EGR у дизельному двигуні: що це таке?

Система рециркуляції відпрацьованих газів ЄДР (англ. Exhaust Gas Recirculation) є рішенням, яке знижує рівень оксидів азоту у газах, що відпрацювали бензинового або дизельного двигуна. Дана система стосовно сучасних ДВС відсутня тільки на бензинових.

Для висуваються різні вимоги щодо стандартів токсичності газів, що відпрацювали. Тому EGR дизельного двигуна може бути реалізована за різними схемами. Система рециркуляції відпрацьованих газів ЄДР дизельного двигуна може бути:

системою високого тиску;
ЄДР низького тиску;
комбінованою системою EGR;

Для чого потрібна система EGR

Головною функцією системи EGR стає часткове повернення відпрацьованих газів назад у впускний колектор двигуна для допалювання. ЄДР дизельного двигуна дозволяє зробити роботу моторів подібного типу м'якшою і плавнішою, бензинові агрегати з EGR менше страждають від детонації. Система рециркуляції газів, що відпрацювали, здатна поліпшити експлуатаційні показники дизельного або бензинового ДВС, знизити витрату палива. Вихлоп двигуна з ЄДР стає менш токсичним.

Головним завданням системи EGR є ефективне зниження рівня оксидів азоту у вихлопі. Утворення оксидів азоту в процесі роботи двигуна викликано високою температурою. Зростання температури в камері згоряння призводить до активного збільшення вмісту оксидів азоту в паливно-повітряній суміші. Висока температура в камері згоряння ДВС призводить до того, що кисень і азот, які містяться в повітрі, що подається, починають взаємодіяти між собою.

Повітря потрапляє в розігріту камеру згоряння двигуна, де активно утворюються окису азоту. Це означає, що кисень, необхідний для повноцінного спалювання бензину в агрегатах даного типу, починає заміщатися зазначеними оксидами азоту. Робоча суміш за умови нестачі кисню згоряє в повному обсязі, у результаті втрачається потужність двигуна, помітно підвищується витрата палива, і навіть зростає токсичність вихлопних газів ДВС.

Якщо повернути частину газів у впускний колектор, це дозволяє трохи знизити температуру згоряння паливно-повітряної суміші. Зниження температури автоматично зменшує інтенсивність утворення оксидів азоту.

Попадання частини газів, що відпрацювали, назад у впуск практично не змінює необхідного співвідношення базових компонентів для отримання якісної паливно-повітряної суміші, сам двигун не втрачає потужності на різних режимах, а також спостерігається економія палива.

Вимкнення клапана ЄДР

У Європі та інших розвинутих країнах до питань екології підходять досить чітко. На території СНД щодо ЄДР існує безліч суперечок. Темами обговорення серед автолюбителів стають топіки щодо того, як «заглушити» ЄДР дизельного або бензинового двигуна, нейтралізувати систему рециркуляції газів, що відпрацювали, відключити клапан ЄДР дизеля і т.д.

Багато хто впевнений, що система рециркуляції «душить» мотор і ЄДР забирає потужність, не дозволяючи циліндрам двигуна наповнюватися чистим повітрям у повній мірі. До таких відносяться любителі. Не менш частою причиною відмови від рециркуляції стає сильне забруднення впускного колектора та швидкий вихід із ладу датчиків системи, а також клапана EGR.

Всі елементи системи рециркуляції страждають від нагару в умовах експлуатації двигуна на паливі низької якості. Ремонт системи потребує певних фінансових витрат. Деякі водії з цієї причини негайно «глушать» рециркуляцію газів, що відпрацювали, і не дбають про доцільність такого рішення.

Рециркуляція відпрацьованих газів: клапан ЄДР

Головним елементом системи рециркуляції газів, що відпрацювали, виступає клапан EGR. На вказаному клапані ґрунтується вся система. Саме клапан ЄГР є рішенням, яке дозволяє певній частині відпрацьованих газів потрапляти назад у впускний колектор, де вони далі знову перемішуються з черговою порцією повітря, що надійшло у впуск.

Чим більше кисню виявляється у камері згоряння, тим більшою виходить температура горіння паливно-повітряної суміші. Додавання частини газів, що відпрацювали, до складу суміші означає примусове зменшення кількості кисню. Так досягається зниження температури згоряння робочої суміші камери. Найменша кількість кисню означає менш інтенсивне взаємодія з азотом, як і знижує у результаті кількість оксидів азоту у вихлопі.

Клапан EGR дизельного чи бензинового двигуна працює не однаково, що залежить від особливостей конкретного типу ДВЗ. Дизельний двигун має клапан ЄГР, який відкривається в режимі холостого ходу, обмежуючи вдвічі впуск свіжої порції повітря. Зі збільшенням навантаження на двигун EGR пропускає менше відпрацьованих газів у впуск, а в моменти пікових навантажень клапан повністю закритий. Цей клапан також закривається в режимі прогріву дизельного двигуна. Що стосується бензинових ДВС, клапан EGR закритий на холостому ходу, а також під час виходу двигуна на максимальний момент, що крутить. Якщо навантаження на двигун низьке або середнє, тоді клапан забезпечує всього до 10% впуску повітря.

Системи рециркуляції працюють за принципом замкнутого контуру, а сам клапан EGR може керуватися:

електричним контролером;
електропневматичним способом;

Для першого рішення система спирається на дані, які надходять від датчика положення до контролера ДВС. Саме контролер посилає керуючий сигнал клапан. У другому випадку регулювання роботи клапана ЄДР відбувається на підставі показань від датчика тиску у впускному колекторі, датчика масової витрати повітря та датчика температури повітря на впуску.

Зустрічаються конструкції двигунів, які мають на увазі покращене охолодження відпрацьованих газів у процесі роботи системи рециркуляції. Клапан EGR у таких конструкціях інтегрують у систему охолодження двигуна. Система стає складнішою, але рівень оксидів азоту зменшується ще ефективніше.

За зваєрами виробників, система рециркуляції відпрацьованих газів має певний ряд переваг у процесі експлуатації ДВЗ. Для моторів на бензині плюсами ЄДР стає менший перепад тиску в області дросельної заслінки. Знижена температура горіння зменшує детонацію, дозволяючи встановити раніше запалення підвищення моментної характеристики двигуна. Дизельний мотор з ЄДР працює м'якше і тихіше в режимі холостого ходу, оскільки менший вміст кисню призводить до зниження тиску в момент згоряння паливно-повітряної суміші.

Види систем рециркуляції відпрацьованих газів дизельного двигуна

EGR високого тиску встановлюється на дизельних моторах, які відповідають вимогам Євро 4. Допустимий вміст оксиду азоту у відпрацьованих газах відповідно до цих вимог не повинен перевищувати 0,25 г/км. Система рециркуляції високого тиску частково відводить гази, що відпрацювали, з випускного колектора турбодизеля, відбираючи їх перед турбіною. Далі система перенаправляє зазначені гази в канал, звідки вони потрапляють у колектор впускний.

Система має такі елементи у своєму пристрої:

клапан рециркуляції з електро або пневмоприводом;
патрубки для відведення відпрацьованих газів;

Клапан рециркуляції (клапан EGR) перепускає відпрацьовані гази із системи випуску у впуск. Пневматичний клапан працює завдяки розрядженню, що створюється у впускному колекторі бензинових ДВЗ. У дизельних агрегатах таке розрідження утворює вакуумний насос. Розрядження, що впливає на клапан рециркуляції, у свою чергу регулюється за допомогою електромагнітного керуючого клапана.

Процес рециркуляції відпрацьованих газів стає більш менш інтенсивним залежно від різних режимів роботи силового агрегату. Ступінь інтенсивності безпосередньо залежить від різниці тисків на впуску та випуску. Тиск у впускній системі регулюється за допомогою дросельної заслінки. Закритий дросель означає, що тиск на впускі падає. У цей момент рециркуляції відпрацьованих газів протікає інтенсивніше. Велика рециркуляція призводить до зменшення потоку газів, що відпрацювали, який направлений в турбокомпресор. Виходить, що в момент активної рециркуляції газів, що відпрацювали, трохи падає тиск турбонаддува дизельного ДВС, який обладнаний ЄДР подібного типу.

Система ЄДР не активна в режимі холостого ходу, в момент повного відкриття дроселя, а також під час прогріву двигуна і до виходу на робочу температуру. Контроль за роботою системи рециркуляції здійснює. Клапан рециркуляції входить у роботу з сигналу електронного блоку управління ДВС, який контролює положення дросельної заслінки з допомогою потенціометричного датчика.

Дизельні ДВЗ, які відповідають стандарту Євро 5, мають на увазі такий рівень вмісту оксиду азоту у відпрацьованих газах, який не повинен перевищувати показник 0,18 г/км. Такі двигуни мають систему EGR низького тиску. Особливістю даної системи є те, що відведення відпрацьованих газів відбувається за фільтром сажі дизельного двигуна. Далі гази потрапляють у радіатор системи рециркуляції для додаткового охолодження. Наступним етапом стає пропуск газів через клапан рециркуляції та проникнення у впуск перед турбіною.

Система ЄДР низького тиску забезпечує наступні переваги:

зниження кількості частинок сажі;
температура відпрацьованих газів ефективно знижується;
суттєве зниження рівня вмісту оксидів азоту у вихлопних газах;

Додатковим плюсом стає те, що гази, що відпрацювали, проходять через турбокомпресор. Це дозволяє цій системі рециркуляції ефективно працювати без зниження тиску наддуву. Виходить, двигун працює без втрат потужності.

Інтенсивність рециркуляції реалізована за допомогою ЕБУ двигуна. Контроль здійснюється за допомогою таких елементів:

дросельна заслінка;
заслінка рециркуляції;
випускна заслінка;

Усі заслінки функціонують завдяки наявності електричного приводу. Відкриття заслінок на одну чи іншу величину вимірюється потенціометричними датчиками. Ступінь рівня відкриття заслінки ґрунтується на спеціальній програмі. Дана цифрова схема зашита в ЕБУ, враховує наповнення циліндрів двигуна, показник тиску турбонаддува і ступінь інтенсивності роботи системи ЄДР стосовно різних режимів роботи ДВС.

Дизельні мотори стандарту Євро 6, згідно з яким вміст оксиду азоту у вихлопі не повинен перевищувати 0,08 г/км, отримують комбіновану систему рециркуляції. Особливістю такої системи стають дві відокремлені магістралі, якими здійснюється рециркуляція відпрацьованих газів. Одна з магістралей комбінованої системи EGR є магістраль високого тиску, а інша є магістраллю низького тиску.

Комбінована система працює подібно до системи рециркуляції на моторах Євро 5. Додатково може здійснюватися подача відпрацьованих газів з магістралі високого тиску, яка задіяна на окремих режимах роботи силового агрегату. Головним завданням стає максимально можливе зниження рівня оксидів азоту у вихлопі. Варто відзначити, що радіатор охолодження газів, що відпрацювали, в комбінованій системі відсутній стосовно магістралі високого тиску.

Основні причини несправностей ЄДР

Найчастішою причиною несправностей системи EGR є нагар. Інтенсивне утворення нагару торкається гнізда або пластини клапана ЄДР. Нагар утворюється в результаті експлуатації ДВЗ на паливі низької якості. Система рециркуляції також виходить з ладу через несправності та збої в роботі системи живлення дизельного двигуна, неповного згоряння паливно-повітряної суміші, відхилень у функціонуванні системи вентиляції картерних газів тощо. Система ЄГР страждає від нагару в результаті механічного зносу турбокомпресора, поршнів і циліндрів, закоксовування інжекторних форсунок, а також різних збоїв у роботі датчиків, які передають на ЕБУ сигнали для управління клапаном EGR.

Якщо клапан ЄГР засмічився, він може працювати некоректно або заклинити. У першому випадку відзначається несвоєчасне спрацювання клапана, що помітно в режимі холостого ходу і не має явних симптомів та наслідків для ДВЗ. У другому випадку клапан EGR може клинити в момент відкриття або закриття. Бензинові агрегати з клапаном, що заклинив, системи рециркуляції працюють на холостому ходу вкрай нестійко, збільшується витрата палива. Дизельні мотори з непрацюючим клапаном EGR втрачають потужність, працюють грубіше і галасливіше.

Для виявлення несправностей системи рециркуляції відпрацьованих газів необхідно провести візуальний контроль стану трубопровід, електричних роз'ємів датчиків та інших систем. Поглиблена діагностика має на увазі електронне сканування та ряд процедур для перевірки функціональності приводів та самого клапана EGR.

Необхідно перевірити опір, а також наявність сигналів, що управляють. Для цього використовується осцилограф та мультиметр. Якщо сканування показало, що тиск на впуску відрізняється від норми, а також має місце підвищена витрата повітря, тоді можливе заклинювання клапана. Заміна клапана EGR паралельно вимагає ретельного очищення супутніх магістралей та роз'ємів, оскільки залишки нагару в системі можуть призвести до повторного виникнення несправностей системи рециркуляції відпрацьованих газів через невеликий проміжок часу.