значительно более экономичное решение. Система очистки выхлопных газов (EGCS) или скруббер — это часть оборудования для очистки выхлопных газов на морском судне, работающем на дизельном топливе.
Он удаляет токсичный газ SOx и твердые частицы из выхлопных газов, прежде чем они выбрасываются в атмосферу. Сегодня на рынке представлены разные конструкции, открытые и закрытые. Открытый тип использует морскую воду для промывки выхлопных газов. Щелочность морской воды нейтрализует действие SOx. Для пресной воды, мелководья или песчаной воды предпочтительнее закрытая или гибридная система. Поскольку большинство судов бороздят океаны, скрубберы открытого типа и мокрые скрубберы являются наиболее эффективными и действенными.
Для всех систем скруббера требуется байпасная система очистки или дроссельная заслонка, когда судно работает без необходимости использования скруббера. Это предотвращает повреждение скруббера и снижает затраты на техническое обслуживание. Необходимо следить за тем, чтобы скруббер не создавал противодавления в двигателе, поскольку это может привести к повреждению и повлиять на работу систем снижения выбросов NOx. Поворотные заслонки снабжены мягким уплотнительным элементом или набивкой, чтобы свести скорость утечки к минимуму.