Система EGR - 2

Определение количества ОГ

 

В двигателях системы FSI реализован самый точный принцип определения количества ОГ, перепущенных в камеру сгорания - в отличии от двигателей систем GDI иD4.

В работе по определению  точного количества ОГ принимают участие:
- MAF-sensor
- датчик температуры воздуха, конструктивно расположенный в корпусе MAF-sensor
- датчик давления во впускном коллекторе
- датчик атмосферного давления, расположенный в корпусе блока управления (для определения противодавления в выпускной системе)

 

 

                                   рис.1

 

Рассматриваемая система -  BOSCH , которая применяется на двигателях системы FSI объемом от 1.4 до 2.0 литров.

Более упрощенно посмотреть алгоритм определения "точного количества ОГ" можно на следующем рисунке:

 

                                   рис.2

Vo - общий объем поступающего газа в камеру сгорания
Va - объем поступающего газа во впускной коллектор
Vb - объем перепускаемых отработанных газов

Методом простого математического вычисления: Vb = Vo - Va
можно точно определить точное количество перепущенного отработанного газа за еденицу времени.

 

Система охлаждения ОГ

                         рис.3

Принцип работы:

 

                             рис.4

 

Кроме водяного охлаждения, могут быть использованы и другие варианты охлаждения отработанных газов:

Специально направленным потоком воздуха (красная стрелка на фото 5):

                    рис.5

 

Разделением выпускного коллектора непосредственно перед катализатором:

                                          рис.6

 

За температурой ОГ постоянно следит датчик температуры, который также принимает участие в системе управления двигателем:

 

                                    рис.7

         Устройство датчика температуры ОГ

 

              рис.8

 

На некоторых системах управления этот датчик также включен в общую систему определения точного количества перепущенных ОГ в камеру сгорания.

 

Диагностика системы EGR

 

Как уже говорилось в предыдыдущих статьях, двигатели системы GDI и D-4 не особенно чувствительны к тому количеству ОГ, которое система EGR перепустит в камеру сгорания для "дожигания" - назовем это так, как привыкли называть все, хотя основное предназначение системы EGR остается прежним: снижение количественного образования оксидов азота (NOx) за счет понижения температуры в камере сгорания путем добавления определенного количества ОГ.
 

Двигатели системы GDI до 1999 года вообще не имели кодов неисправностей по системе EGR, только в 2001 году в таблице кодов неисправностей появился кодP0403 ( Электромагнитный клапан рециркуляции и его цепи).
В описании данного кода приведена процедура проверки  клапана:
- При работе электродвигателя, управляющего клапаном рециркуляции ОГ, не

происходит сброса напряжения, генерируемого обмоткой возбуждения электродвигателя.

 - Неисправность электромагнитного клапана рециркуляции ОГ (EGR)

 - Обрыв или короткое замыкание в цепи электромагнитного клапана рециркуляции ОГ (EGR) или плохой контакт в разъеме.

 - Неисправность электронного блока управления двигателем

 - Неисправность электронного блока управления двигателем и АКПП

 

Двигатели системы D-4 (3S-FSE) также имеют диагностику системы EGR и могут определять неисправность системы по следующим кодам неисправностей:

1996 год

DTC 71 - "Клапан системы EGR" ( обрыв или замыкание в цепи клапана EGR в течении 1 секунды после включения зажигания)

Этот же код неисправности имеет и вторую трактовку: " Неправильная работа системы EGR при включенном зажигании в течении 5 секунд ".

Позже 1996 года неисправность системы EGR стала читаться по-другому:

DTC P0401 - " Аномальная работа клапана EGR"

DTC P0403 - " Сигнальная цепь клапана EGR "        

 

И в первом и во втором случае внутренний смысл кода неисправности системы EGR заключается в том, что диагностика, в основном, определяет "обрыв или короткое замыкание", то есть, конкретный факт неисправности шагового двигателя (например), но никоим образом не определяет "неправильность" работы системы EGR по перепущенному количеству ОГ в камеру сгорания, независимо от того, большое оно или маленькое на данный период времени.

Предположим, что в канале системы EGR будет находиться отслоившийся кусок нагара, как показано на фото 9:

 

                            фото 9

,- и в камеру сгорания будет перепущено меньшее количество ОГ.
Блок управления, отслеживая показания серводвигателя, может считать, что в камеру сгорания поступило  такое количество ОГ, которое должно быть перепущено через  работоспособную систему EGR при открытии клапана на 15 "шагов" (например).
Но из-за неполной проходимости канала (фото9), в камеру сгорания будет перепущено меньшее количество ОГ, чем "думает" блок управления:

 

                         рис. 10

 

 

А количество бензина и воздуха, которое должно поступить в камеру сгорания в данный момент, будет расчитано с учетом поступления туда положенного количества ОГ.

Данное рассуждение приведено как вариант и, наверное,не может в полной мере отражать действительный алгоритм работы системы EGR, потому что эти и другие данные доступны только производителю, а нам, как простым пользователям, доступны только "осколки" переводов технических статей, да и то, только в разрешенных пределах.

   Повторимся: "... двигатели системы GDI и D-4 "не особенно чувствительны" такому факту, как "работоспособность системы EGR".
Система EGR может быть работоспособной не полностью (как на фото 9, например), но блок управления не зажжет лампочку CHECK на панели приборов (исключая, конечно, случаи возникновения кодов неисправностей, которые приведены выше).

На практическом  Опыте технического директора (Indy) мастерской Дмитрия Юрьевича (mek), можно вполне определенно сказать, что система EGR на двигателе системы GDI (автомобиль Mitsubishi RVR, 2.4 Liter, 1998 года выпуска) - она практически нечувствительна к тому, "заглушена" эта система или нет. 
Indy проехал около 100.000 км на "заглушенной" системе EGR и может утверждать, что это практически не повлияло на тяговые и скоростные качества его автомобиля. Он даже говорит, что в сильную жару "заглушенность" системы EGR помогает двигателю нормально работать (скорее всего, такой эффект стал возможен из-за того, что при такой ситуации "ушел" такой фактор, как " дополнительный нагрев впускаемого воздуха в камеры сгорания", который перестал  оказываеть свое негативное воздействие на коэффициент наполнения цилиндра ).

На что может повлиять плохая работа системы EGR?
Принято считать, что она может повлиять на расход топлива, тем более, что об этом есть упоминание в книге BOSCH (стр. 57, внизу-слева).
"Снижение расхода топлива" - заголовок. И далее:

«За счет рециркуляции ОГ увеличивается общее наполнение цилиндров при остающемся постоянном количестве подаваемого свежего воздуха. Поэтому требуемый крутящий момент можно получить без дополнительного дросселирования, следствием чего является более низкий расход топлива» .

Все-ли здесь правильно?

В оригинале, возможно, все читалось бы по-другому, а здесь, возможно, не совсем качественный перевод, который вводит  в заблуждение, потому что в отечественной  "двигательной" науке нет такого понятия, как "общее наполнение цилиндра" (а что тогда "частное" наполнение?).

Есть понятие "Коэффициент наполнения цилиндра".

И так как мы не видим оригинал, то придется опираться на выводы отечественной науки, которая говорит:

"Коэффициент наполнения цилиндра - это ОТНОШЕНИЕ  действительного количества свежего заряда к  его теоретическому количеству".

Как Вы знаете, количество рабочей смеси состоит из количества свежего заряда и количества остаточных газов ( в том числе, газы, которые перепускаются системой EGR).

Т.е. с ростом количества перепущенных газов системой EGR, коэффициент наполнения цилиндра ВСЕГДА падает, мощность ВСЕГДА падает, крутящий момент ВСЕГДА падает.

Зависимость линейная: коффициент остаточных газов равен нулю - мощность максимальная;

с ростом коэффициента остаточных газов мощность всегда падает.

Т.е. применение системы EGR на  ДВС - это вынужденная мера, которая однозначно ведет к

-  уменьшению мощности ДВС

-  ухудшению экономичности

-  ухудшению всех технико-экономических показателей, КРОМЕ экологических.

Это дань борьбе с токсичностью выхлопа.

Фактически, мы умышленно, своими руками гробим рабочий процесс двигателя внутреннего сгорания...

Нельзя не согласиться. Согласимся, но...обязательно сделаем оговорку как по первому утверждению, так и по второму.

Скорее всего книга BOSCH основывается на том факте, что ОГ системы EGR существуют двух видов - "внешние" и "внутренние".
Внешние ОГ - это такие отработанные газы, которые образуются при работе камеры сгорания, выпускаются в атмосферу и некоторая их часть через систему EGRпоступает на "повторное дожигание".
Внутренние ОГ - это такие ОГ, которые образуются при работе камеры сгорания, но в результате эффекта "перекрытия клапанов" остаются как в камере сгорания, так и поступают во впускной коллектор.
Доля "внутренних" ОГ намного меньше, чем доля "внешних" ОГ, но и ее приходится учитывать из-за того, что при работе двигателя системы GDI в "обедненном" режиме, в камере сгорания достаточно много остается кислорода:

    рис.11

А если точнее, то около 6 процентов кислорода присутствует в камере сгорания при работе двигателя в режиме Compression on Lean (обедненный режим, двигатель системы GDI). 
И так как  именно в таком режиме система EGR работает, то можно предположить, что не весь кислород из этих 6 процентов сгорает полностью (принимает участие в окислительном процессе), какая-то его часть вместе с "внешними" ОГ поступает на "повторное дожигание", а какая-то часть вместе с "внутренними" ОГ остается в камере сгорания.
И все это вместе принимает участие в повторном цикле работы камеры сгорания.
Все правильно и можно согласиться с утверждением, что

«За счет рециркуляции ОГ увеличивается общее наполнение цилиндров при остающемся постоянном количестве подаваемого свежего воздуха. Поэтому требуемый крутящий момент можно получить без дополнительного дросселирования, следствием чего является более низкий расход топлива» .

,- если не принимать во внимание тот факт, что при переходе двигателя в режим "обедненки" дроссельная заслонка автоматически приоткрывается на определенный угол. Это происходит как в двигателях системы GDI, так и в двигателях системы D-4.
И для них, скорее всего, понятие "дросселирование" можно  "подправить"  таким образом:

" Дросселирование в двигателе непосредственного впрыска топлива -  это изменение количества воздуха, поступающего в цилиндр, путем изменения проходного сечения впускного тракта  при помощи нажатия на педаль газа или по команде Системы Управления Двигателем (СУД)".

Тем более, что для двигателей системы GDI есть прямые доказательства того, что на экономию топлива - в первую очередь - влияет такой фактор, как работа двигателя в "обедненном" режиме, когда за счет только пониженных оборотов  (600-650 RPM) достигается  определенная экономия топлива. 
И есть второе прямое доказательство - Опыт Indy, например, который за 100.000 км не почувствовал никакого резкого расхода топлива из-за "заглушенной" системыEGR. Ему можно поверить, так как он - технически грамотный человек.

И в итоге можно сделать такой вывод: для двигателей системы GDI и D-4 работоспособность системы EGR не оказывает существенного влияния на повышения расхода топлива.
Скорее всего вывод книги BOSCH применителен для двигателей системы FSI, где производится точный расчет ОГ перепущенных в камеру сгорания. 
В таких двигателях,  при работе камеры сгорания на "бедном" режиме работы,  присутствует большой коэффициент избытка воздуха, и засасывать воздух через чуть приоткрытую дроссельную заслонку энергозатратно. Поэтому система рециркуляции устроена таким образом, что бы осуществить перепуск оставшегося с предшествующего цикла избытка воздуха на второй цикл. Даже с учетом того, что кислород уже перемешался с продуктами сгорания. И лишь малую часть воздуха двигатель "засасывает" через чуть приоткрытую дроссельную заслонку, уменьшая таким образом потери на "дросселирование" - особенно по сравнению с "обычным" двигателем ( с внешним смесеобразованием).

 

Владимир Петрович