Клапан ЕГР (EGR) - что это такое?
Exhaust Gas Recirculation - это механизм рециркуляции отработавших газов как альтернативный метод уменьшения вредного количества оксидов азота в выхлопных газах.
Подробности и особенности
Рециркуляционная система отработавших газов - EGR, сокр. от Exhaust Gas Recirculation выполняет роль помощника для поддержания чистоты атмосферы. Система служит для уменьшения вредного количества оксидов азота в выхлопных газах за счёт того, что определённая часть отработавших газов опять системой возвращается во впускной коллектор.
Самые первые и простейшие системы представляет собой клапан, который соединяет между собой впускной и выпускной коллекторы. Этот клапан управляется при помощи вакуума во впускном коллекторе - открывается и закрывается в необходимый момент. Для нормальной бесперебойной работы мотора на холостых оборотах система полностью отключается на низах. А в более поздних и продвинутых версиях уже не простейшие клапаны, а с электронным управлением.
Оксиды азота – NxOx, например N2O3, NO и т.д., появляются в ДВС из-за воздействия высокой температуры. Его количеств зависит от температуры (пропорционально) - она, чем выше в камерах сгорания, тем больше количество оксидов азота, образующихся из-за работы мотора. В силу того, что определённая часть выхлопных газов возвращается системой во впускной коллектор (сколько именно, это «решает система»), во время сгорания (точнее до того самого момента), у топливно-воздушной смеси появляется тенденция к уменьшению температуры сгорания, и, в силу этого уменьшается «генерация» оксидов азота. Пропорции ингредиентов в смеси, то есть топливо-воздух (их соотношение), при этом остаются неизменным, однако при этом мощностные характеристики мотора могут меняться в худшую сторону, но несущественно, а у последних моделей эта тенденция уже почти исключена.
Систему ИиДжиАр (EGR) производители применяют как на дизелях, так и на бензиновых двигателях. На бензиновых турбомоторах внутреннего сгорания данная система не применяется, так как там КПД больше и сгорание газов происходит более оптимизированном образом.
Данную систему производители применяют в зависимости от общепринятого Евростандарта - требованиям Евро, стандарта определения токсичных веществ отработавших газов. Дизельные моторы внутреннего сгорания, скорее турбодизели, так как атмосферных дизелей уже почти не осталось, оснащаются различными схемами рециркуляционных систем отработавших газов. Они бывают следующих типов - низкого давления, высокого, и система рециркуляции комбинированного типа.
Производители устанавливают рециркуляционные системы выхлопных газов высокого давления на (турбо)дизельные двигатели, которые отвечают требованиям Евро4, то есть при содержании оксида азота в выхлопе не более чем 0,25 г/км. Однако в последнее время появились новейшие дизели с ещё более строгими стандартами Евро 5 и 6, но о них попозже. Суть в том, что система обеспечивает для моторов стандарта Евро4 отвод некоторого количества выхлопных газов перед турбоконагнетателем или турбокомпрессором прямо из выпускного коллектора и подачу в специальный канал, который находится перед впускным коллектором.
Конструкция системы объединяет клапан рециркуляции и патрубок отвода отработавших газов. Благодаря этому клапану происходит из выпускной системы перепускание выхлопных газов системой во впускной коллектор. Клапан работает с помощью пневматического или электрического привода.
Суть работа «пневмоклапана» основана на разряжении, который стимулируется во впускном коллекторе на бензиновых двигателях, или создаваемым вакуумным насосом для дизельных двигателей. Разряжение, подающегося на клапан рециркуляции, точнее его величина, регулируется управляющим клапаном. Он является электромагнитным клапаном.
На силу и «насыщенность» рециркуляции выхлопных газов прямо влияет разница давлений внутри впускной и выпускной систем. Автоматика посредством дроссельной заслонки регулирует величину давления во впускной системе. Так, когда дроссельная заслонка закрыта, то уменьшается давление на впуске и, следовательно, интенсивность рециркуляции повышается. Вкупе с этим - по мере того, как растёт объём рециркуляции, также уменьшается и количество и поток выхлопных газов. Они выходят сквозь турбины компрессора, благодаря чему снижается давление наддува.
Есть режимы, при которых рециркуляционная система отработавших газов деактивируется - на холостых оборотах, при холодном моторе, и когда «дроссель» полностью открыт. В этих режимах система не работает.
Умные мозги системы управления двигателем производят рециркуляцию выхлопных газов под неусыпным контролем. По её сигналу начинает перемещаться дроссельная заслонка в нужном направлении и срабатывает рециркуляционный клапан. Потенциометрическим сенсором постоянно регулируется положение дроссельной заслонки по необходимости.
В некоторых моделях двигателей с подобной системой применяется система охлаждения для отработавших газов. Данное интересное решение помогает при снижении температуры сгорания и, следовательно, уменьшается образование оксидов азота. Благодаря прохождению охлаждающей жидкости сквозь радиатор специального назначения происходит её охлаждение. Радиатор включён в стандартную систему охлаждения двигателя. Также, в систему охлаждения для защиты от перегрева фиксирован корпус рециркуляционного клапана.
На новейших дизелях, отвечающих нормам Евро5 при содержании оксида азота в выхлопе не более 0,18 г/км, производителями применяется рециркуляционная система отработавших газов низкого давления. Данные системы отводят отработавшие газы после сажевого фильтра, охлаждают их в радиаторе системы рециркуляции, «помогают» их пройти через клапан – заслонку, рециркуляцию и подают их во впускную систему прямо перед турбокомпрессором.
Теперь о рециркуляционной системе низкого давления гарантирует меньшую температуру выхлопных газов, стопроцентное или почти полное отсутствие частиц сажи и, как результат, здорово уменьшается количество оксидов азота в выхлопе. Ещё одно преимущество данной системы - помимо всех своих функций есть ещё одна - все отработавшие газы проходят сквозь турбину компрессора, в силу чего давление наддува не страдает – не снижается.
Контроль за интенсивностью рециркуляции выхлопных газов берёт на себя система управления двигателем посредством трёх заслонок – дроссельной, рециркуляционной и выпускной. Работа заслонок осуществляется электрическим приводом. За величиной открытия каждой из заслонок следят потенциометрические сенсоры. Степень открытия заслонок «вычисляется» системой на основании цифровой модели заложенной в блок управления, который учитывает такие факторы, как сила и интенсивность рециркуляции отработавших газов, давление наддува и наполнение цилиндров.
И наконец, о последней системе комбинированной системе в семействе устройств рециркуляции отработавших газов. Производители данной системы применяется на (турбо)дизельных двигателях, которые соответствуют требованиям новейшего на данный момент стандарта Евро6 с содержанием оксидов азота в выхлопных газах не более рекордных 0,08 г/км. Комбинированная система обладает двумя отдельными магистралями, в которых происходит рециркуляция выхлопа – один высокого давления, а другой - низкого.
В этой системе рециркуляция выхлопных газов происходит аналогичным методом рециркуляции на двигателях Евро5. Помимо этого в определённых режимах работы двигателя происходит подача отработавших газов из магистрали высокого давления, происходит это по необходимости. Такой ход, также позволяет снижать содержание количества оксидов азота. В итоге всех этих ходов значительно уменьшается содержание количества оксидов азота. В магистрали высокого давления не имеется свой охладитель отработавших газов.
