Система рециркуляции отработавших газов

Данная статья носит описательный характер и может быть актаульна для любой марки автомобиля.

Для снижения выброса окислов азота (NO_x) двигатели оснащаются клапанами рециркуляции отработавших газов — EGR-клапанами (EGR — exhaust gas recirculation) (рис. 6.32). С 1973 года и до недавнего времени EGR-клапаны использовались практически во всех автомобилях. В новейших двигателях высокая эффективность компьютерных систем впрыска топлива позволяет обеспечить соответствие регламентируемым стандартами нормам выброса загрязняющих веществ без использования системы рециркуляции отработавших газов. В некоторых конструкциях двигателей перехват определенной части отработавших газов и направление их обратно в цилиндры осуществляется за счет перекрытия впускного и выпускного клапанов.

Рис. 6.32. Пример типичного клапана рециркуляции отработавших газов с пневматическим управлением. Работой этого клапана управляет бортовой компьютер через электромагнит управления клапаном, который срабатывает по импульсному сигналу компьютера

Клапан рециркуляции отработавших газов открывается после прогрева двигателя, при повышении его оборотов выше оборотов холостого хода. Через открытый клапан рециркуляции от 5% до 10% отработавших газов возвращаются во впускной коллектор, в котором примешиваются к всасываемой порции рабочей смеси. Вследствие этого количество топливно-воздушной смеси, поступающей в камеру сгорания, снижается. Рециркулируемые отработавшие газы инертны (химически пассивны) и не вступают в реакцию горения. Это приводит к снижению температуры в камере сгорания, и в результате — к снижению концентрации окислов азота, образующихся в процессе сгорания рабочей смеси.

В системе рециркуляции отработавших газов предусмотрены средства, обеспечивающие управляемое соединение впускного и выпускного коллекторов (рис. 6.33). Пропускной способностью соединительных каналов управляет клапан рециркуляции отработавших газов. В V-образных двигателях отбор отработавших газов в систему рециркуляции осуществляется из перехода выпускного коллектора. Переход выпускного коллектора соединяется предусмотренным в отливке двигателя каналом с клапаном рециркуляции отработавших газов. Через клапан рециркуляции отработавшие газы направляются в каналы, идущие во впускной коллектор. В рядных двигателях для подачи отработавших газов в клапан системы рециркуляции обычно используется внешний трубопровод. Он часто делается достаточно длинным, чтобы газы на пути к клапану рециркуляции успели остыть.

Рис. 6.33. Когда клапан рециркуляции открыт, отработавшие газы проходят через него в каналы, ведущие во впускной коллектор

Клапаны рециркуляции с преобразователями низкого и высокого давления отработавших газов

Во многих конструкциях клапанов рециркуляции используется небольшой внутренний клапан, который, стравливая разрежение, действующее на клапан, не дает клапану открыться. В таких случаях EGR-клапан открывается только при повышении давления в системе выпуска отработавших газов. Клапан такой конструкции называется клапаном рециркуляции с преобразователем высокого давления. При низких оборотах и небольшой нагрузке двигателя в работе системы рециркуляции отработавших газов необходимости нет и противодавление в ней также низкое. Пока давление в системе выпуска не станет достаточно высоким клапан рециркуляции остается закрытым, даже если на него действует разрежение.

В каждом такте выпуска из двигателя производится выброс порции отработавших газов, сопровождающийся повышением давления в выпускном коллекторе. За зоной повышенного давления следует небольшая зона пониженного давления. Клапаны ряда конструкций реагируют на это пониженное давление, под действием которого закрывается небольшой внутренний клапан, обеспечивая возможность клапану рециркуляции открыться под действием разрежения, созданного над его диафрагмой. Клапан рециркуляции такого типа называется клапаном рециркуляции с преобразователем низкого давления. Для работы клапана необходимо выполнение следующих условий:

1. В самом клапане рециркуляции отработавших газов должно быть создано разрежение. В старых, карбюраторных двигателях и ряде конструкций двигателей с системой центрального впрыска топлива в дроссельную камеру это пониженное давление обычно создается за счет разрежения во впускном коллекторе и регулируется бортовым компьютером с помощью электромагнитного клапана.

2. На клапан должно воздействовать противодавление отработавших газов, достаточное для того, чтобы закрыть внутренний клапан, установленный в клапане рециркуляции, и обеспечить, таким образом, диафрагме клапана возможность двигаться под действием разрежения, поддерживаемого в клапане рециркуляции.

Электронная система рециркуляции отработавших газов

С середины 1990-х годов во многих двигателях для управления потоком отработавших газов, направляемых из выпускного коллектора во впускной, используются электромагнитные клапаны или шаговые электродвигатели (называемые линейными электродвигателями). На рис. 6.34 показан пример узла системы рециркуляции, в котором установлены три электромагнитных клапана — этот узел используется в шестицилиндровом V-образном двигателе компании General Motors. Бортовой компьютер управляет всеми тремя электромагнитными клапанами и может включить один или два из них, или одновременно все три, точно дозируя необходимое количество отработавших газов, направляемых во впускной коллектор. Во многих двигателях используется линейный клапан рециркуляции, управляемый шаговым электродвигателем. Ступенчатая регулировка этого клапана по сигналу бортового компьютера обеспечивает точную дозировку потока отработавших газов в любом режиме работы двигателя. Схема обратной связи позволяет компьютеру точно отрегулировать положение клапана и выдает код ошибки, если реальное положение клапана находится вне пределов допустимого диапазона управляемых положений. Проверить, как работает клапан рециркуляции, можно с помощью предусмотренной в компьютере программы его тестирования.

Рис. 6.34. В исполнительном механизме системы рециркуляции, используемом в этом шестицилиндровом V-образном двигателе компании General Motors объемом 3800 куб. см, применены три электромагнитных клапана. С помощью программы тестирования можно включить каждый из электромагнитов в отдельности для проверки работоспособности клапана и того, достаточна ли пропускная способность каналов выпускного коллектора для того, чтобы пропустить такое количество отработавших газов, чтобы они оказывали эффект на режим работы двигателя при работе системы в циклическом режиме

Обмен опытом

Владелец автомобиля модели Blazer компании Chevrolet, оснащенного шестицилиндровым V-образным двигателем объемом 4,3 л, пожаловался на то, что двигатель временами "дергает" и работает неустойчиво. Похоже, что. все работало нормально, за исключением одного: специалист сервисной службы обнаружил, что на холостом ходу в клапане рециркуляции отработавших газов создается небольшое разрежение. Автомобиль был оснащен клапаном рециркуляции с электромагнитным управлением, так называемым клапаном с электронным регулированием разрежения (EVRV — electronic vacuum regulator valve) компании General Motors Corporation. С помощью электромагнитного клапана, управляемого бортовым компьютером, осуществляется регулирование разрежения, создаваемое в клапане рециркуляции, которое управляет его работой. Техник с помощью руководства по сервисному обслуживанию детально разобрался в особенностях работы системы рециркуляции и выяснил, что разрежение в клапане рециркуляции Должно создаваться только тогД^ когда переключатель скоростей находится на одной из рабочих передач (drive, low, reverse). Поскольку техник обнаружил наличие разрежения при невключенной трансмиссии, причиной этого была, очевидно, утечка через электромагнитный клапан. После замены электромагнитного клапана наруше: ния в работе двигателя исчезли.

ПРИМЕЧАНИЕ

Техник выяснил также из руководства по сервисному обслуживанию, что проверку работы системы рециркуляции отработавших газов нельзя производить при подсоединенной к выхлопной трубе двигателя системе принудительной вытяжки выхлопных газов, поскольку разрежение, создаваемое этой системой вентиляции, может привести к ложному срабатыванию клапана рециркуляции отработавших газов.

Я всего лишь хотел помочь!

Дело было в конце рабочей недели. Опытный автомеханик установил, что нарушение работы шестицилиндрового V-об-разного двигателя автомобиля Buick вызвано износом клапана рециркуляции отработавших газов. Когда в клапане создавалось пониженное давление, он оставался совершенно неподвижным. При повышении степени разрежения с помощью ручного вакуумного насоса клапан открывался и оставался все время в таком положении. Новый клапан такого же типа можно было получить только в понедельник, но владелец хотел забрать свой автомобиль в тот же день, чтобы ездить на нем в выходные дни.

Чтобы хоть как-то заставить двигатель работать более-менее нормально, техник молоточком деформировал верхнюю крышку клапана, чтобы ограничить ход штока клапана рециркуляции. Он предупредил клиента, чтобы тот обязательно вернул автомобиль в понедельник для замены клапана. Клиент, конечно же, вернулся в понедельник, но не один, а со своим адвокатом. Как оказалось, один из поршней двигателя оказался пробит. Адвокат напомнил технику и директору станции технического обслуживания о том, что устройство снижения токсичности выхлопных газов было "модифицировано". В результате компания оплатила замену двигателя новым, а техник получил урок в том, что всегда необходимо ремонтировать автомобиль надлежащим образом или не ремонтировать вовсе.