Вторник, 17-Сен-2019, 13:40

Вы вошли как Гость | Группа "Гости"

Меню сайта
ФОРУМ темы
калькулятор
Друзья сайта
Печать страницы
Что-же такое EGR ?

Система рециркуляции выхлопных газов (EGR от exhaust gas recirculation) предназначена для уменьшения содержания оксидов азота NOх в выхлопных отработавших газах (ВОГ) автомобиля. Оксиды азота вредны сами по себе, кроме того, они способствуют образованию фотохимического смога, затрудняющего дыхание, обостряющего легочные и сердечные заболевания. Азот N начинает вступать в реакцию с кислородом О2 в камере сгорания автомобиля при температуре выше 1370 °С и при высоком давлении. Для снижения температуры и давления в камере сгорания возможно применение следующих методов:
-Обогащение топливовоздушной смеси (ТВ смеси) 
-Температура горения ТВ смеси снижается, как следствие, понижается концентрация МОx. Но в выхлопных газах растет содержание других токсичных веществ: углеводородов СН и окиси углерода СО. -Работа двигателя становится неэкономичной. 
-Уменьшение степени сжатия Применение неэтилированного бензина приводит к необходимости снижать компрессию для предотвращения детонации. Содержание МОх в выхлопных газах при этом уменьшается. Но уменьшение компрессии с целью снижения концентрации МОx в выхлопных газах оказывается малоэффективным, кроме того, начинают расти выбросы компонентов СН и СО. 
-Уменьшение установочного угла опережения зажигания При этом незначительно уменьшаются температура и давление в камере сгорания. Метод ограниченно применялся до 1972 г., но оказался неэффективным, когда нормы на содержание МОх ужесточились. 
-Разбавление ТВ смеси инертным газом, не участвующим в горении Для этой цели используется выхлопной газ, небольшое количество которого (3...5%) из выпускного коллектора подается во впускной коллектор. Соотношение воздух/топливо для ТВ смеси в этом случае не изменяется, но в камере сгорания оказывается меньше топлива и кислорода. Как следствие, горение происходит при меньших температурах и давлении. Это один из наиболее эффективных методов уменьшения содержания NOx в выхлопных газах без существенного изменения характеристик двигателя. Процедура возврата части выхлопных газов обратно в камеру сгорания называется рециркуляцией

Рис. 1. Клапан EGR с пневматическим управлением.

Система, реализующая рециркуляцию может, быть как внутренней (за счет управляемого перекрытия газораспределительных клапанов), так и внешней, когда применяется система EGR с внешним EGR клапаном. Некоторые современные двигатели с электронной системой автоматического управления удовлетворяют строгим нормам по токсичности выхлопных газов за счет изменения фаз газораспределения (без системы EGR). Рассмотрим состав системы:
основная часть - клапан EGR. Обеспечивает перепускание газов из выпускного во впускной коллектор. По причине постоянного контакта с раскалёнными газами - наименее живучая часть системы. Основная, она-же и самая главная неисправность - негерметичность. В разных модификациях системы EGR может управляться как электрически ( большая часть автомобилей GM ) так и пневматически ( основная масса автомобилей ) .соленоид EGR. Применяется в системах с пневматическим управлением клапаном. Основная неисправность та-же что и для клапана - негерметичность и на работе двигателя сказывается одинаково так-как в результате мы тоже получаем открытый клапан EGR.датчик положения штока клапана EGR / датчик степени открытия клапана EGR. Случается что ломаются, но кроме загоревшейся лампы неисправности двигателя никаких неприятных последствий не наблюдается.
блок управления двигателя.
Функционирование системы EGR при различных режимах работы двигателя
Для эффективной работы системы EGR достаточно небольшого количества выхлопных газов, поэтому для их подачи используются каналы малого сечения. Концентрация МОХ в выхлопных газах зависит от оборотов, температуры и нагрузки двигателя. При низких оборотах образуется незначительное количество МОХ, и в рециркуляции выхлопных газов нет необходимости. При движении автомобиля на большой скорости или при ускорении, когда двигатель должен работать на полной мощности, система EGR не используется, так как основным приоритетом в таких режимах является не понижение концентрации NOX в выхлопных газах, а максимальная мощность. 
Как правило, система EGR не используется и при прогреве двигателя, когда образование МОХ незначительно, но двигатель нуждается в высокой температуре сгорания для быстрого прогрева. Наиболее интенсивно система рециркуляции используется при средних нагрузках двигателя на скорости 50...120 км/ ч. Ранние механические системы EGR были несовершенными и несколько снижали мощность двигателя. Их вытеснили современные системы EGR с электронным управлением.

Рис. 2. Вариант подключения клапана EGR

Система EGR и детонация


Детонация возникает при повышенных давлении и температуре в камере сгорания. Мощность двигателя при этом уменьшается. Двигатели с каталитическими нейтрализаторами, работающие на неэтилированном бензине, более склонны к детонации, чем двигатели без нейтрализатора, использующие этилированный бензин.
В современных двигателях с электронным управлением способность системы EGR понижать давление и температуру в камере сгорания используется и для контроля за детонацией. Такой метод более эффективен по сравнению с задержкой искрообразования. Если на современном двигателе с электронным управлением отключить EGR, можно услышать характерный для детонации звон клапанов, исчезающий при восстановлении работоспособности системы EGR.

Пневмомеханические системы EGR


Впервые система EGR была применена в 1972 году на американских автомобилях Chrysler, продаваемых в Калифорнии. Система была пневмомеханической и в ней через впускную трубу ниже карбюратора проходил патрубок с выхлопными газами, которые поступали в ТВ-смесь через калиброванные отверстия. Эта простейшая конструкция оказалась неэффективной, так как рециркуляция выхлопных газов производилась постоянно на всех режимах, приводя к замедлению прогрева двигателя и к неустойчивой работе на холостых оборотах.

Рис. 3. Термоклапан. Слева двигатель не прогрет, справа прогрет:

1 — термочувствительный элемент;
2 — запирающий клапан;
3 — канал открыт;
4 — патрубок к клапану EGR;
5 — патрубок к источнику разрежения;
6 — охлаждающая жидкость

В 1972 г. на автомобилях Buick была применена другая пневмомеханическая система EGR, где потоком рециркуляции управлял специальных клапан (рис. 1). Конструкция оказалась удачной и в различных вариантах исполнения применяется и по настоящее время. Клапан 1 удерживается в закрытом состоянии пружиной 2. При подаче разрежения в вакуумную полость 3 мембрана 5 преодолевает сопротивление пружины 2 и открывает клапан 1, выхлопные газы по каналу 6 проходят в задроссельную зону 7 впускного коллектора. Патрубок 4 клапана EGR подключается к впускному коллектору в области дроссельной заслонки 8 (рис. 2). 
На холостых оборотах и при торможении дроссельная заслонка 8 закрыта, разрежение над заслонкой практически отсутствует, клапан EGR закрыт, что и требуется. При средних нагрузках двигателя дроссельная заслонка 8 приоткрыта, и так как под ней возникает разрежение, то клапан EGR открывается. При полной мощности дроссельная заслонка открыта, разрежение в области дроссельной заслонки слабое, клапан EGR будет закрыт. В большинстве случаев такой пневмоклапан EGR монтируется на впускном коллекторе и соединяется с впускной и выпускной системами (проходами в литье или внешними стальными трубками, см. рис. 2).

Рис. 4. Клапан с двумя диафрагмами:

1 — диафрагмы;
2 — малый диск;
3 — к впускному коллектору;
4- большой диск;
5 — к термоклапану

На некоторых моделях автомобилей Ford и Chrysler (выпуска до начала 80-х годов) в системе EGR использовалось разрежение в диффузоре карбюратора. Так как разрежение здесь слабое, приходилось использовать вакуумный усилитель, что значительно усложняло систему. В исправном состоянии такие пневмомеханические системы способны управлять рециркуляцией выхлопных газов при изменении нагрузки двигателя. Пневмомеханические системы EGR с сигналом разрежения от диффузора из-за низкой их надежности и высокой сложности в настоящее время не находят применения. 
Пневмомеханические системы EGR с управлением от разрежения за дроссельной заслонкой работают надежно, но не обладают достаточной точностью для обеспечения эффективной и экономичной работы двигателя на всех режимах. Так как температура двигателя не влияет на величину разрежения в задроссельной зоне, то система EGR включается и в режиме прогрева двигателя, что приводит к неустойчивости его оборотов.

Рис. 5. Клапан EGR с преобразователем высокого давления выхлопных газов:

1 — вентиляционное отверстие (связь с атмосферой);
2 — вспомогательная пружина;
3 — жиклерное отверстие вакуумной камеры (открыто);
4 — жиклерное отверстие вакуумной камеры (закрыто);
5 — вакуумная камера с главной пружиной;
6 — штуцер для подвода разрежения;
7 — диафрагма;
8 — полый шток;
9 — поток выхлопных газов во впускном коллекторе;
10 — низкое давление выхлопных газов (клапан EGR закрыт);
11 — выхлопные газы под высоким давлением (клапан EGR открыт)
Для управления системой EGR по температуре двигателя на радиаторе или в водяной рубашке устанавливается термоклапан (рис. 3), который подключает систему EGR к источнику разрежения только после прогрева двигателя до рабочей температуры (Тд > 60°С).

Рис. 6. Клапан EGR с преобразователем низкого давления: 
1 — диафрагма;
2 — преобразователь;
3 — поток выхлопных газов во впускной коллектор;
4 — выхлопные газы из выпускного коллектора;
5 — запорное устройство клапана EGR;
6 — диафрагма преобразователя;
7 — штуцер для подвода разрежения;
8 — жиклерное отверстие (закрыто);
9 — главная пружина;
10 — шток 
Для пневмомеханических систем EGR разработаны и применяются различные способы управления рециркуляцией выхлопных газов в зависимости от режима двигателя:
Таймеры, блокирующие систему EGR сразу после включения двигателя. Термоклапаны, отключающие источник разрежения от клапана EGR при низкой температуре ТВ-смеси во впускном коллекторе. Блокировка системы EGR при высокой скорости движения автомобиля по сигналу от спидометра. Двухступенчатое управление по высокому и низкому разрежению в пневмоклапане EGR с двумя диафрагмами (рис. 4).Работа системы EGR с учетом давления выхлопных газов
Давление выхлопных газов в выпускном коллекторе связано с нагрузкой двигателя и используется в системе EGR для оптимизации ее работы. Наиболее удачной оказалась конструкция, появившаяся в конце 70-х годов на автомобилях Ford и General Motors, где преобразователь давления выхлопных газов интегрирован в клапан EGR. Различают преобразователи высокого давления (рис. 5) и преобразователи низкого давления (рис. 6). 
В системах с преобразователем высокого давления (рис. 5) выхлопные газы 11 через полый шток 8 закрытого клапана EGR поступают в пространство под диафрагмой 7. При достаточном давлении они преодолевают сопротивление вспомогательной пружины 2 и закрывают жиклерное отверстие 3 в вакуумной камере 5. Вакуумная камера 5 становится герметичной и прикладываемое через штуцер 6 разрежение открывает клапан EGR. Давление выхлопных газов в зоне клапана EGR падает, жиклерное отверстие открывается, и клапан EGR снова закрывается. Процесс повторяется с частотой около 30 Гц.

Рис. 7. Электропневмоклапан с управлением по принципу широтно-импульсной модуляции: 
1 — вакуумная линия к клапану EGR;
2 — линия к источнику разрежения;
3 — диагностический нормально разомкнутый вакуумный ключ;
4 — запорная пружина;
5 — нормально закрытый пружиной 4 и обесточенный электроклапан;
6 — разъем;
7 — шина питания;
8-ЭБУ
Системы EGR с преобразователем низкого давления (рис. 6) используются в двигателях, где давление выхлопных газов в выпускном коллекторе относительно невелико. Здесь жиклерное отверстие 8 преобразователя 2 и запорное устройство 5 клапана EGR нормально закрыты. При подаче разрежения в штуцер 7 диафрагма 6 преодолевает сопротивление главной пружины 9, шток 10 поднимается и запорное устройство 5 клапана EGR открывается. Часть выхлопных газов 4 перепускается во впускной коллектор. Теперь давление выхлопных газов несколько падает, и жиклерное отверстие открывается, а клапан EGR закрывается. Процесс периодически повторяется. 
Клапан EGR с преобразователем низкого давления имеет высокое быстродействие и может устанавливаться на двигателях с высокой степенью сжатия, склонных к детонации.

Системы ECR с электронным управлением


Электропневматические системы


С начала 80-х годов систему EGR с пневмоклапаном начинают интегрировать в электронную систему управления двигателем. Подпрограммы в ЭБУ (электронном блоке управления) двигателя, обслуживающие EGR, получают входную информацию отдатчиков положения дроссельной заслонки, разрежения во впускном коллекторе, на некоторых моделях, отдатчика давления выхлопных газов в выпускном коллекторе. Кроме того, используется сигнал отдатчика температуры охлаждающей жидкости или устанавливается терморезистор в основании клапана EGR. Положение клапана EGR контролируется специальным датчиком 4 (рис. 8). ЭБУ управляет пневмоклапаном EGR опосредованно, с применением управляющего электропневмоклапана. Подключая или отключая источник разрежения через управляющий электропневмоклапан, ЭБУ реализует программное управление процессом рециркуляции. 
Типичная схема такого управления показана на рис. 7. Здесь ЭБУ коммутирует соленоид электроклапана на постоянной частоте 32 Гц (General Motors), а для управления разрежением, подаваемым на клапан EGR, используется широтно-импульсная модуляция, при которой изменяется соотношение времени открытого и закрытого состояний электропневмоклапана за период.

Рис. 8. Клапан EGR с управлением по утечке разрежения: 
1 — ввод разрежения;
2 — воздушный фильтр для подачи атмосферного воздуха;
3 — электроклапан;
4 — датчик положения клапана EGR;
5 — диафрагма;
6 — поток выхлопных газов на выходе клапана EGR;
7 — шина питания;
8 — ЭБУ;
9 — сигнал датчика положения клапана EGR;
10 — атмосферный воздух;
11 — вакуумная камера 
В другом варианте (Oldsmobile) электроклапан управляет утечкой разрежения над диафрагмой пневмоклапана системы EGR (рис. 8). В качестве датчика положения клапана EGR используется потенциометр 4 (рис. 8), преобразующий перемещение штока в напряжение управляющего сигнала на клемме A3. 
Управление по утечке разрежения сводится к подаче атмосферного воздуха 10 в вакуумную камеру 11 клапана EGR через электроклапан 3 с управлением от ЭБУ 8. Для повышения точности и быстродействия потенциометр электроклапана запитывается от стабилизатора напряжения через клемму А4 ЭБУ. Это обеспечивает быстродействие, достаточное для работы в двигателях с наддувом.

Цифровые клапаны EGR


Такие клапаны впервые применены в 1990 году на некоторых двигателях General Motors. Вакуумный сигнал здесь не используется. В цифровом клапане EGR между впускным и выпускным коллекторами (рис. 9) имеется три отверстия с площадями сечений в пропорции 4:2:1 или два отверстия с площадями в пропорции 2:1. Независимо управляемые от ЭБУ три соленоида в электроклапане открывают отверстия в различных комбинациях, обеспечивая 7 уровней потока рециркуляции выхлопных газов для трех отверстий или 3 уровня для двух. Конструкция оказалась надежней в эксплуатации и проще при сборке, чем традиционная система EGR с вакуумным управлением. В цифровом клапане запорные устройства с большим усилием прижаты к основанию и утечки маловероятны.

Рис. 9. Цифровой клапан EGR с тремя отверстиями: 
1 — крышка;
2 — болт;
3 — клапан;
4 — основание клапана EGR;
5 — прокладка;
6 — прокладка между основанием и блоком клапанов;
7 — основание блока электроклапанов;
8 — соленоиды 
Мониторинг системы EGR с помощью ЭБУ
Программное обеспечение ЭБУ современных автомобилей с помощью специальных подпрограмм - мониторов (emission monitor) позволяет контролировать до семи различных систем автомобиля, неисправность в работе которых может привести к увеличению токсичности выхлопных газов.Каждый монитор осуществляет тестирование (мониторинг) за время цикла "ключ зажигания включен - двигатель работает - ключ выключен” при выполнении определенных условий, в фоновом режиме, без участия человека. Обычно монитор выполняет свои функции во время движения автомобиля. Для контроля за работой системы EGR с электронным или цифровым управлением в память ЭБУ записываются штатные параметры, а также специальная подпрограмма для монитора EGR. С помощью этих данных монитор EGR контролирует эффективность работы системы рециркуляции выхлопных газов. Во время теста открывается и закрывается клапан EGR и наблюдаются реакции контрольного датчика. Выходной сигнал контрольного датчика сравнивается со значениями из калибровочной таблицы данных в памяти ЭБУ и определяется эффективность системы EGR. При неудовлетворительных результатах монитор запишет в память ЭБУ соответствующие коды ошибок. В качестве контрольного датчика могут быть использованы различные устройства. На автомобилях CHRYSLER контролируется изменение выходного напряжения датчика кислорода. При нормальной работе содержание кислорода в выхлопных газах повышается при закрывании клапана EGR и напряжение на выходе датчика кислорода уменьшается. Монитор запишет код ошибки, если это напряжение уменьшается недостаточно. Фирма FORD использует, по крайней мере два типа контрольных датчиков в зависимости от модели и типа автомобиля. В одном варианте применяется терморезистор с отрицательным коэффициентом сопротивления, установленный на входном патрубке системы EGR. Монитор контролирует температуру выхлопных газов при открытом и закрытом клапане. Для исправной системы EGR напряжение на терморезисторе ниже, когда клапан открыт. Если изменение напряжения не соответствует норме, монитор запишет в память ЭБУ код ошибки. В другом варианте в трубе между клапаном EGR и впускным коллектором делается вставка с калиброванным отверстием и измеряется дифференциальное давление по обе стороны от вставки. Когда клапан EGR открывается, это давление падает, что фиксируется монитором с помощью датчика дифференциального давления. Когда клапан EGR закрыт, давление по обе стороны вставки должно быть одинаковым. На автомобилях General Motors в качестве контрольного используется датчик абсолютного давления во впускном трубопроводе - MAP sensor, где давление изменяется при открывании клапана EGR. 

 

Поиск
ВХОД
облако тегов
Авто новости
социальные ссылки