Рециркуляция отработавших газов в дизельных двигателях

Система EGR. Принцип работы.

Как известно, наиболее токсичными составляющими выхлопных газов автомобилей являются углеводороды, оксиды углерода и оксиды азота. С первыми двумя довольно эффективно справляется каталитический нейтрализатор, оксиды же азота «отсеиваются» им недостаточно. Для уменьшения вредных выбросов оксидов азота и была создана EGR (Exhaust Gas Recirculation) – система рециркуляции выхлопных газов. Она не предназначена для улучшения технических характеристик мотора, а устанавливается исключительно из экологических соображений.

Идея заключается в том, чтобы на определенных режимах работы двигателя подавать некоторую часть отработанных газов из выпускного коллектора во впускной. Повышенное содержание окислов азота в выбросах ДВС вызывается высокой температурой в камере сгорания. Катализатором реакции горения является кислород: чем больше кислорода – тем выше температура. А если подмешать к воздуху выхлопные газы, то содержание кислорода в нем уменьшится. В результате температура сгорания смеси и, соответственно, токсичность выхлопных газов понижаются.

EGR устанавливается и на бензиновые (кроме турбированных), и на дизельные двигатели. За счет избытка воздуха в дизеле образуется большее количество оксидов азота. Кроме улучшения экологических показателей (выброс NOx снижается до 50%), имеются еще некоторые «побочные» положительные последствия. В бензиновых моторах порция выхлопных газов, снижая разряжение во впускном коллекторе, уменьшает насосные потери, что способствует снижению расхода топлива на 2-3%. Работа при пониженной температуре в бензиновых двигателях снижает риск возникновения детонации, а работа дизельных моторов становится более мягкой. Выброс сажи у дизелей с системой EGR уменьшается на10%.

Алгоритм работы EGR зависит от типа двигателя. В дизелях клапан открывается на холостом ходу и подает до 50% объема воздуха на впуске. С ростом оборотов клапан пропорционально закрывается до полного закрытия при максимальной нагрузке. При прогреве мотора клапан также полностью закрыт. В бензиновых двигателях EGR не включается на холодном двигателе, на холостом ходу и на оборотах максимального крутящего момента. При низкой и средней нагрузке система обеспечивает 5-10% подаваемого на впуск воздуха.

Стоит отметить, что EGR зачастую превращается в головную боль для наших автомобилистов. Система довольно капризна, при ее работе (особенно на отечественном топливе) клапан EGR, впускной коллектор и находящиеся в нем датчики покрываются нагаром, что приводит к нестабильной работе двигателя. Клапан EGR – деталь дорогостоящая, поэтому многие автовладельцы вместо его замены прибегают к глушению всей системы.

А почему EGR не устанавливается на бензиновые турбодвигатели? На атмосферных двигателях система работает практически только на средних оборотах. А на моторах с турбонаддувом рабочий диапазон еще меньше — и выходит, что цель не оправдывает средства. Поэтому производители применяют другие способы снижения выбросов NOx: жидкостное охлаждение наддувочного воздуха (что снижает температуру в камере сгорания) и бесступенчатую систему изменения фаз газораспределения (обеспечивающую внутреннюю рециркуляцию отработавших газов). При внутренней рециркуляции часть выхлопных газов попадает обратно в цилиндр в моменты перекрытия клапанов, когда одновременно открыты и впускной и выпускной клапаны. Технически перекрытие можно организовать и с помощью подбора формы кулачков распредвала, но в этом случае рециркуляция будет осуществляться на всех режимах работы двигателя. В системах же бесступенчатого регулирования перекрытие клапанов по команде блока управления происходит только в необходимых режимах.

🔎 Типы конструкций систем рециркуляции выхлопных газов

Хотя принцип работы всех систем одинаков, их конструктивное исполнение отличается большим разнообразием. В любой системе EGR главной деталью является клапан. Отличия состоят в способе управления его работой и, соответственно, составе элементов. Впервые EGR появились на американских автомобилях еще в начале 70-х годов прошлого века. Они были пневмомеханическими, то есть управлялись только разряжением впускного коллектора. Как и любая механическая система, она не отличалась высокой точностью работы. С внедрением электронных систем управления двигателем EGR стали электропневматическими (Euro-2 и -3), а в дальнейшем появились и полностью электронные (Euro-4 и -5).

Клапан EGR может устанавливаться на впускном коллекторе, во всасывающем тракте, или непосредственно на блок дроссельных заслонок. Так как в дизельных двигателях система EGR перепускает большее количество отработанных газов, то и клапаны в таких системах имеют перепускное отверстие большего диаметра по сравнению с бензиновыми. В некоторых дизелях, особенно турбированных, давление на впуске может превышать давление на выпуске, что делает невозможным рециркуляцию выхлопных газов. В таких случаях для создания необходимого пониженного давления во впускной трубопровод устанавливаются регулирующие (вихревые) заслонки.

В пневмомеханических системах клапан удерживается в закрытом состоянии пружиной. При подаче разрежения в вакуумную полость мембрана преодолевает сопротивление пружины и открывает клапан. Выхлопные газы по каналу проходят в задроссельную зону впускного коллектора. Патрубок клапана EGR подключается к впускному коллектору в области дроссельной заслонки. На холостых оборотах и при торможении дроссельная заслонка закрыта, разрежение над заслонкой практически отсутствует, клапан EGR закрыт. При средних нагрузках двигателя дроссельная заслонка приоткрыта, и так как под ней возникает разрежение, то клапан EGR открывается. При полной мощности дроссельная заслонка открыта, разрежение в области дроссельной заслонки слабое, клапан EGR будет закрыт.

В электропневматических системах работой клапана управляет контроллер двигателя на основании показаний датчиков. В зависимости от того, какой датчик является основным, различают четыре типа систем:

• с датчиком противодавления выхлопных газов;
• с датчиком температуры выхлопных газов;
• с датчиком положения клапана EGR;
• с датчиком давления на впуске МАР (либо датчиком массового расхода воздуха МАF) вместе с датчиком кислорода (лямбда — зондом).

Кроме того, используются и другие датчики системы управления двигателем, например: датчик положения дроссельной заслонки, температуры охлаждающей жидкости и др. На разных двигателях состав датчиков может меняться. ЭБУ в нужные моменты подает управляющие сигналы на электроклапан, который подключает или отключает источник разрежения к пневмоклапану EGR, Электроклапан имеет только два положения: открыт и закрыт. В более совершенных системах используется электропневматический преобразователь, который обеспечивает плавное регулирование степени рециркуляции. Для создания разряжения в некоторых конструкциях EGR может использоваться вакуумный насос.

В электронных системах EGR управление клапаном осуществляет непосредственно блок управления двигателем без использования вакуума. Существует две основные конструкции цифровых клапанов EGR: с тремя или двумя разновеликими отверстиями. Отверстия закрываются соленоидами в разных комбинациях. При трех отверстиях можно получить 7 различных уровней рециркуляции, при двух отверстиях – три уровня. Еще более совершенным является клапан, степень открытия которого определяет ЭБУ через шаговый электродвигатель. Таким образом, получается плавное регулирование потока выхлопных газов.

На некоторых двигателях в системе EGR применяется дополнительное охлаждение газов. Для этого клапан рециркуляции включается в штатную систему охлаждения. Такая мера позволяет еще больше снизить выброс оксидов азота.

🔎 Неисправности и обслуживание системы EGR

Со временем детали системы EGR даже в исправном двигателе покрываются нагаром. Больше подвержены этому явлению дизеля из-за содержащейся в их «выхлопе» сажи. Частые поездки на короткие расстояния ускоряют процесс загрязнения. А в неисправном двигателе он усиливается многократно. Причинами могут быть применение некачественного топлива, нарушения в работе системы питания, общий износ двигателя, повышенное содержание масла во впускном тракте. Излишек масла появляется при неисправностях системы вентиляции картера, изношенных маслосъемных колпачках или направляющих клапанов, неисправностях турбокомпрессора (износ подшипников, забитая маслосливная магистраль), завышенном уровне масла или применении масла, несоответствующего двигателю.

От отложений нагара в первую очередь страдает клапан EGR. Нагар мешает клапану плотно закрываться, нарушает подвижность штока. В конечном итоге клапан в каком-то положении заклинивает, что приводит к нарушениям в работе двигателя. Проявляются эти нарушения по-разному, в зависимости от того, в каком положении «завис» клапан. Кроме того, последствия заклинивания клапана разнятся в зависимости от типа двигателя и особенностей конструкции самой системы EGR. Чаще всего неисправности системы EGR приводят к неравномерному холостому ходу (плаванье оборотов, заниженные или завышенные обороты) и двигатель часто глохнет. Также могут наблюдаться рывки и хлопки в глушителе при разгоне и дергания и хлопки на впуске при сбросе оборотов, падение мощности, затрудненный запуск. На бензиновых моторах появляется детонация и пропуски воспламенения, а работа дизелей становится «жесткой». На турбодизельных моторах незакрывающийся клапан EGR снижает производительность турбины. На некоторых автомобилях блок управления при нарушениях в работе системы EGR переводит двигатель в аварийный режим.

Иногда клапан EGR под воздействием высоких температур прогорает, что равносильно его заклиниванию в открытом состоянии. Причинами прогара могут быть неправильная работа системы управления клапаном, высокое противодавление выхлопных газов, неисправный перепускной клапан турбокомпрессора. Иногда к таким последствиям приводит тюнинг двигателя с целью поднятия давления наддува.

Необходимо отметить, что все вышеописанные неприятности характерны для пневмоклапанов, управляемых разряжением. Электрические же клапана гораздо меньше подвержены закоксовыванию. Парадоксально, но их ресурс ниже, чем у пневмоклапанов из-за механического износа подвижных деталей. Увеличившиеся зазоры забиваются сажей, причем очистке клапан не поддается, необходима только замена.

Однако не во всех проблемах, связанных с пневмо — EGR, повинен клапан. Иногда виноваты детали вакуумной системы или управляющие элементы. Поэтому не стоит торопиться демонтировать клапан, вначале нужно проверить, подается ли на него разряжение. На большинстве автомобилей вакуумом управляются не только клапан EGR, но и, например, клапан регулирования давления турбокомпрессора, заслонки во впускном коллекторе, заслонки климатической установки, усилитель тормозов и т.д. (все зависит от конкретной модели). Повреждение любой вакуумной трубки или заедание клапана, подсос воздуха во впускном коллекторе скажется на работе EGR. К нарушениям может приводить и неисправный управляющий электроклапан, подающий разрежение на пневмоклапан, и неисправный датчик, входящий в систему управления EGR.

Ресурс различных систем EGR составляет от 70 до 100 тысяч километров (в отечественных условиях около 50 тысяч). После этого ее компоненты подлежат замене. Это в идеале. Однако желающих платить немалые деньги находится немного. Несложное и своевременное обслуживание системы поможет продлить ей жизнь. В пневмоклапане EGR необходимо периодически очищать седло и шток от нагара с помощью жидкости для очистки карбюратора. Делать это нужно осторожно, чтобы жидкость, агрессивная к резине, при попадании на диафрагму клапана не повредила ее. В системах с управляющим электроклапаном в нем, как правило, имеется фильтр, защищающий вакуумную систему от загрязнения. Его необходимо очищать.

Когда EGR начинает давать сбои, многие автовладельцы предпочитают заглушить ее. Как правило, это делается с помощью вырезанной из тонкой жести прокладки, устанавливаемой под клапан. Среди специалистов мнения о глушении системы расходятся. Одни считают его совершенно безвредным, а некоторые даже полезным. Вторые же полагают, что в результате повышается температура в камере сгорания, а это увеличивает риск появления трещин в головке блока цилиндров.

Простое механическое глушение клапана и удаление вихревых заслонок (там, где они есть) не всегда приводит к желаемым результатам. На турбодизелях возможны проблемы с регулированием давления наддува и повышенным износом турбины. На современных двигателях клапан EGR необходимо «удалять» и программно – перепрошивкой блока управления. В противном случае контроллер будет постоянно выдавать ошибку или даже переводить двигатель в аварийный режим.

Рециркуляция отработавших газов. Что такое EGR?

Специалисты крупнейшего производителя автомобильных комплектующих рассказывают об особенностях устройства и технического обслуживания системы рециркуляции отработавших газов

Рециркуляция отработавших газов (EGR — Exhaust Gas Recirculation) повышает эффективность работы двигателя, уменьшает расход топлива, снижает «жесткую» радботу дизельного двигателя и детонацию в бензиновом двигателе. Система известна давно. В частности, она применялась на отечественных автомобилях, например на «Ниве» ВАЗ-21213. К сожалению, в ее устройстве мало кто разбирался. Рециркуляцию при первой же возможности «нейтрализовывали», ухудшая эксплуатационные параметры автомобиля.

Для чего нужна рециркуляция?
Когда температура в камере сгорания становится очень высокой, кислород и азот в поданном в цилиндры воздухе начинают взаимодействовать друг с другом и образуют окиси азота. В бензиновом двигателе кислород нужен для сжигания топлива, а теперь его нет в достаточном количестве, так как азот «украл» его. В результате из-за неполного сгорания топлива двигатель теряет часть мощности, выбрасывая NOx и в избытке CO и HC в атмосферу. О топливной экономичности говорить не приходится.

Что делает клапан EGR?

Клапан EGR системы рециркуляции отработавших газов

Клапан EGR, являющийся основой всей системы, позволяет части сгоревших отработавших газов вернуться обратно во впускной коллектор и смешаться со свежим зарядом воздуха. Кислород повышает температуру горения (вспомните, например, оборудование для кислородно-ацетиленовой сварки), таким образом, за счет введения отработавших газов (т.е. искусственного уменьшения содержания кислорода в составе горючей смеси) происходит снижение температуры сгорания. Это приводит к снижению количества кислорода, взаимодействующего с азотом, таким образом, снизится количество NOx.
Рециркуляция ОГ имеет и другие преимущества. В бензиновых двигателях она снижает насосные потери за счет снижения перепада давления на дроссельной заслонке. Более низкие температуры сгорания предотвращают детонацию, поэтому может быть установлен более ранний момент зажигания, что обеспечит повышение крутящего момента. В дизельных двигателях она снижает «жесткую» работу двигателя на холостом ходу, так как пониженное содержание кислорода понижает давление сгорания.

Стратегия клапана EGR
Она различна в зависимости от типа двигателя. В дизельных двигателях клапан EGR открывается на холостом ходу и обеспечивает до 50% впуска воздуха. Поскольку нагрузка двигателя увеличивается, количество EGR снижается до того уровня, при котором при полной нагрузке клапан EGR закрывается. Он также закрывается во время прогрева и на большой высоте над уровнем моря.
В бензиновых двигателях клапан EGR закрывается на холостом ходу и при полном крутящем моменте, обеспечивая только 5-10% впуска воздуха при низкой-средней нагрузке.

Клапан EGR системы рециркуляции отработавших газов

Большинство систем имеют замкнутый контур, а это требует определенной обратной связи. Некоторые клапаны EGR регулируются электрическим способом и оснащены датчиком положения, который передает сигнал в электронный блок управления (ECM). Другие системы регулируются электропневматически, и обратная связь обеспечивается за счет регулирования датчика массового расхода воздуха, датчика абсолютного давления во впускном коллекторе (MAP) или датчика температуры впускного воздуха

Что идет не так?
Самая распространенная проблема связана с отложениями углерода на пластине или гнезде клапана. Как правило, это вызвано впуском загрязненной смеси, что говорит о закупорке вентиляционной системы картера двигателя; износе цилиндров или поршневых колец двигателя; неисправности зарядного турбоагрегата (поворотной лопатки турбины); высоком уровне моторного масла; неэффективном сгорании, при котором остатки нагара циркулируют через клапан EGR; износе форсунок, снижающем точность впрыска топлива; прочих проблемах, связанных с неисправностями расходомера воздуха, вакуумного насоса, трубопроводов и соединений. Неисправности могут возникать по отдельности, либо в любых комбинациях друг с другом.

Симптомы
Если клапан EGR засорен, то при открытии и закрытии его будет заклинивать, либо он будет медленно реагировать.
Если клапан заклинивает при открытии, то это приведет к неэффективной работе бензинового двигателя на холостом ходу, снижению мощности дизельного двигателя и образованию черного дыма на старых системах без расходомера воздуха.
Если клапан заклинивает при закрытии, то это приведет к очень «жесткой» работе дизельного двигателя и неэффективному расходу топлива в бензиновых двигателях. Если клапан медленно реагирует, то проблемы становятся менее очевидными, что приводит к неисправностям, связанным с работой двигателя на холостом ходу и управляемостью автомобиля в целом.
В некоторых случаях загорится лампа неисправности (MIL), что указывает на неисправность катализатора.

Диагностика
Всегда визуально проводите осмотр состояния трубок, электрических разъемов и компонентов. Вакуумный насос поможет вам привести в действие клапаны EGR, которые регулируются пневматически.
Ваше оборудование для сканирования даст вам все необходимые данные, позволит провести испытания привода, а также выведет на дисплей оперативные (рабочие) данные.
Отклонения в давлении впускного коллектора и расходе воздуха говорят о медленной реакции, а также о том, что при открытии и закрытии клапаны EGR заклинивают. Однако для окончательных выводов необходимо провести дорожное испытание.
Проверьте сопротивление напряжения и сигналов управления с помощью мультиметра и осциллографа.

Замена
При замене клапана EGR не забудьте прочистить все примыкающие трубки. Если клапан покрыт остатками нагара, то нагар забьет все трубки и разъемы. В противном случае можно получить отказ в гарантийной замене клапана.

EGR: система рециркуляции отработавших газов

Система рециркуляции отработавших газов ЕГР (англ. Exhaust Gas Recirculation) является решением, которое снижает уровень оксидов азота в отработавших газах бензинового или дизельного двигателя. Данная система применительно к современным ДВС отсутствует только на бензиновых турбомоторах.

Для дизельных двигателей выдвигаются различные требования касательно стандартов токсичности отработавших газов. По этой причине EGR дизельного мотора может быть реализована по различным схемам. Система рециркуляции отработавших газов ЕГР дизельного двигателя может быть:

• системой высокого давления;
• ЕГР низкого давления;
• комбинированной системой EGR;

Для чего нужна система EGR

Главной функцией системы EGR становится частичный возврат отработавших газов назад во впускной коллектор двигателя для дожигания. ЕГР дизельного двигателя позволяет сделать работу моторов подобного типа более мягкой и плавной, бензиновые агрегаты с EGR меньше страдают от детонации. Система рециркуляции отработавших газов способна улучшить эксплуатационные показатели дизельного или бензинового ДВС, понизить расход топлива. Выхлоп мотора с ЕГР становится менее токсичным.

Главной задачей системы EGR является эффективное понижение уровня оксидов азота в выхлопе. Образование оксидов азота в процессе работы мотора вызвано высокой температурой. Рост температуры в камере сгорания ДВС приводит к активному увеличению содержания оксидов азота в топливно-воздушной смеси. Высокая температура в камере сгорания ДВС приводит к тому, что кислород и азот, которые содержатся в подаваемом воздухе, начинают взаимодействовать между собой.

Воздух попадает в разогретую камеру сгорания двигателя, где далее активно образуются окиси азота. Это означает, что кислород, который необходим для полноценного сжигания бензина в агрегатах данного типа начинает замещаться указанными оксидами азота. Рабочая смесь при условии недостатка кислорода сгорает не полностью, в результате чего теряется мощность двигателя, заметно повышается расход топлива, а также возрастает токсичность выхлопных газов ДВС.

Попадание части отработавших газов обратно во впуск практически не изменяет требуемого соотношения базовых компонентов для получения качественной топливно-воздушной смеси, сам двигатель не теряет мощности на различных режимах, а также наблюдается экономия топлива.

Отключение клапана ЕГР

В Европе и других развитых странах к вопросам экологии подходят достаточно строго. На территории СНГ по вопросу ЕГР существует множество споров. Темами обсуждения среди автолюбителей становятся топики касательно того, как «заглушить» ЕГР дизельного или бензинового мотора, нейтрализовать систему рециркуляции отработавших газов, отключить клапан ЕГР дизеля и т.д.

Многие уверены, что система рециркуляции «душит» мотор и ЕГР отнимает мощность, не позволяя цилиндрам двигателя наполняться чистым воздухом в полной мере. К таковым относятся любители тюнинга дизельного мотора. Не менее частой причиной отказа от рециркуляции становится сильное загрязнение впускного коллектора и быстрый выход из строя датчиков системы, а также клапана EGR.

Все элементы системы рециркуляции страдают от нагара в условиях эксплуатации мотора на топливе низкого качества. Ремонт системы требует определенных финансовых затрат. Некоторые водители по этой причине немедленно «глушат» рециркуляцию отработавших газов и не заботятся о целесообразности такого решения.

Рециркуляция отработавших газов: клапан ЕГР

Главным элементом системы рециркуляции отработавших газов выступает клапан EGR. На указанном клапане основана вся система. Именно клапан ЕГР является решением, которое позволяет определенной части отработавших газов попадать обратно во впускной коллектор, где они далее снова перемешиваются с очередной порцией поступившего во впуск воздуха.

Чем больше кислорода оказывается в камере сгорания, тем большей получается температура горения топливно-воздушной смеси. Добавление части отработавших газов в состав смеси означает принудительное уменьшение количества кислорода. Так достигается снижение температуры сгорания рабочей смеси в камере. Меньшее количество кислорода означает менее интенсивное взаимодействие с азотом, что и снижает в итоге количество оксидов азота в выхлопе.

Клапан EGR дизельного или бензинового двигателя работает не одинаково, что зависит от особенностей конкретного типа ДВС. Дизельный двигатель имеет клапан ЕГР, который открывается в режиме холостого хода, ограничивая вдвое впуск свежей порции воздуха. С увеличением нагрузки на двигатель EGR пропускает меньшее количество отработанных газов во впуск, а в моменты пиковых нагрузок клапан полностью закрыт. Данный клапан закрывается также в режиме прогрева дизельного двигателя. Что касается бензиновых ДВС, клапан EGR закрыт на холостом ходу, а также во время выхода двигателя на максимальный крутящий момент. Если нагрузка на мотор низкая или средняя, тогда клапан обеспечивает всего до 10% впуска воздуха.

Системы рециркуляции работают по принципу замкнутого контура, а сам клапан EGR может управляться:

• электрическим контроллером;
• электропневматическим способом;

Для первого решения система опирается на данные, которые поступают от датчика положения в контроллер ДВС. Именно контроллер посылает управляющий сигнал на клапан. Во втором случае регулировка работы клапана ЕГР происходит на основании показаний от датчика давления во впускном коллекторе, датчика массового расхода воздуха и датчика температуры воздуха на впуске.

По зваерениям производителей, система рециркуляции отработавших газов имеет определенный ряд преимуществ в процессе эксплуатации ДВС. Для моторов на бензине плюсами ЕГР становится меньший перепад давления в области дроссельной заслонки. Сниженная температура горения уменьшает детонацию, позволяя установить ранее зажигание для повышения моментной характеристики двигателя. Дизельный мотор с ЕГР работает мягче и тише в режиме холостого хода, так как меньшее содержание кислорода приводит к понижению давления в момент сгорания топливно-воздушной смеси.

Виды систем рециркуляции отработавших газов дизельного двигателя

EGR высокого давления устанавливается на дизельных моторах, которые соответствуют требованиям Евро 4. Допустимое содержание оксида азота в отработавших газах согласно этим требованиям не должно превышать 0,25 г/км. Система рециркуляции высокого давления частично отводит отработавшие газы из выпускного коллектора турбодизеля, отбирая их перед турбиной. Далее система перенаправляет указанные газы в канал, откуда они попадают во впускной коллектор.

Система имеет следующие элементы в своем устройстве:

• клапан рециркуляции с электро или пневмоприводом;
• патрубки для отвода отработавших газов;

Клапан рециркуляции (клапан EGR) перепускает отработавшие газы из системы выпуска во впуск. Пневматический клапан работает благодаря разряжению, которое создается во впускном коллекторе бензиновых ДВС. В дизельных агрегатах такое разрежение создает вакуумный насос. Разряжение, которое воздействует на клапан рециркуляции, в свою очередь регулируется посредством управляющего электромагнитного клапана.

Процесс рециркуляции отработавших газов становится более или менее интенсивным зависимо от разных режимов работы силового агрегата. Степень интенсивности напрямую зависит от разницы давлений на впуске и выпуске. Давление во впускной системе регулируется посредством дроссельной заслонки. Закрытый дроссель означает, что давление на впуске падает. В этот момент рециркуляции отработавших газов протекает более интенсивно. Большая рециркуляция приводит к уменьшению потока отработавших газов, который направлен в турбокомпрессор. Получается, что в момент активной рециркуляции отработавших газов немного падает давление турбонаддува дизельного ДВС, который оборудован ЕГР подобного типа.

Дизельные ДВС, которые соответствуют стандарту Евро 5, подразумевают такой уровень содержания оксида азота в отработавших газах, который не должен превышать показатель 0,18 г/км. Такие моторы имеют систему EGR низкого давления. Особенностью данной системы является то, что отвод отработавших газов происходит за сажевым фильтром дизельного двигателя. Далее газы попадают в радиатор системы рециркуляции для дополнительного охлаждения. Следующим этапом становится пропуск газов через клапан рециркуляции и проникновение во впуск перед турбиной.

Система ЕГР низкого давления обеспечивает следующие преимущества:

• снижение количества частиц сажи;
• температура отработавших газов эффективно понижается;
• существенное снижение уровня содержания оксидов азота в выхлопных газах;

Дополнительным плюсом становится то, что отработавшие газы проходят через турбокомпрессор. Это позволяет данной системе рециркуляции эффективно работать без снижения давления наддува. Получается, двигатель работает без потерь мощности.

Интенсивность рециркуляции реализована посредством ЭБУ двигателя. Контроль осуществляется при помощи следующих элементов:

• дроссельная заслонка;
• заслонка рециркуляции;
• выпускная заслонка;

Все заслонки функционируют благодаря наличию электрического привода. Открытие заслонок на одну или другую величину измеряется потенциометрическими датчиками. Степень уровня открытия заслонки основывается на специальной программе. Данная цифровая схема зашита в ЭБУ, учитывает наполнение цилиндров двигателя, показатель давления турбонаддува и степень интенсивности работы системы ЕГР применительно к различным режимам работы ДВС.

Комбинированная система работает подобно системе рециркуляции на моторах Евро 5. Дополнительно может осуществляться подача отработавших газов из магистрали высокого давления, которая задействуется на отдельных режимах работы силового агрегата. Главной задачей становится максимально возможное снижение уровня оксидов азота в выхлопе. Стоит отметить, что радиатор охлаждения отработавших газов в комбинированной системе отсутствует применительно к магистрали высокого давления.

Основные причины неисправностей ЕГР

Наиболее частой причиной неисправностей системы EGR является нагар. Интенсивное образование нагара затрагивает гнездо или пластину клапана ЕГР. Нагар образуется в результате эксплуатации ДВС на топливе низкого качества. Система рециркуляции также выходит из строя по причине неисправностей и сбоев в работе системы питания дизельного двигателя, неполного сгорания топливно-воздушной смеси, отклонений в функционировании системы вентиляции картерных газов и т.д. Система ЕГР страдает от нагара в результате механического износа турбокомпрессора, поршней и цилиндров, закоксовки инжекторных форсунок, а также от различных сбоев в работе датчиков, которые передают на ЭБУ сигналы для управления клапаном EGR.

Если клапан ЕГР засорился, тогда он может работать некорректно или заклинить. В первом случае отмечается несвоевременное срабатывание клапана, что заметно в режиме холостого хода и не имеет явных симптомов и последствий для ДВС. Во втором случае клапан EGR может клинить в момент открытия или закрытия. Бензиновые агрегаты с заклинившим клапаном системы рециркуляции работают на холостом ходу крайне неустойчиво, увеличивается расход топлива. Дизельные моторы с неработающим клапаном EGR теряют мощность, работают более грубо и шумно.

Необходимо проверить сопротивление, а также наличие управляющих сигналов. Для этого используется осциллограф и мультиметр. Если сканирование показало, что давление на впуске отличается от нормы, а также имеет место повышенный расход воздуха, тогда возможно заклинивание клапана. Замена клапана EGR параллельно требует тщательной очистки сопутствующих магистралей и разъемов, так как остатки нагара в системе могут привести к повторному возникновению неисправностей системы рециркуляции отработавших газов через небольшой промежуток времени.

Назначение системы EGR и особенности ее работы

Система рециркуляции отработавших газов EGR разработана для повышения экологического класса двигателя автомобиля. Ее применение позволяет снизить концентрацию оксидов азота, присутствующих в выхлопе. Последние недостаточно хорошо устраняются катализаторами и, поскольку являются наиболее токсичными компонентами в составе отработавших газов, требуют применения дополнительных решений и технологий.

1. Принцип действия системы
2. Виды клапанов EGR
3. Виды систем рециркуляции дизеля

Принцип действия системы

EGR – аббревиатура от англоязычного термина Exhaust Gas Recirculation, что в переводе означает “рециркуляция отработавших газов”. Основная задача такой системы заключается в перенаправлении части газов из выпускного коллектора в впускной. Формирование оксидов азота прямо пропорционально температуре в камере сгорания двигателя. При подаче отработавших газов из системы выхлопа в систему впуска уменьшается концентрация кислорода, что выступает катализатором в процессе сжигания топлива. В результате температура в камере сгорания снижается, а процент образования оксидов азота уменьшается.

Система рециркуляции отработавших газов

Применяется система ЕГР для автомобильных двигателей, работающих на дизельном топливе и бензине. Исключение составляют только бензиновые автомобили с турбонаддувом, где использование технологии рециркуляции неэффективно из-за особенностей режима работы двигателя. В целом, благодаря технологии EGR достигается снижение концентрации оксида азота до 50%. Помимо этого уменьшается вероятность детонации, обеспечивается более экономный расход топлива (почти на 3%), а для автомобилей с дизельным двигателем характерно уменьшение количества сажи в выхлопе.

Основной деталью системы рециркуляции выхлопных газов является клапан EGR, который управляет потоком отработавших газов, поступающих во впускной коллектор. Он работает в условиях повышенных температур и подвергается высокой нагрузке. Снижение температуры может реализоваться принудительно, для чего нужен радиатор охлаждения (охладитель), который устанавливается между системой выпуска и клапаном. Он входит в общую систему охлаждения автомобиля.

В дизельных моторах клапан EGR открывается на этапе холостого хода. При этом 50% поступающего в камеры сгорания воздуха составляют отработавшие газы. С ростом нагрузки клапан постепенно закрывается. Для питания бензинового двигателя система рециркуляции работает, как правило, только на средних и малых оборотах двигателя, обеспечивая до 10% выхлопных газов в общем объеме воздуха.

Виды клапанов EGR

На данный момент существует три разновидности клапанов EGR, различающихся по типу привода:

• Пневмомеханический – простейшая (устаревшая) система привода рециркуляции выхлопных газов. Фактически, управление клапаном в этой схеме осуществляется за счет создания разрежения во впускном коллекторе автомобиля.
• Электропневматический. Пневмоклапан EGR приводится в движение электроклапаном, управляемым ЭБУ двигателя автомобиля на основании данных комплекта датчиков (противодавления выхлопных газов, температуры, положения клапана, давления на впуске, температуры охлаждающей жидкости). Он осуществляет подключение и отключение источника разрежения к клапану EGR, имея лишь два положения. В свою очередь, разрежение в такой системе может создаваться вакуумным насосом.
• Электронный. Клапан EGR такого типа приводится в движение непосредственно ЭБУ двигателя автомобиля. Он имеет три положения, что обеспечивает более плавное регулирование потока отработавших газов. Переключение положения электронного клапана EGR осуществляется соленоидами, которые открывают и закрывают его в различных комбинациях. В такой системе разрежение не задействуется.

Виды систем рециркуляции дизеля

Для дизельного двигателя используется несколько типов систем для рециркуляции отработавших газов EGR, cбор которых определяется экологическими стандартами автомобиля. В настоящее время их три:

• Высокого давления (соответствует стандарту Евро 4). Клапан EGR напрямую соединяет выпускной (устанавливается перед турбокомпрессором) и впускной коллекторы. В этой схеме применяется электропневматический привод. При закрытой дроссельной заслонке во впускном коллекторе давление снижается, в результате чего создается более высокое разрежение. Это приводит к увеличению поступающего потока выхлопных газов. С другой стороны, уменьшается интенсивность турбонаддува, поскольку на турбину поступает меньше отработавших газов. Когда дроссельная заслонка полностью открыта, EGR не работает.
• Низкого давления (соответствует стандарту Евро 5). В такой схеме клапан подключен к системе выпуска на участке между сажевым фильтром и глушителем, а в системе впуска – перед турбокомпрессором. Благодаря такому подключению снижается температура отработавших газов, также они очищаются от примесей сажи. При этом, в сравнении со схемой высокого давления, турбонаддув выполняется на полной мощности, поскольку через турбину проходит весь поток газов.
• Комбинированная (соответствует стандарту Евро 6). Представляет собой сочетание схемы высокого и низкого давлений, каждая из которых имеет собственный клапан рециркуляции. В обычном режиме эта схема работает по каналу низкого давления, а при повышенной нагрузке подключается канал рециркуляции высокого давления.

В среднем, клапан EGR служит до 100 тысяч километров пробега, после чего может засориться и выйти из строя. Далее, в большинстве случаев, автомобилисты, не понимая, для чего нужны системы рециркуляции, просто полностью удаляют их.

Клапан ЕГР в дизельном двигателе

Разработчики современных автомобилей постоянно совершенствуют двигатели для улучшения в них экологической составляющей. Система ЕГР – один из механизмов, позволяющих свести к минимуму токсичные выбросы в атмосферу за счет возврата части выхлопных газов в камеру сгорания, при этом работа дизеля становится более «мягкой». При эксплуатации силового агрегата с EGR, многие владельцы автомобилей сталкиваются с поломками или сбоями в работе системы рециркуляции. Новая деталь для замены стоит достаточно дорого, но она вполне поддается чистке, ремонту или система просто отключается.

Как работает ЕГР на турбодизеле

Главная функция системы EGR – это частичный возврат отработанного газа во впускной коллектор с целью дожигания. На дизельном двигателе такое решение позволяет добиться более мягкой и плавной работы двигателя, что улучшает его эксплуатационные качества и уменьшает расход горючего, а выхлоп снижает свою токсичность. Появление отработанных газов во впуске не меняет соотношения основных компонентов горючей смеси, мощность на разных режимах работы не теряется, и экономится топливо.

Принцип действия клапана ЕГР на дизелях – это соединение части отработанных газов с поступающим через впускной коллектор воздухом. В выхлопе двигателя содержатся окислы азота из-за повышенного нагрева газов в камере сгорания. При задействовании системы EGR, сгорание происходит при более низкой температуре, а уровень содержания вредных веществ в выхлопе становится меньше. На дизелях клапан открывается автоматически на холостых оборотах, а при нагрузке и максимальных мощностях закрывается.

Для чего глушат клапан ЕГР

При длительной эксплуатации дизеля, оснащенного системой EGR, автовладельцы часто ощущают снижение мощности и появление дымления выхлопа. Любители тюнинга двигателя утверждают, что рециркуляция газов «душит» силовой агрегат, не позволяя ему проявить весь потенциал мощности. Основываясь на подобных доводах, многие водители решают заглушить систему ЕГР. Подобная процедура представляет собой отключение системы рециркуляции, что теоретически должно прибавить мощности.

Существует мнение, что быстрое образование нагара на клапане ЕГР и впуск выхлопных газов во впускной коллектор провоцируют усиленное нагарообразование и закоксовывание камеры сгорания. Неисправность системы ЕГР, связанная с выходом из строя клапана, приводит к перерасходу топлива и неустойчивой работе двигателя. В камеру сгорания попадают смолы и сажа, из-за которых дизельное масло быстро окисляется, а общий моторесурс силового агрегата снижается.

Необходимость отключения ЕГР появляется при пробеге 80-120 тыс. км, потому как наличие такого пробега обуславливает определенный износ двигателя. Выхлопные газы, перенаправленные вовнутрь, имеют высокую степень загрязнения. После их дальнейшего смешивания с картерными газами, появляется толстый слой смолистых отложений в коллекторе впуска, клапане ЕГР и клапанах головки двигателя. Забитая система вызывает появление ошибок и может спровоцировать резкий переход автомобиля в аварийный режим.

Неисправности ЕГР на дизеле

Клапан ЕГР – это деталь, выполняющая перепускную функцию, который или пропускает часть выхлопных газов из коллектора в подающую магистраль, где они смешиваются с воздухом (в случае исправности), или нет. При неисправности клапана, ЭБУ выдаст соответствующую ошибку на индикатор приборной панели. Неисправностями ЕГР на дизеле могут быть следующие:

1. Нагар в системе, который затрагивает клапан и пластину EGR. Чрезмерное образование нагара происходит при эксплуатации двигателя на низкокачественном топливе, при неполном сгорании топливной смеси, нарушении системы отвода картерных газов.
2. Засорение клапана, при котором происходит его заклинивание при открытии или закрытии, или некорректная работа в виде несвоевременного срабатывания, что заметно при работе мотора на холостом ходу.

Выявить поломку системы рециркуляции возможно при визуальном осмотре состояния трубопроводов и разъемов датчиков. Точная диагностика включает в себя электронное сканирование и другие процедуры, при которых проверяют функционирование приводов и клапана ЕГР.

Ремонт ЕГР на дизеле

Ремонт системы EGR заключается в ее механической очистке от нагара и отложений при помощи небольшой металлической щетки и промывке очистителем «WD», который предназначен для снятия отложений и ржавчины с металла. В конце процедуры клапан изнутри протирают ветошью, смоченной в растворителе. В ремонт ЕГР на дизеле входит и очистка соленоида (при наличии такового), который выполняет функцию фильтрующего элемента, предохраняющего от попадания мусора в вакуумную систему.

Промывка от гари клапана ЕГР осуществляется после его снятия, обработки через отверстия специальным аэрозолем, применяющимся для очистки карбюраторов, далее деталь помещают в емкость, наполненную осветительным керосином. После разбирают, отвинтив 4 болта, и очищают изнутри. Такое обслуживание устранит признаки неисправности клапана EGR, и восстановит его правильную работу. Процедура должна проводиться регулярно через 60-100 тыс. км пробега.

Как правильно заглушить клапан ЕГР на дизеле

Правильное отключение EGR на дизеле предполагает:

1. Механический способ глушения клапана.
2. Отключение при помощи блока управления.

На первом этапе устанавливают механическую заглушку клапана, после чего систему отключают на электронном оборудовании. Следует знать, что только физически заглушить клапан бывает достаточно лишь на некоторых автомобилях. После осуществления механического блокирования клапана требуется его программное отключение в ЭБУ, иначе на панели приборов будет гореть лампа «check» по причине ошибки системы рециркуляции, а двигатель задействует аварийный режим, при котором ограничивается отдаваемая мощность.

Самый простой вариант заглушки клапана осуществляется следующим образом:

1. Клапан, который чаще всего располагают возле впускного коллектора, снимают, открутив несколько болтов.
2. Если необходимо, демонтируют впускной коллектор и чистят его каналы от загрязнений.
3. Извлекают прокладку, расположенную на месте крепления клапана.
4. Снятая прокладка используется в роли шаблона, по которой вырезают из стального листа прокладку-заглушку, и проделывают в ней отверстия под болты. Нередко заглушку под некоторые модели автомобилей можно встретить в продаже.
5. Обратная установка клапана с применением прокладки и заглушки. Затяжка болтов производится с особой осторожностью из-за их хрупкости.
6. Отключают вакуумные шланги, так как они в системе открытия клапанов больше не задействуются.
7. Внесение изменения в прошивку ЭБУ, чтобы избавиться от ошибки EGR.