Systém recirkulácie výfukových plynov
Obsah
S rastúcimi požiadavkami environmentálnych noriem sa k modernému automobilu postupne pridávajú ďalšie systémy, ktoré menia prevádzkové režimy spaľovacieho motora, upravujú zloženie zmesi vzduch-palivo, neutralizujú uhľovodíkové zlúčeniny obsiahnuté vo výfukových plynoch atď.
Medzi takéto zariadenia patrí Katalyzátor, adsorbér, AdBlue a ďalšie systémy. Už sme o nich hovorili podrobne. Teraz sa zameriame na ešte jeden systém, ktorého dodržiavanie je každý motorista povinný kontrolovať. Toto je recirkulácia výfukových plynov. Zvážte, ako výkres systému vyzerá, ako funguje, aké typy existujú a tiež aké má výhody.
Čo je to systém recirkulácie automobilových plynov
V technickej literatúre a v popise vozidla sa tento systém nazýva EGR. Dekódovanie tejto skratky z angličtiny znamená doslova „recirkulácia výfukových plynov“. Bez podrobností o rôznych úpravách systému sa v skutočnosti jedná o recirkulačný ventil, ktorý je nainštalovaný na potrubí spájajúcom sacie a výfukové potrubie.
Tento systém je nainštalovaný na všetkých moderných motoroch vybavených elektronickou riadiacou jednotkou. Elektronika vám umožňuje presnejšie upraviť rôzne mechanizmy a procesy v pohonnej jednotke, ako aj v systémoch, ktorých práca úzko súvisí s činnosťou spaľovacieho motora.
V určitom okamihu sa klapka EGR mierne otvorí, kvôli čomu výfuk čiastočne vstupuje do sacieho systému motora (ďalšie informácie o zariadení a princípe jeho fungovania nájdete v v inej recenzii). Vďaka tomu sa prúd čerstvého vzduchu čiastočne zmieša s výfukovými plynmi. V tejto súvislosti si treba položiť otázku: prečo potrebujete výfukové plyny v nasávacom systéme, ak je na efektívne fungovanie motora potrebné dostatočné množstvo kyslíka? Ak je vo výfukových plynoch určité množstvo nespáleného kyslíka, môže to lambda sonda ukázať (je to podrobne popísané tu). Pokúsme sa vyrovnať s týmto zdanlivým rozporom.
Účel systému recirkulácie výfukových plynov
Pre nikoho nie je tajomstvom, že sa pri spaľovaní stlačeného paliva a vzduchu vo valci uvoľňuje nielen slušná energia. Tento proces je sprevádzaný uvoľňovaním veľkého množstva toxických látok. Najnebezpečnejšie z nich sú oxidy dusíka. Čiastočne proti nim bojuje katalyzátor, ktorý je nainštalovaný vo výfukovom systéme automobilu (z ktorých prvkov sa tento systém skladá a ako funguje, prečítajte si oddelene).
Ďalšou možnosťou na zníženie obsahu takýchto látok vo výfukových plynoch je zmena zloženia zmesi vzduch - palivo. Napríklad elektronická riadiaca jednotka zvyšuje alebo znižuje množstvo paliva vstrekovaného do čerstvej časti vzduchu. Toto sa nazýva ochudobnenie / obohatenie MTC.
Na druhej strane, čím viac kyslíka vstupuje do valca, tým vyššia je teplota spaľovania zmesi vzduch / palivo. Počas tohto procesu sa dusík uvoľňuje kombináciou tepelného rozkladu benzínu alebo motorovej nafty a vysokých teplôt. Tento chemický prvok vstupuje do oxidačnej reakcie s kyslíkom, ktorý nemal čas horieť. Okrem toho rýchlosť tvorby týchto oxidov priamo súvisí s teplotou pracovného média.
Účelom recirkulačného systému je presne znížiť množstvo kyslíka v čerstvej časti vzduchu. V dôsledku prítomnosti malého množstva výfukového plynu v zložení VTS je zabezpečené mierne ochladenie spaľovacieho procesu vo valcoch. V tomto prípade sa energia samotného procesu nezmení, pretože do valca naďalej prúdi rovnaký objem, ktorý obsahuje množstvo kyslíka potrebné na zapálenie paliva.
Tok plynu sa obvykle považuje za inertný, pretože je produktom spaľovania HTS. Z tohto dôvodu sám o sebe už nie je schopný horieť. Ak sa do čerstvej časti zmesi vzduch-palivo primieša určité množstvo výfukových plynov, teplota spaľovania sa mierne zníži. Z tohto dôvodu bude proces oxidácie dusíka menej aktívny. Je pravda, že recirkulácia mierne znižuje výkon pohonnej jednotky, ale auto si zachováva svoju dynamiku. Táto nevýhoda je taká nevýznamná, že je takmer nemožné všimnúť si rozdiel v bežnej preprave. Dôvodom je, že tento proces nenastáva pri výkonových režimoch spaľovacieho motora, keď stúpajú jeho otáčky. Funguje iba pri nízkych a stredných otáčkach (v benzínových jednotkách) alebo voľnobežných a nízkych otáčkach (v prípade naftových motorov).
Účelom systému EGR je teda znížiť toxicitu výfukových plynov. Vďaka tomu má automobil väčšie šance zapadnúť do rámca environmentálnych noriem. Používa sa na akýkoľvek moderný spaľovací motor bez ohľadu na to, či ide o benzín alebo naftu. Jedinou výhradou je, že systém nie je kompatibilný s niektorými jednotkami, ktoré sú vybavené turbodúchadlom.
Všeobecné princípy činnosti systému recirkulácie výfukových plynov
Aj keď dnes existuje niekoľko typov systémov, v ktorých je realizované pripojenie výfukového potrubia k vstupu cez pneumatický ventil, majú spoločný princíp činnosti.
Ventil sa nebude vždy otvárať. Keď naštartuje studený motor, beží na voľnobežných otáčkach a tiež po dosiahnutí maximálnych otáčok kľukového hriadeľa musí plyn zostať zatvorený. V iných režimoch bude systém pracovať a spaľovacia komora každej skupiny valec-piest bude prijímať malé množstvo produktov spaľovania paliva.
Ak bude zariadenie pracovať pri voľnobežných otáčkach motora alebo pri dosiahnutí svojej prevádzkovej teploty (o tom, čo by malo byť, prečítajte si tu), jednotka sa stane nestabilnou. Maximálna účinnosť ventilu EGR sa dosiahne iba vtedy, keď motor beží pri priemerných otáčkach za minútu. V iných režimoch je koncentrácia oxidov dusíka oveľa nižšia.
Pri zahriatí motora nie je teplota spaľovania v komorách taká vysoká, aby sa vytvorilo veľké množstvo oxidov dusíka, a návrat malého množstva výfukových plynov do valcov nie je potrebný. To isté sa deje pri nízkych rýchlostiach. Keď motor dosiahne maximálnu rýchlosť, mal by vyvinúť maximálny výkon. Ak je ventil spustený, bude iba rušiť, preto v tomto režime bude systém v neaktívnom stave.
Bez ohľadu na typ systémov je ich kľúčovým prvkom klapka, ktorá blokuje prístup výfukových plynov k nasávaciemu systému. Pretože vysoká teplota prúdu plynu zaberá väčší objem ako chladený analóg, je potrebné ochladzovať výfukové plyny, aby sa účinnosť spaľovania HTS neznižovala. K tomu je k chladiacemu systému motora priradený ďalší chladič alebo medzichladič. Obvod v každom modeli automobilu sa môže líšiť, ale bude mať radiátor, ktorý stabilizuje proces udržiavania optimálnej teploty pre zariadenie.
Pokiaľ ide o naftové motory, ventil v nich je otvorený pri XX. Podtlak v sacom systéme tiahne výfukové plyny do valcov. V tomto režime motor prijíma asi 50 percent výfukových plynov (vo vzťahu k čerstvému vzduchu). Pri zvyšovaní rýchlosti ho pohon klapky postupne posúva do zatvorenej polohy. Takto v podstate funguje nafta.
Pokiaľ hovoríme o benzínovej jednotke, potom je vysoká koncentrácia výfukových plynov v sacom trakte plná zlej činnosti spaľovacieho motora. Preto je v tomto prípade fungovanie systému mierne odlišné. Ventil sa otvorí, keď motor dosiahne strednú rýchlosť. Okrem toho by obsah výfukových plynov v čerstvej dávke BTC nemal prekročiť 10 percent.
Vodič sa dozvie o nesprávnej regenerácii signálom Check Engine na palubnej doske. Tu sú hlavné poruchy, ktoré takýto systém môže mať:
- Snímač otvorenia klapky sa pokazil. Okrem nesprávneho dávkovania a žiarovky, ktorá sa rozsvieti na upratanom mieste, sa zvyčajne nedeje nič zásadné.
- Poškodenie ventilu alebo jeho snímača. Hlavným dôvodom takejto poruchy je neustály kontakt s horúcimi plynmi vychádzajúcimi z motora. V závislosti od typu systému môže byť rozpad tohto prvku sprevádzaný vyčerpaním alebo naopak obohatením MTC. Ak motory používajú kombinovaný systém vybavený snímačmi ako MAF a MAP, potom sa zmes pri voľnobežných otáčkach nadmerne obohacuje a pri vysokých otáčkach kľukového hriadeľa je BTC dramaticky chudší.
Pri poruche systému zle horí benzín alebo nafta, v dôsledku čoho dôjde napríklad k sprievodným poruchám, výrazne sa zníži životnosť katalyzátora. Takto v praxi vyzerá správanie motora pri chybnom mechanizme spätného vedenia výfukových plynov.
Na stabilizáciu voľnobežných otáčok riadiaca jednotka upravuje činnosť palivového systému a zapaľovania (ak ide o benzínovú jednotku). V prechodnom režime však nedokáže zvládnuť túto úlohu, pretože otvorenie škrtiacej klapky výrazne zvyšuje podtlak a výfukový tlak prudko stúpa, vďaka čomu cez otvorenú klapku prúdi viac výfukových plynov.
Výsledkom je, že motor nedostáva také množstvo kyslíka, ktoré je potrebné na úplné spálenie paliva. V závislosti od stupňa poruchy môže auto trhnúť, môžu sa pozorovať výpadky prúdu, nestabilita alebo úplná absencia XX, spaľovací motor môže zle štartovať atď.
V sacom potrubí jednotky je prítomné mazanie hmly. Pri jeho neustálom kontakte s horúcimi výfukovými plynmi budú vnútorné povrchy rozdeľovača, ventily, vonkajší povrch vstrekovačov a sviečky rýchlo pokryté uhlíkovými usadeninami. V niektorých prípadoch môže dôjsť k zapáleniu paliva skôr, ako BTC vstúpi do valca (ak prudko stlačíte plynový pedál).
Pokiaľ ide o nestabilné voľnobežné otáčky, v prípade poruchy ventilu Ugr môžu buď úplne zmiznúť, alebo sa môžu zvýšiť na kritické limity. Ak je auto vybavené automatickou prevodovkou, potom bude musieť motorista v druhom prípade čoskoro minúť peniaze na opravu automatickej prevodovky. Pretože každý výrobca implementuje proces recirkulácie výfukových plynov vlastným spôsobom, porucha tohto systému má individuálnu povahu. Dôsledky toho majú priamy vplyv na technický stav pohonnej jednotky, systému zapaľovania a palivového systému.
Vypnutie systému spôsobí, že naftový motor bude pracovať viac na voľnobežných otáčkach. Benzínový motor bude mať neefektívnu spotrebu paliva. V niektorých prípadoch sa katalyzátor rýchlejšie upcháva kvôli veľkému množstvu sadzí, ktoré sa objavujú v dôsledku použitia nesprávnej zmesi vzduchu a paliva. Dôvodom je, že elektronika moderného automobilu je navrhnutá pre tento systém. Aby ste zabránili tomu, aby riadiaca jednotka vykonala úpravu recirkulácie, musíte ju prepísať, ako pri ladení čipov (prečítajte si o tomto postupe tu).
Typy recirkulačných systémov
V modernom automobile je možné na pohonnú jednotku nainštalovať jeden z troch typov systémov EGR:
- V súlade s ekologickou normou Euro4. Toto je vysokotlakový systém. Klapka je umiestnená priamo medzi sacím a výfukovým potrubím. Pri výstupe z motora stojí mechanizmus pred turbínou. V tomto prípade sa použije elektropneumatický ventil (predtým sa používal pneumaticko-mechanický analóg). Účinok takejto schémy je nasledovný. Škrtiaca klapka zatvorené - motor beží na voľnobežných otáčkach. Vákuum v sacom trakte je malé, takže klapka je zatvorená. Po stlačení akcelerátora sa podtlak v dutine zvýši. Vďaka tomu sa v nasávacom systéme vytvára protitlak, vďaka čomu sa ventil úplne otvorí. Do valcov sa vracia určité množstvo výfukového plynu. V takom prípade nebude turbína fungovať, pretože tlak výfukových plynov je nízky a nemôžu točiť jeho obežné koleso. Pneumatické ventily sa po otvorení nezatvárajú, kým otáčky motora neklesnú na príslušnú hodnotu. V modernejších systémoch obsahuje návrh recirkulácie ďalšie ventily a snímače, ktoré upravujú proces v súlade s režimami motora.
- V súlade s ekologickou normou Euro5. Tento systém má nízky tlak. V tomto prípade je dizajn mierne upravený. Klapka je umiestnená v oblasti za filtrom pevných častíc (o tom, prečo je to potrebné a ako funguje, prečítajte si tu) vo výfukovom systéme a v sacom potrubí - pred turbodúchadlom. Výhodou tejto úpravy je, že výfukové plyny majú čas trochu vychladnúť a vďaka svojmu prechodu filtrom sú zbavené sadzí a ďalších komponentov, vďaka čomu má zariadenie v predchádzajúcom systéme kratšiu životnosť . Toto usporiadanie poskytuje návrat spalín aj v režime preplňovania turbodúchadlom, pretože výfukové plyny úplne prechádzajú cez obežné koleso turbíny a roztočí ich. Vďaka takémuto zariadeniu systém neznižuje výkon motora (ako hovoria niektorí motoristi, „nedusí“ motor). V mnohých moderných modeloch automobilov sa regeneruje filter pevných častíc a katalyzátor. Vďaka tomu, že ventil a jeho snímač sú umiestnené ďalej od tepelne zaťaženej jednotky automobilu, často po niekoľkých takýchto postupoch nezlyhávajú. Počas procesu regenerácie sa ventil uzavrie, pretože motor vyžaduje ďalšie palivo a viac kyslíka na dočasné zvýšenie teploty v DPF a spálenie sadzí v DPF.
- V súlade s ekologickou normou Euro6. Toto je kombinovaný systém. Jeho dizajn sa skladá z prvkov, ktoré sú súčasťou vyššie opísaných zariadení. Pretože každý z týchto systémov pracuje iba vo svojom vlastnom režime, je nasávanie z výfukového systému spaľovacieho motora vybavené ventilmi z oboch typov recirkulačných mechanizmov. Ak je tlak v sacom potrubí nízky, spustí sa stupeň typický pre indikátor Euro5 (nízky tlak) a pri zvýšení záťaže sa aktivuje stupeň, ktorý sa používa v automobiloch, ktoré vyhovujú norme Euro4 (vysoký tlak) eco štandard.
Takto fungujú systémy, ktoré patria k typu vonkajšej recirkulácie (proces prebieha mimo pohonnej jednotky). Okrem toho existuje typ, ktorý poskytuje vnútornú dodávku výfukových plynov. Je schopný spracovať časť výfukových plynov, akoby vstupoval do sacieho potrubia. Iba tento proces je zabezpečený miernym natáčaním vačkových hriadeľov. Za týmto účelom je v mechanizme rozvodu plynu dodatočne nainštalovaný fázový posúvač. Tento prvok v určitom prevádzkovom režime spaľovacieho motora mierne mení časovanie ventilov (čo je to a akú hodnotu majú pre motor, je popísané oddelene).
V takom prípade sa v určitom okamihu otvoria obidva ventily valca. Koncentrácia výfukových plynov v čerstvej časti BTC závisí od toho, ako dlho sú tieto ventily otvorené. Počas tohto postupu sa vstup otvorí skôr, ako piest dosiahne hornú úvrať, a výstup sa uzavrie tesne pred TDC piestu. Z tohto krátkeho obdobia prúdi do sacieho systému malé množstvo výfukových plynov, ktoré sa potom nasávajú do valca pri pohybe piestu smerom k BDC.
Výhodou tejto úpravy je rovnomernejšie rozdelenie výfukových plynov vo valcoch, rovnako ako rýchlosť systému je oveľa vyššia ako v prípade vonkajšej recirkulácie.
Moderné recirkulačné systémy zahŕňajú prídavný chladič, ktorého výmenník tepla umožňuje rýchle ochladenie výfukových plynov pred ich vstupom do sacieho traktu. Nie je možné určiť presnú konfiguráciu takého systému, pretože výrobcovia automobilov implementujú tento proces podľa rôznych schém a v prístroji môžu byť umiestnené ďalšie ovládacie prvky.
Plynové recirkulačné ventily
Samostatne je potrebné spomenúť odrody EGR ventilov. Líšia sa od seba spôsobom, akým sa riadia. Podľa tejto klasifikácie sú všetky mechanizmy rozdelené na:
- Pneumatické ventily. Tento typ zariadenia sa už zriedka používa. Majú vákuový princíp činnosti. Klapka sa otvára podtlakom generovaným v sacom trakte.
- Elektropneumatické. Elektroventil riadený ECU je v takomto systéme pripojený k pneumatickému ventilu. Elektronika palubného systému analyzuje režimy motora a podľa toho upravuje činnosť tlmiča. Elektronická riadiaca jednotka prijíma signály zo snímačov teploty a tlaku vzduchu, teploty chladiacej kvapaliny atď. a v závislosti od prijatých údajov aktivuje elektrický pohon prístroja. Zvláštnosťou takýchto ventilov je, že klapka v nich je otvorená alebo zatvorená. Vákuum v sacom systéme je možné vytvoriť pomocou prídavného vákuového čerpadla.
- Elektronické. Toto je najnovší vývoj mechanizmov. Elektromagnetické ventily pracujú priamo zo signálov z ECU. Výhodou tejto úpravy je ich plynulý chod. Dosahuje sa to tromi polohami tlmičov. To umožňuje systému automaticky upraviť dávku výfukového plynu v súlade s režimom spaľovacieho motora. Systém nepoužíva podtlak v sacom trakte na ovládanie ventilu.
Výhody recirkulačného systému
Na rozdiel od všeobecného presvedčenia, že systém environmentálnej priaznivosti vozidla nie je pre pohonnú sústavu prospešný, má recirkulácia výfukových plynov určité výhody. Niekto nemusí pochopiť, prečo inštalovať systém, ktorý znižuje výkon spaľovacieho motora, ak je možné použiť ďalšie neutralizátory (ale v takom prípade bude výfukový systém doslova „zlatý“, pretože drahé kovy sa používajú na neutralizáciu toxických látok) . Z tohto dôvodu sú majitelia takýchto strojov niekedy nastavení systém deaktivovať. Napriek zdanlivým nevýhodám je recirkulácia výfukových plynov pre pohonnú jednotku dokonca trochu prospešná.
Tu je niekoľko dôvodov pre tento proces:
- V benzínovom motore si kvôli nízkemu oktánovému číslu (o tom, čo to je a akú úlohu ovplyvňuje tento parameter pre spaľovací motor, prečítajte oddelene) často dochádza k detonácii paliva. Prítomnosť tejto poruchy bude signalizovaná rovnomenným snímačom, ktorý je podrobne popísaný tu... Prítomnosť recirkulačného systému eliminuje tento negatívny efekt. Napriek zdanlivému rozporu prítomnosť spätného chodu ventilu spätného chodu naopak umožňuje zvýšiť výkon jednotky, napríklad ak nastavíte odlišné časovanie zapaľovania pre skoršie zapaľovanie.
- Ďalšie plus sa týka aj benzínových motorov. Pri škrtení takýchto ICE často dochádza k veľkému poklesu tlaku, kvôli ktorému dochádza k malej strate výkonu. Recirkulácia umožňuje tiež znížiť tento efekt.
- Pokiaľ ide o naftové motory, v režime XX poskytuje systém mäkšiu činnosť spaľovacieho motora.
- Ak auto prejde ekologickou kontrolou (napríklad pri prekračovaní hranice s krajinami EÚ je tento postup povinný), potom prítomnosť recyklácie zvyšuje šance na absolvovanie tejto kontroly a získanie preukazu.
U väčšiny automobilových modelov sa recirkulačný systém nedá ľahko vypnúť a aby motor bez neho fungoval stabilne, bude potrebné vykonať ďalšie nastavenia elektronickej riadiacej jednotky. Inštalácia iného softvéru zabráni ECU v reakcii na nedostatok signálov zo snímačov EGR. Ale také výrobné programy neexistujú, takže pri zmene nastavení elektroniky koná majiteľ vozidla na svoje vlastné nebezpečenstvo a riziko.
Na záver ponúkame krátke animované video o tom, ako funguje recirkulácia v motore:
Otázky a odpovede:
Ako skontrolovať EGR ventil? Kontakty ventilu sú pod napätím. Malo by byť počuť kliknutie. Ďalšie postupy závisia od miesta inštalácie. V zásade je potrebné mierne stlačiť vákuovú membránu pri bežiacom motore.
Na čo slúži EGR ventil? Ide o prvok potrebný na zníženie obsahu škodlivých látok vo výfukových plynoch (časť plynov smeruje do sacieho potrubia) a na zvýšenie výkonu agregátu.
Kde je umiestnený EGR ventil? Závisí to od konštrukcie motora. Musíte ho hľadať v oblasti sacieho potrubia (na samotnom potrubí alebo na potrubí, ktoré spája sanie s motorom).
Ako funguje výfukový ventil? Pri väčšom otvorení škrtiacej klapky dochádza v dôsledku rozdielu tlakov v sacom a výfukovom potrubí k nasávaniu časti výfukových plynov do sacieho systému spaľovacieho motora cez EGR ventil.
