Что такое EGR и почему приходится его отключать?

 64123 |  13.03.2018

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.

Отключение ЕГР с возможностью удаления: последствия, цены и сервисы

Клапан EGR устанавливают на дизельные двигатели и бензиновые двигатели, чтобы снизить выбросы оксидов азота (NOx). Это единственная цель, больше он ни для чего не нужен.

Схематично клапан работает так: отработанные выхлопные газы отправляются повторно догорать в ДВС. В результате снижаются выбросы NOx, но на стенках впускного коллектора, воздушных каналов и блока заслонок оседает сажа. Это не критично для ресурса двигателя, но есть минимальный риск для седел и клапанов. Большей проблемой является падение мощности из-за снижения теплопроводности впускного коллектора.

Зачем нужно отключение ЕГР

В большинстве случаев отключать EGR стоит, если система неисправна (накопился нагар на пластине или гнезде клапана). Обычно неполадки ЕГР начинаются после 50 000 км. пробега. Заявленные производителями цифры в 80 000–100 000 км. завышены, так как не учитывается низкое качество топлива в России (особенно дизельного).

При накоплении нагара клапан может медленно открываться или даже заклинивать.

Чем это грозит:

• снижается мощность двигателя;
• увеличивается износ;
• повышается расход;
• ухудшается запуск двигателя;
• на бензиновых двигателях с пластиковым впускным коллектором есть риск плавления напротив трубки подачи отработанных газов. Часто встречается на Chevrolet Lacetti 1.4 л. и 1.6 л;
• появляется ошибка «check engine», которая может гореть периодически, а не постоянно;
• на холостом ходу двигатель работает нестабильно.

Замена клапана дорогостояща. Пользы от него, кроме снижения выбросов оксида азота, никакой. Целесообразнее отключить EGR.

А вот небольшая страшилка — видео, как забивается ЕГР на 100 тыс. км пробега:

Плюсы отключения ЕГР:

• уменьшается загрязнение впускной системы;
• на турбированных двигателях исчезает турбояма;
• повышается отзывчивость педали газа;
• исчезают ошибки из-за неисправного клапана EGR;
• не нужно тратить деньги на замену;
• реже меняется масло;
• улучшается работа на холостом ходу и холодном двигателе;
• вырастает тяга на низких оборотах.

Минусы отключения ЕГР:

• если удалили ЕГР только физически, загорится чек;
• увеличиваются выбросы NOx.

Важно заметить, что дымность станет больше только при перегазовках. Контроль токсичности на техосмотре вы пройдете.

Как отключить ЕГР

Сначала отметим, что чистка и промывка ЕГР специальными аэрозолями неэффективны. Нагар быстро образуется снова. Чистить придется каждые 10 000 км.

Глушить ЕГР на автомобиле только механически неправильно. Это ведет к ошибкам «check engine» и переключению ЭБУ на аварийную подпрограмму. Обязательно необходима программная адаптация.

Поэтому отключение EGR совмещают с чип-тюнингом. В результате не просто исключаются ошибки из-за неисправной системы рециркуляции, но дополнительно прибавляется мощность и крутящий момент.

Физическое удаление клапана

Физическое удаление ЕГР проводят не так часто. Обычно оно состоит из трех этапов:

1. Проводят очистку воздуховодов.
2. Извлекают клапан, доступ к которому часто усложнен производителем.
3. Устанавливают заглушку.

Обратитесь к профессионалам АРС АДАКТ, проблему с клапаном решат с гарантией.

Контакты сервисов

Рекомендуем посмотреть

EGR в дизельном двигателе: что это такое?

Система рециркуляции отработавших газов ЕГР (англ. Exhaust Gas Recirculation) является решением, которое снижает уровень оксидов азота в отработавших газах бензинового или дизельного двигателя. Данная система применительно к современным ДВС отсутствует только на бензиновых турбомоторах.

Для дизельных двигателей выдвигаются различные требования касательно стандартов токсичности отработавших газов. По этой причине EGR дизельного мотора может быть реализована по различным схемам. Система рециркуляции отработавших газов ЕГР дизельного двигателя может быть:

• системой высокого давления;
• ЕГР низкого давления;
• комбинированной системой EGR;

Рекомендуем также прочитать статью об особенностях эксплуатации дизельного двигателя зимой. Из этой статьи вы узнаете о присадках в дизтопливо, свечах накала, подогреве солярки, а также о профилактических мерах для уверенного запуска дизельного мотора при отрицательных температурах.

Содержание статьи

Для чего нужна система EGR

Главной функцией системы EGR становится частичный возврат отработавших газов назад во впускной коллектор двигателя для дожигания. ЕГР дизельного двигателя позволяет сделать работу моторов подобного типа более мягкой и плавной, бензиновые агрегаты с EGR меньше страдают от детонации. Система рециркуляции отработавших газов способна улучшить эксплуатационные показатели дизельного или бензинового ДВС, понизить расход топлива. Выхлоп мотора с ЕГР становится менее токсичным.

Главной задачей системы EGR является эффективное понижение уровня оксидов азота в выхлопе. Образование оксидов азота в процессе работы мотора вызвано высокой температурой. Рост температуры в камере сгорания ДВС приводит к активному увеличению содержания оксидов азота в топливно-воздушной смеси. Высокая температура в камере сгорания ДВС приводит к тому, что кислород и азот, которые содержатся в подаваемом воздухе, начинают взаимодействовать между собой.

Воздух попадает в разогретую камеру сгорания двигателя, где далее активно образуются окиси азота. Это означает, что кислород, который необходим для полноценного сжигания бензина в агрегатах данного типа начинает замещаться указанными оксидами азота. Рабочая смесь при условии недостатка кислорода сгорает не полностью, в результате чего теряется мощность двигателя, заметно повышается расход топлива, а также возрастает токсичность выхлопных газов ДВС.

Если вернуть часть отработавших газов во впускной коллектор, это позволяет немного снизить температуру сгорания топливно-воздушной смеси. Понижение температуры автоматически уменьшает интенсивность образования оксидов азота.

Попадание части отработавших газов обратно во впуск практически не изменяет требуемого соотношения  базовых компонентов для получения качественной топливно-воздушной смеси, сам двигатель не теряет мощности на различных режимах, а также наблюдается экономия топлива.

Отключение клапана ЕГР

В Европе и других развитых странах к вопросам экологии подходят достаточно строго. На территории СНГ по вопросу ЕГР существует множество споров. Темами обсуждения среди автолюбителей становятся топики касательно того, как «заглушить» ЕГР дизельного или бензинового мотора, нейтрализовать систему рециркуляции отработавших газов, отключить клапан ЕГР дизеля и т.д.

Многие уверены, что система рециркуляции «душит» мотор и ЕГР отнимает мощность, не позволяя цилиндрам двигателя наполняться чистым воздухом в полной мере. К таковым относятся любители тюнинга дизельного мотора. Не менее частой причиной отказа от рециркуляции становится сильное загрязнение впускного коллектора и быстрый выход из строя датчиков системы, а также клапана EGR.

Все элементы системы рециркуляции страдают от нагара в условиях эксплуатации мотора на топливе низкого качества. Ремонт системы требует определенных финансовых затрат. Некоторые водители по этой причине немедленно «глушат» рециркуляцию отработавших газов и не заботятся о целесообразности такого решения.

Рециркуляция отработавших газов: клапан ЕГР

Главным элементом системы рециркуляции отработавших газов выступает клапан EGR. На указанном клапане основана вся система. Именно клапан ЕГР является решением, которое позволяет определенной части отработавших газов попадать обратно во впускной коллектор, где они далее снова перемешиваются с очередной порцией поступившего во впуск воздуха.

Чем больше кислорода оказывается в камере сгорания, тем большей получается температура горения топливно-воздушной смеси. Добавление части отработавших газов в состав смеси означает принудительное уменьшение количества кислорода. Так достигается снижение температуры сгорания рабочей смеси в камере. Меньшее количество кислорода означает менее интенсивное взаимодействие с азотом, что и снижает в итоге количество оксидов азота в выхлопе.

Клапан EGR дизельного или бензинового двигателя работает не одинаково, что зависит от особенностей конкретного типа ДВС. Дизельный двигатель имеет клапан ЕГР, который открывается в режиме холостого  хода, ограничивая вдвое впуск свежей порции воздуха. С увеличением нагрузки на двигатель EGR пропускает меньшее количество отработанных газов во впуск, а в моменты пиковых нагрузок клапан полностью закрыт. Данный клапан закрывается также в режиме прогрева дизельного двигателя. Что касается бензиновых ДВС, клапан EGR закрыт на холостом ходу, а также во время выхода двигателя на максимальный крутящий момент. Если нагрузка на мотор низкая или средняя, тогда клапан обеспечивает всего до 10% впуска воздуха.

Системы рециркуляции работают по принципу замкнутого контура, а сам клапан EGR может управляться:

• электрическим контроллером;
• электропневматическим способом;

Для первого решения система опирается на данные, которые поступают от датчика положения в контроллер ДВС. Именно контроллер посылает управляющий сигнал на клапан. Во втором случае регулировка работы клапана ЕГР происходит на основании показаний от датчика давления во впускном коллекторе, датчика массового расхода воздуха и датчика температуры воздуха на впуске.

Встречаются конструкции двигателей, которые подразумевают улучшенное охлаждение отработавших газов в процессе работы системы рециркуляции. Клапан EGR в таких конструкциях интегрируют в систему охлаждения двигателя. Система становится более сложной, но уровень оксидов азота уменьшается еще более эффективно.

По зваерениям производителей, система рециркуляции отработавших газов имеет определенный ряд преимуществ в процессе эксплуатации ДВС. Для моторов на бензине плюсами ЕГР становится меньший перепад давления в области дроссельной заслонки. Сниженная температура горения уменьшает детонацию, позволяя установить ранее зажигание для повышения моментной характеристики двигателя. Дизельный мотор с ЕГР работает мягче и тише в режиме холостого хода, так как меньшее содержание кислорода приводит к понижению давления в момент сгорания топливно-воздушной смеси.

Виды систем рециркуляции отработавших газов дизельного двигателя

EGR высокого давления устанавливается на дизельных моторах, которые соответствуют требованиям Евро 4. Допустимое содержание оксида азота в отработавших газах согласно этим требованиям не должно превышать 0,25 г/км. Система рециркуляции высокого давления частично отводит отработавшие газы из выпускного коллектора турбодизеля, отбирая их перед турбиной. Далее система перенаправляет указанные газы в канал, откуда они попадают во впускной коллектор.

Система имеет следующие элементы в своем устройстве:

• клапан рециркуляции с электро или пневмоприводом;
• патрубки для отвода отработавших газов;

Клапан рециркуляции (клапан EGR) перепускает отработавшие газы из системы выпуска во впуск. Пневматический клапан работает благодаря разряжению, которое создается во впускном коллекторе бензиновых ДВС. В дизельных агрегатах такое разрежение создает вакуумный насос. Разряжение, которое воздействует на клапан рециркуляции,  в свою очередь регулируется посредством управляющего электромагнитного клапана.

Процесс рециркуляции отработавших газов становится более или менее интенсивным зависимо от разных режимов работы силового агрегата. Степень интенсивности напрямую зависит от разницы давлений на впуске и выпуске. Давление во впускной системе регулируется посредством дроссельной заслонки. Закрытый дроссель означает, что давление на впуске падает. В этот момент рециркуляции отработавших газов протекает более интенсивно. Большая рециркуляция приводит к уменьшению потока отработавших газов, который направлен в турбокомпрессор. Получается, что в момент активной рециркуляции отработавших газов немного падает давление турбонаддува дизельного ДВС, который оборудован ЕГР подобного типа.

Система ЕГР не активна в режиме холостого хода, в момент полного открытия дросселя, а также во время прогрева двигателя и до выхода мотора на рабочую температуру. Контроль за работой системы рециркуляции осуществляет ЭБУ двигателя. Клапан рециркуляции вступает в работу по сигналу электронного блока управления ДВС, который контролирует положение дроссельной заслонки при помощи потенциометрического датчика.

Дизельные ДВС, которые соответствуют стандарту Евро 5, подразумевают такой  уровень содержания оксида азота в отработавших газах, который не должен превышать показатель 0,18 г/км. Такие моторы имеют систему EGR низкого давления. Особенностью данной системы является то, что отвод отработавших газов происходит за сажевым фильтром дизельного двигателя. Далее газы попадают в радиатор системы рециркуляции для дополнительного охлаждения. Следующим этапом становится пропуск газов через клапан рециркуляции и проникновение во впуск перед турбиной.

Система ЕГР низкого давления обеспечивает следующие преимущества:

• снижение количества частиц сажи;
• температура отработавших газов эффективно понижается;
• существенное снижение уровня содержания оксидов азота в выхлопных газах;

Дополнительным плюсом становится то, что отработавшие газы проходят через турбокомпрессор. Это позволяет данной системе рециркуляции эффективно работать без снижения давления наддува. Получается, двигатель работает без потерь мощности.

Интенсивность рециркуляции реализована посредством ЭБУ двигателя. Контроль осуществляется при помощи следующих элементов:

• дроссельная заслонка;
• заслонка рециркуляции;
• выпускная заслонка;

Все заслонки функционируют благодаря наличию электрического привода. Открытие заслонок на одну или другую величину измеряется потенциометрическими датчиками. Степень уровня открытия заслонки основывается на специальной программе. Данная цифровая схема зашита в ЭБУ, учитывает наполнение цилиндров двигателя, показатель давления турбонаддува и степень интенсивности работы системы ЕГР применительно к различным режимам работы ДВС.

Дизельные моторы стандарта Евро 6, согласно которому содержание оксида азота в выхлопе не должно быть выше 0,08 г/км, получают комбинированную систему рециркуляции. Особенностью такой системы становятся две обособленные магистрали, по которым осуществляется рециркуляция отработавших газов. Одна из магистралей комбинированной системы EGR представляет собой магистраль высокого давления, а другая является магистралью низкого давления.

Комбинированная система работает подобно системе рециркуляции на моторах Евро 5. Дополнительно может осуществляться подача отработавших газов из магистрали высокого давления, которая задействуется на отдельных режимах работы силового агрегата. Главной задачей становится максимально возможное снижение уровня оксидов азота в выхлопе. Стоит отметить, что радиатор охлаждения отработавших газов в комбинированной системе отсутствует применительно к магистрали высокого давления.

Основные причины неисправностей ЕГР

Наиболее частой причиной неисправностей системы EGR является нагар. Интенсивное образование нагара затрагивает гнездо или пластину клапана ЕГР. Нагар образуется в результате эксплуатации ДВС на топливе низкого качества. Система рециркуляции также выходит из строя по причине неисправностей и сбоев в работе системы питания дизельного двигателя, неполного сгорания топливно-воздушной смеси, отклонений в функционировании системы вентиляции картерных газов и т.д. Система ЕГР страдает от нагара в результате механического износа турбокомпрессора, поршней и цилиндров, закоксовки инжекторных форсунок, а также от различных сбоев в работе датчиков, которые передают на ЭБУ сигналы для управления клапаном EGR.

Если клапан ЕГР засорился, тогда он может работать некорректно или заклинить. В первом случае отмечается несвоевременное срабатывание клапана, что заметно в режиме холостого хода и не имеет явных симптомов и последствий для ДВС. Во втором случае клапан EGR может клинить в момент открытия или закрытия. Бензиновые агрегаты с заклинившим клапаном системы рециркуляции работают на холостом ходу крайне неустойчиво, увеличивается расход топлива. Дизельные моторы с неработающим клапаном EGR теряют мощность, работают более грубо и шумно.

Для выявления неисправностей системы рециркуляции отработавших газов необходимо провести визуальный контроль состояния трубопрводов, электрических разъемов датчиков и других систем. Углубленная диагностика подразумевает электронное сканирование и ряд процедур для проверки функциональности приводов и самого клапана EGR.

Необходимо проверить сопротивление, а также наличие управляющих  сигналов. Для этого используется осциллограф и мультиметр. Если сканирование показало, что давление на впуске отличается от нормы, а также имеет место повышенный расход воздуха, тогда возможно заклинивание клапана. Замена клапана EGR параллельно требует тщательной очистки сопутствующих магистралей и разъемов, так как остатки нагара в системе могут привести к повторному возникновению неисправностей системы рециркуляции отработавших газов через небольшой промежуток времени.

Читайте также

Система ЕГР в дизельном двигателе что это такое

В связи с повышенными требованиями экологов к дизельным и карбюраторным двигателям, с целью снижения уровня оксидов азота в выхлопных газах, применяется система рециркуляции ЕГР (EGR — ExhaustGasRecirculation). В соответствии с различными требованиями, выдвигаемыми стандартами, отслеживающими токсичность отработавших газов, система ЕГР в дизельном двигателе имеет несколько разновидностей:

1. EGR высокого давления.
2. Система низкого давления.
3. Комбинированная система ЕГР.

Основные задачи, преследуемые системой ЕГР

При использовании клапана системы часть газов, отработавших цикл, возвращается через впускной коллектор для последующего сжигания. При этом силовые агрегаты работают более мягко и плавно, в бензиновых моторах отмечается ощутимое снижение уровня детонации.

Преимущества применения рециркуляционной системы:

• Улучшение эксплуатационных показателей дизельных и бензиновых ДВС.
• Снижение расхода горючего.
• Уменьшение токсичности выхлопных газов.

Процесс образования вредных оксидов под воздействием высоких температур состоит из следующих этапов:

1. Активное увеличение процентного содержания азотных оксидов в топливно-воздушных смесях.
2. Взаимодействие кислорода и азота под влиянием высокой температуры.
3. Попадание воздуха в камеру сгорания вызывает активное образование окиси азота.
4. Замещение кислорода образовавшимися оксидами азота.
5. Недостаток кислорода вызывает неполное сгорание рабочей смеси.
6. Потеря мощности движка.
7. Повышение расхода дизельного топлива или бензина.
8. Возрастание токсичности газов выхлопных в ДВС.

Возврат во впускной коллектор части отработавших газов способствует заметному снижению температуры сгорания топливных смесей. С понижением температуры происходит уменьшение интенсивности возникновения азотных оксидов.

При попадании в камеру сгорания газов, прошедших полный цикл, не нарушает количественный баланс основных компонентов, участвующих в создании топливно-воздушныхсмесей, мощностные показатели силовых агрегатов не изменяются при работе в различных режимах, топливо экономится.

Функции клапана рециркуляции газов

Клапан ЕГР в дизельном двигателе является основным элементом системы рециркуляции. На его работе основано функционирование всей системы. При помощи данного устройства отработавшие газы частично входят в коллектор для перемешивания с поступающим воздухом. Увеличение количества кислорода в камере приводит к возрастанию температуры сгорания рабочей смеси. Добавленные отработавшие газы позволяют уменьшить процент содержания кислорода, что способствует снижению рабочей температуры и количества азотных оксидов в выхлопных газах.

Особенности дизельных и карбюраторных клапанов ЕГР

Работа клапановEGR в дизельных и бензиновых двигателях имеет определенные отличия. В дизельных силовых агрегатах устанавливается клапан, открывающийся на холостом ходу, при этом количество впускаемого свежего воздуха уменьшается вдвое. При увеличении нагрузок на мотор ЕГР впускает меньше отработанных газов, при пиковых нагрузках клапан закрывается. Закрывание клапана происходит также и при прогреве дизеля.

Клапан EGR, установленный на бензиновом движке, при холостых оборотах и до достижения максимального крутящего момента находится в закрытом положении. При малых и средних нагрузках ЕГР впускает менее 10% кислорода.

Принцип действия системы рециркуляции

Принцип работы системы рециркуляции — замкнутый контур. Клапан ЕГР управляется за счет электрического контроллера или электронно пневматическим методом. При первом решении система получает данные на контроллер двигателя внутреннего сгорания со специального датчика. Во втором варианте клапан EGR на основании данных регулируется в зависимости от показаний, полученных с датчиков давления впускного коллектора, массового расхода воздуха, температуры впускаемого воздуха.

При улучшенной конструкции силовых агрегатов, где отработавшие газы усиленно охлаждаются при рециркуляции, клапан ЕГР встроен внутрь системы охлаждения. При этом несмотря на более сложную конструкцию системы, количество оксидов снижается намного эффективнее.

В процессе эксплуатации моторов, оснащенных клапаномEGR, выявляются следующие преимущества:

• В бензиновых двигателях в районе расположения дроссельной заслонки наблюдается уменьшенный перепад давления.
• Снижение температуры приводит к уменьшению детонаций, что позволяет применять более ранний момент зажигания, улучшающий моментные характеристики ДВС.
• В работе дизеля с EGR  появляется мягкость, снижается уровень шума на холостых оборотах, благодаря уменьшенному содержанию кислорода при сгорании топливной смеси.

Системы рециркуляции дизельных двигателей

Для обеспечения соответствия дизельных двигателей нормам Евро 4 их оборудуют клапанами EГР высокого давления. Согласно международным нормам допустимое количество азотных оксидов в отработавших газах должно составлять не выше 0,25 г/км.

Принцип работы системы рециркуляции состоит в отборе отработавших газов перед входом в турбину, перенаправляя их в специальный канал, ведущий к впускному коллектору.

Система рециркуляции состоит из следующих элементов:

1. Клапан ЕГР.
2. Электрический или пневматический привод.
3. Патрубки, служащие для транспортировки газов.

Из выпускной системы клапан EGR забирает часть отработавших газов и направляет их на впускной коллектор.

Для работы клапана пневматического вида создается разрежение в районе впускного коллектора бензинового силового агрегата. В дизелях разрежение воздуха происходит благодаря работе вакуумного насоса. Вследствие образовавшегося вакуума происходит срабатывание клапана рециркуляции.

Интенсивность рециркуляции зависит от режима работы двигателя, от перепада давления на впускном и выпускном коллекторах. Впускная система управляет давлением при помощи изменения положения дроссельной заслонки. При низком давлении на впуске заслонка дросселя находится в закрытом положении. Чем больше интенсивность рециркуляции, тем меньший поток отработавших газов, направляемых к турбокомпрессору.

Активная рециркуляция приводит к падению давления турбонаддува в дизеле, оборудованном системой EGR. При работе дизеля на холостых оборотах, при полном открытии дроссельной заслонки, до полного прогревания мотора и достижения рабочих значений температуры система EGR находится в режиме низкой активности.

Работу системы ЕГР в дизельном двигателе контролирует электронный блок управления силового агрегата. Клапан начинает свою работу при поступлении управляющего сигнала с ЭБУ, который регулирует открытие дроссельной заслонки в соответствии с показаниями датчика потенциометрического.

Системы рециркуляции низкого давления

Для соответствия требованиям стандарта Евро 5 дизельным двигателям необходимо иметь количество оксида азота в выхлопных газах не выше 0,18 г/км. В таких дизельных моторах установлена система EGR, относящаяся к типу низкого давления. Здесь газы следуют по определенному циклу:

1. Прохождение через сажевый фильтр.
2. Охлаждение в радиаторе.
3. Переход через клапан ЕГР.
4. Проникновение во впускную систему, расположенную у входа в турбину.

Использование системы EGR, относящейся к виду низкого давления, приводит к появлению следующих положительных факторов:

• снижается процент содержания сажевых элементов;
• заметно понижается температура отработавших газов;
• резко сокращается процентное содержание оксидов азота в выхлопе.

Прохождение отработавших газов через устройство турбокомпрессора стабилизирует давление турбинного наддува, что способствует сохранению мощности дизельного силового агрегата без потерь.

Электронный блок управления дизеля следит за интенсивностью процессов рециркуляции посредством следующих устройств:

• заслонка дроссельная;
• заслонка клапана рециркуляции;
• заслонка выпускная.

Работа всех заслонок обеспечена электрическим приводом. При помощи потенциометрического датчика производится контроль за открытием каждой заслонки на определенную величину в соответствии со специальной программой, зашитой в ЭБУ. При этом отслеживается степень наполнения каждого цилиндра движка, давление турбонаддува и интенсивность действия EGR в каждом рабочем режиме дизельного двигателя.

Система рециркуляции комбинированного типа

Дизельные двигатели, чтобы соответствовать требованиям Евро 6, которые требуют иметь количественный состав оксида азота в выхлопных газах не превышающий 0,08 г/км, оборудованы комбинированной системой рециркуляции.

Наличие двух обособленных магистралей в конструкции для рециркуляции отработавших газов отличает данную систему от предыдущих вариантов. Одна магистраль — высокого давления, другая — низкого. Принцип работы комбинированной системы напоминает действие системы, применяемой в моторах, соответствующих требованиям Евро 5. В дополнение к этому осуществляется подвод газов из магистрали с высоким давлением, подключающаяся при переходе на определенные режимы работы двигателя.

Главная задача — это как можно эффективнее снизить уровень азотных оксидов в выхлопных газах.

Конструкцией комбинированной системы не предусмотрено охлаждениев радиаторе отработавших газов, которые находятся в магистрали высокого давления.

Неисправности в системах EGR и причины их появления

Самой распространенной причиной поломок в системе является возникновение нагара на деталях клапана ЕГР. Наиболее часто нагар образуется в гнезде или на поверхности пластины клапана. К образованиям вредных налетов приводят следующие причины:

• использование горючего низкого качества;
• разбалансированность работы системы питания дизеля;
• неполное сгорание воздушно-топливных смесей;
• сбои в системе вентиляции газов картерных.

Наличие нагаров приводит к ускоренному износу элементов турбокомпрессора ицилиндро-поршневой группы, закоксовке форсунок инжектора, сбоям в функционировании датчиков, передающих информацию в электронный блок управления (ЭБУ), что ведет к сбоям сигналов, управляющих работой клапана ЕГР. Засорение клапана ведет к некорректной работе и дальнейшему его заклиниванию.

Несвоевременное открытие и закрытие клапана особенно заметно при работе дизеля на холостых оборотах, при заклинивании теряется мощность, работа становится более грубой и шумной.У бензиновых двигателей заклинивание клапана EGRприводит к неустойчивой работе мотора вхолостую, а также к увеличению расхода горючего.

Чтобы выявить неисправности в системе рециркуляции необходимо визуально осмотреть трубопроводы, электрические разъемы в районе датчиков.

При углубленной диагностике производятся следующие операции:

• сканирование элементов системы;
• проверка на функциональность каждого привода и клапана ЕГР;
• проверка сопротивления проводов;
• управляющие сигналы проверяются при помощи осциллографа и мультиметра.

При сканировании может быть выявлено, что впускное давление не соответствует норме, а также расход воздуха повышен — это означает, что клапанEGR заклинивает.

При замене клапана необходимо предварительно произвести тщательную очистку подводящих магистральных трубок, разъемов, чтобы нагар, оставшийся после замены, не привел к новым неисправностям в системе рециркуляции отработавших газов.

Рециркуляция 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.

а) система рециркуляции отработавших газов высокого давления: 1 — блок управления двигателем; 2 — сигнал датчика частоты вращения коленчатого вала; 3 — сигнал датчика массового расхода воздуха; 4 — сигнал датчика температуры охлаждающей жидкости; 5 — электромагнитный клапан управления рециркуляцией; 6 — электромагнитный клапан управления заслонкой охладителя; 7 — клапан рециркуляции отработавших газов; 8 — электропривод впускной заслонки; 9 — вакуумный привод заслонки охладителя; 10 — охладитель перепускаемых отработавших газов; 11 — вакуумный насос; 12 — каталитический нейтрализатор.

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.

б) система рециркуляции отработавших газов низкого давления: 1 — дроссельная заслонка; 2 — впускной коллектор; 3 — выпускной коллектор; 4 — сажевый фильтр; 5 — выпускная заслонка; 6 — радиатор системы рециркуляции; 7 — заслонка рециркуляции; 8 — турбонагнетатель.

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.

в) комбинированная система рециркуляции отработавших газов: 1 — дроссельная заслонка; 2 — охладитель наддувочного воздуха; 3 — сажевый фильтр; 4 — выпускная заслонка; 5 — радиатор системы рециркуляции; 6 — заслонка рециркуляции низкого давления; 7 — турбонагнетатель; 8 — заслонка рециркуляции высокого давления.

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 газов 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.

Bardahl EGR VAVLE CLEANER (400 мл)

Bardahl EGR Vavle cleaner

Клапан рециркуляции выхлопных газов EGR (Exhaust Gas Recirculation) представляет собой устройство, которое находится после выхлопного коллектора двигателя и регулирует количество отработанного выхлопного газа, которое возвращается во впускной поток. Он предназначен для того, чтобы помочь двигателю сжечь топливо более полно и эффективно с помощью рециркуляции части выхлопных газов и повторного запуска этих газов через процесс сгорания. В результате получается более холодный, более полный процесс сгорания топлива, при котором невозможно образование некоторых вредных соединений и уменьшается эмиссия оксидов азота (NOx). Проблема заключается в том, что со временем поворотные воздуховоды системы рециркуляции выхлопных газов EGR закупориваются отложениями сажи, нарушая нормальное «дыхание» двигателя. Это вызывает серьезные проблемы в работе двигателя: неравномерное холостой ход, провалы в ускорении, повышенная эмиссия вредных выхлопов, и т.д., вплоть до появления надписи “Check Engine” на приборной панели, что может потребовать замену дорогих деталей. Bardahl EGR Vavle cleaner предназначен для устранения таких проблем без разборки двигателя.

Свойства:

Аэрозоль для очистки системы рециркуляции Bardahl EGR Vavle cleaner позволяет ликвидировать сажу, нагар, смолистые и лаковые отложения на впускных клапанах и клапане EGR. Очистить входную систему, впускные клапаны и клапан EGR. Восстановить циркуляцию воздуха в камере сгорания и устранить неравномерное холостой ход. Обеспечить полное сгорание топлива. Уменьшить расход топлива. Предотвратить образование отложений. Совместим с каталитическими конвертерами и противосажевыми фильтрами.

Инструкция по применению:

Важно, чтобы при применении средства BARDAHL EGR VALVE CLEANER двигатель был прогрет до рабочей температуры. Тщательно соблюдайте инструкции, чтобы избежать повреждения двигателя! 1) Запустить двигатель и дать поработать до достижения рабочей температуры (до включения вентилятора охлаждения радиатора). 2) Отсоединить трубу впускного коллектора за расходомером воздуха. На карбюраторном бензиновом двигателе разобрать воздушный фильтр, или снять воздуховод, чтобы иметь доступ к сопла подачи воздуха в карбюраторе. 3) Поднять обороты холостого хода двигателя от 1500 до 2000 оборотов в минуту. Добавьте сопло пульверизатора на расстоянии от 15 до 20 см от приемной трубы так, чтобы сформировать диаметр конуса распыления равен диаметру всасывающего трубопровода. Распылить 4 или 5 порций очистителя с помощью коротких нажатий, продолжительностью не более 1 секунды. Подождать 1 минуту, а затем сделать несколько ускорений акселератором (от 1000 до 3000 об / мин). 4) Повторить операцию 2 или 3 раза. Не допускать появления звуков детонации, вызванной слишком высоко обогащенной топливно-воздушной смесью, особенно важно для дизельных двигателей, на которых детонация не требует искры зажигания. Если такие звуки появились, то закройте входную трубу коллектора рукой для ускорения сжигания продукта.

Система EGR: неисправности, причины неисправностей

Раз уж решились отключить EGR, так делайте это правильно!

В то время, как экологические защитники спорят с буржуйскими инженерами, которые сопротивляются сделать авто максимально экологичным, белорусские автовладельцы потоком выстраиваются на СТО отключать систему EGR (рециркуляции отработавших газов).

По какой причине? 

Именно это сегодня мы и попытаемся разъяснить: что такое система EGR, основные причины ее неисправностей и какими способами с ними бороться.

«Дать миру шанс!» — всегда призывал Джон Леннон, располагаясь голышом на кровати во время очередной своей акции протеста. Гораздо глобальнее и более ответственно к проблемам загрязнения окружающей среды относятся экологи, которые отчаянно пытаются дать миру хотя бы малейший шанс на спасение и заставляют производителей «душить» автомобильные двигатели до полной потери мощности. Внедрение в автомобили EGR (Exhaust Gas Recirculatiоn) предназначено для сокращения содержания в выхлопных газах оксидов азота NOx.

Главным образом, это единственная задача, решаемая системой EGR. Существуют различные варианты исполнения системы, но принцип работы EGR всегда одинаков: определённое количество отработавших газов через клапан EGR поступает обратно в двигатель. Такая рециркуляция позволяет снизить температуру горения (особенно в бензиновых двигателях), а высокая температура, как раз и способствует появлению оксидов азота.

Ни для чего другого EGR не предназначена. Это решение чисто экологических проблем современного ДВС. К сожалению для нас и к счастью для автопроизводителей, ресурс у EGR достаточно ограниченный, и настает время, когда система перестаёт работать как должна, а точнее — вообще перестаёт. И тогда перед автовладельцем становится выбор: либо производить замену и обслуживание EGR, что достаточно прилично бьет по бюджету, или же исключение всей системы из управления двигателем, что становится хорошим выходом из ситуации. Для большей уверенности в выборе и успокоении Вашей совести скажем, что исправный EGR и так не работает на высоких оборотах или в аварийном режиме – при данных условиях заводской программой электронного блока управления предусмотрено полное закрытие клапана EGR.

Не стоит бояться отключения EGR: единственным неприятным последствием станет повышенное содержание оксидов азота в выхлопе, но если на чаши весов поставить какие-то неведомые азоты и беспроблемную эксплуатацию автомобиля, то второе, конечно же, перевесит.

ПО КАКИМ ПРИЧИНАМ И КАКИМ ОБРАЗОМ ПРЕКРАЩАЕТ РАБОТАТЬ EGR?

Существует несколько вариантов типичных неисправностей EGR: заклинивание клапана, обрыв цепи актуатора или датчика положения клапана и неучтённый подсос (или утечка) воздуха. Каждый вариант также содержит несколько типов поломок, поэтому чуть углубимся в каждую из них.

Самый частый случай – заклинивание клапана EGR.

Все мы прекрасно знаем (или уже узнали из данной статьи), что при горении топлива образуется сажа. Со временем её количество, оседающее и накапливаемое в клапане, затрудняет его подвижность. В результате – клапан заклинивает. Тут возможны два исхода: либо он остаётся закрытым, либо открытым. Больше повезёт, если клапан останется в закрытом положении. В данном случае сажа не попадает в ДВС. К слову, такой способ отключения EGR практикуется – клапан просто программно закрывают. Почему данный способ не лучший – чуть позже.

Открытое положение плохо прежде всего тем, что все отходы горения прямиком попадают в цилиндры. Если рассмотреть принцип работы EGR, то можно заметить интересную картину: в большинстве режимах работы двигателя клапан закрыт и не принимает никакого участия в его работе – на высоких оборотах и при большой нагрузке. Говоря очень грубо, то закрытое положение клапана – более естественное и вреда не приносит. При условии, конечно, если ошибка EGR не влияет на работу других систем, которые связаны с рециркуляцией.

Так как заклинивание клапана – наиболее частая неисправность EGR, то расскажем о том, что чаще всего является причиной заклинивания и как можно попытаться ее отсрочить.

В основном понятно, что основной враг клапана – плохое моторное масло и низкое качество топлива. В наибольшей степени это относится к дизельным ДВС, хотя и к бензиновым – также без исключения. Хоть нас и уверяют в том, что качество нашего топлива вполне на европейском уровне, на деле же это далеко от правды.

Заметка: важным условием долголетия EGR – своевременное и качественное техобслуживание. Понятно, что забитый сажевый фильтр и моторное масло, которое крайний раз меняли в один день с фразой, произнесенной Юрием Гагариным во время старта первого пилотируемого космического корабля, никак не способствуют долголетию EGR. Кстати, при хороших условиях эксплуатации автомобиля система EGR вполне может прожить 150-180 тысяч километров, правда, сама система изначально должна быть технически нормальной, а не такой конструктивно ущербной, как, например, на некоторых китайцах (но не на всех!).

Вторая по распространённости причина выхода из строя EGR — неисправность самого ДВС. Здесь вариантов может быть огромное количество. Любая причина, повышающая дымность выхлопных газов, гарантированно снижает ресурс EGR. Например: загрязненный воздушный фильтр, неисправная форсунка, утечки наддувного воздуха или залегшие поршневые кольца. Это один из самых важных факторов, в частности для тех, кто будет восстанавливать работоспособность EGR. Ремонт обычно недешёвый и поэтому настоятельно рекомендуем, прежде чем заниматься восстановлением системой рециркуляции, убедиться, что сам ДВС исправен. В противном случае существует большая вероятность, что в ближайшее время после ремонта, снова 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. Но об этом можно узнать из наших курсов, мы же перейдем к следующей причине.

Вторая ошибка, которая менее распространённая – это обрыв цепи актуатора или датчика положения клапана EGR. В данном случае ЭБУ зафиксирует ошибку, которая будет выглядеть как несоответствие между заданным и фактическим положением клапана. Собственно, и в первом случае будет то же самое, поэтому рекомендуем диагностику проходить качественную и в зарекомендованных автосервисах, а не где попало.

И, наконец, третья ошибка – неучтённый воздух. Здесь идёт речь о простой не герметичности системы.

Во всех вышеупомянутых случаях природа ошибок разная, соответственно методы ремонта и диагностики отличаются. Бесспорно, они также зависят и от самой конструкции ДВС. К примеру, часто ошибкам EGR сопутствуют ошибки датчика массового расхода воздуха (MAF-sensor). А в стареньких системах с вакуумным управлением бывают ошибки по турбонаддуву. Исходя из вышесказанного, к диагностике необходимо относиться очень серьёзно.

Итак, предположим, что вам диагностировали неисправность и теперь Вы хотите с ней расправиться. Как это сделать?

ЭФФЕКТИВНЫЕ РЕШЕНИЯ УСТРАНЕНИЯ ПРОБЛЕМ С EGR

Итак, устранить неисправности, связанные с системой EGR можно следующими способами:

Ø замена клапана EGR на новую оригинальную деталь;

Ø использование китайских аналогов;

Ø удаление EGR из системы с программным отключением;

Ø программное закрытие клапана.

Первый способ не самый простой и дешёвый, но вполне имеет право на существование, тем более именно его и пропагандируют «зеленые защитники». Главное помните – если система EGR вышла из строя раньше срока (менее ста тысяч пробега), то, вероятнее всего, присутствует какая-то проблема с ДВС. Её то прежде всего и необходимо найти и устранить, в противном случае замена клапана вероятнее всего повторится в ближайшем будущем, и вы просто выбросите деньги на ветер.

О втором способе оставим комментарии при себе.

Наиболее надежный и дешевый способ – это третий. Нет системы – нет проблем с ней.

В данном способе надо разделить механическую и программную части работы.

Что касается механической части:

задача сводится к тому, чтобы перекрыть поток, проходящий через клапан EGR. Первым делом, обычно, ставят заглушку. Многие уверены, что это делается просто. Отчасти они правы. Но это не значит, что надо ставить на пути горячих выхлопных газов заглушку из пивной банки или тоненького паронита. Подобные заглушки прогорают мгновенно, частенько они вообще выдерживают до первого хорошего нажатия на педаль акселератора. Заглушку должна быть 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 трудностей, то демонтаж клапана с охладителем может быть довольно сложным и трудоемким. Если у клапана есть свой охладитель, то на подающий и отводящий патрубки EGR просто ставят «затычки». Так, например, поступают в случаях работы с ДВС BMW М-серии. А вот, например, у моторов Volkswagen или BMW серии N автономный контур отсутствует. Здесь систему охлаждения приходится «кольцевать».

Если с механической частью в большинстве автосервисов справляются, то вот с программной частью ошибки далеко не все, а если и справляются, то не всегда корректно.

Итак, давайте разберемся, что необходимо сделать с программой?

Первое – запретить клапану открываться. Тут всё ясно, если программист знает, где в прошивке соответствующие карты EGR. А далее всё может быть гораздо сложнее: надо исключить ошибки всей системы EGR, то есть полностью удалить ее из программы.

Вот тут-то большинство самоуверенных программистов сильно переоценивают свои знания и удаляют всё, что попадётся под руку. Часто такое вмешательство затрагивает всю систему диагностики, после чего устранение последствий такой «услуги» становится процессом сложным и долгим. Ну и естественно – дорогим.

Кроме всего вышеупомянутого, следует отключить также и аварийный режим, в который отправляет нерабочий EGR. И не забыть, что на некоторых автомобилях нужно перекалибровать карты по воздуху (поток воздуха через MAF-sensor), если софт программиста автоматически этого не делает. Иногда об этом также забывают и ЭБУД сходит с ума, пытаясь разобраться, какой пришёл воздух, откуда в нём взялось столько кислорода и что ему в данный момент делать с этой непонятной смесью.

И наконец, про четвертый способ – программно подать команду на закрытие клапана EGR. Данный метод не всегда можно использовать. К примеру, он целесообразен, когда физический доступ к EGR из-за конструктивных особенностей автомобиля затруднён. И он вовсе не возможен, если клапан уже заклинил: программой такой клапан с места уже не сдвинуть. Здесь выход только один – разбирать и делать всё правильно.

Надёжность данного метода не всегда стопроцентная. Во-первых, – не всегда можно гарантировать, что клапан EGR перекрыт полностью. А это в свою очередь может привести к попаданию сажи и прочих отходов горения в цилиндры, к неучтённому количеству воздуха, поступающего через неплотно закрытый клапан. Именно для полной уверенности и рекомендуется глушить EGR полностью: одновременно механически и программно.

КАК ЖЕ БЫТЬ?

Остался на рассмотрение крайний вопрос: когда планировать поездку в автосервис для удаления EGR? Предположим, мы Вас убедили, что страшного ничего не случится, если от этой капризной системы полностью избавиться. Тогда, когда лучше это сделать?

О ресурсе клапана EGR мы писали выше: в пределах 150000 километров при качественном ТО волноваться не стоит. Если рассмотреть статистику, то по причине выхода из строя EGR на дизельные машины приходится около 80% обращений в автосервис, и только 20% – на бензиновые. Что естественно, так как сажи в дизеле больше.

Но и в том и другом типе ДВС придётся следить за его состоянием. Своевременное проведение ТО (замена моторного масла, фильтров) и качественное топливо – важное условие живучести системы EGR. Но время берет своё и непременно что-то начнёт изнашиваться. И если форсунку можно вернуть в строй или вовсе заменить (хотя на большинстве современных дизельных ДВС это достаточно дорого), то замена колец без явных признаков износа двигателя только ради работоспособности EGR, наверное, не совсем благоразумно. Тем более что ресурс цилиндропоршневой группы в разы больше, чем клапана EGR, который будет загибаться систематически даже при небольшом и далеко не критичном износе ЦПГ. Приходится прийти к неутешительному выводу: восстановление работоспособности EGR – вещь зачастую экономически неоправданная и практически бесполезная.

Но помните, что в горящем индикаторе «Check engine» на приборной панели и уходе в «аварию» далеко не всегда виновна система рециркуляции. Причину данных неприятных явлений установит только качественная диагностика – так же, как и причину повышенной дымности, плохой динамики и увеличенного расхода топлива.

Признаки неисправности или неисправности клапана рециркуляции выхлопных газов (EGR)

Клапан рециркуляции выхлопных газов — это элемент, обычно встречающийся на многих дорожных транспортных средствах. Это часть системы рециркуляции выхлопных газов (EGR) транспортного средства, системы выхлопных газов, которая предназначена для рециркуляции выхлопных газов обратно во впускное отверстие автомобиля, чтобы снизить температуру цилиндров и выбросы NOx. Клапан рециркуляции ОГ является одним из основных компонентов, регулирующих поток и рециркуляцию этих выхлопных газов.Когда клапан открыт, выхлопные газы пропускаются через систему рециркуляции выхлопных газов автомобиля, что помогает контролировать выбросы автомобиля. Когда клапан рециркуляции отработавших газов неисправен, это может вызвать проблемы с потоком и работой системы рециркуляции отработавших газов, что может привести к увеличению выбросов и проблемам с производительностью. Обычно неисправный или неисправный клапан рециркуляции отработавших газов вызывает несколько симптомов, которые могут предупредить водителя о потенциальной проблеме.

1. Проблемы с производительностью двигателя

Одним из первых симптомов проблемы с клапаном рециркуляции ОГ являются проблемы с производительностью двигателя.Забитый или неисправный клапан рециркуляции отработавших газов может нарушить воздушно-топливное соотношение автомобиля, что может вызвать проблемы с производительностью двигателя, такие как снижение мощности, ускорения и даже топливной экономичности.

2. Неровный холостой ход

Один из наиболее распространенных симптомов неисправности клапана системы рециркуляции ОГ автомобиля — это резкий холостой ход. Клапаны системы рециркуляции ОГ нередко выходят из строя и застревают в открытом положении. Это может привести к рециркуляции выхлопных газов, что приведет к резкому холостому ходу даже в нежелательных условиях.

3. Загорится индикатор двигателя.

Горящая лампа Check Engine — еще один признак неисправности или неисправности клапана EGR. Если компьютер обнаруживает проблему с цепью или положением клапана рециркуляции ОГ автомобиля, он включает индикатор проверки двигателя, чтобы уведомить водителя о проблеме. Индикатор Check Engine также может быть активирован при большом количестве других проблем, поэтому настоятельно рекомендуется сканировать компьютер на наличие кодов неисправностей.

Клапан рециркуляции ОГ является важным компонентом выбросов, особенно для автомобилей в штатах со строгими правилами выбросов.Если вы подозреваете, что проблема с клапаном рециркуляции отработавших газов вашего автомобиля, обратитесь к профессиональному специалисту, например, из компании YourMechanic, чтобы проверить его, чтобы определить, нуждается ли автомобиль в замене клапана рециркуляции отработавших газов.

Ищете новый клапан рециркуляции выхлопных газов?

Посмотрите десятки отличных вариантов прямо здесь

купить сейчас

Autoblog может получать долю от покупок, сделанных по ссылкам на этой странице. Цены и доступность могут быть изменены.

границ | Использование одностороннего клапана для оптимизации производительности турбокомпрессора в двигателе с системой рециркуляции отработавших газов

Введение

Все более строгие нормы выбросов в отрасли дизельных двигателей привели к исследованиям в области технологии рециркуляции выхлопных газов (EGR) для сокращения выбросов в двигателе NO _X . Термический, химический и разрежающий эффекты EGR помогают снизить выбросы NO _X из двигателя. Традиционно в течение нескольких десятилетий в этом приложении использовалась система рециркуляции ОГ высокого давления (Park et al., 2014). Были опробованы различные схемы рециркуляции отработавших газов, чтобы проверить их влияние на производительность и выбросы двигателя (Mao et al., 2015; Zheng et al., 2004; Vitek et al., 2008), а также концепция двойного контура, которая включает — контур давления EGR (HP-EGR) и контур низкого давления EGR (LP-EGR) рождаются из них.

В системе LP-EGR выхлопные газы отводятся со стороны низкого давления турбины и вводятся в сторону низкого давления компрессора (рис. 1A). Основное преимущество системы LP-EGR состоит в том, что турбина согласована, и, следовательно, перепад давления в двигателе не изменяется.Поскольку размер компрессора может отличаться от размера турбины, система LP-EGR имеет потенциал для подачи большого количества EGR, особенно в условиях низкой скорости и высокой нагрузки (Williams et al., 2017). Кроме того, поскольку линия подачи LP-EGR длиннее, чем у HP-EGR, смешивание газа LP-EGR и свежего воздуха усиливается, что приводит к более однородной смеси в цилиндре. По сравнению с системой HP-EGR, система LP-EGR также оказывает меньшее влияние на энтальпию на входе в турбину, поскольку скорость EGR изменяется.Таким образом, изменение скорости вращения турбокомпрессора, КПД компрессора и PMEP минимально при увеличении скорости рециркуляции выхлопных газов и, как правило, может быть достигнуто более высокое давление наддува (Mao et al., 2015; Maiboom et al., 2010). Из-за достаточного расширения через турбину потребность в охлаждении системы LP-EGR ниже, а распределение EGR на цилиндр лучше, чем у системы HP-EGR (van Aken et al., 2007; Torregrosa et al., 2006 ). Кроме того, LP-EGR снова охлаждается (по сравнению с HP-EGR) через промежуточный охладитель, что приводит к более низким температурам коллектора (Jun et al., 2007). Однако потенциальная проблема с двигателем, работающим только на LP-EGR, заключается в том, что EGR всегда будет проходить через CAC, где может произойти конденсация и выпадение воды. Вода может мешать работе двигателя, если конденсируется в больших количествах.

РИСУНОК 1 . Схема системы (A, слева) LP-EGR и (B, справа) HP-EGR системы.

Система HP-EGR, с другой стороны, полностью ограничена частью воздушной системы высокого давления, перед турбиной и после компрессора (рис. 1B).По мере увеличения HP-EGR противодавление выхлопных газов уменьшается. Эта система полагается на положительный градиент давления, который направляет рециркуляцию выхлопных газов во впускной коллектор. Во время стехиометрической работы, когда впуск дросселируется, давление во впускном коллекторе может быть ниже, чем давление на выпуске, что создает эффект вакуума, который заставляет рециркуляцию рециркуляции отработавших газов протекать без помощи дополнительного противодавления. Система HP-EGR более широко используется в дизельных двигателях из-за более простой компоновки, меньшего эффекта загрязнения компрессора и лучших характеристик реакции EGR, чем другие системы EGR.С увеличением скорости HP-EGR в условиях частичной нагрузки противодавление выхлопных газов уменьшается, что приводит к уменьшению разницы давлений между впуском и выпуском. Это помогает снизить насосные потери, связанные со снижением расхода топлива (Williams et al., 2017; van Aken et al., 2007).

Юго-западный научно-исследовательский институт (SwRI) постоянно исследует новые концепции в технологии двигателей в рамках нескольких внутренних исследовательских программ и Консорциума высокоэффективных дизельных двигателей (HEDGE ™).Предыдущие исследования HEDGE-II показали, что попытки согласовать один турбокомпрессор или нагнетатель с двигателем в стиле HEDGE оказались трудными (Joo et al., 2012). Когда оборудование для повышения было согласовано для работы на низкой скорости, диапазон расхода ограничивает работу на высокой скорости. И наоборот, при согласовании с работой на высокой скорости, системы наддува не смогли обеспечить отношения высокого давления, необходимые для работы на низкой скорости. Предполагалось, что двигатель HEDGE с системой HP-EGR и LP-EGR сможет удовлетворить требования кривой крутящего момента с одним турбонагнетателем.Одно из предыдущих исследований (Alger et al., 2005) проводилось на бензиновом двигателе с различными степенями сжатия и конфигурациями системы рециркуляции отработавших газов при различных скоростях и условиях нагрузки: HP-EGR с CR 17,5: 1, LP-EGR и HP- Системы рециркуляции ОГ с внешним наддувом 12,5: 1 CR. Исследование доказало, что концепция HEDGE имеет потенциал для достижения почти тех же показателей экономии топлива, что и дизельный двигатель, оборудованный для соответствия уровням выбросов в 2002–2004 годах. Другое исследование (Mao et al., 2015), проведенное на дизельном двигателе большой мощности, показало, что двухконтурная система рециркуляции отработавших газов способна обеспечить наилучшую термическую эффективность тормозов (BTE) и выбросы.Это произошло потому, что система рециркуляции отработавших газов с двойным контуром работала с оптимальным компромиссом между общим тепловым КПД и насосными потерями, а самые низкие выбросы были связаны с надлежащей задержкой зажигания и коэффициентом эквивалентности. Во время этого исследования система HP-EGR могла работать наилучшим образом, когда скорость EGR была ниже 22,5%, следовательно, для двухконтурной системы EGR контур LP-EGR был включен, когда скорость EGR превышала 22,5%, а LP -Пропорция ЭГР увеличилась с увеличением требуемой EGR.

При работе двигателя с HP-EGR было замечено, что был значительный обратный поток через контур HP-EGR. В результате этого обратного потока чистая система рециркуляции отработавших газов, подаваемая в цилиндры, была ниже заданной. Чтобы преодолеть эту проблему, в систему HP-EGR был включен односторонний клапан, который помог предотвратить этот обратный поток и привел к чистой более высокой фракции EGR при сохранении разумных положений привода. В этом исследовании документируются подходы, предпринятые при настройке базового двигателя для приспособления к смешанным системам рециркуляции выхлопных газов (HP-EGR и LP-EGR), а также всесторонняя оценка использования одностороннего клапана для предотвращения обратного потока, возникающего во время работы HP-EGR.

Approach

Технические характеристики двигателя и условия эксплуатации

В этом проекте для демонстрации характеристик смешанной системы рециркуляции отработавших газов использовался легковой двигатель KIA G4KH объемом 2,0 л. Технические характеристики двигателя приведены ниже в таблице 1. Максимальная нагрузка серийного двигателя G4KH составляет 23 бар BMEP и 205 кВт.

ТАБЛИЦА 1 . Технические характеристики двигателя.

Уровень удельной мощности для этого двигателя помещает его в диапазон выходной мощности от среднего до высокого, однако сохранение таких высоких характеристик с системой рециркуляции отработавших газов было маловероятным.Следовательно, цель заключалась в том, чтобы обеспечить постоянный BMEP при 20 бар от 2000 до 5000 об / мин и выработать 85 кВт / л при 6000 об / мин (достигается с BMEP 17 бар). Предлагаемый уровень рециркуляции отработавших газов 25% будет работать при стехиометрической заправке топливом во всех точках, но снижение рециркуляции отработавших газов допустимо для достижения целевого показателя BMEP и стабилизации процесса сгорания. Один турбокомпрессор был подобран для удовлетворения требований к крутящему моменту на низкой скорости при работе с LP-EGR, чтобы сохранить способность продувки. Предполагалось, что на высоких скоростях тот же турбокомпрессор сможет удовлетворить требования к крутящему моменту на высоких скоростях при работе с HP-EGR.На рисунке 2 показаны базовая линия и предложенная кривая крутящего момента.

РИСУНОК 2 . Базовые и предлагаемые кривые производительности.

Установка двигателя и базовые испытания

Двигатель был установлен вместе с блоком управления двигателем (ЭБУ), предоставленным Hyundai Motor Company (HMC), который был загружен с производственной калибровкой для проведения всех операций по обкатке двигателя и для базовых испытаний. двигатель. Двигатель был проверен на соответствие ожидаемому удельному расходу топлива при торможении (BSFC) в более чем 50 различных рабочих точках.Кривая крутящего момента до 6000 об / мин также была проверена. Восемь конкретных рабочих условий скорости нагрузки (показаны в таблице 2) были использованы в качестве основы для будущих сравнений BSFC.

ТАБЛИЦА 2 . Измеренный BSFC в условиях испытаний HEDGE.

После проверки двигателя на испытательном стенде модель GT-Power, присланная HMC, была утверждена в соответствии с результатами проверки двигателя. Затем модель была модифицирована для включения системы HP-EGR с набором клапанов горячей и холодной сторон, системы LP-EGR и подходящего турбонагнетателя.Первоначально турбокомпрессор OEM был масштабирован в модели, чтобы показать, что он может соответствовать целевым показателям кривой выступа с конфигурацией смешанной системы рециркуляции отработавших газов. Затем эти результаты были использованы для сопоставления потенциальных турбокомпрессоров с двигателем. В дальнейшем в исследовании использовался масштабированный турбокомпрессор GT2056, предоставленный Garrett Turbochargers (ранее Honeywell).

Все полученные результаты соответствуют целевому показателю работы системы рециркуляции отработавших газов 25%, за исключением частоты вращения 2000 об / мин и ниже, когда скорость рециркуляции отработавших газов была снижена до 15% для достижения целевого значения BMEP.Номинальная мощность 90 кВт / л (по сравнению с предложенным целевым показателем 85 кВт / л) была достигнута при номинальной мощности 6000 об / мин, BMEP 18 бар с 25% EGR.

На рисунке 3 показано, как две системы рециркуляции отработавших газов объединяются для удовлетворения общих требований к рециркуляции отработавших газов двигателя при полной нагрузке. При 2000 об / мин EGR обеспечивалась исключительно системой LP-EGR. Поскольку давление на входе турбины увеличивалось и требовался обход выхлопных газов через перепускную заслонку, использовалась система рециркуляции выхлопных газов высокого давления. Общая стратегия управления рециркуляцией отработавших газов заключалась в том, чтобы использовать как можно больше HP-EGR, сохраняя при этом перепускную заслонку открытой (рис. 4). Это связано с тем, что HP-EGR имеет более низкие насосные потери, связанные с его работой, поскольку он использовал дельта-давление для управления рециркуляцией отработавших газов.

РИСУНОК 3 . Смешанная система рециркуляции отработавших газов из систем HP-EGR и LP-EGR.

РИСУНОК 4 . Диаметр перепускного клапана при полной нагрузке.

Особое внимание было уделено характеристикам компрессора, чтобы определить, не приводит ли применяемая стратегия рециркуляции отработавших газов к нежелательным рабочим областям, а именно к дросселированию или помпажу. Помпаж, скорее всего, произойдет при низкой скорости и более высокой нагрузке, когда массовый расход низкий, но степень перепада давлений высока. Дросселирование происходит при более высоких массовых расходах, когда компрессор достигает предела физического массового расхода.На рисунке 5 (СЛЕВА) показана рабочая область смешанной системы рециркуляции ОГ на базовом (штатном) компрессоре (данные являются собственностью компании, поэтому значения степени сжатия, скорости, массового расхода и эффективности скрыты). Ключевой вывод из рисунка заключается в том, что смешанная работа системы рециркуляции отработавших газов с базовым компрессором привела к нежелательным рабочим областям дросселирования и помпажа, поэтому для этого исследования был использован другой компрессор (масштабируемый по массовому расходу).

РИСУНОК 5 . Смешанные рабочие точки системы рециркуляции отработавших газов на карте (СЛЕВА), Baseline / Stock компрессора и (СПРАВА), карта эффективности нового компрессора .

Стратегия смешанной системы рециркуляции отработавших газов позволила одному турбонагнетателю работать в широком диапазоне скоростей. На высоких скоростях HP-EGR уменьшала массовый расход через турбонагнетатель, позволяя использовать турбокомпрессор меньшего размера по сравнению с использованием LP-EGR на высоких скоростях. Стратегия LP-EGR на низких скоростях увеличивает массовый расход через турбонагнетатель по сравнению с HP-EGR. Более высокий массовый расход вызывает большую работу по расширению турбины, что приводит к более низкому наддува скорости и смещению рабочей точки компрессора вправо (в сторону от помпажа).На Рисунке 5 (СПРАВА) показаны новые рабочие точки компрессора (масштабированная модель Garrett Turbocharger), указывающие на то, что поток не попадает в области помпажа и дросселирования, как это было с компрессором базовой линии. Этот запас будет сохранен, если EGR будет заменен свежим воздухом для работы с большим BMEP.

Преобразование смешанной системы рециркуляции отработавших газов

После проведения базовых испытаний и проверки модели были предприняты шаги по изменению конфигурации для соответствия стратегии смешанной системы рециркуляции отработавших газов.Начальная часть этапа включала установку контуров LP-EGR и HP-EGR (с клапанами и охладителями). Система HP-EGR состояла из клапанов горячей и холодной сторон, охладителей EGR и одностороннего клапана. Оба набора клапанов были независимо оценены в моделировании и на двигателе, и было обнаружено, что при наличии клапанов горячей стороны был более высокий массовый расход через турбину, что привело к большему наддува и более высоким нагрузкам, достижимым во время операции LP-EGR. . Из-за этого увеличения производительности клапаны горячей стороны были выбраны в конфигурации HP-EGR.Требования к системе зажигания увеличиваются с увеличением разбавления из-за EGR. Таким образом, штатная система зажигания была заменена на прототип системы зажигания с двойной катушкой BorgWarner (DCI), в которой используется технология смещения двойной катушки (DCO ™), ранее разработанная SwRI (Alger et al., 2011). На рисунке 6 показана полная схема смешанной конфигурации системы рециркуляции отработавших газов.

РИСУНОК 6 . Смешанная конфигурация EGR.

Производственный контроллер, используемый для первоначального обкатки и проверки, не был способен управлять двойными контурами рециркуляции отработавших газов, и, следовательно, двигатель был переведен на настраиваемый контроллер с полным полномочием, основанный на cRIO (компактный реконфигурируемый вход-выход) National Instruments.CRIO был настроен для управления рециркуляцией отработавших газов, впускными ограничительными клапанами и системой DCI. Впускной ограничительный клапан использовался для управления LP-EGR на низких скоростях, когда давление на впуске было выше, чем давление на выпуске. После установки смешанных компонентов системы рециркуляции отработавших газов была выполнена проверка контроллера SwRI. Результаты этого тестирования сравнивались с данными, собранными с помощью базового / запасного контроллера (Таблица 2), чтобы гарантировать, что характеристики двигателя могут быть повторены в восьми точках HEDGE.Результирующая разница между стандартным контроллером и контроллером SwRI, как показано на рисунке 7, показывает, что характеристики двигателя соответствуют ожидаемым допускам.

РИСУНОК 7 . BSFC Разница в процентах между базовым (стандартным) контроллером и контроллером SwRI.

За валидацией контроллера SwRI последовало дальнейшее моделирование и испытания двигателя для всей смешанной системы рециркуляции отработавших газов. Во время испытаний было замечено, что имеется достаточный обратный поток всасываемого заряда через систему HP-EGR.В некоторых рабочих точках этот обратный поток не позволял потоку EGR в цилиндр. В следующем разделе подробно рассказывается об использовании одностороннего клапана для предотвращения этого обратного потока.

Односторонний клапан

Как указывалось ранее, во время операции HP-EGR мгновенные пульсации давления будут возвращать всасываемый заряд обратно через контур HP-EGR. Этот обратный поток генерировал более высокие пиковые массовые скорости потока через контур HP-EGR и ограничивал максимальное количество HP-EGR.В некоторых рабочих условиях разница давлений между впускным и выпускным коллекторами не позволяла потоку HP-EGR, и главный дроссель приходилось закрывать, чтобы создать перепад давления для управления HP-EGR. Односторонний клапан уменьшил обратный поток в контур HP-EGR и разрешил использование HP-EGR, когда разница давлений в коллекторе на двигателе, естественно, не приводила к HP-EGR. Первоначальное моделирование показало, что были некоторые условия, при которых возможен обратный поток (рис. 8). Обратный поток имел место, когда прогнозируемый массовый расход был ниже нуля.

РИСУНОК 8 . Массовый расход HP-EGR, указывающий на обратный поток.

Односторонний клапан, расположенный на соединении контура HP-EGR с впускным коллектором, предотвращает этот обратный поток. Устранение обратного потока должно позволить больший поток HP-EGR для данной дельты давления. Односторонние клапаны были смоделированы в GT-Power как диафрагмы с нулевым коэффициентом обратного расхода (Рисунок 9). Эта модель представляет собой максимальный потенциал одностороннего клапана.

РИСУНОК 9 .Односторонний клапан смоделирован в GT-Power.

При 3000 об / мин, BMEP 13 бар и 15% EGR, более высокий пиковый массовый расход создается через контур HP-EGR без одностороннего клапана (обратного клапана), как показано на Рисунке 10. Эта тенденция существовала на низкой скорости, в условиях низкой нагрузки и высокой скорости, а также при высокой нагрузке (Рисунок 11). Значительный обратный поток во всех точках предполагал возможное расширение операции HP-EGR.

РИСУНОК 10 . Обратный поток при 3000 об / мин, BMEP 13 бар и EGR 15%.

РИСУНОК 11 .Сравнение одностороннего клапана при (A, слева) 2000 об / мин, 2 бар BMEP; (B, справа) 4500 об / мин, 18 бар BMEP.

Использование одностороннего клапана в контуре HP-EGR помогло снизить пиковый массовый расход примерно на 50% при 2000 об / мин, состоянии BMEP 2 бар и примерно на 25% при 4500 об / мин, состоянии BMEP 18 бар.

Более пристальный взгляд на графики Log P и Log V (Рисунок 12) для вышеуказанных условий показывает, что с самого начала нет существенной разницы между случаями с обратным клапаном и без него.Следует отметить, что это исследование было проведено во многом при одинаковых условиях для разных случаев, и, следовательно, не было обнаружено значительных различий на графиках Log P и Log V.

РИСУНОК 12 . Сравнение Log P и Log V с обратным клапаном и без него при (A) 3000 об / мин, BMEP 13 бар; (B) 2000 об / мин, BMEP 2 бара и (C) 4500 об / мин, BMEP 18 бар.

Моделирование показало более разумное положение клапана EGR, когда система HP-EGR работает с односторонним клапаном, а не без одностороннего клапана.Это в значительной степени проявляется в условиях BMEP при 3000 об / мин и давлении 13 бар, где без одностороннего клапана более высокое положение привода на 67% обеспечивает более низкую долю рециркуляции отработавших газов в цилиндре по сравнению со случаем с односторонним клапаном (Таблица 3).

ТАБЛИЦА 3 . Положение привода системы рециркуляции ОГ и система рециркуляции ОГ в цилиндре при 3000 об / мин и BMEP 13 бар.

Наибольшее снижение пикового массового расхода при использовании одностороннего клапана и наибольшее изменение положения привода клапана рециркуляции отработавших газов наблюдалось при рабочих условиях BMEP 13 бар при 3000 об / мин.Это существенное снижение пикового массового расхода предполагает большую способность системы рециркуляции отработавших газов в данных условиях. Следовательно, этот рабочий режим был выбран для дальнейшего изучения. GT-Power и данные двигателя показали, что главный дроссель должен быть закрыт для приведения в действие HP-EGR в этом состоянии (шаг 1 в таблице 4). Был введен односторонний клапан (на шаге 2 таблицы 4) при сохранении того же угла дроссельной заслонки, и моделирование предсказало увеличение скорости HP-EGR на 8%, ограниченное только способностью турбонагнетателя производить наддув, достаточный для поддержания нагрузки.Слегка закрытая дроссельная заслонка не идеальна для работы, но в некоторых условиях требуется для приведения в действие HP-EGR. Кроме того, клапан HP-EGR не был полностью открыт на этапе 2, что предполагало возможность дальнейшего открытия дроссельной заслонки. Шаг 3 таблицы 4 сохранил ту же величину рециркуляции отработавших газов, что и шаг 2, но теперь дроссельная заслонка была открыта полностью. Таким образом, полезная область HP-EGR может быть расширена и привести к возможности большего количества HP-EGR в этом состоянии. Для этапа 4 таблицы 4 максимальное количество рециркуляции отработавших газов было достигнуто на уровне 27%, снова ограниченное повышением.Односторонний клапан смог почти удвоить скорость HP-EGR без увеличения противодавления или PMEP. Преимущество PMEP может быть лучше реализовано вблизи границы операции HP-EGR и, как правило, достигается за счет увеличения скорости EGR и операции WOT, обеспечиваемой односторонним клапаном.

ТАБЛИЦА 4 . Расширение при работе HP-EGR с односторонним клапаном.

Не менее многообещающими оказались результаты с односторонним клапаном на двигателе. При давлении 13 бар при 3000 об / мин они обеспечивали более разумные положения привода с точки зрения дроссельной заслонки и клапанов системы рециркуляции ОГ (таблица 5).

ТАБЛИЦА 5 . Позиции привода при 3000 об / мин / 13 бар в условиях BMEP.

HP-EGR с односторонним клапаном также был испытан при 1500 об / мин и условиях высокой нагрузки. На рисунке 13 показано, что без одностороннего клапана из-за обратного потока выхлопных газов в систему HP-EGR в двигатель поступает 0% EGR. Однако использование одностороннего клапана даже в условиях низкой скорости и высокой нагрузки, когда поток HP-EGR не ожидается, позволяет получить чистый поток EGR 16%. Это продемонстрировало способность одностороннего клапана расширить использование HP-EGR.

РИСУНОК 13 . Поток системы рециркуляции ОГ с односторонним клапаном на низкой скорости и в условиях высокой нагрузки.

При более низком пиковом массовом расходе и более высоком уровне рециркуляции отработавших газов во время операции HP-EGR с односторонним клапаном на турбину подается более высокое давление. Следовательно, меньшая турбина может использоваться для получения такого же количества наддува с помощью одностороннего клапана. Меньшая турбина также будет полезна в переходных режимах, поскольку она сможет обеспечить более быстрый отклик, что приведет к более низкой турбо-задержке.

Заключение

В данной работе было проанализировано влияние одностороннего клапана в системе HP-EGR. При исследовании смешанной системы рециркуляции выхлопных газов на легковом бензиновом двигателе было замечено, что во время операции HP-EGR мгновенные пульсации давления заставляли рециркуляцию рециркуляции ОГ обратно через контур рециркуляции ОГ высокого давления. Чтобы достичь желаемой системы рециркуляции отработавших газов в заданных условиях, двигателю приходилось расходовать энергию в виде насосной работы. Различные прогоны моделирования с односторонним клапаном на GT-Power показали его преимущество в предотвращении любого обратного потока через контур EGR высокого давления, что, в свою очередь, привело к расширению рабочего диапазона HP-EGR.Во время моделирования это означало гораздо более широкое расположение дроссельной заслонки, что минимизировало работу по перекачке и увеличило пропускную способность системы HP-EGR.

Заметив многообещающие результаты моделирования, установка была реализована на движке. Результаты испытаний двигателя показали разумное положение привода с точки зрения клапана рециркуляции ОГ и угла дроссельной заслонки. Более широкий дроссель означал, что работа по перекачке была значительно сокращена. Несколько лучший BSFC также наблюдался с установленными односторонними клапанами, чего не наблюдалось во время моделирования.Кроме того, способность одностороннего клапана увеличивать объем рециркуляции отработавших газов при всех условиях приводила к увеличению давления в турбине. Таким образом, меньшая турбина может быть использована для создания такого же количества наддува, чтобы удовлетворить требованиям нагрузки.

Дальнейшая работа

В этом документе исследуется влияние одностороннего обратного клапана на обратный поток через систему HP-EGR. Как отмечалось, во время операции HP-EGR из-за значительного обратного потока через контур HP-EGR существует более высокий пиковый массовый расход через систему для достижения заданной скорости EGR в цилиндре.С введением одностороннего клапана пиковый поток снижается, чтобы обеспечить чистую скорость рециркуляции отработавших газов в цилиндры. Также наблюдается то, что из-за меньшего обратного потока может быть достигнуто более разумное положение привода. Объем работ ограничился предварительным использованием одностороннего клапана по управляемости EGR в системе HP-EGR и проверкой жизнеспособности концепции. Будущие публикации будут включать всестороннее исследование улучшений производительности со ссылкой на BSFC и оптимизированные насосные потери при эксплуатации смешанной системы рециркуляции отработавших газов в течение нормативных циклов движения.

Заявление о доступности данных

Наборы данных, представленные в этой статье, были одобрены участниками HEDGE. Дополнительные наборы данных являются собственностью и недоступны. Запросы на доступ к наборам данных следует направлять доктору Грэму Конвею [[email protected]].

Вклад авторов

Компания BD внесла свой вклад в моделирование GT-Power смешанной системы рециркуляции отработавших газов. GC и BD провели эксперименты с двигателем, а SR внесла свой вклад в интеграцию блока управления для испытаний двигателя.GH принимал участие в сборе результатов для литературы.

Финансирование

Эта работа финансировалась в рамках консорциума HEDGE-III ^TM Юго-Западного исследовательского института.

Конфликт интересов

Авторы заявляют, что исследование проводилось при отсутствии каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могли бы быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.

Ссылки

Alger, T., Gingrich, J., Mangold, B.и Робертс К. (2011). Система зажигания с непрерывным разрядом для увеличения предела рециркуляции отработавших газов в двигателях SI. SAE Int. J. Eng. 4 (1), 677–692. doi: 10.4271 / 2011-01-0661

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Алджер, Т., Ханхе, С., Робертс, К., и Райан, Т. (2005). Бензиновый двигатель для тяжелых условий эксплуатации — многоцилиндровый образец высокоэффективной технологии с низким уровнем выбросов. Технический документ SAE 2005-01-1135. doi: 10.4271 / 2005-01-1135

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Джу, С., Алджер, Т., Чедуэлл, К., и Де Охеда, В. (2012). Высокоэффективный бензиновый двигатель с разбавленным топливом для рынка тяжелых грузов. SAE Int. J. Eng. 5 (4), 1768–1789. doi: 10.4271 / 2012-01-1979

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Джун Дж., Сонг С., Чун К. и Ли К. (2007). Сравнение уровня NOx и BSFC для систем HP-EGR и LP-EGR тяжелого дизельного двигателя. Технический документ SAE 2007-01-3451. doi: 10.4271 / 2007-01-3451

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Maiboom, A., Таузия, X., Шах, С., и Хетет, Дж. (2010). Экспериментальное исследование системы рециркуляции выхлопных газов низкого давления на автомобильном дизельном двигателе по сравнению с системой рециркуляции выхлопных газов высокого давления в отношении выбросов PM и NOx и удельного расхода топлива. SAE Int. J. Eng. 2 (2), 597–610. doi: 10.4271 / 2009-24-0138

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Мао, Б., Яо, М., Чжэн, З., и Ли, Ю. (2015). Влияние двухконтурной системы рециркуляции отработавших газов на производительность и выбросы дизельного двигателя, Технический документ SAE 2015-01-0873. DOI: 10.4271 / 2015-01-0873

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Park, Y., and Bae, C. (2014). Экспериментальное исследование влияния соотношения системы рециркуляции ОГ высокого / низкого давления в дизельном двигателе легкового автомобиля. Заявл. Энергия 133, 308-316. doi: 10.1016 / j.apenergy.2014.08.003

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Torregrosa, A., Olmeda, P., Martin, J., and Degraeuwe, B. (2006). Эксперименты по влиянию впускного заряда и температуры охлаждающей жидкости на производительность и выбросы дизельного двигателя DI. Exp. Therm. Fluid Sci. 30 (7), 633–641.

CrossRef Полный текст | Google Scholar

ван Акен, М., Виллемс, Ф., и де Йонг, Д. (2007). Применение высоких скоростей рециркуляции отработавших газов с системой рециркуляции ОГ для коротких и длинных маршрутов на тяжелом дизельном двигателе. Технический документ SAE 2007-01-0906. doi: 10.4271 / 2007-01-0906

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Vitek, O., Macek, J., Polášek, M., and Schmerbeck, S. (2008). Сравнение различных решений системы рециркуляции ОГ .Технический документ SAE 2008-01-0206. DOI: 10.4271 / 2008-01-0206

CrossRef Полный текст

Уильямс, Д. Р., Кнутцен, Х., Кьера, Д., и Хэмпсон, Г. Дж. (2017). Влияние системы рециркуляции отработавших газов и противодавления на детонацию в стехиометрических двигателях, работающих на природном газе, в двигателях с большим диаметром цилиндра; топливо. Adv. Комбас. Т. 1. doi: 10.1115 / icef2017-3669

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Zheng, M., Reader, G., and Hawley, J.G. (2004). Рециркуляция выхлопных газов дизельных двигателей — обзор передовых и новых концепций. Energy Convers. Manag. 45 (6), 883–900. doi: 10.4314 / jfas.v9i1s.682

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Экспериментальное исследование характеристик рециркуляции выхлопных газов дизельных двигателей и метод определения оптимальной скорости рециркуляции выхлопных газов

2.2. Конструкция системы рециркуляции ОГ с трубкой Вентури

Как мы все знаем, давление на впуске дизельного двигателя значительно выше, чем на выпуске, что затрудняет достижение рециркуляции ОГ. Принимая во внимание пространственную компоновку испытательного стенда для дизельного топлива, в этом документе используется система Вентури серии для достижения смешивания выхлопных газов и всасываемого воздуха, а схематическая диаграмма показана на рис.Свежий воздух, сжатый двумя параллельными компрессорами, попадает во впускную секцию Вентури через трехлучевую трубу, а затем воздух проходит через секцию сжатия, скорость потока увеличивается, а давление снижается. После прохождения через промежуточный охладитель выхлопных газов и клапан рециркуляции ОГ выхлопной газ смешивается со свежим воздухом в горловине, давление восстанавливается в секции диффузора, и, наконец, выхлопной газ достигает каждого цилиндра для сгорания.

Структурная схема системы трубки Вентури.

Основными параметрами, влияющими на работу трубки Вентури, являются площадь горловины и угол конуса диффузора. Площадь горловины определяет производительность эжектора трубки Вентури, а угол конуса диффузора определяет восстановление давления газа после смешивания. Чтобы упростить расчет, считается, что течение является постоянным потоком, и применяется формула газовой динамики [23],

уравнение состояния идеального газа: p = ρRT,

2,1

уравнение непрерывного потока m = ρAv,

2.2

уравнение скорости звука на впуске a = γRT

2,3

и уравнение для расчета числа Маха M = va,

2,4

где p — давление на впуске, МПа; ρ — плотность забора, кг м ⁻³ ; R — газовая постоянная, Дж кг ⁻¹ K ⁻¹ ; T — абсолютная температура всасываемого воздуха, К; м — массовый расход всасываемого воздуха, кг с ⁻¹ ; A — площадь поперечного сечения трубы, м ² ; v — расход всасываемого воздуха, мс ⁻¹ ; a — местная скорость звука, мс ⁻¹ ; γ — коэффициент теплоемкости, а M — число Маха.

В этой статье номинальное рабочее состояние дизельного двигателя (1800 об / мин, 444 кВт) было выбрано в качестве расчетного условия трубки Вентури. Выбор этой рабочей точки основан на следующих соображениях: поток в трубопроводе упрощен до постоянного потока, когда дизельный двигатель работает в проектных рабочих условиях, а степень открытия клапана рециркуляции отработавших газов регулируется от полностью закрытого до полностью закрытого. в открытом состоянии можно запустить трубку Вентури. Благодаря действию эжектора, понижающего давление, может быть достигнута требуемая скорость рециркуляции отработавших газов, и когда клапан рециркуляции отработавших газов полностью открыт, горловина трубки Вентури не будет закупорена.Из-за ограничений исходной конструкции машины для этого испытания выбрана система циркуляции выхлопных газов среднего и высокого давления.

Основные граничные условия определяются следующим образом: диаметр входа и выхода трубки Вентури должен быть равен диаметру всасывающей трубы d ₁ = d ₂ = 115 мм, давление воздуха на выходе из компрессора р ₁ = 0,157 МПа, температура Т ₁ = 345 К, расход всасываемого воздуха м ₁ = 0.529 кгс ⁻¹ и давление выхлопных газов перед турбиной p ₂ = 0,15 МПа. По уравнению газовой динамики можно рассчитать

Плотность забора

: ρ = p1RT1 = 1,57 × 105287,04 × 345 = 1,5854 кг м − 3;

расход на всасывании: v1 = m1ρA1 = 0,5291,5854 × 0,1152 × 3,14 / 4 = 32,124 м / с;

местная скорость звука: a1 = γRT1 = 1,4 × 287,04 × 345 = 372,344 м / с;

и номер машины: M1 = v1a1 = 32,124372,344 = 0,08627.

В соответствии с числом Маха для проверки таблицы газодинамических функций используется линейная интерполяция.

A1A ∗ = 6.7598 p1 p0 = 0,9948d ∗ = 44 мм.

где A _* — площадь критического сечения, м ³ ; p ₀ — давление торможения, МПа.

Величина давления выхлопных газов перед турбиной определяет расчетное значение давления в горловине Вентури. Чтобы добиться хорошего эффекта эжектора, необходимо создать определенную разницу давлений между выхлопной трубой и горловиной трубки Вентури. Согласно эмпирическим данным, обычно требуется давление 3–10 кПа [24].Как результат

pt = (0,15−0,01) × 106 = 0,14 МПа,

p1 pt = 0,1570,14 = 1,1214

и pt p0 = p1 / p0 p1 / pt = 0,99480,1214 = 0,8871.

В соответствии с числом Маха для проверки таблицы газодинамических функций используется линейная интерполяция.

dt = Atπ / 4 = A1π / 4⋅At / A ∗ A1 / Acr = 1,53726,7598 × 0,115 = 54,84 мм> d ∗.

Таким образом, конструкция соответствует требованиям. После определения площади горловины определяется длина сопла трубки Вентури L ₁ , длина смесительной секции L _t и длина диффузора L ₂ по эмпирической формуле .Чтобы сбалансировать пространственное расположение испытательного стенда, выбор общей длины L должен быть возможным.

В этом испытании угол усадочного конуса α = 24 °, что соответствует эмпирическому значению 10 ° < α <40 °

L1 = d1 − dt2tg (α / 2) = 0,115−0,054842tg12∘ = 0,1415 м = 141,5 мм.

Учитывая габаритные размеры испытательного стенда, установить L = 441,5 мм, L _т = 50 мм

L2 = L − L1 − Lt = 400−141.5−50 = 245 мм.

Следовательно, угол диффузора

β = 2arctand1 − dt2 × L2 = 2arctan0,115−0,054842 × 245 = 14∘.

Согласно опыту, угол наклона диффузора β должен находиться в диапазоне 11 ° < β <18 ° [11], поэтому спроектированная секция диффузора соответствует требованиям. Общие рассчитанные параметры показаны в.

Таблица 2.

Основные параметры трубки Вентури.

245 мм длина сопла Вентури

горловина	54,84 мм	длина смесительной секции	50 мм
угол усадочного конуса	24 °	длина диффузора
141.5 мм	угол диффузора	14 °
общая длина	441,5 мм

Физическая карта Вентури показана в формате.

Выхлопные газы — пояснение к рециркуляции

Бывают моменты в жизни, когда мы должны терпеть то, что неприятно, ради всеобщего блага. И хотя для некоторых оно может не занимать первое место в этом списке, выхлопное оборудование транспортных средств определенно стало неприятным для многих, особенно для владельцев дизельных грузовиков.Но если мы сделаем шаг назад и поймем момент, чтобы понять, как работают эти системы, мы сможем сделать жизнь с ними менее болезненной.

Когда в 2004 году вступили в силу стандарты выбросов Уровня 2, производителям дизельных двигателей была поставлена ​​задача найти способ снизить выбросы оксидов азота (NOx). Их решение было найдено в использовании системы рециркуляции выхлопных газов (EGR). Основная функция системы рециркуляции отработавших газов — направлять часть отработавших выхлопных газов обратно во впускной тракт двигателя. Этот воздух, лишенный кислорода, используется для ограничения пиковых температур сгорания в цилиндрах, что, в свою очередь, снижает производство NOx в двигателе.Перед смешиванием с поступающим воздухом выхлопные газы охлаждаются путем прохождения через охладитель системы рециркуляции ОГ, а затем дозируются через клапан рециркуляции ОГ.

Ford первым вступил в игру с двигателем 6.0L Power Stroke международного производства, который дебютировал в 2003 году в грузовиках Ford Super Duty. GM с последующим добавлением EGR к LLY Duaramax на 2004 1/2. А благодаря накопленным квотам на выбросы 5,9-литровый двигатель Cummins оставался без системы рециркуляции отработавших газов на протяжении всего пробега. 6.7L был первым поколением рядного шестицилиндрового двигателя, получившим такую ​​обработку (начиная с в 2007 году ½.)

К сожалению, хотя выхлопные газы дизельного топлива полезны для окружающей среды, они, как правило, приносят с собой сажу. Думайте об этом как о холестерине в вашем теле. Сажа со временем имеет тенденцию забивать дозирующий клапан рециркуляции отработавших газов, охладитель рециркуляции отработавших газов, впускные отверстия двигателя и любые датчики, расположенные ниже по потоку от точки впрыска, и загрязнять моторное масло. И чем грязнее работает ваш грузовик, тем быстрее заражаются эти системы. Черный дым может показаться прохладным, выходящим из выхлопной трубы, но помните, что он также проходит через систему рециркуляции отработавших газов.

Просмотреть все 8 фото

Самый известный двигатель с отказом системы рециркуляции отработавших газов — 6.0L Power Stroke. Хотя основной причиной отказа обычно является забитый охладитель масла, из-за которого охладитель рециркуляции ОГ не хватает охлаждающей жидкости, они также могут засориться из-за агрессивной заправки топливом и плохого программирования. При поиске замены охладителя системы рециркуляции ОГ для 6.0L помните, что ранние грузовики (’03) имели охладитель круглого типа (слева), а с 2004 по 2007 год — квадратный (справа). Ранние охладители круглого типа. были гораздо менее подвержены неудачам.

Просмотреть все 8 фото

Bullet Proof Diesel в Месе, штат Аризона, наиболее известен тем, что устраняет проблемы с охладителем системы рециркуляции выхлопных газов на 6.0L Power Stroke. Компания забирает вышедшие из строя блоки из ремонтных мастерских по всей стране, разбирает их и перестраивает в более прочные охладители, устранив проблемную конструкцию с набором пластин.

Просмотреть все 8 фотографий

Другой вариант, доступный для автомобилей, предназначенных только для соревнований, — это полное удаление системы рециркуляции отработавших газов. Они бывают в виде запорных пластин, заглушек клапанов и байпасных комплектов. Хотя это может решить многие проблемы, связанные с рециркуляцией отработавших газов, стоит отметить, что это незаконно для грузовиков, используемых на улице, и в большинстве случаев потребует специальной настройки, чтобы отключить контрольную лампу двигателя.Вы были предупреждены.

Посмотреть все 8 фотографий

Хотя двигатель 6.4L Power Stroke не так распространен, как 6.0L, он также имел проблему с отказом охладителя EGR. К счастью, охладитель системы рециркуляции отработавших газов на 6.4L подключен параллельно с системой охлаждения (а не последовательно на 6.0L), что помогает предотвратить эффект снежного кома отказов в случае выхода из строя охладителя EGR. С другой стороны, с этим двигателем чаще случаются отказы клапана рециркуляции ОГ.

Просмотреть все 8 фото

Дозирующие клапаны системы рециркуляции отработавших газов, как правило, подвергаются серьезным нарушениям из-за постоянного контакта с потоком выхлопных газов.Клапан справа довольно новый, а клапан слева настолько покрыт сажей, что перестал работать.

Просмотреть все 8 фотографий

Датчик абсолютного давления в коллекторе (МАР) слишком часто также становится жертвой системы рециркуляции отработавших газов. Контролируя изменения давления во впускном тракте, датчик MAP может указывать на нагрузку двигателя, наддув, рабочую высоту и многое другое. Независимо от того, есть ли у вас Cummins, Duramax или Power Stroke, периодическая очистка этого датчика от грязи, связанной с рециркуляцией отработавших газов, может восстановить как реакцию дроссельной заслонки, так и экономию топлива.

Посмотреть все 8 фото

Ford применил радикальный подход к охлаждению системы рециркуляции отработавших газов в 6,7-литровом двигателе Power Stroke, применив массивный двойной охладитель. Система рециркуляции ОГ выходит из выпускного коллектора со стороны пассажира и дросселируется клапаном рециркуляции ОГ с горячей стороны перед попаданием в охладители. Затем газы смешиваются с холодным воздухом из промежуточного охладителя на входе в верхний впускной коллектор.

Системы рециркуляции ОГ и смазочное масло в дизельных двигателях

В последние годы производители двигателей были обязаны снижать уровни оксидов азота (NOx) в выхлопных газах дизельных двигателей, чтобы соответствовать стандартам выбросов Tier 3, требуемым Агентством по охране окружающей среды (EPA).

Одна из причин этого мандата EPA заключается в том, что NOx связаны с респираторными заболеваниями и раком. Это требование достигается за счет изменений в конструкции двигателя, которые включают замедленную синхронизацию, приподнятые поршневые кольца, избирательное каталитическое восстановление и использование рециркуляции выхлопных газов (EGR).

Новые конструкции двигателей используют систему рециркуляции отработавших газов для контроля выбросов NOx путем рециркуляции выхлопных газов обратно в камеру сгорания для повторного сжигания, тем самым снижая выбросы, связанные с риском для здоровья.Количество выхлопных газов, вводимых в камеру сгорания, вытесняет кислород, создавая более холодное сгорание. При этом многие загрязнители выхлопных газов попадают в моторное масло.

Масла для дизельных двигателей теперь подвергаются более высокому уровню загрязнения, которое может ухудшить качество масла и повредить детали двигателя. Есть опасения, что рециркуляция выхлопных газов может отрицательно сказаться на долговечности двигателя и на масле. Масла, подвергающиеся воздействию среды рециркуляции выхлопных газов, показывают увеличение содержания сажи, кислотного числа (AN) и вязкости, в то время как двигатель и масло подвергаются воздействию коррозионных / кислых газов и отложений частиц.

Охлаждение системы рециркуляции ОГ происходит, когда охлаждающая жидкость двигателя поглощает тепло выхлопных газов перед попаданием в камеру сгорания. Поскольку охлаждающая жидкость двигателя забирает тепло от выхлопных газов, система охлаждения двигателя нагревается сильнее, поэтому масло становится горячее. Скорость окисления масла удваивается каждые 18 градусов по Фаренгейту. Температура масляного поддона может быть на 40 градусов выше.

Производители двигателей и масел стремятся приспособиться к суровым условиям окружающей среды, вызванным использованием систем рециркуляции отработавших газов.Производители моторных масел изменили состав масел для борьбы с пагубным воздействием окружающей среды системы рециркуляции выхлопных газов, чтобы они могли обеспечить необходимую защиту, в которой нуждаются современные двигатели. Это привело к появлению последних рейтингов моторных масел CI-4 / CJ-4 API, которые в настоящее время имеют обозначение PC-9.

Производство серной кислоты из-за текущих уровней серы в дизельном топливе и азотной кислоты из соединений NOx, которые рециркулируются обратно в двигатель через систему рециркуляции выхлопных газов, потребует смазочных масел с более высоким щелочным числом (BN) и моющей способностью для противодействия разрушающему воздействию эти кислотные загрязнители.Поэтому масла PC-9 будут иметь более высокий уровень BN и моющую способность, чем раньше.

Дизельные двигатели, использующие системы рециркуляции отработавших газов для смазки масел, также потребуют более высокого уровня диспергируемости из-за повышенного содержания сажи в масле. Без повышенной диспергируемости более высокие уровни сажи и твердых частиц не будут оставаться во взвешенном состоянии в виде более мелкого материала, что увеличивает износ гильзы, кольца и клапанного механизма.

Ожидается, что новые моторные масла Американского института нефти (API) будут лицензированы где-то в этом году.Производители двигателей разрабатывают испытания, которые позволят оценить влияние технологии рециркуляции отработавших газов, и разрабатывают материалы, способные выдерживать повышенный абразивный и коррозионный износ. Одним из таких испытаний является испытание системы рециркуляции выхлопных газов Cummins M11.

Тест был разработан для оценки износа двигателя, образования отложений и характеристик масла в дизельных двигателях большой мощности с системами рециркуляции отработавших газов в рабочих условиях. Mack и Caterpillar также разработали тесты для оценки характеристик масла и двигателя в среде EGR.

Анализ масла стал важнее, чем когда-либо. Эти изменения в конструкции дизельного двигателя, включая системы рециркуляции отработавших газов, повышают требования к характеристикам смазочного масла для дизельных двигателей. Испытания становятся критически важными для контроля способности масла работать должным образом, а также для оценки состояния двигателя. Предыдущие пределы содержания сажи в 1,5 процента были нормальными для большинства дизельных двигателей большой мощности. В настоящее время общепринятым является предел содержания сажи в три процента, а в будущем ожидается более высокий уровень.

Помимо стресса, который вызывает повышенная температура моторного масла, смесь с выхлопными газами может действовать как катализатор окисления и нитрования (форма окисления) в масле. Обычный анализ масла может начать показывать неприемлемое увеличение вязкости, когда все другие параметры и время на масле кажутся нормальными. Неправильно работающая система рециркуляции отработавших газов может серьезно усугубить эту проблему.

Компоненты заслонки для отходов в системе рециркуляции отработавших газов могут быть особенно восприимчивы к повреждению поверхности от истирания.Если система рециркуляции выхлопных газов не работает должным образом, смазочное масло может быстро испортиться. Иногда доходит до того, что масло превращается в окисленный кислый осадок.

Параметры тестирования отработанного дизельного моторного масла могут быть больше ориентированы на инфракрасный анализ (FTIR) на окисление, нитрование и сульфатирование, чем в прошлом. Раньше у дизельных двигателей без системы рециркуляции отработавших газов не было чрезмерных проблем с окислением и нитрованием, если не было серьезных механических проблем или плохого обслуживания.

Катализирующее действие загрязняющих веществ, попадающих в двигатель и его смазку, делает масло более склонным к окислению, нитрованию и сульфатации. Это означает, что применение FTIR-анализа станет более актуальным и полезным инструментом для измерения срока службы и пригодности отработанного масла для дизельных двигателей.

Благодаря новой технологии двигателей, включающей системы рециркуляции отработавших газов, интервалы замены масла могут пострадать даже с появлением состава PC-9. Интервалы замены масла в зависимости от состояния, основанные на стандартном лабораторном анализе, могут быть изначально сокращены из-за увеличения количества окисляющих примесей и сажи.Интервалы замены масла будут подтверждены способностью смазочного материала справляться с дополнительным напряжением за счет поддержания приемлемого уровня резерва щелочности (щелочного числа), надлежащих пределов вязкости за счет диспергируемости, использования антиоксидантов и контроля износа.

И снова анализ масла будет важным определяющим фактором при установлении интервалов замены масла в зависимости от состояния с учетом новых разработок в конструкции двигателя и рецептуре масла. Без получения новых данных испытаний в стандартных условиях анализа масла трудно предсказать, какие ограничения мы, вероятно, увидим в будущем.Некоторые металлы износа гильзы, кольца и клапанного механизма, например хром, могут увеличиваться.

Определенно ожидается, что уровни сажи значительно превысят номинально принятый уровень в три процента. Другие параметры испытаний, такие как BN, AN, вязкость, окисление и нитрование, останутся в тех же пределах; вопрос просто в том, насколько быстрее будут достигнуты эти пределы.

Одним из инструментов, который может быть включен в систему смазочного масла двигателя для достижения желаемых увеличенных интервалов замены масла, является использование байпасной фильтрации.Стандартная фильтрация моторного масла встроена непосредственно в систему циркуляции масла. Эти системы являются полнопоточными, потому что они должны участвовать в способности циркуляционной системы смазывать двигатель.

Из-за скорости потока и конструкции фильтра заводские полнопоточные системы фильтрации не могут фильтровать частицы размером менее 15 микрон. Масло должно контролировать загрязняющие частицы и сажу. Обводная фильтрация не должна напрямую участвовать в смазке двигателя; ему просто нужно очистить масло.

Следовательно, масло фильтруется с гораздо меньшей скоростью потока через более плотную среду. Затем твердые загрязнители удаляются в большем количестве в меньшем диапазоне размеров. Возможность удаления более высокого уровня загрязняющих веществ с помощью байпасной фильтрации может увеличить срок службы масла.

Некоторые производители двигателей в настоящее время разрабатывают новое поколение систем рециркуляции отработавших газов, которые помогут уменьшить некоторые недостатки в работе и обслуживании. Все это происходит тогда, когда владельцы тяжелых грузовиков пытаются увеличить интервалы замены масла до пределов, о которых не слышали десять лет назад.

В настоящее время целью новой классификации API является сохранение интервалов замены масла на нынешнем увеличенном уровне. Учитывая текущие требования к конструкции дизельного двигателя и выбросам, анализ масла станет важной частью головоломки в раскрытии того, что эти изменения будут означать в отношении срока службы масел для дизельных двигателей для владельцев парка грузовых автомобилей и операций по техническому обслуживанию в будущем.

Произошла ошибка при настройке пользовательского файла cookie

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности.Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.

---

Настройка вашего браузера для приема файлов cookie

Существует множество причин, по которым cookie не может быть установлен правильно. Ниже приведены наиболее частые причины:

• В вашем браузере отключены файлы cookie. Вам необходимо сбросить настройки вашего браузера, чтобы он принимал файлы cookie, или чтобы спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie.
• Ваш браузер спрашивает вас, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались.Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, нажмите кнопку «Назад» и примите файлы cookie.
• Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Если вы подозреваете это, попробуйте другой браузер.
• Дата на вашем компьютере в прошлом. Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г., браузер автоматически забудет файл cookie. Чтобы исправить это, установите правильное время и дату на своем компьютере.
• Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie.Вы должны отключить приложение при входе в систему или проконсультироваться с системным администратором.

---

Почему этому сайту требуются файлы cookie?

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу. Чтобы предоставить доступ без файлов cookie потребует, чтобы сайт создавал новый сеанс для каждой посещаемой страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.

---

Что сохраняется в файле cookie?

Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в cookie; никакая другая информация не фиксируется.

Как правило, в cookie-файлах может храниться только информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта. Например, сайт не может определить ваше имя электронной почты, пока вы не введете его. Разрешение веб-сайту создавать файлы cookie не дает этому или любому другому сайту доступа к остальной части вашего компьютера, и только сайт, который создал файл cookie, может его прочитать.

Что такое клапан рециркуляции ОГ?

Клапаны системы рециркуляции ОГ

являются частой причиной отказа большинства современных дизельных двигателей.Когда клапан заедает, загорается лампа проверки двигателя и снижается мощность. Простой замены клапана недостаточно для защиты двигателя, поскольку поломка обычно вызвана проблемами с другими компонентами выхлопа, охлаждающей жидкости и смазки. Почему эта часть выходит из строя и что вы можете сделать, чтобы она не вышла из строя?

Что делает система EGR моего двигателя?

Оксиды азота (NOx) — это газы, образующиеся в камере сгорания, когда тепло объединяет атомы азота и кислорода из воздуха.Эти газы образуют приземный озон, вызывающий проблемы с дыханием, а также кислотные дожди и смог. Система рециркуляции выхлопных газов (EGR) смешивает выхлопные газы с воздухом, проходящим через впускное отверстие. Разбавление топливно-воздушной смеси снижает температуру сгорания, уменьшая образование NOx. Хотя это звучит так, как будто это сильно повлияет на производительность, для сгорания все еще остается много воздуха. Даже ранняя, неэффективная система рециркуляции отработавших газов снижает мощность не более чем на 3%.

Количество выхлопных газов, поступающих на впуск, регулируется клапаном рециркуляции ОГ.Эти газы слишком горячие, чтобы попасть непосредственно во впускное отверстие, поэтому они проходят через охладитель на пути к клапану. Эти охладители пропускают выхлопные газы через камеру, полную трубопроводов, соединенных с системой охлаждения двигателя.

Какие проблемы могут возникнуть с клапаном рециркуляции ОГ на моем двигателе?

На дизелях этот клапан обычно выходит из строя, когда он забивается или перегревается и заедает. Это снижает мощность и увеличивает нагрев внутри системы рециркуляции отработавших газов.Слишком большое количество выхлопных газов, попадающих во впускной канал, снижает производительность, вызывает грубую работу на холостом ходу и делает двигатель склонным к остановке.

Что вызывает отказ системы рециркуляции ОГ?

Накопление сажи — обычное явление на двигателях, которые длительное время не работают на холостом ходу, и на двигателях, использующих некачественное топливо. Со временем это скопление может препятствовать закрытию клапана. Выключение двигателя на стоянке и использование дизельного топлива с высоким цетановым числом может уменьшить образование сажи. Проблемы с турбонаддувом на дизелях Cummins обычно вызваны накоплением сажи.Если у вас неисправный клапан, рекомендуется проверить турбонагнетатель на наличие отложений.

Неисправные уплотнения, неисправный привод и плохая проводка могут помешать работе клапана системы рециркуляции ОГ на дизельном топливе. Это увеличивает нагрузку на всю систему EGR.

Перегрев приведет к заеданию клапанов. Это серьезная проблема для двигателей Powerstrokes, построенных в 2003 году, из-за меньшего размера охладителя выхлопных газов двигателя. Охладитель системы рециркуляции отработавших газов был заменен на более крупный в середине 2004 модельного года. Это решило большинство проблем клапана, связанных с нагревом, но эта новая конструкция более склонна к растрескиванию.Отказ этой детали может вызвать проблемы с рециркуляцией отработавших газов и охлаждающей жидкостью. Другие двигатели могут испытывать аналогичные отказы, если охладитель треснул или забит.

В масляном радиаторе 6,0 л дизелей Powerstroke используется система масло-вода, передающая тепло от масла охлаждающей жидкости двигателя. Проходы охлаждающей жидкости узкие. Если в системе охлаждающей жидкости есть какие-либо загрязнения, они могут засорить охладитель. Чтобы усугубить эту проблему, охладитель расположен в долине двигателя, что увеличивает более низкие температуры и образование шлама.При засорении масляного радиатора охладитель рециркуляции ОГ отключается от подачи охлаждающей жидкости, что приводит к перегреву. Неисправность маслоохладителя также может привести к множеству других проблем, связанных со смазкой и охлаждением, включая отказ прокладки головки и форсунки. Аналогичным образом, если каналы охладителя системы рециркуляции ОГ забиваются или раскалываются, это может привести к проблемам с перегревом.

Нехватка охлаждающей жидкости может вызвать значительные перепады температур в охладителе, увеличивая нагрузку от расширения и сжатия. Эти силы могут привести к растрескиванию переборок на концах корпуса охладителя.Эти трещины вызывают утечки охлаждающей жидкости, позволяя охлаждающей жидкости попасть во впускное отверстие. Небольшие утечки охлаждающей жидкости сначала проявляются в виде белого выхлопного дыма, создаваемого охлаждающей жидкостью, которая превращается в пар при прохождении через двигатель. Большие утечки могут вызвать гидрозамок и повредить двигатель. Как и охладители Powerstroke, кулеры OEM Cummins и Duramax имеют узкие каналы для охлаждающей жидкости, которые легко забиваются. Однако часто это проблема не самого оборудования системы рециркуляции отработавших газов, а проблема перед системой охлаждения. Неисправный водяной насос, низкий уровень охлаждающей жидкости или грязная охлаждающая жидкость часто являются основной причиной выхода из строя охладителя.

Следует ли мне удалить систему рециркуляции отработавших газов из двигателя моего грузовика?

Система удаления рециркуляции отработавших газов на самом деле не является системой, это просто заглушка, которая проходит через порт рециркуляции отработавших газов, предотвращая прохождение выхлопных газов через клапан и охладитель к впуску. Хотя это может временно решить некоторые проблемы, связанные с рециркуляцией отработавших газов, это не более чем пластырь.

Блокировка этой системы влияет на контроль выбросов, нарушая федеральный закон. Он также включает контрольную лампу двигателя и вызывает коды ошибок в ЭБУ.Это делает очевидным, что система была изменена, когда вы проверяете выбросы вашего грузовика. Это также означает, что вы не сможете использовать индикатор проверки двигателя для уведомления о проблемах с двигателем при их первом появлении. Хотя можно использовать тюнеры для удаления ошибок EGR, этот метод не является надежным.

Поскольку система рециркуляции отработавших газов все еще является частью системы охлаждающей жидкости на модифицированных дизелях, она все еще может выйти из строя. Сбои в системе рециркуляции отработавших газов обычно связаны с проблемами с системой охлаждения или смазки.То, что может показаться проблемой, связанной с выбросами, на самом деле является неисправным водяным насосом или маслоохладителем. По нашему опыту, большинство отказов системы рециркуляции отработавших газов на 6,0 л двигателях Powerstrocks начинается с плохого масляного радиатора. На других двигателях сбои системы рециркуляции отработавших газов обычно связаны с проблемами сажи и охлаждающей жидкости. Блокировка системы рециркуляции отработавших газов не помогает решить эти проблемы.

Как я могу решить проблемы с EGR на моем дизельном топливе?

Использование качественного топлива, поддержание чистоты системы рециркуляции отработавших газов и своевременное техническое обслуживание помогут.Однако, если вы хотите иметь действительно безотказную систему, вам следует модернизировать выхлопные системы и компоненты охлаждающей жидкости.

В наших охладителях H-Core используются большие спиральные трубы для отвода выхлопных газов через ванну с охлаждающей жидкостью, поддерживая поток. Это улучшает характеристики охлаждения и предотвращает отказы, которые могут привести к утечкам охлаждающей жидкости и отказам системы рециркуляции отработавших газов. Мы также производим маслоохладители для двигателей Powerstroke, которые устанавливаются снаружи и имеют каналы большого диаметра, что решает проблемы с охладителем OEM.

Bullet Proof Diesel Компания более десяти лет разрабатывала продукты, которые устраняют типичные неисправности дизельных двигателей Ford, International, Duramax и Cummins.