Ремонт и техническое обслуживание автомобилей




Системы рециркуляции выхлопных газов




Общие сведения о системах рециркуляции выхлопных газов

Система рециркуляции выхлопных газов ЕGR (от англ. Exhaust Gas Recirculation) предназначена для уменьшения содержания оксидов азота NOx 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 O2 в камере сгорания 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 NOx. Но в выхлопных газах растет содержание других токсичных веществ, углеводородов СnНm и окиси углерода СО. Работа двигателя становится не экономичной.

Уменьшение степени сжатия.
Применение неэтилированного бензина приводит к необходимости снижать компрессию для предотвращения детонации, содержание NOx, в выхлопных газах при этом уменьшается.
Однако уменьшение компрессии с целью снижения концентраций NOx, в выхлопных газах оказывается мало эффективным, кроме того, начинают расти выбросы компонентов СnНm и СО.

Уменьшение установочного угла опережения зажигания.
При этом незначительно уменьшаются температура и давление в камере сгорания. Метод, ограниченно применятся до 1972 г., но оказался не эффективным когда нормы на содержание NOx 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 топливовоздушной смеси (ТВ-смеси) в этом случае не изменяется, но в камере сгорания оказывается меньше топлива и кислорода. Как следствие горение происходит при меньшей температуре и давлении.
Это один из наиболее эффективных методов уменьшения содержания x в выхлопных газах без существенного изменения характеристик двигателя. Процедура возврата части выхлопных газов обратно в камеру сгорания называется рециркуляцией.

Система реализующая рециркуляцию может быть как внутренней (за счет управляемого перекрытия газораспределительных клапанов), так и внешней, когда применяется система ЕGR с внешним ЕGR-клапаном.
В наиболее современных конструкциях двигателей, использующих управление фазами газораспределения, описанный эффект («добавление» выхлопных газов к рабочей смеси) реализуется управлением фазами газораспределения, что позволяет упростить конструкцию (благодаря отсутствию элементов ЕGR) и повысить надежность двигателя.




Работа системы ЕGR при различных режимах работы двигателя

Для эффективной работы системы ЕGR достаточно небольшого количества выхлопных газов, поэтому для их подачи используются каналы малого сечения.
Концентрация x в выхлопных газах зависит от оборотов, температуры и нагрузки двигателя. При низких оборотах образуется незначительное количество x, и в рециркуляции выхлопных газов нет необходимости.

принцип работы системы рециркуляции отработавших газов EGR

При езде на большой скорости или при ускорении, когда двигатель должен работать на полной мощности, система, ЕGR не используется, так как основным приоритетом в таких режимах является не понижение концентрации x в выхлопных газах, а получение от двигателя максимальной мощности.

Как правило, система ЕGR не используется и при прогреве двигателя, когда образование x, 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 ЕGR были несовершенными и несколько снижали мощность двигателя. Их вытеснили современные системы ЕGR с электронным управлением.

Система EGR и детонация

Детонация возникает при повышенном давлении и температуре в камере сгорания. Мощность двигателя при этом уменьшается, могут иметь место механические повреждения. 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 ЕGR понижать давление и температуру в камере сгорания используется и для контроля за детонацией.
Такой метод более эффективен по сравнению c задержкой искрообразования. Если на современном двигателе с электронным управлением отключить ЕGR, можно услышать характерный для детонации звон клапанов, исчезающий при восстановлении работоспособности системы ЕGR.

***

Типы систем EGR