System recyrkulacji spalin

Wraz z rosnącymi wymaganiami norm środowiskowych do nowoczesnego samochodu stopniowo dodawane są dodatkowe układy, które zmieniają tryby pracy silnika spalinowego, dostosowują skład mieszanki paliwowo-powietrznej, neutralizują związki węglowodorowe zawarte w spalinach itp.

Takie urządzenia obejmują katalizator, adsorber, AdBlue i inne systemy. Mówiliśmy już o nich szczegółowo. Teraz skupimy się na jeszcze jednym systemie, którego stan zdrowia zobowiązany jest każdy kierowca. To jest recyrkulacja spalin. Zastanówmy się, jak wygląda rysunek systemu, jak działa, jakie są typy, a także jakie ma zalety.

Co to jest system recyrkulacji gazu w samochodzie

W literaturze technicznej oraz w opisie pojazdu system ten nosi nazwę EGR. Dekodowanie tego skrótu z języka angielskiego dosłownie oznacza „recyrkulację spalin”. Bez wchodzenia w szczegóły różnych modyfikacji systemu, w rzeczywistości jest to zawór recyrkulacyjny, który jest zainstalowany na rurze łączącej kolektory dolotowy i wydechowy.

System ten jest instalowany we wszystkich nowoczesnych silnikach wyposażonych w elektroniczną jednostkę sterującą. Elektronika pozwala dokładniej regulować różne mechanizmy i procesy w zespole napędowym, a także w układach, których praca jest ściśle związana z pracą silnika spalinowego.

W pewnym momencie klapa EGR lekko się otwiera, przez co wydech częściowo dostaje się do układu dolotowego silnika (więcej informacji o urządzeniu i zasadzie jego działania poczytaj w innej recenzji). W rezultacie strumień świeżego powietrza jest częściowo mieszany ze spalinami. W związku z tym pojawia się pytanie: dlaczego potrzebujesz spalin w układzie dolotowym, skoro do wydajnej pracy silnika potrzebna jest wystarczająca ilość tlenu? Jeśli w spalinach jest pewna ilość niespalonego tlenu to sonda lambda może to pokazać (jest to szczegółowo opisane tutaj). Spróbujmy poradzić sobie z tą pozorną sprzecznością.

Cel układu recyrkulacji spalin

Nie jest dla nikogo tajemnicą, że gdy pali się paliwo i powietrze sprężone w cylindrze, uwalnia się nie tylko przyzwoita energia. Procesowi temu towarzyszy uwalnianie dużej ilości toksycznych substancji. Najbardziej niebezpieczne z nich to tlenki azotu. Częściowo walczy z nimi katalizator, który jest zamontowany w układzie wydechowym samochodu (z jakich elementów składa się ten układ i jak działa, przeczytaj osobno).

Inną możliwością zmniejszenia zawartości tych substancji w spalinach jest zmiana składu mieszanki paliwowo-powietrznej. Na przykład elektroniczna jednostka sterująca zwiększa lub zmniejsza ilość paliwa wtryskiwanego do świeżej porcji powietrza. Nazywa się to zubożeniem / wzbogaceniem MTC.

Z drugiej strony im więcej tlenu dostaje się do cylindra, tym wyższa temperatura spalania mieszanki paliwowo-powietrznej. Podczas tego procesu azot jest uwalniany w wyniku połączenia termicznego rozkładu benzyny lub oleju napędowego i wysokich temperatur. Ten pierwiastek chemiczny wchodzi w reakcję utleniania z tlenem, który nie miał czasu na spalenie. Ponadto szybkość tworzenia się tych tlenków jest bezpośrednio związana z temperaturą środowiska pracy.

Zadaniem systemu recyrkulacji jest właśnie zmniejszenie ilości tlenu w świeżej porcji powietrza. Ze względu na obecność niewielkiej ilości spalin w składzie VTS zapewnione jest lekkie ochłodzenie procesu spalania w cylindrach. W tym przypadku energia samego procesu nie zmienia się, ponieważ ta sama objętość nadal przepływa do cylindra, który zawiera ilość tlenu potrzebną do zapalenia paliwa.

Przepływ gazu jest tradycyjnie uważany za obojętny, ponieważ jest produktem spalania HTS. Z tego powodu sam z siebie nie może się już palić. Jeśli pewna ilość spalin zostanie zmieszana ze świeżą porcją mieszanki powietrzno-paliwowej, temperatura spalania nieznacznie spadnie. Z tego powodu proces utleniania azotu będzie mniej aktywny. To prawda, że ​​recyrkulacja nieznacznie zmniejsza moc jednostki napędowej, ale samochód zachowuje swoją dynamikę. Ta wada jest tak nieistotna, że ​​prawie nie da się zauważyć różnicy w zwykłym transporcie. Powodem jest to, że proces ten nie zachodzi na trybach mocy silnika spalinowego, gdy jego prędkość wzrasta. Działa tylko na niskich i średnich obrotach (w jednostkach benzynowych) lub na biegu jałowym i niskich (w przypadku silników wysokoprężnych).

Tak więc celem układu EGR jest zmniejszenie toksyczności spalin. Dzięki temu samochód ma większe szanse na wpisanie się w ramy norm środowiskowych. Jest stosowany w każdym nowoczesnym silniku spalinowym, niezależnie od tego, czy jest to benzyna, czy olej napędowy. Jedynym zastrzeżeniem jest to, że system nie jest kompatybilny z niektórymi jednostkami wyposażonymi w turbosprężarki.

Ogólne zasady działania układu recyrkulacji spalin

Chociaż obecnie istnieje kilka typów systemów, w których połączenie kolektora wydechowego z wlotem jest realizowane przez zawór pneumatyczny, mają one wspólną zasadę działania.

Zawór nie zawsze się otwiera. Kiedy zimny silnik uruchamia się, pracuje na biegu jałowym, a także gdy osiąga maksymalną prędkość wału korbowego, przepustnica musi pozostać zamknięta. W innych trybach system będzie działał, a komora spalania każdej grupy cylinder-tłok otrzyma niewielką ilość produktów spalania paliwa.

Jeżeli urządzenie będzie pracowało na biegu jałowym silnika lub w trakcie osiągania jego temperatury roboczej (o czym powinno, poczytaj tutaj), urządzenie stanie się niestabilne. Maksymalną sprawność zaworu EGR osiąga się tylko wtedy, gdy silnik pracuje z prędkością zbliżoną do średniej. W innych trybach stężenie tlenków azotu jest znacznie niższe.

Gdy silnik się nagrzewa, temperatura spalania w komorach nie jest tak wysoka, że ​​tworzy się duża ilość tlenków azotu, a niewielka ilość spalin nie jest potrzebna do powrotu do cylindrów. To samo dzieje się przy niskich prędkościach. Gdy silnik osiągnie maksymalną prędkość, powinien rozwinąć maksymalną moc. Jeśli zawór zostanie uruchomiony, będzie tylko przeszkadzał, dlatego w tym trybie system będzie w stanie nieaktywnym.

Niezależnie od rodzaju układów, kluczowym elementem jest w nich klapka blokująca dostęp spalin do układu dolotowego. Ponieważ wysoka temperatura strumienia gazu zajmuje większą objętość niż chłodzony analog, spaliny należy schłodzić, aby sprawność spalania HTS nie spadła. W tym celu istnieje dodatkowa chłodnica lub intercooler powiązany z układem chłodzenia silnika. Obwód w każdym modelu samochodu może być inny, ale będzie miał radiator stabilizujący proces utrzymania optymalnej temperatury dla urządzenia.

Jeśli chodzi o silniki Diesla, zawór w nich jest otwarty o XX. Podciśnienie w układzie dolotowym zasysa spaliny do cylindrów. W tym trybie silnik odbiera około 50 procent spalin (w stosunku do świeżego powietrza). Wraz ze wzrostem prędkości siłownik przepustnicy stopniowo przesuwa ją do pozycji zamkniętej. W zasadzie tak działa diesel.

Jeśli mówimy o jednostce benzynowej, to wysokie stężenie spalin w przewodzie dolotowym jest obarczone słabą pracą silnika spalinowego. Dlatego w tym przypadku działanie systemu jest nieco inne. Zawór otwiera się, gdy silnik osiąga średnią prędkość. Ponadto zawartość spalin w świeżej porcji BTC nie powinna przekraczać 10 proc.

O nieprawidłowej regeneracji kierowca dowiaduje się poprzez sygnał Check Engine na desce rozdzielczej. Oto główne awarie, które może mieć taki system:

• Czujnik otwarcia klapy jest uszkodzony. Zwykle poza niewłaściwym dozowaniem i zapaloną na porządku żarówką nie dzieje się nic krytycznego.
• Uszkodzenie zaworu lub jego czujnika. Główną przyczyną tej usterki jest ciągły kontakt z gorącymi gazami wydostającymi się z silnika. W zależności od rodzaju systemu, awarii tego pierwiastka może towarzyszyć uszczuplenie lub odwrotnie wzbogacenie MTC. Jeśli silniki wykorzystują połączony układ wyposażony w czujniki, takie jak MAF i MAP, to na biegu jałowym mieszanka zostaje nadmiernie wzbogacona, a przy dużej prędkości wału korbowego BTC jest znacznie uboższy.

Kiedy system zawiedzie, benzyna lub olej napędowy pali się słabo, z powodu których występują towarzyszące awarie, na przykład, żywotność katalizatora jest znacznie zmniejszona. Tak wygląda zachowanie silnika w praktyce przy wadliwym mechanizmie powrotu spalin.

Aby ustabilizować prędkość biegu jałowego, jednostka sterująca dostosowuje działanie układu paliwowego i zapłonu (jeśli jest to jednostka benzynowa). Jednak nie radzi sobie z tym zadaniem w trybie przejściowym, ponieważ otwarcie przepustnicy znacznie zwiększa podciśnienie, a ciśnienie spalin gwałtownie rośnie, dzięki czemu więcej spalin przepływa przez otwartą przepustnicę.

W rezultacie silnik nie otrzymuje takiej ilości tlenu, jaka jest potrzebna do całkowitego spalenia paliwa. W zależności od stopnia awarii samochód może szarpnąć, można zaobserwować przerwy w zapłonie, niestabilność lub całkowity brak XX, może słabo uruchomić silnik spalinowy itp.

W kolektorze dolotowym urządzenia występuje smarowanie mgłowe. Dzięki stałemu kontaktowi z gorącymi spalinami wewnętrzne powierzchnie kolektora, zawory, zewnętrzna powierzchnia wtryskiwaczy i świec zapłonowych szybko pokryją się nagarem. W niektórych przypadkach zapłon paliwa może nastąpić, zanim BTC wejdzie do cylindra (jeśli gwałtownie naciśniesz pedał przyspieszenia).

Jeśli chodzi o niestabilną prędkość biegu jałowego, w przypadku awarii zaworu Ugr może ona zniknąć całkowicie lub może wzrosnąć do granic krytycznych. Jeśli samochód jest wyposażony w automatyczną skrzynię biegów, kierowca w drugim przypadku wkrótce będzie musiał wydać pieniądze na naprawę automatycznej skrzyni biegów. Ponieważ każdy producent wdraża proces recyrkulacji spalin na swój sposób, awaria tego układu ma charakter indywidualny. Bezpośredni wpływ na konsekwencje tego ma również stan techniczny jednostki napędowej, układu zapłonowego i układu paliwowego.

Wyłączenie systemu spowoduje, że silnik wysokoprężny będzie pracował ciężej na biegu jałowym. Silnik benzynowy będzie zużywał nieefektywnie paliwo. W niektórych przypadkach katalizator zatyka się szybciej z powodu dużej ilości sadzy, która pojawia się w wyniku zastosowania niewłaściwej mieszanki paliwowo-powietrznej. Powodem jest to, że elektronika nowoczesnego samochodu jest zaprojektowana dla tego systemu. Aby jednostka sterująca nie wprowadziła poprawki do recyrkulacji, należy ją przepisać, tak jak przy chiptuningu (przeczytaj o tej procedurze tutaj).

Typy systemów recyrkulacji

W nowoczesnym samochodzie na jednostce napędowej można zainstalować jeden z trzech typów układów EGR:

1. Zgodnie z normą ekologiczną Euro4. To jest układ wysokociśnieniowy. Klapa znajduje się bezpośrednio między kolektorem dolotowym i wydechowym. Na wyjściu z silnika mechanizm stoi przed turbiną. W tym przypadku stosuje się zawór elektropneumatyczny (wcześniej stosowano analog pneumatyczno-mechaniczny). Działanie takiego schematu jest następujące. Przepustnica zamknięty - silnik pracuje na biegu jałowym. Podciśnienie w przewodzie dolotowym jest małe, więc klapka jest zamknięta. Po naciśnięciu pedału przyspieszenia podciśnienie we wnęce wzrasta. W rezultacie w układzie dolotowym powstaje przeciwciśnienie, dzięki czemu zawór otwiera się całkowicie. Pewna ilość spalin jest zawracana do cylindrów. W takim przypadku turbina nie będzie działać, ponieważ ciśnienie spalin jest niskie i nie mogą obracać wirnika. Zawory pneumatyczne nie zamykają się po otwarciu, dopóki prędkość silnika nie spadnie do odpowiedniej wartości. W bardziej nowoczesnych systemach konstrukcja recyrkulacji obejmuje dodatkowe zawory i czujniki, które dostosowują proces zgodnie z trybami pracy silnika.
2. Zgodnie z normą ekologiczną Euro5. Ten system jest niskociśnieniowy. W tym przypadku projekt jest nieco zmodyfikowany. Amortyzator znajduje się w obszarze za filtrem cząstek stałych (o tym, dlaczego jest potrzebny i jak działa, przeczytaj tutaj) w układzie wydechowym, a we wlocie - przed turbosprężarką. Zaletą tej modyfikacji jest to, że spaliny mają czas na lekkie ostygnięcie, a dzięki ich przejściu przez filtr są oczyszczane z sadzy i innych podzespołów, dzięki czemu urządzenie w poprzednim układzie ma krótszą żywotność . Taki układ zapewnia powrót spalin również w trybie turbodoładowania, ponieważ spaliny całkowicie przechodzą przez wirnik turbiny i wprawiają go w ruch. Dzięki takiemu urządzeniu układ nie zmniejsza mocy silnika (jak mówią niektórzy kierowcy, nie „dławi” silnika). W wielu nowoczesnych modelach samochodów filtr cząstek stałych i katalizator są regenerowane. Ze względu na to, że zawór i jego czujnik znajdują się dalej od termicznie obciążonej jednostki samochodu, często nie zawodzą po kilku takich zabiegach. Podczas procesu regeneracji zawór będzie zamknięty, ponieważ silnik potrzebuje dodatkowego paliwa i większej ilości tlenu, aby tymczasowo podnieść temperaturę w DPF i wypalić znajdującą się w nim sadzę.
3. Zgodnie z normą ekologiczną Euro6. To jest połączony system. Jego konstrukcja składa się z elementów wchodzących w skład opisanych powyżej urządzeń. Ponieważ każdy z tych układów działa tylko we własnym trybie, wlot z układu wydechowego silnika spalinowego jest wyposażony w zawory z obu typów mechanizmów recyrkulacji. Gdy ciśnienie w kolektorze dolotowym jest niskie, uruchamiany jest stopień typowy dla wskaźnika Euro5 (niskie ciśnienie), a wraz ze wzrostem obciążenia włącza się stopień, który jest stosowany w samochodach spełniających normę Euro4 (wysokie ciśnienie) eco standard.

Tak działają układy należące do typu recyrkulacji zewnętrznej (proces odbywa się poza blokiem energetycznym). Oprócz tego istnieje typ, który zapewnia wewnętrzne doprowadzanie spalin. Jest w stanie odprężyć część spalin tak, jakby wchodził do kolektora dolotowego. Tylko ten proces zapewnia lekkie wykręcenie wałków rozrządu. W tym celu w mechanizmie dystrybucji gazu dodatkowo zainstalowany jest przesuwnik fazowy. Ten element w pewnym trybie pracy silnika spalinowego nieznacznie zmienia rozrząd (co to jest i jaką mają wartość dla silnika to jest opisane osobno).

W takim przypadku oba zawory butli otwierają się w pewnym momencie. Stężenie spalin w świeżej części BTC zależy od tego, jak długo te zawory są otwarte. Podczas tej procedury wlot otwiera się, zanim tłok osiągnie górny martwy punkt, a wylot zamyka się tuż przed górnym martwym punktem tłoka. Z powodu tego krótkiego okresu niewielka ilość spalin wpływa do układu dolotowego, a następnie jest zasysana do cylindra, gdy tłok przesuwa się w kierunku DMP.

Zaletą tej modyfikacji jest bardziej równomierne rozprowadzenie spalin w cylindrach, a także znacznie większa prędkość pracy układu niż w przypadku recyrkulacji zewnętrznej.

Nowoczesne układy recyrkulacji zawierają dodatkową chłodnicę, której wymiennik ciepła umożliwia szybkie schłodzenie spalin przed wejściem do układu dolotowego. Niemożliwe jest dokładne określenie konfiguracji takiego systemu, ponieważ producenci samochodów realizują ten proces według różnych schematów, aw urządzeniu mogą znajdować się dodatkowe elementy sterujące.

Zawory recyrkulacji gazu

Osobno należy wspomnieć o odmianach zaworów EGR. Różnią się od siebie sposobem rządzenia. Zgodnie z tą klasyfikacją wszystkie mechanizmy dzielą się na:

• Zawory pneumatyczne. Tego typu urządzenia są już rzadko używane. Działają na zasadzie próżni. Klapa jest otwierana przez podciśnienie wytwarzane w przewodzie dolotowym.
• Elektropneumatyczne. Elektrozawór sterowany przez ECU jest podłączony do zaworu pneumatycznego w takim układzie. Elektronika systemu pokładowego analizuje tryby pracy silnika i odpowiednio dostosowuje działanie amortyzatora. Elektroniczna jednostka sterująca odbiera sygnały z czujników temperatury i ciśnienia powietrza, temperatury płynu chłodzącego itp. iw zależności od otrzymanych danych uruchamia napęd elektryczny urządzenia. Osobliwością takich zaworów jest to, że amortyzator w nich jest otwarty lub zamknięty. Próżnię w układzie dolotowym można wytworzyć za pomocą dodatkowej pompy próżniowej.
• Elektroniczny. To jest najnowszy rozwój mechanizmów. Elektrozawory działają bezpośrednio na podstawie sygnałów z ECU. Zaletą tej modyfikacji jest ich płynne działanie. Zapewniają to trzy pozycje przepustnicy. Dzięki temu system automatycznie dostosowuje dawkę spalin zgodnie z trybem pracy silnika spalinowego. System nie wykorzystuje podciśnienia w przewodzie dolotowym do sterowania zaworem.

Zalety systemu recyrkulacji

Wbrew powszechnemu przekonaniu, że ekologiczny system pojazdu nie jest korzystny dla układu napędowego, recyrkulacja spalin ma pewne zalety. Ktoś może nie rozumieć, po co instalować system zmniejszający moc silnika spalinowego, jeśli można zastosować dodatkowe neutralizatory (ale w tym przypadku układ wydechowy będzie dosłownie „złoty”, ponieważ metale szlachetne są używane do neutralizacji toksycznych substancji) . Z tego powodu właściciele takich maszyn są czasami ustawiani na wyłączanie systemu. Pomimo pozornych niedogodności, recyrkulacja spalin przynosi nawet pewne korzyści jednostce napędowej.

Oto kilka powodów tego procesu:

1. W silniku benzynowym ze względu na niską liczbę oktanową (o czym to jest i jaką rolę ten parametr wpływa na silnik spalinowy, przeczytaj osobno) często dochodzi do detonacji paliwa. Obecność tej usterki zostanie wskazana przez czujnik o tej samej nazwie, który jest szczegółowo opisany tutaj... Obecność systemu recyrkulacji eliminuje ten negatywny efekt. Pomimo pozornej sprzeczności, obecność zaworu egr wręcz przeciwnie, umożliwia zwiększenie mocy jednostki, na przykład, jeśli ustawisz inny czas zapłonu dla wcześniejszego zapłonu.
2. Kolejny plus dotyczy również silników benzynowych. W przepustnicy takich ICE często występuje duży spadek ciśnienia, przez co występuje niewielka utrata mocy. Działanie recyrkulacji pozwala również zmniejszyć ten efekt.
3. Jeśli chodzi o silniki wysokoprężne, w trybie XX system zapewnia bardziej miękką pracę silnika spalinowego.
4. Jeżeli samochód przejdzie kontrolę środowiskową (np.przy przekraczaniu granicy z krajami UE ta procedura jest obowiązkowa), wówczas obecność recyklingu zwiększa szanse na zdanie tej kontroli i uzyskanie przepustki.

W większości modeli samochodów układ recyrkulacji nie jest tak łatwy do wyłączenia, a aby silnik działał stabilnie bez niego, należy wprowadzić dodatkowe ustawienia elektronicznej jednostki sterującej. Zainstalowanie innego oprogramowania uniemożliwi reakcję ECU na brak sygnałów z czujników EGR. Ale takich programów fabrycznych nie ma, więc zmieniając ustawienia elektroniki właściciel samochodu działa na własne ryzyko i ryzyko.

Podsumowując, oferujemy krótki animowany film na temat działania recyrkulacji w silniku:

Proste wyjaśnienie recyrkulacji spalin (EGR)

Pytania i odpowiedzi:

Jak sprawdzić zawór EGR? Styki zaworu są pod napięciem. Powinno być słyszalne kliknięcie. Inne procedury zależą od miejsca instalacji. Zasadniczo wymagane jest lekkie naciśnięcie membrany próżniowej podczas pracy silnika.

Do czego służy zawór EGR? Jest to element niezbędny do zmniejszenia zawartości szkodliwych substancji w spalinach (część gazów kierowana jest do kolektora dolotowego) oraz do zwiększenia wydajności jednostki.

Gdzie znajduje się zawór EGR? To zależy od konstrukcji silnika. Trzeba go szukać w okolicy kolektora dolotowego (na samym kolektorze lub na rurociągu łączącym wlot z silnikiem).

Jak działa zawór wydechowy? Przy większym otwarciu przepustnicy, ze względu na różnicę ciśnień w kolektorze dolotowym i wydechowym, część spalin jest zasysana do układu dolotowego silnika spalinowego przez zawór EGR.