Система егр у дизельному двигуні що це таке

У зв'язку з підвищеними вимогами екологів до дизельних та карбюраторних двигунів, з метою зниження рівня оксидів азоту у вихлопних газах, застосовується система рециркуляції ЄДР (EGR - ExhaustGasRecirculation). Відповідно до різних вимог, що висуваються стандартами, що відстежують токсичність відпрацьованих газів, система ЄДР у дизельному двигуні має кілька різновидів:

EGR високого тиску
Низький тиск.
Комбінована система ЄДР.

Основні завдання, які переслідує система ЄДР

При використанні клапана системи частина газів, що відпрацювали цикл, повертається через впускний колектор для подальшого спалювання. При цьому силові агрегати працюють більш м'яко та плавно, у бензинових моторах відзначається відчутне зниження рівня детонації.

Переваги застосування рециркуляційної системи:

Поліпшення експлуатаційних показників дизельних та бензинових ДВЗ.
Зниження витрати пального.
Зменшення токсичності вихлопних газів.

Процес утворення шкідливих оксидів під впливом високих температур складається з наступних етапів:

Активне збільшення відсоткового вмісту азотних оксидів у паливно-повітряних сумішах.
Взаємодія кисню та азоту під впливом високої температури.
Попадання повітря в камеру згоряння викликає активне утворення окису азоту.
Заміщення кисню оксидами азоту, що утворилися.
Нестача кисню викликає неповне згоряння робочої суміші.
Втрата потужності двигуна.
Підвищення витрати дизельного палива чи бензину.
Зростання токсичності вихлопних газів в ДВС.

Повернення у впускний колектор частини відпрацьованих газів сприяє помітному зниженню температури згоряння паливних сумішей. Зі зниженням температури відбувається зменшення інтенсивності виникнення азотних оксидів.

При попаданні в камеру згоряння газів, що пройшли повний цикл, не порушує кількісний баланс основних компонентів, що беруть участь у створенні паливно-повітряних сумішей, показники потужності силових агрегатів не змінюються при роботі в різних режимах, паливо економиться.

Функції клапана рециркуляції газів

Клапан ЄДР у дизельному двигуні є основним елементом системи рециркуляції. На його роботі ґрунтується функціонування всієї системи. За допомогою цього пристрою відпрацьовані гази частково входять в колектор для перемішування з повітрям, що надходить. Збільшення кількості кисню у камері призводить до зростання температури згоряння робочої суміші. Додані відпрацьовані гази дозволяють зменшити відсоток вмісту кисню, що сприяє зниженню робочої температури та кількості азотних оксидів у вихлопних газах.

Особливості дизельних та карбюраторних клапанів ЄДР

Робота клапанів EGR у дизельних та бензинових двигунах має певні відмінності. У дизельних силових агрегатах встановлюється клапан, що відкривається на холостому ходу, при цьому кількість свіжого повітря, що впускається, зменшується вдвічі. При збільшенні навантажень на двигун ЄДР впускає менше відпрацьованих газів, при пікових навантаженнях клапан закривається. Закриття клапана відбувається також і при прогріванні дизеля.

Клапан EGR, встановлений на бензиновому двигуні, при холостих обертах і до досягнення максимального моменту, що крутить, знаходиться в закритому положенні. При малих та середніх навантаженнях ЄДР впускає менше 10% кисню.

Принцип дії системи рециркуляції

Принцип роботи системи рециркуляції – замкнутий контур. Клапан ЄДР управляється за рахунок електричного контролера або електронно-пневматичним методом. При першому рішенні система отримує дані на контролер двигуна внутрішнього згоряння спеціального датчика. У другому варіанті клапан EGR на підставі даних регулюється в залежності від показань, отриманих з датчиків тиску впускного колектора, масової витрати повітря, температури повітря, що впускається.

При поліпшеній конструкції силових агрегатів, де гази, що відпрацювали, посилено охолоджуються при рециркуляції, клапан ЄГР вбудований всередину системи охолодження. При цьому незважаючи на складнішу конструкцію системи, кількість оксидів знижується набагато ефективніше.

У процесі експлуатації моторів, оснащених клапаном EGR, виявляються такі переваги:

У бензинових двигунах у районі розташування дросельної заслінки спостерігається зменшений перепад тиску.
Зниження температури призводить до зменшення детонацій, що дозволяє застосовувати ранній момент запалювання, що покращує моментні характеристики ДВС.
У роботі дизеля з EGR з'являється м'якість, знижується рівень шуму на неодружених оборотах, завдяки зменшеному вмісту кисню при згорянні паливної суміші.

Системи рециркуляції дизельних двигунів

Для забезпечення відповідності дизельних двигунів нормам Євро-4 їх обладнають клапанами EГР високого тиску. Відповідно до міжнародних норм допустима кількість азотних оксидів у газах, що відпрацювали, повинна становити не вище 0,25 г/км.

Принцип роботи системи рециркуляції полягає у відборі відпрацьованих газів перед входом у турбіну, перенаправляючи їх у спеціальний канал, що веде до впускного колектора.

Система рециркуляції складається з наступних елементів:

Клапан ЄДР.
Електричний чи пневматичний привід.
Патрубки для транспортування газів.

З випускної системи клапан EGR забирає частину газів, що відпрацювали, і направляє їх на впускний колектор.

Для роботи клапана пневматичного виду створюється розрідження в районі колектора впускного бензинового силового агрегату. У дизелях розрідження повітря відбувається завдяки роботі вакуумного насоса. Внаслідок вакууму, що утворився відбувається спрацьовування клапана рециркуляції.

Інтенсивність рециркуляції залежить від режиму роботи двигуна, від перепаду тиску на впускному та випускному колекторах. Впускна система керує тиском за допомогою зміни положення дросельної заслінки. При низькому тиску на впуску заслінка дроселя знаходиться у закритому положенні. Чим більша інтенсивність рециркуляції, тим менший потік газів, що відпрацювали, направляються до турбокомпресора.

Активна рециркуляція призводить до зниження тиску турбонаддува в дизелі, обладнаному системою EGR. При роботі дизеля на неодружених оборотах, при повному відкритті дросельної заслінки, до повного прогрівання двигуна та досягнення робочих значень температури система EGR знаходиться в режимі низької активності.

Роботу системи ЄДР у дизельному двигуні контролює електронний блок керування силового агрегату. Клапан починає свою роботу при надходженні сигналу, що управляє, з ЕБУ, який регулює відкриття дросельної заслінки відповідно до показань датчика потенціометричного.

Системи рециркуляції низького тиску

Для відповідності вимогам стандарту Євро 5 дизельним двигунам необхідно мати кількість оксиду азоту у вихлопних газах не вище 0,18 г/км. У таких дизельних двигунах встановлена система EGR, що відноситься до типу низького тиску. Тут гази слідують за певним циклом:

Проходження через фільтр сажі.
Охолодження у радіаторі.
Перехід через клапан ЄДР.
Проникнення у впускну систему, що розташована біля входу в турбіну.

Використання системи EGR, що стосується виду низького тиску, призводить до появи наступних позитивних факторів:

знижується відсоток вмісту сажових елементів;
помітно знижується температура газів, що відпрацювали;
різко скорочується відсотковий вміст оксидів азоту у вихлопі.

Проходження газів, що відпрацювали, через пристрій турбокомпресора стабілізує тиск турбінного наддуву, що сприяє збереженню потужності дизельного силового агрегату без втрат.

Електронний блок управління дизеля стежить за інтенсивністю процесів рециркуляції за допомогою наступних пристроїв:

заслінка дросельна;
заслінка клапана рециркуляції;
заслінка випускна.

Робота всіх заслінок забезпечена електричним приводом. За допомогою потенціометричного датчика здійснюється контроль за відкриттям кожної заслінки на певну величину відповідно до спеціальної програми, зашитої в ЕБУ. При цьому відстежується ступінь наповнення кожного циліндра двигуна, тиск турбонаддува та інтенсивність дії EGR у кожному робочому режимі дизельного двигуна.

Система рециркуляції комбінованого типу

Дизельні двигуни, щоб відповідати вимогам Євро 6, які вимагають мати кількісний склад оксиду азоту у вихлопних газах, що не перевищує 0,08 г/км, обладнані комбінованою системою рециркуляції.

Наявність двох відокремлених магістралей у конструкції для рециркуляції відпрацьованих газів відрізняє цю систему від попередніх варіантів. Одна магістраль – високого тиску, інша – низького. Принцип роботи комбінованої системи нагадує дію системи, що застосовується в моторах, що відповідають вимогам Євро 5. На додаток до цього здійснюється підведення газів із магістралі з високим тиском, що підключається під час переходу на певні режими роботи двигуна.

Головне завдання - це якнайефективніше знизити рівень азотних оксидів у вихлопних газах.

Конструкцією комбінованої системи не передбачено охолодження в радіаторі газів, що відпрацювали, які знаходяться в магістралі високого тиску.

Несправності в системах EGR та причини їх появи

Найпоширенішою причиною поломок у системі є виникнення нагару на деталях клапана ЄДР. Найчастіше нагар утворюється у гнізді чи поверхні пластини клапана. До утворень шкідливих нальотів призводять такі причини:

використання пального низької якості;
розбалансованість роботи системи живлення дизеля;
неповне згоряння повітряно-паливних сумішей;
збої у системі вентиляції газів картерних.

Наявність нагарів призводить до прискореного зносу елементів турбокомпресора і циліндро-поршневої групи, закоксування форсунок інжектора, збоїв у функціонуванні датчиків, що передають інформацію в електронний блок управління (ЕБУ), що веде до збоїв сигналів, що керують роботою клапана ЄДР. Засмічення клапана веде до некоректної роботи та подальшого його заклинювання.

Несвоєчасне відкриття та закриття клапана особливо помітно при роботі дизеля на холостих оборотах, при заклинюванні втрачається потужність, робота стає грубішою і шумнішою. У бензинових двигунів заклинювання клапана EGR призводить до нестійкої роботи мотора вхолосту, а також до збільшення витрати пального.

Щоб виявити несправності в системі рециркуляції, необхідно візуально оглянути трубопроводи, електричні роз'єми в районі датчиків.

При поглибленій діагностиці виконуються такі операції:

сканування елементів системи;
перевірка на функціональність кожного приводу та клапана ЄДР;
перевірка опору дротів;
керуючі сигнали перевіряються за допомогою осцилографа та мультиметра.

При скануванні може бути виявлено, що впускний тиск не відповідає нормі, а також витрата повітря підвищена - це означає, що клапан EGR заклинює.

При заміні клапана необхідно попередньо провести ретельне очищення підвідних магістральних трубок, роз'ємів, щоб нагар, що залишився після заміни, не призвів до нових несправностей у системі рециркуляції газів, що відпрацювали.