Система рециркуляции отработавших газов (EGR) на дизельных двигателях Land Rover.
Что означает аббревиатура EGR и зачем она нужна?
В данной рубрике хотелось бы акцентировать внимание и раскрыть теоретическую суть самой системы рециркуляции отработавших газов (системы EGR), в чем принцип ее работы, сама суть, и некоторые домыслы, гипотезы и предположение наших специалистов.
И так, что означает аббревиатура EGR и зачем она нужна? EGR – это Exhaust Gas Recirculation, что в дословном переводе означает «рециркуляция выхлопных газов».
Большая часть современной модельной линейки Land Rover и Range Rover оснащена дизельными двигателями, которые приобрели большую популярность на Российском рынке, своей экономичностью и «тяговитостью». Но в то же самое время владельцы дизельных Land Rover встречаются с рядом проблем, которые уготованы Российским рынком по причине некачественного дизельного топлива. Стоит пояснить, что все современные дизельные двигатели, в целях понижения токсичности выхлопных газов, оснащены системой рециркуляция отработавших газов (EGR). В связи, с чем значительно усложняется конструкция и система управления дизельным двигателем в целом. Так же всплывают некоторые болячки по неисправности этой системы ЕГР (EGR) на разных видах дизельных двигателях Ленд Ровер. Особенно часто выходят из строя клапана ЕГР, но на более современных моделях Ленд Ровер были отработаны данные дефекты и внедрены новые конструкции клапанов ЕГР. Так же следует отметить, что некачественное дизельное топливо более явно сказывается на дизельных двигателях, у которых есть система EGR. Так как сама система EGR предусматривает рециркуляцию отработавших газов, то есть часть выхлопных газов идет опять на впуск в камеры сгорания. И все негативные признаки некачественного дизтоплива (а это превышение, например, по содержанию серы) остаются в выхлопных газах, и ели эти выхлопные газы попадают опять на впуск - то они как бы вдвойне повторяют свои негативные свойства и пагубное влияние на двигатель. Например, не углубляясь в подробности, повышенное содержание серы при сгорании создают на выпуске сернистые соединения, которые пагубно влияют на окружающую среду и сам двигатель, но если эти сернистые соединения попадают повторно на впуск, то смешиваясь со свежим выпускным воздухом, а вернее с содержащейся там влагой (водой) могут в процессе химических реакций образовывать серную кислоту. Которая пагубно влияет уже на сам металл, антинагарные свойства масла и создавать много других отрицательны факторов, которые впоследствии сказываются на износе двигателя спустя длительное время эксплуатации.
В воздухе есть кислород. Однако, на 79%, воздух состоит из азота. В обычных климатических условиях, азот представляется нам нейтральным газом, который мало на что реагирует, однако, внутри цилиндра дизельного двигателя настолько горячо, что азот не может устоять под натиском высоких температур, и начинает окисляться на целые группы окислов NOx, которые при соединении с водой, образуют пары азотной кислоты.
Азотная кислота в свою очередь, пагубно воздействует на лёгкие человека, и на сердечнососудистую систему.
Вот поэтому, экологи требуют от заводов, выпускающих автомобильные двигатели ограничения выбросов NOx, и в массовых конструкциях как дизельных, так и бензиновых двигателей присутствует система рециркуляции отработавших газов.
Каждые три года нормы по токсичности пересматриваются и ужесточаются, заставляя выпускать двигатели в соответствии с новыми экологическими нормами.
По Евро-3 выбросы: СН до 0,2 г/км, CO до 2,3 г/км и NOx до 0,15 г/км
По Евро-4 выбросы: СН до 0,1 г/км, CO до 1,0 г/км и NOx до 0,08 г/км
А с 2013 года введены нормы по Евро-6.
Система рециркуляции отработанных газов (EGR) в дизельных двигателях Land Rover обеспечивает регулирование циркуляции отработавших газов в целях снижения объемов вредных выбросов в атмосферу и уменьшения шума при сгорании топлива.
Систему EGR также устанавливают и на некоторые бензиновые двигатели, т.е. только на те двигатели, которые не имеют турбин. На бензиновых двигателях система EGR позволяет снизить риск детонации и потери на насосах.
И немало важный момент, установка системы ЕГР как на бензиновых, так и на дизельных двигателях позволяет снизить расход топлива автомобиля.
Клапан ЕГР
Основным элементом системы ЕГР является непосредственно сам клапан. Количество отработанных газов, подаваемых обратно на впуск двигателя регулируется этим самым клапаном. Независимо от типа дизельного двигателя принцип работы всех клапанов EGR одинаков. А вот по конструкции клапана могут отличаться.
Существует два типа приводов клапанов EGR: с электроприводом и с электропневмоприводом.
Рис.1. EGR дизельного двигателя 3.6 TD
7 – клапан EGR
Рис.2. EGR дизельного двигателя 2.7 TD
Рис.3. EGR дизельного двигателя 4.4 TD
6 – корпус клапана EGR
В варианте с электроприводом открытие клапана EGR регулируется на основании показаний датчика положения, который передает сигнал блоку управления двигателем. В варианте с электропневмоприводом открытие клапана регулируется на основании показаний нескольких датчиков – это датчики массового расхода воздуха, давление во впускном коллекторе или датчика температуры воздуха на впуске.
Охладитель
Помимо разных приводов клапанов в системе ЕГР может быть дополнительный охладитель, так называемый охладитель EGR, как например, на дизельном двигателе 2.7 TD.
Рис.4. EGR дизельного двигателя 2.7 TD
5 - охладитель EGR; 6 - клапан EGR; 7 - электроисполнительный механизм клапана EGR.
Если на двигателе установлен данный охладитель, то он подключен к штатной системе охлаждения двигателя и, соответственно, через него циркулирует антифриз.
Охладитель ЕГР соединен непосредственно с клапаном ЕГР. Дополнительное охлаждение выпускных газов позволяет еще больше снизить выброс вредных выбросов (оксидов азота) в атмосферу.
Как же работает система EGR на дизельных двигателях Ленд Ровер?
Первое что стоит пояснить, так это то что в дизельных двигателях нет очень точной регулировки подачи нужной порции воздуха путем управления дроссельной заслонкой. Это в бензиновых двигателях дроссельная заслонка играет миллиметрами зазора по регулирования впускного воздуха. А в дизельных двигателях по сути дроссельная заслонка всегда открыта. Поэтому в камеры сгорания дизельных двигателей в большинстве случаев попадает больше воздуха (а значит и кислорода) чем нужно для сгорания подаваемой порции дизельного топлива на впрыске. То есть в большей степени мощность двигателя регулируется путем управления топливными форсунками. А так как в большинстве режимов работы дизельного двигателя количество кислорода избыточно то это создает предпосылки на вступление в реакцию не «сгоревшего» кислорода с другими продуктами сгорания.
У нас в камере сгорания двигателя очень высокая температура. Таким образом, когда небольшое количество топлива впрыскивается в камеру сгорания, заполненную чистым воздухом, в результате получается обедненная топливная смесь.
Она сгорает при очень высокой температуре, в результате чего избыток кислорода в смеси соединяется с азотом воздуха и образует окись азота (NOx). Функция клапана ЕГР заключается в том, чтобы подмешивать часть выхлопных газов к воздуху на впуске. Поскольку в отработавших газах практически не содержится кислорода, это предотвращает образование обедненной смеси и снижает температуру сгорания, сводя к минимуму образование NOx.
При запуске холодного дизельного двигателя клапан ЕГР полностью закрыт. При достижении двигателем рабочей температуры на холостом ходу клапан открывается и обеспечивает до 50% воздуха на впуске. С повышением числа оборотов двигателя клапан EGR постепенно закрывается вплоть до полного закрытия на максимальных оборотах, и соответственно, открывается с понижением оборотов двигателя.
Клапан EGR закрывается, и выхлопные газы не попадают во впускной коллектор при:
- пуске двигателя;
- торможении двигателем;
- температуре охлаждающей жидкости ниже +60 0С;
- температуре охлаждающей жидкости выше +102 0С;
- частоте вращения коленчатого вала ниже 1000 об/мин в течении более 20 сек.;
- частоте вращения коленчатого вала выше 3200 об/мин;
- количестве всасываемого топлива больше 25 мг/ход поршня.
Таким образом, получается, что система EGR всегда находится в агрессивной среде, поэтому при работе, сам клапан EGR, впускной коллектор и находящиеся в нем датчики покрываются нагаром и, соответственно, возникает несколько вариантов неисправностей, либо электрическая неисправность – это когда сам исполнительный электромотор выходит из строя. Либо механическая неисправность, когда в клапане ЕГР забивается копоть, и клапан не полностью прилегают к посадочному месту, а еще может быть одновременно и электрическая неисправность и механическая. В практике встречались случаи, когда сам клапан просто прогорал и разрушался.
Кроме того, для охлаждения потоков горячих выпускных газов на дизельных двигателях Ленд Ровер используется охладитель, через который циркулирует антифриз. И достаточно часто встречается неисправность, когда охладитель ЕГР дает микротрещины, через которые просачивается антифриз и попадает в поток выхлопных газов, которые в свою очередь попадают в камеры сгорания, и таким образом антифриз потихоньку убывает. И поэтому на многих дизельных двигателях Ленд Ровер, а особенно это часто наблюдается на дизельном двигателе 2,7 ТД на Дискавери 3 и Дискавери 4, наблюдается утечка антифриза, и при проведении визуальной диагностики никаких течей в сервисе не находят. Еще это как правило сопровождается повышенной задымленностью – белый дым из выхлопной трубы. И когда посторонних течей визуально не выявляют – то надо отработать вариант утечки антифриза через какой-либо охладитель ЕГР. Путем разборки и осмотра трубок ЕГР на наличие влаги.
Клапан EGR – деталь дорогостоящая, поэтому многие автовладельцы вместо его замены прибегают к глушению всей системы.
Что же говорят специалисты по этому поводу?
Среди специалистов, занимающихся ремонтом дизельных двигателей на профессиональном уровне, существуют разные мнения по поводу заглушки клапана EGR.
Одни специалисты в принципе предпочитают на двигателях с пробегом глушить (закрывать) канал клапана EGR, и тогда получается, что отработавшие газы не попадают в цилиндры дизельного двигателя. В результате чего возрастает температура, и улучшаются мощностные характеристики двигателя.
Другие специалисты склонны считать, что у системы рециркуляции дизельного двигателя, помимо экологических функций по уменьшению выбросов окислов азота NOx, есть вторая задача – предотвращать перегрев камеры сгорания дизельного двигателя, и предотвращать таким образом, образование трещин в головке блока.
