Система EGR - 1
25.05.2006
"Добавка отработавших газов".
Система EGR ( exhaust gas recirculation ) относится к системам, предназначенным для сокращения выбросов вредных веществ в атмосферу, в частности, оксида азота - NOx, наиболее вредного, вызывающего необратимые последствия для жизнедеятельности человека.
В аналитическом докладе д.ф.-м.н. , профессор Асланян Г.С.(Центр энергетической политики, город Москва), приведены данные, которые говорят о том, что больше всего вредных веществ получается при сгорании нефти в виде топлива:
Для снижения образования NOx могут применяться такие общеизвестные способы:
- уменьшение степени сжатия
- уменьшение угла опережения зажигания
- обогащение топливо-воздушной смеси
Но все эти способы не очень эффективны, потому что в таком случае при уменьшении NOx, происходит значительный рост CH_CO в отработанных газах.
И тогда перешли к более действенному методу: "Добавка отработавших газов в камеру сгорания".
Для "обычных" двигателей такой "добавки" требовалось немного, от 3 до 10 % от всего объема газового состава камеры сгорания.
Система EGR развивалась пошагово и прошла такие ступени своего развития:
- система EGR управляемая вакуумом (пневматическое управление)
- система EGR пневмомеханического типа
- система EGR вакуумного типа с электронным управлением
- система EGR управляемая электроникой (с применением шагового двигателя)
Это, скажем так, основные "вехи" развития данной системы, если не вдаваться в более изощренные подробности.
Диагностам 90-х годов наиболее знакома была такая система EGR, которая показана на фото 1 и 2, где было много "трубочек-переходников", в которых легко было запутаться, и поэтому частенько приходилось все зарисовывать, потому что никакой литературы тогда - не было:
фото 1 фото 2
При температуре двигателя < 60°C - система EGR не работает
( пункты 2 и 3 могут быть измененными в соответствии от применяемых систем управления)
Степень рециркуляции выражается через коэфициент EGR ratio, который увеличивается с увеличением нагрузки ( стрелка на фото 4 как раз и показывает этот коэфициент):
фото 4
Двигатели непосредственного впрыска топлива также используют систему рециркуляции, но она имеет коренные отличия от системы EGR для "обычного" двигателя.
Непосредственный впрыск топлива
Теоретическим, а потом и опытным путем было установлено, что максимальное количество ОГ(отработанных газов), которое может быть перепущено через клапан EGR в камеру сгорания и принимать участие в процессе сгорания должно составлять не более 35% от общего газового объема:
фото 5
Эта количество может быть ниже 35% в зависимости от условий работы двигателя, но никак не выше, иначе нарушатся условия сгорания топливо-воздушной смеси, особенно в режиме послойного и полупослойного сгорания (см.Примечание), и двигатель будет работать нестабильно ( приведенные проценты действительны для двигателей непосредственного впрыска под названием FSI, объемом от 1.4 до 2.0 литров).
Существуют определенные условия, при которых система EGR может работать:
- работа двигателя на обедненной смеси
- работа двигателя на гомогенно-обедненной смеси
- работа двигателя на гомогенной смеси, но только до 4000 RPM
Приведенные данные справедливы для двигателей системы FSI, однако и для двигателей системы GDI они также применительны, посмотрим сравнительную таблицу работы двигателя GDI:
| Обороты двигателя |
719 |
2 813 |
4 375 |
719 |
| EGR step | 13 | 8 | 4 |
13 |
| Режим работы | lean | stish | stich |
lean |
Из приведенной таблицы следует, что на ХХ система EGR работает, а как только двигатель переходит в режим работы stich и обороты повышаются, то система уменьшает количество перепускаемых отработанных газов в камеру сгорания двигателя.
В частности, это относится к двигателям системы GDI.
Как показывает практика и как говорит Практик Дмитрий Юрьевич, ему еще ни разу не попадался такой факт, что система EGR не работала вообще.
Она практически работает всегда и клапан EGR открыт всегда - хотя бы на 1 step.
Что это может означать?
Только одно: построение системы EGR на разных двигателях непосредственного впрыска - разное, каждый производитель выбрал для себя такой алгоритм работы системы EGR, который устраивает его (и двигатель).
И, скорее всего, нельзя переносить конкретику работы системы EGR с двигателя системы FSI на двигатель системы GDI.
Брать можно только общее.
Система управления двигателем GDI построена таким образом, что она не "особо чувствительна" к работе системы EGR, здесь могут быть весьма ощутимые "допуски" по количеству перепущенных ОГ.
Двигатели непосредственного впрыска топлива системы FSI особенно чувствительны к составу топливо-воздушной смеси и для того, что бы выдержать нужное соответствие при определенном режиме работы, например, при таком режиме, как " работа на бедной послойной смеси с добавкой отработавших газов ", системе управления надо знать точное количество отработанных газов на определенный момент времени. Другими словами, перепуск ОГ осуществляется на "грани фола" или точно на границе его бесперебойной работы (двигатели FSI, продолжение статьи).
Да, система EGR предназначена для снижения выбросов NOx в атмосферу, но она не может полностью выполнить эту задачу, потому что при увеличении оборотов двигателя количество перепускаемых отработанных газов сильно уменьшается и тогда...
Что тогда получается?
Выбрасывать их в атмосферу?
Нет, для этого существует специально созданный NOx катализатор, которому, наверное, будет посвящена целая статья.
То есть, система снижения токсичности двигателей непосредственного впрыска топлива состоит из двух частей:
- система EGR, которая уменьшает выбросы NOx при работе двигателя на небольших оборотах
- система катализации, утилизирующая NOx при всех остальных условиях работы.
Система рециркуляции двигателя с непосредственным впрыском топлива улучшает и создает благоприятные условия для работы катализатораNOx, потому что отработавшие газы (ОГ) уменьшают температуру горения при работе камеры сгорания и тем самым снижают количественное образование NOx.
Таким образом, катализатор Nox может накапливать и хранить оксиды азота более длительное время без их «вентилирования» (удаления путем восстановительной реакции) и изменения режима работы двигателя, переход в режим так называемой «продувки»,- подробнее об этом будет рассказано в другой статье.
Примечание: Послойное и полупослойное сгорание -
"Послойное сгорание" - работа двигателя на сверх-обедненной смеси.В условиях создания послойного заряда, рабочая смесь является гомогенной только в пределах одной ограниченной пространственной зоны в камере сгорания.
" Полупослойное сгорание" - работа двигателя на обедненной смеси. Такой режим применяется во время перехода работы двигателя из режима работы на сверх-обедненной смеси в режим работы "мощностной"(при резком нажатии на педаль газа). Акутально, например, для двигателей системы D4 выпущенных только для японского рынка.
Продолжение в части №2
Кучер Владимир Петрович
