Как работает клапан рециркуляции отработавших газов: Request blocked | HELLA

Система рециркуляции отработавших газов, Exhaust Gas Recirculation, EGR

Система рециркуляции отработавших газов (EGR – Exhaust Gas Recirculation) предназначена для снижения в отработавших газах оксидов азота за счет возврата части газов во впускной коллектор.

Оксиды азота образуются в двигателе под действием высокой температуры. Чем выше температура в камерах сгорания, тем больше образуется оксидов азота. Возврат части отработавших газов во впускной коллектор позволяет снизить температуру сгорания топливно-воздушной смеси, и, тем самым, уменьшить образование оксидов азота. При этом соотношение компонентов в топливно-воздушной смеси остается неизменным, а мощностные характеристики двигателя изменяются незначительно.

Система рециркуляции отработавших газов применяется как на дизельных, так и на бензиновых двигателях. На бензиновых двигателях внутреннего сгорания, оборудованных турбонаддувом, система рециркуляции отработавших газов не применяется.

В зависимости от стандарта токсичности отработавших газов, на дизельных двигателях внутреннего сгорания применяются различные схемы системы рециркуляции отработавших газов: высокого давления, низкого давления и комбинированная система рециркуляции.

Система рециркуляции отработавших газов высокого давления применяется на дизельных двигателях, отвечающих требованиям Евро 4 (содержание оксида азота в отработавших газах не более 0,25 г/км). Система обеспечивает отвод части отработавших газов непосредственно из выпускного коллектора перед турбокомпрессором и подачу в канал перед впускным коллектором.

Конструктивно система объединяет клапан рециркуляции и патрубки отвода отработавших газов. Клапан рециркуляции осуществляет перепускание отработавших газов из выпускной системы во впускной коллектор. Клапан имеет пневматический или электрический привод.

Работа пневматического клапана основана на разряжении, возникающем во впускном коллекторе (бензиновые двигатели) или создаваемым вакуумным насосом (дизельные двигатели). Величину разряжения, подающегося на клапан рециркуляции, регулирует управляющий клапан, представляющий собой электромагнитный клапан.

Интенсивность рециркуляции отработавших газов зависит от разницы давлений в впускной и выпускной системах. Величина давления в впускной системе регулируется с помощью дроссельной заслонки. При закрытии дроссельной заслонки уменьшается давление на впуске и соответственно повышается интенсивность рециркуляции. Вместе с тем с ростом объема рециркуляции уменьшается поток отработавших газов, проходящих через турбину компрессора, что снижает давление наддува.

Система рециркуляции отработавших газов не работает на холостом ходу, при холодном двигателе, а также при полностью открытой дроссельной заслонке.

Рециркуляция отработавших газов производится под контролем системы управления двигателем. По сигналу блока управления перемещается дроссельная заслонка и срабатывает клапан рециркуляции. Положение дроссельной заслонки контролируется потенциометрическим датчиком.

На отдельных двигателях в системе рециркуляции отработавших газов применяется охлаждение отработавших газов, которое дополнительно снижает температуру сгорания и, тем самым, уменьшает образование оксидов азота. Охлаждение производится путем прохождения охлаждающей жидкости через специальный радиатор, включенный в систему охлаждения двигателя. Для защиты от перегрева в систему охлаждения включен и корпус клапана рециркуляции.

На дизельных двигателях, отвечающих нормам Евро 5 (содержание оксида азота в отработавших газах не более 0,18 г/км) применяется система рециркуляции отработавших газов низкого давления

. В такой системе отработавшие газы отводятся после сажевого фильтра, охлаждаются в радиаторе системы рециркуляции, проходят через клапан (заслонку) рециркуляции и подаются в впускную систему непосредственно перед турбокомпрессором.

Система низкого давления обеспечивает меньшую температуру отработавших газов, отсутствие частиц сажи и, в конечном счете, меньшее содержание оксидов азота в выхлопе. Помимо этого все отработавшие газы проходят через турбину компрессора, поэтому давление наддува не снижается.

Регулирование интенсивности рециркуляции отработавших газов осуществляет система управления двигателем с помощью дроссельной заслонки, заслонки рециркуляции и выпускной заслонки. Заслонки имеют электрический привод. Величина открытия каждой из заслонок фиксируется потенциометрическими датчиками. Степень открытия заслонок определяется на основании заложенной в блок управления цифровой модели, учитывающей наполнение цилиндров, давление наддува и интенсивность рециркуляции отработавших газов.

На дизельных двигателях, отвечающих требованиям перспективного стандарта Евро 6 (содержание оксида азота в отработавших газах не более 0,08 г/км) применяется комбинированная система рециркуляции отработавших газов. Система имеет две отдельные магистрали рециркуляции отработавших газов – высокого и низкого давления.

Рециркуляция отработавших осуществляется аналогично рециркуляции на двигателях Евро 5. Кроме того в определенных режимах работы двигателя происходит дополнительная подача отработавших газов из магистрали высокого давления, что еще больше уменьшает содержание оксидов азота. Магистраль высокого давления не имеет охладителя отработавших газов.

 

 

Клапан рециркуляции отработанных газов — как он функционирует?

Система рециркуляции выхлопных газов, которая относится непосредственно к устройству двигателя внутреннего сгорания, являет собою клапан, который соединяет на определенных режимах работы пространство выпускного коллектора с задроссельным пространством впускного коллектора. Данная система применяется практически на всех типах двигателей: газовых, дизельных и бензиновых.

Основное ее предназначение заключается в снижении токсичности всех отработанных газов, которые содержат оксиды азота, что вырабатываются при частичных нагрузках системы. Некоторая часть отработанных, а с точки зрения уже инертных газов, будет напрямую попадать в цилиндры как осадок и балласт, что будет вызывать снижение апогейной температуры горения, посредством чего будет происходить снижение уровня выбросов оксидов азота, которые образуются при огромных температурах и являют собою наиболее токсичные вещества. Сама же работа системы будет вызывать снижение эффективности и мощности двигателя.

• 1. Система ЕГР — защита мотора и окружающей среды.
• 2. Первый рециркуляционный клапан.
• 3. Второе устройство — клапан рециркуляции картерных газов.

Элементарная механическая система являет собою устройство клапана, посредством которого происходит соединение выпускного и впускного коллектора. Сам клапан будет открываться от воздействия разрежения, которое происходит во впускном коллекторе.

Для стабилизации и нормализации работы двигателя внутреннего сгорания в режиме холостого хода система будет отключена. Это будет достигаться тем, что порт, который соединяет впускной коллектор с герметической камерой клапана, располагается в задроссельном пространстве, в тот момент, когда дроссельная заслонка находится закрытой. Современные системы подачи отработанных газов являются достаточно простыми устройствами, так как управляются посредством электронных клапанов, которые связаны со всей системой управления двигателем внутреннего сгорания.

Так, большинство сегодняшних конструкций двигателей, которые используют управление фазами газораспределения, реализует вышеуказанную процедуру, которая заключается в прибавлении выхлопных газов к рабочей смеси, посредством управления фазами газораспределения, что значительно снижает сложность конструкции мотора и на порядок повышает его работу.

Под воздействием высоких температур непосредственно в двигателе образуются оксиды азота – сложные токсические вещества. Чем температура выше в камерах сгорания мотора, тем количество образующихся оксидов азота будет больше. Из-за возврата определенной части отработанных газов назад во впускной коллектор происходит снижение температуры сгорания воздушно-топливной смеси, посредством чего снижается и количество образований оксидов азота. Соотношение всех конструктивных компонентов в самой смеси будет неизменным, а мощностные параметры двигателя внутреннего сгорания подвергнутся небольшим изменениям.

Уже упоминался тезис о том, что система рециркуляции отработанных газов может применятся как на бензиновом типе двигателя, так и на дизельном. На первом типе двигателя внутреннего сгорания, которые оборудуются турбонаддувом, не применяется система рециркуляции отработанных газов. Непосредственно схема рециркуляции отработанных газов зависит от стандарта токсичности этих газов. Так, в автомобильной природе для дизельных двигателей внутреннего сгорания применяются несколько систем рециркуляции таких газов: система низкого давления, высокого давления и комбинированная система рециркуляции.

1. Система ЕГР — защита мотора и окружающей среды.

Одной из важнейших проблем, которая возникла у множества автомобильных конструкторов, является снижение вредного воздействия на окружающую среду двигателей внутреннего сгорания. Так, свой вред от работы транспортного средства получает природа, посредством выхлопных газов. Образуются самые токсичные соединения, которые составляют оксиды азота, по двум причинам: из-за высокой температуры сгорания топлива; из-за очень высокого давления смеси в самой камере сгорания. После снижения температуры воспламенения значительно улучшится показатель токсичности газов. Сделать это можно посредством того, что определенная часть всех отработанных газов будет возвращаться в камеру сгорания.

Круговорот выхлопных газов в двигателях внутреннего сгорания имеет свое наименование: система рециркуляции отработанных газов, за работу которой отвечает клапан рециркуляции выхлопных газов. Это не является чем-то новым для автомобильных производителей, так как данная деталь используется практически во всех бензиновых и дизельных двигателях.

Вся суть процесса – это направление определенной части отработанных газов во впускной коллектор из выпускного коллектора, где произойдет смешивание их с воздушно-топливной смесью. За выполнение качественно и своевременно данной операции отвечает клапан пресловутый. При учете того, что любое перераспределение газов будет вызывать определенные изменения, устройство будет помогать в решении некоторых вопросов: снижении концентрации токсических веществ в выхлопе, а также – ограничении максимальной температуры сгорания топлива исключая перегрев; увеличение ресурса работы деталей двигателя внутреннего сгорания. Так, существует два клапана, которые отвечают за рециркуляцию отработанных газов.

2. Первый рециркуляционный клапан.

Первое устройство являет собою небольшой объемный диск, который располагается на головке блока двигателя с трубочкой, которая соединяется с выпускным коллектором. В состоянии покоя данный клапан закрыт. При запуске двигателя образуется разряжение воздуха во впускном коллекторе, из-за чего в движение приходит мембрана, открывающая главный клапан. Именно этот момент знаменует благополучное поступление выхлопных газов обратно в камеры сгорания вместе с топливной смесью. Работа двигателя предусматривает поступление вместе с топливом нагретых газов, из-за чего, если клапан выйдет из строя или не сможет открыться, или наоборот открыт, возникают значительные изменения в его работе. Сам двигатель внутреннего сгорания может как работать с перебоями и нарушениями, так и вовсе заглохнуть.

3. Второе устройство — клапан рециркуляции картерных газов.

Второе устройство, которое отвечает непосредственно за утилизацию отработанных газов, называется картерным. Это связано с тем, что определенная часть газов из камеры сгорания будет поступать напрямую в картерное пространство. Если отвод газов из картера будет налажен, то некоторое время спустя давление будет выдавливать все заглушки, сальники и эластичные прокладки. Во избежание таких поломок нужно использовать картерный клапан отработанных газов. Если же главное устройство рециркуляции отработанных газов рассчитано с направлением на отбор газов, то вторичная система является необходимой, а ее изготовление в виде клапана не является случайностью.

Все исходит из того, что в самом картере образуется масляно-газовая смесь. Напрямую из картера вместе со всеми газами будут покидать маленькие масляные капли, и в случае допущения этого, нужно будет очень часто пополнять уровень двигательного масла. Во избежание этого, такого рода клапан в своем арсенале имеет устройство маслоуловителя. Патрубок клапанный будет вести к воздушному фильтру, посредством которого газ поступает в двигатель.

Рециркуляция отработавших газов (EGR) полное руководство — архитектуры — x-engineer.org

В этой статье основное внимание уделяется типам (архитектурам) системы рециркуляции отработавших газов (EGR) . Для получения более подробной информации о том, зачем нужна система EGR в двигателе внутреннего сгорания, как она работает и какие компоненты содержит система EGR, читайте также в следующих статьях:

• Полное руководство по рециркуляции отработавших газов (EGR) — введение
• Полное руководство по рециркуляции отработавших газов (EGR) — компоненты

Системы рециркуляции отработавших газов (EGR) широко используются в дизельных двигателях с целью снижения образования оксидов азота (NO _x ) за счет снижения температуры сгорания и количества кислорода в цилиндрах.

В зависимости от того, рециркулируют ли выхлопные газы до или после турбонагнетателя, существует два типа систем EGR:

• EGR высокого давления
• EGR низкого давления

EGR высокого давления

Система EGR высокого давления по сравнению с системой EGR низкого давления называется «классической» архитектурой EGR. Эта архитектура является наиболее распространенной и используется на дизельных двигателях, начиная с норм выбросов загрязняющих веществ Евро-2. В системе рециркуляции отработавших газов высокого давления отработавшие газы забираются перед турбиной и снова подаются во впускной коллектор после компрессора, то есть в зону высокого давления как выпускного, так и впускного коллекторов.

Изображение: Система рециркуляции отработавших газов высокого давления (EGR)
Кредит: Bosch

1. двигатель внутреннего сгорания
2. впускной коллектор
3. впускной дроссель
4. перепускной канал охладителя EGR
5. охладитель EGR
6. перепускной клапан охладителя EGR
9000 7 Клапан EGR
7. Интеркулер (турбокомпрессор)
8. Турбокомпрессор
9. Расходомер воздуха на впуске
10. Катализатор окисления дизельного топлива (DOC) и дизельный сажевый фильтр (DPF)

Клапан EGR расположен со стороны выпускного коллектора по нескольким причинам:

• сводит к минимуму дополнительный объем газа в выпускном коллекторе за счет дополнительных каналов, чтобы свести к минимуму влияние на волны давления; это сохраняет кинетическую энергию выхлопных газов, что приводит к более быстрому отклику турбокомпрессора
• снижает риск блокировки клапана EGR из-за отложений; отложения твердых частиц обычно образуются, когда температура выхлопных газов ниже 150 °C, размещение клапана EGR на стороне выпуска, где температура высокая, снижает риск образования отложений
• защищает другие компоненты системы EGR (радиатор, впускной дроссель) от волн давления отработавших газов, особенно при высокой нагрузке двигателя

В большинстве рабочих точек двигателя (обороты и крутящий момент) существует достаточная разница давлений между выпуском (выше) и впуском (ниже), что позволяет выхлопным газам поступать во впускной коллектор, когда клапан EGR открыт. Если разности давлений недостаточно, впускной дроссель закрывается и давление во впускном коллекторе падает, что позволяет выхлопным газам выходить из выпускного коллектора.

Система рециркуляции отработавших газов высокого давления способна обеспечить высокие скорости рециркуляции отработавших газов благодаря малому объему и высокой динамике газового контура рециркуляции отработавших газов. Это позволяет быстро регулировать функцию скорости рециркуляции отработавших газов в зависимости от рабочей точки двигателя. Кроме того, поскольку выхлопной газ смешивается с воздухом, всасываемым после компрессора, нет воздействия твердых частиц на крыльчатку компрессора. По этой причине надежность турбокомпрессора не страдает и может работать с номинальной производительностью в течение всего срока службы. Однако охладитель EGR должен выдерживать разрушительное воздействие высокого давления и высокой температуры выхлопных газов.

Система рециркуляции отработавших газов низкого давления

Стандарт Евро-6 снизил предел выбросов NO _x до 80 мг/км в цикле NEDC по сравнению с 180 мг/км для стандарта Евро-5. Это значительное снижение привело к увеличению скорости рециркуляции отработавших газов и внедрению систем рециркуляции отработавших газов низкого давления.

В системе рециркуляции отработавших газов низкого давления отработавшие газы отбираются после турбины и повторно подаются во впускной коллектор перед компрессором, то есть в зону низкого давления как выпускного, так и впускного коллекторов. Первое автомобильное приложение для легковых автомобилей с системой EGR низкого давления было продано на VW Jetta с 2,0-литровым двигателем TDI, соответствующим ограничениям выбросов Tier 2 Bin 5 для рынка США (конец 2008 г.).

Изображение: система рециркуляции выхлопных газов низкого давления (EGR)
Кредит: Bosch расходомер воздуха

каталитический нейтрализатор дизельного двигателя (DOC) и сажевый фильтр (DPF)

выпускной дроссель

клапан EGR

охладитель EGR

В архитектуре EGR низкого давления клапан EGR расположен после дизельного сажевого фильтра (DPF). Таким образом, сажа не попадает в клапан рециркуляции отработавших газов, охладитель или турбонагнетатель. Еще одним преимуществом является более низкая температура выхлопных газов, что снижает термическую нагрузку на компоненты системы рециркуляции отработавших газов (клапан, охладитель, дроссельная заслонка). Из-за более низких температур система рециркуляции отработавших газов низкого давления более эффективно снижает выбросы NO 9.0015 x выбросов по сравнению с системой EGR высокого давления.

Основным недостатком системы EGR низкого давления является более высокая инерционность выхлопных газов. Все воздуховоды и компоненты находятся относительно далеко от двигателя и не могут быстро реагировать на изменение скорости рециркуляции отработавших газов. По этой причине скорость рециркуляции отработавших газов для рециркуляции отработавших газов низкого давления ниже по сравнению с рециркуляцией отработавших газов высокого давления, чтобы избежать рециркуляции чрезмерного количества выхлопных газов обратно в двигатель.

Преимущества и недостатки системы рециркуляции отработавших газов низкого давления по сравнению с системой рециркуляции отработавших газов высокого давления приведены в таблице ниже.

Система рециркуляции отработавших газов низкого давления и система рециркуляции высокого давления
Преимущества	Недостатки 9012 0
имеет естественную разницу давлений между выпускным и впускным коллекторами, что позволяет выхлопным газам течь позволяет сохранять энергию выхлопных газов перед входом в турбину более подходит для использования при полной нагрузке двигателя создает лучшую смесь выхлопных газов с воздухом перед поступлением в цилиндры очиститель отработавших газов (если принимать после DPF) защищает компоненты EGR от отложений	повышение температуры всасываемого газа может привести к термическому отказу компрессора (этот риск может быть снижен за счет охлаждения отработавших газов) водяной конденсат может вызвать эрозию (физическое повреждение) крыльчатки компрессора более высокая инерция газа из-за более длинной цепи EGR, меньшее время отклика при регулировке скорости EGR

Гибридная (комбинированная) двухконтурная система рециркуляции отработавших газов

Гибридная (комбинированная) система рециркуляции отработавших газов объединяет рециркуляцию высокого и низкого давления на одном двигателе. Этот тип архитектуры EGR также называется двухконтурной системой EGR .

Преимущество этой архитектуры заключается в том, что она сочетает в себе преимущества систем рециркуляции отработавших газов как низкого, так и высокого давления, переключаясь между ними в зависимости от рабочей точки двигателя (частоты вращения и крутящего момента). Гибридный (комбинированный) EGR позволяет турбокомпрессору работать в области высокой эффективности в любой рабочей точке двигателя внутреннего сгорания.

Изображение: двухконтурная (гибридная) система рециркуляции отработавших газов (EGR) (VW 2.0 TDI) 008

датчики давления в цилиндрах

пьезосистема впрыска топлива Common-Rail

охладитель наддувочного воздуха (интеркулер)

дроссельная заслонка

клапан EGR высокого давления

клапан EGR низкого давления

Радиатор рециркуляции отработавших газов

Катализатор окисления дизельного двигателя (DOC) и сажевый фильтр (DPF)

обедненная смесь NO _x ловушка (LNT)

выпускной дроссельный клапан

катализатор сероводорода (H ₂ S)

Недостатком двухконтурной системы рециркуляции отработавших газов являются дополнительные затраты, сложность и потребность в пространстве, обусловленные большим количеством компонентов и потенциальными проблемами с управлением скоростью рециркуляции отработавших газов в зависимости от режима работы двигателя. Алгоритм управления становится довольно сложным, поскольку необходимо управлять несколькими приводами (клапан рециркуляции отработавших газов высокого/низкого давления, дроссельная заслонка впуска/выпуска и лопатки турбины/перепускной клапан), чтобы получить необходимое количество воздуха и выхлопных газов в цилиндры.

Специальная система рециркуляции отработавших газов (D-EGR)

В двигателях с искровым зажиганием высокий уровень рециркуляции отработавших газов (более 15%) повышает эффективность использования топлива и снижает выбросы загрязняющих веществ. Недостатком является то, что высокие скорости EGR могут вызвать неполное сгорание и увеличение выбросов углеводородов (HC). Чтобы преодолеть это, стабильность горения можно улучшить, дополнив воздушный заряд чистым водородом (H ₂ ) или преобразованным топливом, которое состоит из смеси монооксида углерода (CO) и водорода (H ₂ ).

Воздействие высоких скоростей рециркуляции отработавших газов на двигатель с искровым зажиганием обобщено в таблице ниже: 120 Недостатки

• снижают температуру выхлопных газов, что уменьшает или устраняет необходимость в обогащении для охлаждения двигателя при высоких нагрузках
• уменьшают детонацию двигателя, позволяют работать двигателю со степенью сжатия выше 12:1
• снижение выбросов CO и NO _x за счет снижения температуры сгорания
• снижение насосных потерь, что приводит к повышению эффективности двигателя 08

Юго-западный научно-исследовательский институт (SwRI) разработал специальную систему рециркуляции отработавших газов (D-EGR) , которая представляет собой систему рециркуляции отработавших газов, использующую преобразование топлива в цилиндрах для повышения экономии топлива и снижения выбросов. Весь выхлоп подгруппы силовых цилиндров (выделенные цилиндры) направляется непосредственно во впуск. Эти цилиндры работают с высоким содержанием топлива, производя водород (H ₂ ) и угарный газ (CO), способные улучшить стабильность горения, устойчивость к детонации и продолжительность горения.

Изображение: Специальная система рециркуляции отработавших газов (D-EGR)
Авторы и права: SwRI (Юго-Западный научно-исследовательский институт)

Процесс риформинга топлива происходит внутри силового цилиндра, работающего на избыточном топливе. Богатое горение приводит к образованию большого количества водорода (H ₂ ) и угарный газ (CO), которые затем рециркулируют обратно в двигатель. Поскольку преобразование топлива происходит в цилиндре, вырабатывающем энергию, и все продукты сгорания рециркулируют, можно избежать обычных потерь, связанных с преобразованием топлива во внешнем устройстве.

Поскольку цилиндры с высоким содержанием топлива также генерируют высокие уровни окиси углерода (CO), существует возможность установки катализатора конверсии водяного газа (WGS) в систему EGR для дальнейшего повышения уровня водорода (H ₂ ) в выхлопных газах. Катализатор WGS преобразует монооксид углерода (CO) и воду (H ₂ O) в водород (H ₂ ) и диоксид углерода (CO ₂ ).

В двух словах, технология D-EGR позволяет одновременно охлаждать рециркулирующие отработавшие газы и преобразованное топливо.

Специальная концепция EGR, в которой используются отдельные цилиндры, предназначенные для производства EGR, была протестирована на 2,4-литровом атмосферном двигателе как при низкой, так и при высокой нагрузке. Двигатель был сконфигурирован для работы со сверхвысокой степенью сжатия (14:1) с охлаждаемой системой рециркуляции отработавших газов. В этом приложении один цилиндр из четырех использовался в качестве специального цилиндра EGR, обеспечивая постоянный 25% EGR для двигателя. Результаты показывают, что при работе специального цилиндра EGR с обогащением вырабатывается достаточное количество водорода (H ₂ ) и угарный газ (CO), чтобы значительно улучшить скорость сгорания и устойчивость двигателя к EGR.

Улучшение устойчивости к рециркуляции отработавших газов и сгорания приводит к снижению расхода топлива до 10 % при малых нагрузках. Кроме того, добавление водорода (H ₂ ) уменьшает расстояние гашения смеси и улучшает устойчивость к разбавлению, что способствует более полному сгоранию, что приводит к значительному снижению содержания окиси углерода (CO) и углеводородов (HC) по сравнению с исходным уровнем, без наддува. № 9Выбросы 0015 x увеличились с улучшенным сгоранием, но из-за 25% рециркуляции отработавших газов они все еще были значительно ниже, чем у неразбавленного двигателя.

Ссылки:
[1] Dedicated EGR: A New Concept in High Efficiency Engines, Terry Alger and Barrett Mangold, Southwest Research Institute, 2009.
[2] Technology today, Southwest Research Institute, Summer 2013.

Клапан рециркуляции выхлопных газов: что это такое и как он работает 900 01

20 марта 2020 г.

Дерек Ф

В наши дни в автомобилях используется широкий спектр систем и компонентов, чтобы максимально уменьшить воздействие на окружающую среду. Удивительно и вопреки распространенному мнению, в этом нет ничего нового. Да, новые противоэмиссионные системы намного эффективнее, чем раньше, но некоторые из них используются уже давно. Благодаря развитию технологий некоторые компоненты со временем были значительно улучшены. Одной из таких систем является система рециркуляции отработавших газов и конкретно клапан EGR. Несмотря на то, что неисправный клапан ERG играет важную роль в снижении токсичных выбросов вашего автомобиля, он может значительно снизить производительность вашего автомобиля. К счастью, мы создали это руководство, чтобы помочь вам понять, что делает клапан рециркуляции отработавших газов, как работают разные модели и каковы их плюсы и минусы.

Что означает EGR?

Проще говоря, EGR означает рециркуляцию выхлопных газов. Клапан EGR является частью выхлопной системы вашего автомобиля наряду с другими компонентами. Клапан продувки адсорбера, например, также является частью той же системы, но действует на другую систему. Система EGR используется для рециркуляции части сгоревших выхлопных газов обратно в поток всасываемого воздуха с целью охлаждения внутренней части камер сгорания. Поскольку газы NOx в основном образуются, когда азот и кислород подвергаются воздействию высоких температур, это значительно сократит выбросы NOx в атмосферу.

Кроме того, охлаждение камер сгорания снижает потери тепла в окружающие помещения. Это позволит преобразовать больше тепла в большее количество кинетической энергии во время следующего цикла, что приведет к увеличению мощности.

Как работает клапан EGR?

При низких температурах и когда транспортное средство не находится под нагрузкой, образуется очень мало NOx. Поскольку образуется мало NOx, клапан EGR не нужен. Существуют разные модели клапанов, работающие по-разному, но все они могут открываться или закрываться по требованию.

В каких автомобилях используются клапаны рециркуляции отработавших газов? Клапаны EGR

широко используются в большинстве бензиновых и дизельных двигателей с 1970-х годов. Большинство автомобилей на дороге в эти дни имеют один. Однако клапаны EGR работают для дизельных и газовых двигателей по-разному.

Однако для некоторых современных двигателей клапан EGR больше не требуется. Технология Variable Valve позволяет регулировать синхронизацию выпускных клапанов, создавая тот же эффект, что и клапан EGR. Достижения в технологии VVT могут скоро сделать клапаны EGR устаревшими.

Например, новый двигатель, разработанный производителем суперкаров Koenigsegg, использует отдельные электрические соленоиды для активации каждого клапана, а не механический распределительный вал. Если эта технология получит распространение, функция клапана рециркуляции отработавших газов будет автоматически включена в работу двигателя.

Типы клапанов EGR

В настоящее время используется не менее шести типов клапанов EGR. Каждый работает по-разному, но выполняет одну и ту же цель. Некоторые из наиболее распространенных типов описаны ниже. У каждого есть преимущества и ограничения.

Вакуумный клапан EGR

Это обычный вакуумный клапан EGR. Хотя этот тип клапана работает нормально, он определенно не так эффективен, как более новые конструкции.

Оригинальный клапан рециркуляции отработавших газов до сих пор используется на многих типах легковых и грузовых автомобилей. Этот тип клапана рециркуляции отработавших газов основан на вакууме двигателя, поступающем обычно из впускного коллектора, чтобы открывать и закрывать клапан, чтобы обеспечить рециркуляцию выхлопных газов. Проще говоря, когда водитель нажимает на педаль газа и запускает двигатель под нагрузкой, внезапное падение давления во впускном коллекторе стягивает небольшую диафрагму внутри клапана. Это заставит клапан открыться и позволить газам пройти.

Несмотря на свою работоспособность, этот тип клапана системы рециркуляции отработавших газов наименее чувствителен к изменениям режима работы двигателя.

Электрический клапан рециркуляции отработавших газов

С развитием электроники инженеры смогли использовать электрические соленоиды вместо диафрагмы для открытия клапана.

Электрический клапан EGR управляется непосредственно модулем управления силовым агрегатом. Этот распространенный тип клапана EGR значительно снижает выбросы и улучшает производительность.

В настоящее время используются как минимум три основных типа электрических клапанов EGR:

• Линейные клапаны EGR — управляются PCM в соответствии с обратной связью, которую компьютер получает от датчика положения дроссельной заслонки, датчика массового расхода воздуха, контроля температуры двигателя и оборотов;
• Двойные клапаны EGR – управляются соленоидом, управляемым PCM, и вакуумным клапаном;
• Усовершенствованные клапаны EGR – управляются через PCM, а также вакуумный клапан с реле перепада давления, что обеспечивает еще большую эффективность.

Электрическая система рециркуляции отработавших газов с охладителем

Охладитель выхлопных газов может еще больше повысить эффективность двигателя. Во многих дизельных двигателях используются клапаны рециркуляции отработавших газов, которые включают в себя охладитель и сажевый фильтр.

Общеизвестно, что более холодный, более плотный заряд воздуха приводит к большей мощности и еще меньшему количеству выбросов. Недостатком большинства систем рециркуляции выхлопных газов является повторное введение горячих выхлопных газов в уже горячую камеру сгорания. Электрический EGR с охладителем помогает компенсировать тепло выхлопных газов, снижая температуру и повышая эффективность. Эти типы клапанов EGR могут значительно снизить выбросы, но также могут вызвать другие проблемы, особенно с дизельными двигателями, которые имеют тенденцию рециркулировать сажу с выхлопными газами.

Клапан рециркуляции отработавших газов с электродвигателем постоянного тока с реакцией датчика Холла

Они часто используются в дизельных двигателях, где требуется быстро открывающийся клапан с повышенным давлением открытия.

Работа системы рециркуляции отработавших газов в системе Common Rail

Этот тип клапана рециркуляции отработавших газов, используемый как в дизельных, так и в бензиновых двигателях, создает большую разницу давлений между импульсами выхлопа и впуска.

Дроссельный турбоклапан рециркуляции отработавших газов

Новая экспериментальная идея использует дроссельный клапан в турбонагнетателе для снижения давления на впуске, тем самым повышая эффективность рециркуляции отработавших газов в цилиндре. Эта технология находится в стадии разработки для современных экологически чистых дизельных технологий.

Клапаны системы рециркуляции отработавших газов снижают выбросы и повышают производительность

Чрезмерный уровень смога побудил регулирующие органы требовать от инженеров создания устройств, снижающих выбросы. Ранние образцы клапанов EGR действительно снижали выбросы, но также снижали эффективность использования топлива и снижали производительность. Эти недостатки частично или полностью компенсируют влияние клапана рециркуляции отработавших газов.

По мере того, как инженеры узнавали больше о влиянии выхлопных газов на цикл сгорания, они понимали положительные и отрицательные эффекты. Вакуумные клапаны системы рециркуляции отработавших газов хорошо снижают выбросы NOx, но также могут подавать горячий грязный воздух в камеру сгорания, что снижает количество доступного свежего кислорода. Это может снизить КПД двигателя и привести к чрезмерному количеству несгоревшего топлива в потоке выхлопных газов.

Разработка охлаждаемых клапанов EGR

Снижение температуры потребовало от инженеров разработки клапанов EGR, охлаждающих воздух. Инженеры, работающие над дизельными двигателями, разработали одни из первых охлаждаемых клапанов EGR. Более холодный заряд воздуха приводил к накоплению сажи. В конце концов, сажа создает серьезные проблемы во впускных камерах. Сажа образуется во влаге и накапливается в камерах сгорания.

С появлением на рынке охлаждаемых клапанов системы рециркуляции отработавших газов большинство производителей также начали внедрять сажевые фильтры. Эти фильтры могут удалять большую часть сажи из рециркулирующих выхлопных газов, тем самым предотвращая воздействие слишком большого количества сажи. Владельцам легковых и грузовых автомобилей с дизельным двигателем необходимо периодически заменять сажевые фильтры.

Больше мощности за счет улучшенных клапанов системы рециркуляции отработавших газов

Доступные сегодня двигатели с компьютерным управлением используют преимущества работы клапана системы рециркуляции отработавших газов. Клапаны рециркуляции отработавших газов помогают снизить выбросы и повысить производительность. Более холодный и плотный заряд воздуха обеспечивает лучшую схему сгорания, что приводит к значительному повышению эффективности использования топлива и мощности.

Последние слова

Клапан рециркуляции отработавших газов больше не является самостоятельным устройством. Большинство используемых сегодня клапанов рециркуляции отработавших газов требуют ввода от PCM для правильной работы. Входные данные являются переменными и требуют, чтобы такие компоненты, как датчик массового расхода воздуха и датчики O2, функционировали правильно. Проблемы с этими датчиками могут привести к тому, что клапаны EGR, управляемые PCM, будут работать менее эффективно. Плохие датчики могут вызвать долгосрочные проблемы, в том числе деградацию каталитических нейтрализаторов.

Чтобы предотвратить дорогостоящий ремонт, вы должны убедиться, что каждый компонент вашей системы очистки отработавших газов работает на пределе своих возможностей. Все современные системы интегрированы, и неисправный компонент в одной системе может вызвать проблемы с другими компонентами. Мы никогда не скажем этого достаточно. Правильно обслуживаемый автомобиль — ваш лучший выбор, чтобы получить максимальную отдачу от затраченных денег.

Загрузите руководство по ремонту двигателя здесь!

О Дереке Ф

Дерек вырос в Южной Калифорнии и начал работать с автомобилями, когда был ребенком. У своего отца и деда он научился делать элементарный ремонт и правильно обслуживать автомобили. Дерек восстановил свой первый двигатель в 15 лет, начав автомобильную карьеру, которая привела его ко многим интересным работам. Дерек работал специалистом по ремонту автомобилей, управлял складами запчастей и магазинами автозапчастей, а также несколько лет работал механиком, занимаясь ремонтом тормозов и подвески. Получив степень бакалавра в области государственной журналистики, Дерек работал в автомобильном музее, где начал писать об автомобилях.