Загрузка...Система рециркуляции выхлопных газов
Система рециркуляции выхлопных газов
Рециркуляция выхлопных газов в двигателях внутреннего сгорания (англ. EGR, Exhaust Gas Recirculation ) — система снижения вредных выбросов в атмосферу, представляющая собой клапан, соединяющий на некоторых режимах работы задроссельное пространство впускного коллектора с пространством выпускного коллектора.
Применяется на бензиновых, дизельных и газовых двигателях. Предназначается для снижения токсичности отработавших газов (содержания оксидов азота NOx: NO и NO2) в режиме частичных нагрузок.
Причиной повышенного содержания оксидов азота в отработавших газах является работа двигателя в режимах с избытком воздуха. В бензиновых и газовых двигателях это режимы частичных нагрузок, когда в целях экономии смесь обедняется. Коэффициент избытка воздуха может достигать 1,4 в двигателях со впрыском топлива в коллектор и 1,7 — с прямым впрыском. Дизельные двигатели всегда (кроме режима дымления при перегрузке) работают с избытком воздуха, а на малых нагрузках коэффициент избытка воздуха может превышать 10. При наличии избыточного воздуха его кислород не расходуется на сгорание топлива. За счёт высокой температуры в камере сгорания избыточный кислород вступает в эндотермическую реакцию с азотом воздуха. Следовательно, с целью снижения выбросов вредных азотных соединений следует заместить избыточный воздух в рабочей смеси неким инертным газом. В качестве такой среды могут выступать отработавшие газы.
В двигателях с рециркуляцией часть отработавших условно инертных газов попадает в цилиндры как балласт. При этом, с одной стороны происходит снижение максимальной температуры горения, а с другой — сокращается количество избыточного воздуха. Оба этих фактора вызывают существенное уменьшение выбросов оксидов азота, образующихся при высоких температурах и являющихся одними из самых токсичных веществ.
Простейшая механическая система представляет собой клапан, соединяющий впускной и выпускной коллекторы, который открывается под действием разрежения во впускном коллекторе. Для стабильной работы двигателя в режиме холостого хода система отключается. Это достигается тем, что порт, соединяющий герметичную камеру клапана с впускным коллектором, находится в задроссельном пространстве, когда дроссельная заслонка закрыта.
В микропроцессорных системах управления двигателем применяется более сложная система смешения воздуха с отработавшими газами. Если двигатель оборудован дроссельной заслонкой с сервоприводом (так называемая «электронная педаль газа»), то микропроцессорная система управления формирует требуемый состав рабочей смеси, одновременно регулируя положение дроссельной заслонки и клапана рециркуляции. Дроссельная заслонка применяется и в современных дизельных двигателях (на классических дизелях она не нужна) именно с целью обеспечения работы системы рециркуляции.
В наиболее современных конструкциях моторов, использующих управление фазами газораспределения, описанный эффект («добавление» выхлопных газов к рабочей смеси) реализуется управлением фазами газораспределения, что позволяет упростить конструкцию двигателя (не нужен специальный клапан) и повысить надёжность.
Существенным недостатком применения системы рециркуляции является попадание большого количества сажи из выхлопных газов во впускную систему двигателя. Сажа забивает каналы в коллекторе и головке цилиндров, вызывает ускоренный износ поршневых колец. Причём, указанные процессы приводят к ухудшению полноты сгорания топлива и ещё большему образованию сажи, что вызывает лавинообразное развитие процесса. Поэтому ресурс двигателей, особенно дизельных, с системой рециркуляции существенно ниже чем у тех же моделей, не оборудованных такой системой. Например, двигатель Toyota 1KD-FTV, в варианте Евро-3 (где объём рециркуляции отработавших газов невелик) имел ресурс до капитального ремонта более 500 000 км, тогда как тот же двигатель в варианте Евро-4 (где отработавшими газами замещается практически весь избыточный воздух) имеет ресурс всего порядка 100 000—150 000 км из-за ускоренного износа поршневых колец. В двигателях стандарта Евро-5 и выше, где применяются сажевые фильтры, эта проблема решается отбором очищенных выхлопных газов после фильтра.
Термовакуумный выключатель клапана рециркуляции
Cистема предназначена для снижения токсичности отработавших газов.
Она функционирует на всех режимах работы двигателя, за исключением холостого хода и режима полного открытия дроссельных заслонок, а также блокируется, при температуре двигателя ниже 40°С.
Система состоит из клапана рециркуляции с мембраной, термовакуумного выключателя и двух шлангов.
Схема системы рециркуляции отработавших газов
На холодном двигателе клапан термовакуумного выключателя закрыт.
Одним шлангом выключатель соединен с наддроссельным пространством карбюратора, и при работе двигателя в шланге создается разрежение.
Другой шланг подходит к выключателю от клапана рециркуляции.
При прогреве двигателя клапан термовакуумного выключателя открывается и пропускает разрежение к клапану рециркуляции, открывая его.
Часть отработавших газов через перепускное отверстие засасывается во впускной коллектор и догорает в цилиндрах двигателя, что снижает токсичность отработавших газов.
Снятие термовакуумного выключателя и клапана рециркуляции
Сливаем часть жидкости из системы охлаждения.
Снимаем два шланга с термовакуумного выключателя.
Ключом «на 27» (лучше накидным) выворачиваем выключатель из головки блока цилиндров.
Снимаем шланг со штуцера клапана рециркуляции и ключом «на 13» отворачиваем две гайки
Снимаем клапан рециркуляции с выпускного коллектора
Ключом «на 8» отворачиваем три болта
Вынимаем клапан из корпуса.
Сборку и установку клапана и выключателя производим в обратной последовательности
1 – выпускной коллектор;
2 – впускная труба;
3 – термовакуумный выключатель клапана рециркуляции;
4 – карбюратор;
5 – трубка рециркуляции;
6 – клапан рециркуляции.
Система рециркуляции отработавших газов служит для снижения токсичности выхлопа (за счет уменьшения образования окислов азота). Принцип ее работы заключается в разбавлении свежей топливовоздушной смеси отработавшими газами, отбираемыми из выпускного коллектора двигателя. Она состоит из термовакуумного выключателя, ввернутого в рубашку охлаждения на впускном коллекторе, клапана рециркуляции, закрепленного болтами на приливе выпускного коллектора, вакуумных шлангов и стальной трубки возврата отработавших газов.
На непрогретом двигателе (температура охлаждающей жидкости ниже 40–48°С) термовакуумный выключатель перекрывает подачу разрежения к клапану рециркуляции – система не задействована. При прогреве двигателя выше указанной температуры выключатель открывает канал, соединяя пространство над дроссельной заслонкой карбюратора с клапаном рециркуляции. На холостом ходу и при малом открытии заслонки разрежение над ней невелико; его не хватает для преодоления усилия пружины клапана, поэтому он остается закрытым. При большем открытии дроссельной заслонки разрежение возрастает, и клапан рециркуляции открывается, пропуская отработавшие газы во впускной коллектор.
Рециркуляция отработавших газов.
Что такое EGR?
Специалисты крупнейшего производителя автомобильных комплектующих рассказывают об особенностях устройства и технического обслуживания системы рециркуляции отработавших газов
текст: Владимир Заборщиков
Рециркуляция отработавших газов (EGR — Exhaust Gas Recirculation) повышает эффективность работы двигателя, уменьшает расход топлива, снижает «жесткую» радботу дизельного двигателя и детонацию в бензиновом двигателе. Система известна давно. В частности, она применялась на отечественных автомобилях, например на «Ниве» ВАЗ-21213. К сожалению, в ее устройстве мало кто разбирался. Рециркуляцию при первой же возможности «нейтрализовывали», ухудшая эксплуатационные параметры автомоби
Для чего нужна рециркуляция?
Когда температура в камере сгорания становится очень высокой, кислород и азот в поданном в цилиндры воздухе начинают взаимодействовать друг с другом и образуют окиси азота. В бензиновом двигателе кислород нужен для сжигания топлива, а теперь его нет в достаточном количестве, так как азот «украл» его. В результате из-за неполного сгорания топлива двигатель теряет часть мощности, выбрасывая NOx и в избытке CO и HC в атмосферу. О топливной экономичности говорить не приходится.
Что делает клапан EGR?
Клапан EGR, являющийся основой всей системы, позволяет части сгоревших отработавших газов вернуться обратно во впускной коллектор и смешаться со свежим зарядом воздуха. Кислород повышает температуру горения (вспомните, например, оборудование для кислородно-ацетиленовой сварки), таким образом, за счет введения отработавших газов (т.е. искусственного уменьшения содержания кислорода в составе горючей смеси) происходит снижение температуры сгорания. Это приводит к снижению количества кислорода, взаимодействующего с азотом, таким образом, снизится количество NOx.
Рециркуляция ОГ имеет и другие преимущества. В бензиновых двигателях она снижает насосные потери за счет снижения перепада давления на дроссельной заслонке. Более низкие температуры сгорания предотвращают детонацию, поэтому может быть установлен более ранний момент зажигания, что обеспечит повышение крутящего момента. В дизельных двигателях она снижает «жесткую» работу двигателя на холостом ходу, так как пониженное содержание кислорода понижает давление сгорания.
Стратегия клапана EGR
Она различна в зависимости от типа двигателя. В дизельных двигателях клапан EGR открывается на холостом ходу и обеспечивает до 50% впуска воздуха. Поскольку нагрузка двигателя увеличивается, количество EGR снижается до того уровня, при котором при полной нагрузке клапан EGR закрывается. Он также закрывается во время прогрева и на большой высоте над уровнем моря.
В бензиновых двигателях клапан EGR закрывается на холостом ходу и при полном крутящем моменте, обеспечивая только 5-10% впуска воздуха при низкой-средней нагрузке.
Большинство систем имеют замкнутый контур, а это требует определенной обратной связи. Некоторые клапаны EGR регулируются электрическим способом и оснащены датчиком положения, который передает сигнал в электронный блок управления (ECM). Другие системы регулируются электропневматически, и обратная связь обеспечивается за счет регулирования датчика массового расхода воздуха, датчика абсолютного давления во впускном коллекторе (MAP) или датчика температуры впускного воздуха
Что идет не так?
Самая распространенная проблема связана с отложениями углерода на пластине или гнезде клапана. Как правило, это вызвано впуском загрязненной смеси, что говорит о закупорке вентиляционной системы картера двигателя; износе цилиндров или поршневых колец двигателя; неисправности зарядного турбоагрегата (поворотной лопатки турбины); высоком уровне моторного масла; неэффективном сгорании, при котором остатки нагара циркулируют через клапан EGR; износе форсунок, снижающем точность впрыска топлива; прочих проблемах, связанных с неисправностями расходомера воздуха, вакуумного насоса, трубопроводов и соединений. Неисправности могут возникать по отдельности, либо в любых комбинациях друг с другом.
Если клапан EGR засорен, то при открытии и закрытии его будет заклинивать, либо он будет медленно реагировать.
Если клапан заклинивает при открытии, то это приведет к неэффективной работе бензинового двигателя на холостом ходу, снижению мощности дизельного двигателя и образованию черного дыма на старых системах без расходомера воздуха.
Если клапан заклинивает при закрытии, то это приведет к очень «жесткой» работе дизельного двигателя и неэффективному расходу топлива в бензиновых двигателях. Если клапан медленно реагирует, то проблемы становятся менее очевидными, что приводит к неисправностям, связанным с работой двигателя на холостом ходу и управляемостью автомобиля в целом.
В некоторых случаях загорится лампа неисправности (MIL), что указывает на неисправность катализатора.
Всегда визуально проводите осмотр состояния трубок, электрических разъемов и компонентов. Вакуумный насос поможет вам привести в действие клапаны EGR, которые регулируются пневматически.
Ваше оборудование для сканирования даст вам все необходимые данные, позволит провести испытания привода, а также выведет на дисплей оперативные (рабочие) данные.
Отклонения в давлении впускного коллектора и расходе воздуха говорят о медленной реакции, а также о том, что при открытии и закрытии клапаны EGR заклинивают. Однако для окончательных выводов необходимо провести дорожное испытание.
При замене клапана EGR не забудьте прочистить все примыкающие трубки. Если клапан покрыт остатками нагара, то нагар забьет все трубки и разъемы.
В противном случае можно получить отказ в гарантийной замене клапана.
Прочитав данную инфу при ремонте второго движка решил все таки отремонтировать систему рециркуляции отработавших газов.
4.1.9. Система рециркуляции отработавших газов.
Система состоит из клапана рециркуляции с мембраной, термовакуумного выключателя и двух шлангов.
Одним шлангом выключатель соединен с наддроссельным пространством карбюратора (при работе двигателя в этом шланге создается разрежение). Другой шланг подходит к выключателю от клапана рециркуляции. При прогреве двигателя клапан термовакуумного выключателя открывается и пропускает разрежение к клапану рециркуляции, открывая его. Часть отработавших газов через перепускное отверстие поступает во впускной трубопровод и в цилиндры двигателя, что снижает токсичность отработавших газов.
Снятие клапана рециркуляции и термовакуумного выключателя
Снимаем шланг с патрубка клапана рециркуляции.
Ключом «на 17» отворачиваем гайку…
…и снимаем провод «массы».
Ключом «на 13» отворачиваем вторую гайку крепления клапана.
Снимаем клапан рециркуляции…
…и его прокладку.
Ключом «на 8» отворачиваем три болта.
. и вынимаем клапан из корпуса.
Сборку и установку клапана и выключателя выполняем в обратной последовательности.
Для замены термовакуумного выключателя сливаем охлаждающую жидкость (см. раздел «5.1.3. Замена насоса и охлаждающей жидкости»).
Снимаем два шланга с патрубков термовакуумного выключателя.
Ключом «на 27» (лучше накидным) отворачиваем выключатель…
. и снимаем его.
Устанавливаем термовакуумный выключатель в обратной последовательности, нанеся на заходную часть резьбы герметик.
Термовакуумный выключатель клапана рециркуляции что это
Система снижения токсичности отработавших газов массово применялась на автомобилях ВАЗ 2108-2109/2107/2121 советского производства, поставлявшихся на экспорт в страны западной Европы в период середины/конца 80-ых годов ХХ века.
Основным узлом системы является модифицированный карбюратор 210х3-1107010-62 типа SOLEX производства ДААЗ, снабжённый полуавтоматическим устройством пуска и прогрева двигателя, а также электромагнитным клапаном главной дозирующей системы. Управление системой осуществляет электронный блок AFR заграничного производства фирмы AXTEC. Обратная связь осуществляется с помощью датчика концентрации кислорода (лямбда-зонд) в отработавших газах.
Систему снижения токсичности устанавливали на автомобили ВАЗ, поставляемые за рубеж, но часть автомобилей ВАЗ попала и в Россию. Эта система обеспечивает снижение токсичности согласно нормам США 1983 г. Система снижения токсичности оснащалась комплектующими фирмы «AXTEC». В настоящее время автомобили ВАЗ с этой системой не выпускаются.
Автомобили с системами снижения токсичности отличаются от автомобилей обычной комплектации следующим:
— установлены карбюраторы с полуавтоматическим пусковым устройством, с актюаторами холостого хода и главной дозирующей системы;
— в системе выпуска отработавших газов установлен трехкомпонентный нейтрализатор и датчик концентрации кислорода;
— введена рециркуляция отработавших газов;
— введена система улавливания паров бензина;
— введена электронная система управления смесеобразованием карбюратора.
Для снижения токсичности отработавших газов система имеет трехкомпонентный нейтрализатор 14, расположенный, в системе выпуска перед дополнительным глушителем.
Электронная система управления смесеобразованием поддерживает стехиометрический состав топливовоздушной смеси на различных режимах работы двигателя, т.е. такое соотношение между воздухом и топливом, при котором состав отработавших газов обеспечивает наиболее эффективную работу нейтрализатора. В качестве обратной связи используется датчик 15 концентрации кислорода. Управляет карбюратором по составу смеси контроллер через актюатор 6 холостого хода и актюатор 5 главной дозирующей системы. Для поддержания оптимального состава смеси блок управления непрерывно подает на актюатор серию электрических импульсов, под действием которых сердечник актюатора с установленной на нем запорной иглой постоянно совершает возвратно-поступательные движения, открывая и закрывая отверстие жиклера. Длительность импульсов, а следовательно и соотношение времени открытого и закрытого состояний клапана («скважность») и определяет количество дополнительного топлива, поступающего из поплавковой камеры в каналы системы холостого хода и в эмульсионные колодцы ГДС, имеющей в этой модификации карбюратора изначально обедненные характеристики.
Входную информацию в контроллер, кроме датчика 15 концентрации кислорода, подают датчик 1 полной нагрузки, контакт 8 экономайзера принудительного холостого хода и катушка зажигания.
Датчик 1 полной нагрузки управляется разрежением от впускной трубы 12 через термовакуумный выключатель 2, который срабатывает при температуре охлаждающей жидкости 30°С.
Контроллер обрабатывает информацию и, управляя актюаторами 6 и 5, поддерживает оптимальный состав топливовоздушной смеси, подаваемой в двигатель. Для визуального контроля работы контроллера на панели приборов установлено световое табло, которое загорается при включении зажигания и гаснет после пуска двигателя. Если световое табло мигает или горит непрерывно при работающем двигателе, это указывает на неисправности в системе, тогда необходимо обратиться на станцию технического обслуживания автомобилей.
Пусковое устройство 9 карбюраторов имеет диафрагменный механизм, который соединяется с атмосферой при пуске холодного двигателя через термовакуумный выключатель 10 и ресивер 11, чем достигается оптимальная установка воздушной и дроссельной заслонок карбюратора.
В систему снижения токсичности включена также система рециркуляции отработавших газов.
Система рециркуляции отработавших газов позволяет снижать содержание окиси азота в отработавших газах. При температуре 60°С и выше термовакуумный выключатель 3 открыт и управляющее разрежение из над дроссельного пространства карбюратора воздействует на клапан 18 рециркуляции. При частичных нагрузках двигателя в зависимости от положения дроссельной заслонки карбюратора клапан рециркуляции 18 срабатывает и часть отработавших газов из выпускного коллектора 13 по трубке 17 перепускается во впускную трубу 12.
Для того чтобы система нейтрализации отработавших газов работала исправно и надежно, необходимо применять только неэтилированный бензин и строго соблюдать процедуру запуска холодного и горячего двигателя, исключающую попадание бензина в нейтрализатор.
