Призначення і принцип дії клапана рециркуляції ОГ (відпрацьовані гази)
Як відомо, найбільш токсичними складовими вихлопних газів автомобілів є вуглеводні, оксиди вуглецю і оксиди азоту. З першими двома досить ефективно справляється каталітичний нейтралізатор, оксиди ж азоту «відсіваються» їм недостатньо. Для зменшення шкідливих викидів оксидів азоту і була створена EGR (Exhaust Gas Recirculation) - система рециркуляції вихлопних газів. Вона не призначена для поліпшення технічних характеристикмотора, а встановлюється виключно з екологічних міркувань.
Ідея полягає в тому, щоб на певних режимах роботи двигуна подавати деяку частину відпрацьованих газів з випускного колектора у впускний. Підвищений вміст оксидів азоту в викидах ДВС викликається високою температурою в камері згоряння. Каталізатором реакції горіння є кисень: чим більше кисню - тим вище температура. А якщо підмішати до повітря вихлопні гази, то вміст кисню в ньому зменшиться. В результаті температура згоряння суміші і, відповідно, токсичність вихлопних газів знижуються.
EGR встановлюється і на бензинові (крім турбированних), і на дизельні двигуни. За рахунок надлишку повітря в дизелі утворюється більша кількість оксидів азоту. Крім поліпшення екологічних показників (викид NOx знижується до 50%), є ще деякі «побічні» позитивні наслідки. У бензинових моторах порція вихлопних газів, знижуючи розрядка у впускному колекторі, Зменшує насосні втрати, що сприяє зниженню витрати палива на 2-3%. Робота із низькою температурою в бензинових двигунахзнижує ризик виникнення детонації, а робота дизельних моторівстає м'якшою. Викид сажі у дизелів з системою EGR зменшується на 10%.
Алгоритм роботи EGR залежить від типу двигуна. У дизелях клапан відкривається на холостому ходу і подає до 50% об'єму повітря на впуску. З ростом оборотів клапан пропорційно закривається до повного закриття при максимальному навантаженні. При прогріванні мотора клапан також повністю закритий. У бензинових двигунах EGR не включається на холодному двигуні, на холостому ходу і на оборотах максимального крутного моменту. При низької та середньої навантаженні система забезпечує 5-10% подається на впуск повітря.
Варто відзначити, що EGR часто перетворюється на головний біль для наших автомобілістів. Система досить примхлива, при її роботі (особливо на вітчизняному паливі) клапан EGR, впускний колектор і знаходяться в ньому датчики покриваються нагаром, що призводить до нестабільної роботи двигуна. Клапан EGR - деталь дорога, тому багато автовласників замість його заміни вдаються до глушіння всієї системи.
А чому EGR не встановлюється на бензинові турбодвигуни? На атмосферних двигунах система працює практично тільки на середніх оборотах. А на моторах з турбонаддувом робочий діапазон ще менше - і виходить, що мета не виправдовує засоби. Тому виробники застосовують інші способи зниження викидів NOx: рідинне охолодження наддувочного повітря (що знижує температуру в камері згоряння) і безступінчату систему зміни фаз газорозподілу (що забезпечує внутрішню рециркуляцію відпрацьованих газів). При внутрішньої рециркуляції частина вихлопних газів потрапляє назад в циліндр в моменти перекриття клапанів, коли одночасно відкриті і впускний і випускний клапани. Технічно перекриття можна організувати і за допомогою підбору форми кулачків распредвала, але в цьому випадку рециркуляція буде здійснюватися на всіх режимах роботи двигуна. У системах ж бесступенчатого регулювання перекриття клапанів по команді блоку управління відбувається тільки в необхідних режимах.
типи конструкцій
Хоча принцип роботи всіх систем однаковий, їх конструктивне виконання відрізняється великою різноманітністю. У будь-якій системі EGR головною деталлю є клапан. Відмінності полягають в способі управління його роботою і, відповідно, складі елементів. Вперше EGR з'явилися на американських автомобілях ще на початку 70-х років минулого століття. Вони були пневмомеханічна, тобто керувалися тільки розрядженням впускного колектора. Як і будь-яка механічна система, вона не відрізнялася високою точністю роботи. З впровадженням електронних систем управління двигуном EGR стали електропневматичними (Euro-2 і -3), а в подальшому з'явилися і повністю електронні (Euro-4 і -5).
Клапан EGR може встановлюватися на впускному колекторі, у всмоктуючому тракті, або безпосередньо на блок дросельних заслінок. Так як в дизельних двигунах система EGR перепускає більшу кількість відпрацьованих газів, то і клапани в таких системах мають перепускний отвір більшого діаметра в порівнянні з бензиновими. У деяких дизелях, особливо турбированних, тиск на впуску може перевищувати тиск на випуску, що унеможливлює рециркуляцию вихлопних газів. У таких випадках для створення необхідного зниженого тиску у впускний трубопровід встановлюються регулюючі (вихрові) заслінки.
У пневмомеханических системах клапан утримується в закритому стані пружиною. При подачі розрідження в вакуумну порожнину мембрана долає опір пружини і відкриває клапан. Вихлопні гази по каналу проходять в задроссельним зону впускного колектора. Патрубок клапана EGR підключається до впускного колектора в області дросельної заслінки. На холостих обертах і при гальмуванні дросельна заслінка закрита, розрідження над заслінкою практично відсутня, клапан EGR закритий. При середніх навантаженнях двигуна дросельна заслінка відкрита, і так як під нею виникає розрідження, то клапан EGR відкривається. При повній потужності дросельна заслінка відкрита, розрідження в області дросельної заслінки слабке, клапан EGR буде закритий.
EGR з MAP датчиком |
У електропневматичних системахроботою клапана управляє контролер двигуна на підставі показань датчиків. Залежно від того, який датчик є основним, розрізняють чотири типи систем:
- з датчиком противодавления вихлопних газів;
- з датчиком температури вихлопних газів;
- з датчиком положення клапана EGR;
- з датчиком тиску на впуску МАР (або датчиком масової витрати повітря МАF) разом з датчиком кисню (лямбда - зондом).
Крім того, використовуються і інші датчики системи управління двигуном, наприклад: датчик положення дросельної заслінки, температури охолоджуючої рідини і ін. На різних двигунах склад датчиків може змінюватися. ЕБУ в потрібні моменти подає сигнали на електроклапан, який підключає або відключає джерело розрідження до пневмоклапанов EGR, Електроклапан має тільки два положення: відкритий і закритий. У більш досконалих системах використовується електропневматичний перетворювач, який забезпечує плавне регулювання ступеня рециркуляції. Для створення розрядження в деяких конструкціях EGR може використовуватися вакуумний насос.
В електронних системах EGRуправління клапаном здійснює безпосередньо блок керування двигуном без використання вакууму. Існує дві основні конструкції цифрових клапанів EGR: з трьома або двома різновеликими отворами. Отвори закриваються соленоїдами в різних комбінаціях. При трьох отворах можна отримати 7 різних рівнів рециркуляції, при двох отворах - три рівня. Ще більш досконалим є клапан, ступінь відкриття якого визначає ЕБУ через кроковий електродвигун. Таким чином, виходить плавне регулювання потоку вихлопних газів.
На деяких двигунах в системі EGR застосовується додаткове охолодження газів. Для цього клапан рециркуляції включається в штатну системуохолодження. Такий захід дозволяє ще більше знизити викид оксидів азоту.
Несправності і обслуговування
Згодом деталі системи EGR навіть в справному двигуні покриваються нагаром. Більше схильні до цього явища дизеля через міститься в їх «вихлопі» сажі. Часті поїздки на короткі відстані прискорюють процес забруднення. А в несправному двигуні він посилюється багаторазово. Причинами можуть бути застосування неякісного палива, порушення в роботі системи харчування, загальний знос двигуна, підвищений вміст масла у впускному тракті. Надлишок масла з'являється при несправності системи вентиляції картера, зношених маслоз'ємних ковпачкахабо напрямних клапанів, несправності турбокомпресора (знос підшипників, забита мастилозливного магістраль), підвищеному рівні масла або застосуванні масла, невідповідного двигуну.
Від відкладень нагару в першу чергу страждає клапан EGR. Нагар заважає клапану щільно закриватися, порушує рухливість штока. В кінцевому підсумку клапан в якомусь положенні заклинює, що призводить до порушень в роботі двигуна. Виявляються ці порушення по-різному, в залежності від того, в якому положенні «завис» клапан. Крім того, наслідки заклинювання клапана різняться в залежності від типу двигуна і особливостей конструкції самої системи EGR. Найчастіше несправності системи EGR призводять до нерівномірного холостому ходу (плавання оборотів, занижені або завищені обороти) і двигун часто глухне. Також можуть спостерігатися ривки і удари в глушнику при розгоні і смикання і хлопки на впуску при скиданні оборотів, падіння потужності, утруднений запуск. На бензинових моторах з'являється детонація і пропуски займання, а робота дизелів стає «жорсткою». На турбодизельних моторах не закриваються клапан EGR знижує продуктивність турбіни. На деяких автомобілях блок керування при порушеннях в роботі системи EGR переводить двигун в аварійний режим.
Іноді клапан EGR під впливом високих температур прогорає, що рівносильно його заклинювання в відкритому стані. Причинами прогара можуть бути неправильна робота системи управління клапаном, високе протитиск вихлопних газів, несправний перепускний клапан турбокомпресора. Іноді до таких наслідків призводить тюнінг двигуна з метою підняття тиску наддуву.
Необхідно відзначити, що всі вищеописані неприємності характерні для пневмоклапанов, керованих розрядженням. Електричні ж клапана набагато менше схильні до закоксовування. Парадоксально, але їх ресурс нижче, ніж у пневмоклапанов через механічного зносу рухомих деталей. Збільшилися зазори забиваються сажею, причому очищення клапан не піддається, необхідна тільки заміна.
Однак не у всіх проблемах, пов'язаних з пневмо - EGR, винен клапан. Іноді винні деталі вакуумної системи або керуючі елементи. Тому не варто поспішати демонтувати клапан, спочатку потрібно перевірити, чи подається на нього розрядження. На більшості автомобілів вакуумом управляються не тільки клапан EGR, а й, наприклад, клапан регулювання тиску турбокомпресора, заслінки у впускному колекторі, заслінки кліматичної установки, підсилювач гальм і т.д. (Все залежить від конкретної моделі). Пошкодження будь-вакуумної трубки або заїдання клапана, підсмоктування повітря у впускному колекторі позначиться на роботі EGR. До порушень може призводити і несправний керуючий електроклапан, що подає розрідження на пневмоклапан, і несправний датчик, що входить в систему управління EGR.
Ресурс різних систем EGR становить від 70 до 100 тисяч кілометрів (у вітчизняних умовах близько 50 тисяч). Після цього її компоненти підлягають заміні. Це в ідеалі. Однак бажаючих платити чималі гроші знаходиться трохи. Нескладне і своєчасне обслуговування системи допоможе продовжити їй життя. У пневмоклапане EGR необхідно періодично очищати сідло і шток від нагару за допомогою рідини для очищення карбюратора. Робити це потрібно обережно, щоб рідина, агресивна до гуми, при попаданні на діафрагму клапана не пошкодила її. У системах з керуючим електроклапаном в ньому, як правило, є фільтр, що захищає вакуумну систему від забруднення. Його необхідно очищати.
Коли EGR починає давати збої, багато автовласників вважають за краще заглушити її. Як правило, це робиться за допомогою вирізаної з тонкої жерсті прокладки, яка встановлюється під клапан. Серед фахівців думки про глушіння системи розходяться. Одні вважають його абсолютно нешкідливим, а деякі навіть корисним. Другі ж вважають, що в результаті підвищується температура в камері згоряння, а це збільшує ризик появи тріщин в головці блоку циліндрів.
Просте механічне глушіння клапана і видалення вихрових заслінок (там, де вони є) не завжди приводить до бажаних результатів. На турбодизель можливі проблеми з регулюванням тиску наддуву і підвищеним зносом турбіни. На сучасних двигунах клапан EGR необхідно «видаляти» і програмно - перепрошивкой блоку управління. В іншому випадку контролер буде постійно видавати помилку або навіть переводити двигун в аварійний режим.
Видалення клапана ЄДР складається з двох етапів:
- Фізичне видалення.
- Програмне видалення.
На першому етапі встановлюється металева прокладка під клапан. На дизельних машинах клапан ЄДР бере участь в системі очищення вихлопних газів від сажі, тому при робочому фільтр сажі видалення клапана не рекомендується.
На другому етапі в штатній програмі системи управління двигуном знімається контроль з датчика ЄДР. Ця процедура необхідна, інакше система управління двигуном не вийде з аварійного режиму.
Інформація для довідки.
ЄДР- система рециркуляції вихлопних газів, призначена для зниження викидів оксидів азоту. Вона встановлюється і на бензинові, і на дизельні двигуни. У перших при цьому знижуються насосні втрати і ризик детонації, а робота друге стає більш «м'якої». Крім того, знижується витрата палива. Згодом клапан ЄДРпокривається нагаром, що призводить до нестабільної роботи двигуна.
Принцип роботи ЄДР
Ідея полягає в підмішуванні частини вихлопних газів до повітря у впускному колекторі. Підвищений вміст оксидів азоту в відпрацьованих газах викликається високою температурою в камері згоряння. Каталізатором реакції горіння, як відомо, є кисень. Вихлопні ж гази, змішані з повітрям, зменшують вміст в ньому кисню. В результаті температура згоряння суміші і, відповідно, токсичність відпрацьованих газів знижуються.
Як працює система ЄДР
Робота системи ЄДР залежить від типу двигуна. У дизелях клапан відкривається на холостому ходу і забезпечує до 50% повітря на впуску. З ростом оборотів клапан пропорційно закривається до повного закриття при максимальному навантаженні. При прогріванні мотора клапан також повністю закритий. У бензинових двигунах ЄДР не включається на холостому ходу і на оборотах максимального крутного моменту. При низької та середньої навантаженні система забезпечує 5-10% подається на впуск повітря.
Спёрто в іншому місці. :)))У цій статті я розповім Вам про деякі практичні сторони і дам рекомендації по ремонту та обслуговуванню системи EGR, яка застосовується практично на всіх сучасних автомобілях.
Що-ж таке EGR?
ЕGR - система рециркуляції відпрацьованих газів. З назви зрозуміло що при своїй роботі дана система повертає частину відпрацьованих газів з випускного у впускний колектор. Основне завдання системи - зниження шкідливих викидів приблизно режимах прогріву і різкого прискорення двигуна, який на даних режимах працює на збагаченої паливної суміші. Загалом нічого складного, але тільки чомусь же ця система так ускладнює життя багатьом, які займаються ремонтом автомобілів?
Перш за все розглянемо склад системи:
1) основна частина - клапан EGR. Забезпечує перепуску газів з випускного у впускний колектор. Унаслідок постійного контакту з розпеченими газами - найменш живуча частина системи. Основна, вона-ж і найголовніша несправність - негерметичність. У різних модифікаціях системи EGR може управлятися як електрично (велика частина автомобілів GM) так і пневматично (основна маса автомобілів).
2) соленоїд EGR. Застосовується в системах з пневматичним управлінням клапаном. Основна несправність та-ж що і для клапана - негерметичність і на роботі двигуна позначається однаково так-як в результаті ми теж отримуємо відкритий клапан EGR.
3) датчик положення штока клапана EGR / датчик ступеня відкриття клапана EGR. Трапляється що ламаються, але крім загорілася лампи несправності двигуна ніяких неприємних наслідків не спостерігається.
4) блок управління двигуна.
Різні системи можуть мати різний набір компонентів, але загальне - це клапан EGR. Розглянемо як його несправності позначаються на роботі двигуна. Я вже писав, що основна несправність це негерметичність і вона забезпечує підсмоктування додаткового повітря у впускний колектор.
Як результат ми маємо:
У двигунах з витратоміром повітря (MAF-сенсор) - збіднення паливної суміші викликане присутністю неврахованого MAFом повітря.
У двигунах з датчиком тиску (MAP-сенсор) - збагачення паливної суміші викликане збільшенням тиску у впускному колекторі.
У двигунах використовують обидва способи контролю за кількістю повітря (через значну похибки MAF-сенсора при низькому потоці через датчик) ми маємо збагачення на холостому ходу і різке збіднення на перехідних режимах ( японські автомобілі- найяскравіші приклади).
І у всіх випадках через зниження кількості кисню в надходить у двигун повітрі, порушується горіння паливної суміші в циліндрах двигуна. Загалом залежність дуже складна і з цього несправність системи EGR на різних моделях автомобілів проявляється по різному. Велике значеннямає кількість вступників у впускний колектор відпрацьованих газів (тобто величина відкриття клапана EGR), загальний стан двигуна (знос свічок запалювання, проблеми паливного насоса або затурканість паливних форсунок...), частота обертання і навантаження на двигун. Вам цікаво як стан паливної системи впливає на симптоми немсправності? Справа в тому, що будь-який блок керування двигуном має програму по якій він прагне стабілізувати частоту оборотів холостого ходу і склад паливної суміші. Причому величина регулювання ступеня відкриття / закриття виконавчого механізму системи регулювання обертів холостого ходу і тривалість часу уприскування мають цілком зрозумілі межі. Коли блоку управління вдається стабілізувати холостий хід, на перехідних режимах він не впорається з необхідною корекцією складу суміші, так-як натискання на педаль акселератора призведе до зростання тиску у випускному колектор і збільшення кількості вступників у впускний колектор відпрацьованих газів, які не містять необхідного для горіння кисню. На даному етапі все це буде погіршувати розгінну динаміку автомобіля, можлива поява провалів і ривків при русі. Але далі картина несправності буде змінюватись. Справа в тому, що розпечені гази взаємодіючи з маслянним туманом у впускному колекторі (якщо Ви забули звідки він там береться я нагадаю про систему вентиляції картера, клапані PCV, ...), призведуть до посилення нагарообразования на внутрішніх частинах колектора, відкладенню нагару на впускних клапанах, підвищеного забруднення зовнішніх частин розпилювачів паливних форсунок і появі кіптяви на ізоляторах свічок запалювання. Все це позначиться на пускових характеристиках двигуна і нестабільних оборотах холостого ходу, причому можливо як смикання і пропуски запалювання, так і плавання обертів. При різкому натисканні на газ можлива поява спалахів у впускному колекторі. Якщо на даній стадії не звертати увагу на автомобіль, то дуже скоро холостий хід пропаде зовсім, або його величина перевищить всі допустимі межі. А на машинах з АКПП висока величина холостого ходу дуже швидко приведе до поломки коробки.
Що з цим робити? У будь-яких посібниках з ремонту та технічного обслуговування написано що система EGR має обмежений ресурс. В ідеалі необхідна заміна всіх компонентів системи при пробігу 70-100 тисяч кілометрів, проте це справедливо при досить якісному паливі. З Російським бензином я міг би рекомендувати Вам заміну всіх компонентів при пробігу 50000 кілометрів. Хоча в умовах кризи для багатьох це нереально.
Що-ж робити тим, хто не може дозволити собі придбання дорогих компонентів, або не має можливість придбати потрібні запчастини. Порада одна - своєчасне обслуговування системи дозволить продовжити термін її служби. Що в ній можна і потрібно обслуговувати?
По-перше сам клапан EGR. У ньому потрібно очистити сідло і шток клапана для забезпечення щільного закриття і свободи ходу клапана. Для цього дуже зручно використовувати рідину для очищення карбюратора в аерозольній упаковці. Однак будьте уважні, під впливом води на діафрагму може викликати її руйнування, так як вхідні в аерозоль речовини розкладають гуму.
По друге - соленоїд EGR (при його наявності). Як правило містить маленький фільтр для захисту вакуумна системи від попадання в неї бруду. Саме цей фільтр необхідно очистити.
Ну ось і весь список елементів потребують переодичному технічному обслуговуванні. До речі саме таке обслуговування здатне повернути до життя багато систем. Багато - але не всі.
Чи можна відключити систему і нормалізувати роботу двигуна? Можна, цілком достатньо вирізати з тонкої жерсті прокладку під клапан EGR не прорізаючи отвори для проходу газів. Уважно подивіться на клапан, якщо шток виступає за посадкову площину, отвір під ним зробіть обов'язково.