EGR клапан

EGR клапан: Система на рециркулация на отработените газове

Системата за рециркулация на отработените газове ЕГР (англ. Exhaust Gas Recirculation) е решение, което намалява нивото на азотни окиси в отработените газове на бензиновите или дизеловите двигатели.

Каква е основната функция на EGR ?

EGR е система при която става частично връщане на изгорелите газове обратно във входния колектор на двигателя за доизгаряне. Наличието на EGR  прави дизеловите двигатели по тихи  и плавни, бензиновите агрегати с EGR страдат по-малко от детонации. EGR системата за рециркулация на отработените газове подобрява експлоатационните показатели на дизеловия или бензиновия двигател и респективно намалява разхода на гориво. Двигателя със система с ЕГР е с намалена токсичност.

Схема на рециркулация на отработените газове

Главната задача на системата EGR е понижаване на нивото на азотни оксиди в отработените газове.  Образуването на азотни оксиди по време на работа на двигателя, се дължи на твърде високата температура. Покачването на температурата в горивната камера на двигателя с вътрешно горене, води до повишаване на съдържанието на активни азотни оксиди в гориво-въздушна смес. Високата температура в горивната камера спомага на азота и кислорода, съдържащи се в подавания въздух да взаимодействат между себе си. Въздуха попада в загрятата горивна камера , където допълнително образува азотни окиси. Това означава, че кислорода, който е необходим за пълноценното изгаряне на бензина в двигателите от този тип започва да се заменя с азотни оксиди. Работната смес при недостиг на кислород не изгаря напълно, при което мощността на двигателя намалява, разхода на гориво се увеличава, а също така се увеличават емисиите на отработените токсични газове.

Ако се върнат част от отработените газове в смукателния колектор, това позволява леко намаляване на температурата на горене на гориво-въздушната смес. Понижаването на температурата автоматично намалява интензивността на образуването на азотни оксиди. Попадането на част от изгорелите газове обратно в смукателния колектор не влияе върху основните компоненти за образуването на качествена гориво-въздушна смес, самия двигател не губи мощност в различните режими, а така също се наблюдава и икономия на гориво.

Деактивиране на  EGR клапана.

В Европа и други развити страни към проблемите на околната среда се подхожда достатъчно строго. На територията на нашата мила страна положението е съвсем различно. При нас авторитетните „автолюбители и разбирачи” постоянно умуват  и естествено измислят как за заглушат и пренебрегнат EGR-а, как да неутрализират системата на рециркулация на отработените газове.

Всеки трябва да се замисли за последствията от такива действия!

Мнозина вярват, че системата за рециклиране „задушава“ двигателя, EGR-а отнема от мощността и не позволява на цилиндрите на двигателя да се напълнят с чист въздух в пълна степен. Към тази група се отнасят феновете на  тунинга на дизеловия двигател. Не по-малко честа причина за отказа от рециклиране става силно замърсените всмукателни колектори и бързото повреждане на сензорната система и клапана EGR. Всички елементи на системите за рециркулация страдат и образуват нагар при използването на гориво с по-ниско качество. Ремонта на системата е свързана с финансови разходи. Цената на един EGR варира според модела и марката на автомобила  от 300 лв. до 1000 лв.  и повече. По тази причина някой хора го премахват без да мислят от последиците от това. Normfest предлага висококачествен спрей с капилярна тръбичка за почистване на EGR и цялата всмукателна система. Поради лошото качество на горивото у нас е задължително да се почиства системата поне 1-2 пъти годишно. Това ще удължи живота и улесни работата на EGR-а, турбината, а респективно и на двигателя.

Рециркулация на отработените газове: EGR клапан

Основният елемент на системата за рециркулация на отработените газове е EGR клапана. Точно на този клапан се основава цялата система. Именно EGR клапана е решение, което позволява на определена част от изгорелите газове се връщат обратно в смукателния колектор, където те допълнително се смесват с поредната порция свеж постъпващ, входящ въздух. Колкото по-голямо е количеството на кислорода в горивната камера, толкова по-добра е температурата на горене на гориво-въздушна смес. Добавянето на част от отработените газове в сместа е принудително намаляване на кислорода. Така се постига намаляване на температурата на горене на работната смес в камерата. По-малкото количество на кислород означава по-малко интензивно взаимодействие с азот, което в крайна сметка намалява количеството на азотни оксиди в отработените газове.

Различни видове клапани

EGR клапана на дизеловия и бензиновия двигател не работят по един и същ начин, в зависимост от характеристиките на дадения тип двигател. Дизеловият двигател има EGR клапан, който се отваря на празен ход и ограничава приема на чист въздух наполовина. С увеличаване на натоварването на двигателя EGR клапана пропуска по-малко количество от отработените газове на входа и в момента на върхово натоварване клапана е напълно затворен. Клапанът се затваря в режим на загряване на дизеловия двигател. По отношение на бензиновите двигатели, EGR клапана е затворен на празен ход и при максимална мощност на двигателя. Ако натоварването на двигателя е ниско или средно, клапана осигурява до 10% от входящия въздух. Системата за рециркулация работи в затворен кръг и EGR клапана може да се контролира с електрически контролер.

Първоначалните решения на системата се основават на данни, които постъпват от датчика за позиция в контролера на двигателя с вътрешно горене. Именно контролерът изпраща контролен сигнал към клапана. Във втория случай, корекцията на работа на EGR клапана се извършва въз основа на показанията на датчика за налягането в смукателния колектор, датчика за въздушния поток и датчика на температурата на входящия въздух.

EGR клапана има определен брой предимства по време на работа на двигателя с вътрешно горене. За бензиновите двигатели понижената температура на горене намалява детонацията, което позволява предварително запалване за увеличаване на въртящия момент на двигателя. Дизеловият двигател с EGR работи по-гладко и по-тихо на празен ход, тъй като по-малкото съдържание на кислород води до намаляване на налягането по време на горене на гориво-въздушната смес.

Видове рециркулация на изгорелите газове на дизеловия двигател

EGR за високо налягане е инсталиран на дизеловите двигатели, които отговарят на Euro 4.  Допустимото съдържание на азотен окис в отработените газове в съответствие с тези изисквания не трябва да надвишава 0,25 г / км. Система за рециркулация на високо налягане частично премахва отработените газове от турбодизела на изпускателния колектор, получени преди турбината. Системата след това изпраща тези газове в канала, където те попадат във всмукателния колектор.

Системата има следните елементи в устройството си:

EGR клапан с електрическо или пневматично управление; тръби за изгорелите газове.Клапана на рециркулация (EGR клапан) връща отработилите газове от изпускателната система на входа. Пневматичният клапан работи чрез отрицателно налягане, което се създава в смукателния колектор на бензиновите двигатели. В дизеловите агрегати се създава вакуум. Това въздейства на клапана за рециркулация, който от своя страна се управлява от електромагнитен вентил.

Процеса на рециркулация на отработените газове е повече или по-малко интезивен  в зависимост от различните режими на работа на двигателя. Степента на интензивност е в пряка зависимост от разликата в налягането на входа и изхода. Налягането в смукателната система се регулира от дроселната клапа. Затворен дросел означава, че налягането на входа пада. В този момент EGR-а е по-интензивен. Голямата рециркулация намалява дебитът на отработените газове, насочени към турбокомпресора. Оказва се, че по време на активната рециркулация на отработените газове налягането към турбото пада леко при дизелови двигатели, които са оборудвани с този тип EGR.

Дизеловите двигатели с вътрешно горене, които отговарят на стандарта Euro 5, предполагат ниво на азотен окис в отработилите газове, коeто не трябва да надвишава от 0,18 г / км. Тези двигатели имат система на EGR с ниско налягане. Особеността на тази система е отработените газове да минават през филтърът за твърди частици на дизеловия двигател. После газовете се насочват през радиатора на системата за рециркулация за допълнително охлаждане. Най-накрая газовете през клапана EGR влизат във входа на турбината.

Система ЕГР с ниско налягане има следните предимства:

• Намаляване на количеството сажди
• Температурата на отработените газове е ефективно понижена
• Съществено намаляване на нивото на азотни окиси в изгорелите газове

Допълнителен плюс е че отработените газове минават през турбокомпресора. Тази система на рециркулация работи ефективно без намаляне на налягането. Оказва се, че двигателят работи без загуба на мощност.

Дизеловите двигатели, които са със стандарт Евро 6, съгласно който съдържанието на азотен оксид в отработените газове не трябва да бъде по-висока от 0,08 г / км имат комбинирана система за рециркулация. Отличителна черта на тази система е наличието на две отделни тръби, през които се извършва рециркулация на отработените газове. Едната  от магистралите на комбинирания EGR е система е тръба с високо налягане, а другата е с ниско налягане.

Комбинираната система работи подобно на системата за рециклиране на Euro 5 двигатели. Допълнително може да се подават отработили газове по линията за високо налягане, която се активира при определени режими на работа на двигателя. Основната задача е максимално възможно намаляване на азотните окиси в отработените газове. Трябва да се отбележи, че радиатора за охлаждане на отработените газове в комбинираната система не се прилага към линията на високо налягане.

Основни причини за неизправност на ЕГР-а.

Най-срещаната причина за неизправност на системата ЕГР е нагара.

Нагара се образува при работа на двигателя с вътрешно горене с лошо качество на горивото. Сситемата за рециркулация излиза от строя поради грешки и пропуски в системата на захранване на дизеловия двигател, непълно изгаряне на гориво-въздушната смес, отклонения  в работата на функционалната система на вентилация на картерни газове и т.н. ЕГР системата страда от нагара в резултат на механично износване на турбокомпресора, буталата и цилиндрите, запушване на дюзите, както и недобрата работа на сензори и датчици, които предават сигнали към контролния блок за управление на EGR клапана.

Ако EGR клапана е задръстен, може да  работи неправилно и да заклини. В първия случай е налице забавяне на експлоатацията на клапана, което е забележимо на празен ход и няма видими симптоми и последствия за двигателя с вътрешно горене. При втория случай EGR клапан може да заклини при отваряне или затваряне. При бензиновите агрегати системата на рециркулация на празен ход работи изключително нестабилно и разхода на гориво се увеличава. Дизеловите двигатели с неработещ EGR клапан губят енергия, работят по-грубо и са по-шумни.

За отстраняване на проблеми с ЕГР-а е нужен визуален контрол на състоянието на тръбопроводите, електрическите датчици и други системи. Задълбочената диагноза включва електронно сканиране и ред процедури за проверка на функционалността и движението на EGR клапана. При смяна на клапана е нужно почистване на всички тръбопроводи, за да се избегне скорошен проблем в тази област.