Egr что это в автомобиле
Немного о клапане EGR зачем его глушить и что происходит
Для чего нужна и не нужна система ЕГР?
Система ЕГР (EGR, AGR) в автомобиле служит для снижения уровня выброса оксида азота. Работа системы основана на замещении части кислородной смеси (воздух) на бескислородную (выхлопные газы), тем самым снижая вероятность окисления азота в цилиндрах автомобиля. Вопреки устойчивому стереотипу никакого «дожигания» выхлопных газов не происходит, только снижение количества кислорода в смеси, подающейся в цилиндры.
Поскольку выхлопные газы имеют высокую температуру, перед подачей их в цилиндры требуется охлаждение, иначе всасываемая смесь будет перегрета. Для охлаждения выхлопных газов используются жидкостные теплообменники, в которых жидкость контура охлаждения двигателя отбирает лишнюю температуру из проходящих через охладители выхлопных газов. Охладители могут быть с вентилем обхода (пропускает газы мимо охладителей на не прогретом автомобиле) и без этих вентилей, с термостатами в контуре охлаждения (для отключения протока жидкости на не прогретом автомобиле) и без них. И вентиль обхода, и термостат призваны ускорить прогрев автомобиля и раньше запустить в работу систему ЕГР.
Для регулирования количества подмешиваемых выхлопных газов используется клапан, как правило — электромагнитный. Блок управления двигателем управляет клапаном и одновременно следит за его положением через датчик положения, осуществляя коррекцию его работы.
Условия работы системы ЕГР
Для снижения негативного влияния системы ЕГР на динамические характеристики автомобиля, скорость прогрева мотора, и качества сжигания топлива, установлены условия, рамки работы системы ЕГР:
— двигатель имеет оптимальную рабочую температуру. При пониженной или повышенной температуре система ЕГР отключается или снижает степень своего участия в смесеобразовании.
— температура всасываемого воздуха должна быть в определенных рамках. При пониженной или повышенной температуре система ЕГР отключается или снижает степень своего участия в смесеобразовании.
— система ЕГР отключается выше 3000 об/мин.
— система ЕГР отключается или снижает свое влияние при высоких нагрузках.
Дополнительные функции, выполняемые клапаном ЕГР
На клапан системы ЕГР часто возлагают еще две функции, не имеющие отношения к снижению выбросов оксида азота:
— функция сброса избыточного давления во впускном тракте при резком снижении оборотов двигателя из режима высоких нагрузок. В этот момент клапан открывается на короткое время, пока есть перепад давления от впуска к выпуску.
— функция прожига фильтра твердых частиц (DPF), если автомобиль им оборудован. При прожиге ДПФ фильтра дроссельная заслонка прикрывается, а клапан ЕГР приоткрывается, чтобы обогатить смесь и дать парам не сгоревшего топлива достичь фильтра твердых частиц.
Типичные неисправности системы ЕГР
Как правило, неисправности касаются клапана ЕГР и его датчика положения, из-за чего блок управления двигателем не может обеспечить точное регулирование подачи выхлопных газов на впуск. Начиная с ЕВРО-4 неисправности системы ЕГР требуют немедленного устранения, так как обычно при этом ограничивается мощность двигателя. Обычно неисправности проявляют себя следующим образом:
— клапан ЕГР исправен, неисправен датчик положения клапана. Система не может определить правильное положение, но работа двигателя не страдает. При ЕВРО-3 автомобиль продолжает нормально работать, при ЕВРО-4 включается ограничение мощности
— клапан ЕГР неисправен, заклинил в закрытом положении. Двигатель не ухудшает своих характеристик, при ЕВРО-3 можно ездить, при ЕВРО-4 включается ограничение мощности.
— клапан ЕГР неисправен, заклинил в открытом или приоткрытом положении. Двигатель работает хуже, возможна потеря мощности, избыточный дым из выхлопной трубы. При ЕВРО-3 режим ограничения мощности не включается, при ЕВРО-4 включается ограничение мощности.
— протекает охладитель системы ЕГР. Часто никаких признаков, кроме снижения уровня охлаждающей жидкости без видимых подтеков. Как правило неопасно, но теоретически протечка может быть большой и вызвать гидроудар в двигателе.
Отключение системы ЕГР
Помимо замены неисправных узлов системы ЕГР, можно частично или полностью отключить работу клапана ЕГР.
Положительные моменты отключения системы ЕГР:
— при полном отключении клапана можно забыть про проблемы с системой ЕГР, актуально для дальних поездок и автомобилей, где эта система работает ненадежно (например, LR Discovery 3)
— улучшение реакции на педаль газа, снижение задержки при трогании и ускорении. Это происходит из-за того, что в цилиндрах всегда максимум кислорода. При работе ЕГР цилиндры заполнены смесью воздуха и выхлопных газов, и для полной отдачи требуется несколько оборотов двигателя, чтобы «выветрить» эту смесь.
— отключение системы ЕГР снижает дымность, особенно «плевки» дыма при ускорении.
Отрицательные моменты отключения системы ЕГР:
— снижение экологичности автомобиля по выбросам оксида азота (но улучшение по дымности!)
— отключение системы ЕГР требует удаления и фильтра ДПФ, если он есть в автомобиле.
Мифы про отключение системы ЕГР
Часто можно услышать различные мнения по поводу отключения системы ЕГР:
Легенда № 1
— отключение ЕГР приводит к повышению температуры в цилиндрах и преждевременному износу двигателя. Точнее, это неправильное понимание процессов в двигателе с системой ЕГР. Как было написано выше, при высоких нагрузках, когда и возникает максимальная температура в цилиндрах, клапан ЕГР и так должен быть закрыт. Речь можно вести лишь о незначительном повышении «минимальной» температуры в цилиндрах при минимальных нагрузках на двигатель.
Легенда № 2
— отключение ЕГР приводит к ухудшению прогрева двигателя. Практика многолетнего пользования автомобилем с рабочим ЕГР и отключенным показывает, что никакой разницы в скорости прогрева автомобиля не наблюдается. Как было написано выше, на не до конца прогретом автомобиле система ЕГР практически не работает.
Легенда № 3
— отключение ЕГР приводит к нарушению смесеобразования и ухудшает параметры работы двигателя. Системы управления двигателем достаточно адаптивны, чтобы корректно отрабатывать ситуацию с отключенной системой ЕГР. Кроме того, как описано выше, есть масса условий для работы этой системы, и по факту она работает не всегда даже в штатном режиме.
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
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.
Что такое EGR?
Что такое EGR? Рециркуляция отработавших газов.
Рециркуляция отработавших газов (EGR — Exhaust Gas Recirculation) повышает эффективность работы двигателя, уменьшает расход топлива, снижает «жесткую» работу 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, 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.
Регулирование клапана EGR
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.
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.
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.
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.
При замене клапана EGR не забудьте прочистить все примыкающие трубки. Если клапан покрыт остатками нагара, то нагар забьет все трубки и разъемы.
Система рециркуляции EGR. Принцип работы. Обслуживание.
Назначение и принцип действия
Как известно, наиболее токсичными составляющими выхлопных газов автомобилей являются углеводороды, оксиды углерода (особенно СО) и различные оксиды азота. С первыми двумя довольно эффективно справляется каталитический нейтрализатор (катализатор) и система обратной связи (широкополосные лямбда зонды), оксиды же азота «отсеиваются» ими 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 (напротив, показания момента и мощности от этой системы ухудшаются), 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 излишне 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 существенно уменьшится. В результате температура сгорания смеси и, соответственно, токсичность выхлопных газов снижаются.
EGR устанавливается и на бензиновые (без турбонаддува), и на дизельные двигатели. За счет избытка воздуха в дизеле образуется большее количество оксидов азота, т.к. количество кислорода всегда избыточно. 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 1-3%. Работа при пониженной температуре в бензиновых двигателях снижает риск возникновения детонации (особенно на малых оборотах), а работа дизельных моторов становится более мягкой. Выброс сажи у дизелей с системой EGR уменьшается на 5-10%.
Алгоритм работы EGR зависит от типа двигателя. В дизелях клапан открывается на холостом ходу и подает до 50% объема выхлопа на впуск. С ростом оборотов клапан пропорционально закрывается вплоть 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 5-25% подаваемого на впуск выхлопа.
Стоит отметить, что EGR зачастую превращается в головную боль для автомобилистов с ростом пробега. Система довольно капризна, при ее работе (особенно на высококачественном отечественном топливе с повышенным содержданием примесей, при неполном сгорании которых образуются сажа и смолы) клапан EGR, впускной коллектор и находящиеся в нем датчики, а зачастую впускные каналы головки блока, впускные клапана покрываются толстым нагаром, что приводит к нестабильной работе двигателя, падению мощности и момента. В особо запущенных случаях нагар может привести к полному закупориванию каналов либо клину впускных клапанов. Клапан EGR – деталь дорогостоящая, поэтому многие автовладельцы вместо его замены прибегают к глушению или удалению всей системы.
Почему EGR практически 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.
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 (ЕВРО-2/3), а в дальнейшем появились полностью электронные (ЕВРО-4/5/6 и выше).
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. EGR 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, однако приводит к повышенному скоплению нагара на клапане.
Неисправности и обслуживание
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 банально глохнет на холостых оборотах. 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 «очень жесткой». На турбодизельных моторах незакрывающийся клапан EGR существенно снижает производительность турбины. На некоторых автомобилях блок управления при нарушениях в работе системы EGR переводит двигатель в аварийный режим с ограничением мощности и оборотов.
Иногда клапан EGR под воздействием высоких температур прогорает (особенно после «чип-тюнинга»), что равносильно его заклиниванию в открытом состоянии. Причинами прогара могут быть неправильная работа системы управления клапаном, высокое противодавление выхлопных газов, неисправный перепускной клапан турбокомпрессора, чрезмерно обогащенная или наоборот обедненная топливная смесь. Чаще всего к таким последствиям приводит тюнинг двигателя с целью поднятия давления наддува либо правки топливных карт.
Необходимо отметить, что все вышеописанные неприятности характерны для пневмоклапанов, управляемых разряжением. Электрические же клапана гораздо меньше подвержены закоксовыванию. Парадоксально, но их ресурс существенно 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 в среднем составляет от 30 до 100т.км. (в отечественных условиях и при городском пробеге не более 30-50т.км.). После этого ее компоненты подлежат замене и обслуживанию. Это в идеале. Однако желающих платить немалые деньги находится немного. Несложное и своевременное обслуживание системы поможет в разы продлить ей жизнь. В пневмоклапане EGR необходимо периодически (планово, например ежегодно) 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 тоже необходимо очищать. Во многих двигателях на впуске установлена плита EGR как с охлаждением от основной системы, так и без. Эта плита состоит из тонких каналов, идущих от системы EGR непосредственно во впускные каналы. Она тоже требует периодической очистки от сажи и нагаров.
Когда EGR начинает давать сбои, многие автовладельцы предпочитают тупо заглушить ее одним из способов. Как правило, это делается с помощью вырезанной из тонкой жести прокладки, устанавливаемой под клапан. Мнения о глушении системы расходятся. Одни считают его совершенно безвредным, а некоторые даже полезным, т.к. в некоторых случаях даже удается получить прирост мощности и момента вплоть до 10% без вмешательства в двигатель, правда с некоторым увеличением расхода топлива. Вторые же полагают, что в результате повышается температура в камере сгорания, а это увеличивает риск появления трещин между гильзами блока, в головке блока цилиндров, прогара выпускных клапанов, оплавления свечей накаливания либо зажигания. Все зависит от конструкции двигателя, лучше смотреть на ресурс и работу двигателя у тех, кто эту операцию уже когда-то сделал.
Простое механическое глушение клапана и банальное удаление вихревых заслонок (там, где они есть) не всегда приводит к желаемым результатам. Вихревые заслонки — еще одна головная боль, пришедшая с системой EGR. На турбодизелях возможны проблемы с регулированием давления наддува и повышенным износом турбины. На современных двигателях клапан EGR необходимо «удалять» только программно – перепрошивкой блока управления (ЭБУ). В противном случае контроллер будет постоянно выдавать ошибки системы EGR или даже переводить двигатель в аварийный режим с ограничением мощности и оборотов двигателя.
Для бензиновых двигателей, оснащенных системами VVT, VVTi, CVVT, VANOS, VTC, VCP (фазовращателем) на впускном валу использование системы EGR абсолютно бессмысленно
и даже вредно (как минимум снижением ресурса и добавлением еще одной ненадежной системы), можно смело глушить или удалять. Все дело в том, что система с фазовращателем сама умеет открывать впускные клапана заранее, на этапе такта выпуска (в этом и был основной смысл городить фазовращатель на впуске), подмешивая часть выхлопного воздуха во впускные клапана и коллектор, т.о. уменьшая содержание кислорода во впускном тракте в некоторых режимах, что приводит кроме снижения расхода топлива к уменьшению вредных выбросов в выхлопе. Но благодаря тому, что впускные клапана и каналы головки блока омываются бензином, засорению нагаром и сажей такая система практически не подвержена вплоть до капремонта двигателя. Вообще говоря мне непонятно, зачем было городить еще одну (причем крайне ненадежную) систему подмешивания выхлопных газов во впуск, добавлять клапана, дополнительные патрубки, систему управления, датчики… Т.е. получается в двигателе целых две системы, занимающиеся одним и тем же (подмесом выхлопных газов во впуск), но немного разным путем. Вероятно самый современный сертификат ЕВРО (судя по последним скандалом эти сертификаты — филькина грамота) просто нельзя получить без системы EGR, просто кто-то с этого получает неплохую «зарплату». Изначально двигатели Toyota с VVTi не имели системы EGR. Прикрутили они ее потом, при локализации на европейский рынок. А затем начали ставить везде где нужно и не нужно…
В первую очередь это очередная система существенного снижения надежности работы ДВС, а потом уже все остальное. Если не производит обслуживание EGR (довольно дорогостоящее в большинстве случаев, особенно при замене клапанов и датчиков), то ресурс исправной работы двигателя до вмешательства не превысит 100-150т.км., он банально встанет, «задыхаясь» собственным выхлопом. В результате те мизерные % экономия топлива на холостом ходу (часто у вас такой режим работы двигателя?) выльются огромными затратами на обслуживание и ремонт.