Что такое EGR и почему приходится его отключать?

09.05.2020

76090

Воздух который мы «сжигаем» в ДВС состоит не только из кислорода. Больше всего в атмосфере азота, который на Земле находится по большей части в свободном состоянии. В атмосфере его содержание по объему 78%, по массе 75,5%. Ввиду своей значительной инертности азот при обычных условиях реагирует только с литием. Так как ДВС это частный случай теплового двигателя, то для того чтобы иметь максимальный КПД температуру и давление, при которых сжигают углеводороды (дизтопливо в нашем случае), стараются сделать как можно выше, единственным ограничением является только «тепловая» прочность. Но тут возникает проблема — азот. Как было сказано выше азот – это инертный газ, но при высокой температуре (более 2000 градусов по Цельсию) и давлении он окисляется, причем чем выше концентрация кислорода, тем больше получатся оксидов азота. Внедрение системы EGR (Exhaust Gas Recirculatiоn) должно было сократить содержание в выхлопе оксидов азота NOx.

Система рециркуляции отработавших газов (EGR) предназначена для снижения в отработавших газах оксидов азота за счет возврата части отработавших газов во впускной коллектор. Возврат части отработавших газов во впускной коллектор позволяет снизить количество кислорода в топливо-воздушной смеси и, тем самым, уменьшить образование оксидов азота. Однако это вызывает падение эффективной мощности двигателя. Удаление EGR в дизельных двигателях считает допустимым большое количество людей, включая экологов. Удаление системы EGR приводит к увеличенному уровню NOx, однако углеводородные выделения, выбросы макрочастиц (сажа), угарного и углекислого газов существенно уменьшаются. Кроме того, удаление EGR приводит к увеличению экономии топлива. Выхлопной газ, повторно поданный назад в цилиндры, добавляет в двигатель вызывающие износ загрязнители (сажу и смолы) и быстрее окисляет моторное масло, что отрицательно сказывается на ресурсе двигателя.

В общем-то, это единственная задача, которую решает система рециркуляции отработавших газов. Есть несколько вариантов исполнения этой системы, но принцип работы EGR всегда одинаковый: определенное количество отработавших газов через клапан поступает обратно в двигатель. Такая рециркуляция позволяет снизить температуру горения, особенно в бензиновых моторах. А как раз высокая температура – условие появления оксидов азота.

Ни на что другое EGR не влияет. Это – чисто «экологическая» фишка современного мотора. К сожалению, ресурс у нее достаточно ограничен, и приходит время, когда система перестает работать как положено (точнее, вообще перестает). И тогда исключение всей системы из управления двигателем становится хорошим выходом из ситуации. Для большей убедительности скажем, что исправный EGR и так не работает на высоких оборотах или в аварийном режиме – при таких условиях заводской программой блока управления предусмотрено его полное закрытие.

Бояться отключения EGR не надо: единственным неприятным последствием станет повышенное содержание оксидов азота в выхлопе, но если на одну чашу весов поставить какие-то неведомые азоты, а на другую – беспроблемную эксплуатацию автомобиля, то второе, конечно же, перевесит. Ибо экология – экологией, а нервы дороже.

Как и почему перестает работать EGR?

Есть несколько вариантов типичных поломок EGR. Это заклинивание клапана, разрывы цепи актуатора или датчика положения клапана и неучтенный подсос (или утечка) воздуха. Внутри каждого варианта тоже можно выделить несколько типов поломок, поэтому чуть рассмотрим каждую из таких поломок отдельно.

Самый распространенный случай – заклинивание клапана.

Все мы прекрасно знаем, что при горении топлива образуется сажа. Со временем ее количество, оседающее в клапане, затрудняет его подвижность. И клапан, естественно, клинит. Тут возможны два варианта: либо он остается в закрытом варианте, либо в открытом. Тут как повезет, и больше повезет, если клапан останется в закрытом положении. В этом случае сажа хотя бы не попадает в ДВС. Кстати, иногда практикуется такой способ отключения EGR – клапан просто программно закрывают. Почему это не лучший способ – чуть позже.

Открытое положение плохо прежде всего тем, что все отходы горения прямиком летят в цилиндры. Если посмотреть на то, как работает EGR, то можно увидеть интересную картину: во многих режимах работы двигателя клапан закрыт и не принимает никакого участия в работе мотора – например, на высоких оборотах и при большой нагрузке. Если говорить очень грубо, то закрытое положение – более естественное и вреда никакого не приносит. Если, конечно, ошибка EGR не вносит изменений в работу других систем, которые бывают связаны с рециркуляцией.

Так как заклинивание клапана – наиболее частая неисправность EGR, рассмотрим, что чаще всего является причиной, и как можно попытаться отсрочить кончину клапана.

В целом, конечно, понятно, что основной враг клапана – плохое масло и нестабильное качество топлива. В большей степени это относится к дизельным двигателям, хотя во многом применимо и к бензину.

Важное условия долгой жизни EGR – хорошее и своевременное техобслуживание. Ясно, что забитый сажевый фильтр и масло, которое долго не меняли, никак не способствуют долголетию EGR. кстати, при хороших условиях система вполне может жить 150-180 тысяч километров. Правда, она изначально должна быть нормальной, а не конструктивно ущербной.

Вторая распространенная причина – неисправность самого двигателя. Тут вариантов может быть множество. Любая причина, повышающая дымность выхлопа, гарантированно снизит ресурс EGR. Например, грязный воздушный фильтр, утечки наддувного воздуха, текущая форсунка или залегшие поршневые кольца. Это очень важный фактор, особенно для тех, кто в силу своих убеждений будет восстанавливать работоспособность EGR. Ремонт обычно недешевый, поэтому прежде чем заниматься системой рециркуляции, нужно убедиться, что сам ДВС исправен. В противном случае есть вероятность в самом ближайшем будущем опять остаться с заклинившим клапаном.

И, наконец, самая парадоксальная причина заклинивания клапана – это его самоубийство. Да, как ни странно, у клапана EGR есть конструктивная склонность к суициду. Тут опять придется чуть-чуть углубиться в физику работы мотора.

Итак, представим график, на котором по одной оси будет температура горения смеси, по другой – уровень оксидов азота и интенсивность партикуляции (появления твердых частиц в отработавших газах). Если нарисовать кривую NOх, то она будет расти с ростом температуры. А вот кривая, показывающая количество твердых сажевых частиц, будет наоборот, падать. В определенной точке они пересекутся.

Сложность в том, что чем меньше будет оксидов азота в выхлопе, тем лучше экологам, но хуже двигателю – больше выброс партикуляров (сажевых частиц). Задача инженеров – найти максимально сбалансированное решение: надо и сократить NOx в отработавших газах, и не сократить ресурс мотора. И все же в любом случае это решение будет компромиссным, и чем меньше будет оксидов в выхлопе, тем сложнее получится жизнь EGR из-за засорения клапана сажей. Вот так и получается, что эта система в ходе работы губит себя сама, исключительно только выполняя свою работу по снижению в выхлопе NOx. От этого, к сожалению, никуда не деться.

Вторая ошибка, менее распространенная, – это разрывы цепи актуатора или датчика положения клапана. В этом случае ошибка будет выглядеть как несоответствие между заданным и фактическим положением клапана. Впрочем, и в первом случае будет то же самое, поэтому диагностику надо проходить качественную.

И, наконец, третья ошибка – неучтенный воздух. Тут речь идет о простой негерметичности системы.

Так как природа ошибок во всех трех случаях разная, то и методы ремонта и отчасти диагностики тоже отличаются. Разумеется, они также зависят и от конструкции мотора. Например, часто ошибкам EGR сопутствуют ошибки измерения потока воздуха, то есть ошибки датчика расходомера воздуха (MAF-sensor). А в старых системах с вакуумным управлением бывают ошибки по наддуву турбин. Так что к диагностике нужно относиться серьезно.

Итак, допустим, что мы нашли неисправность, и теперь хотим от нее избавиться. Как это можно сделать?

Решение проблем с EGR

Итак, устранить неисправность можно следующими способами:

• 
  замена клапана на новую оригинальную деталь;

• 
  использование китайских аналогов;

• 
  удаление EGR из системы с программным отключением;

• 
  программное закрытие клапана.

О первом способе мы уже говорили. Он не самый простой и дешевый, но вполне имеет право на существование. Главное помнить, что если система вышла из строя раньше положенного срока (тысячах на ста пробега или меньше), то, скорее всего, есть какая-то проблема в моторе. Ее нужно обязательно найти и устранить, иначе замена клапана может повториться в ближайшем будущем, и вы просто выкинете деньги на ветер.

О втором способе говорить не будем вообще. Тут без комментариев.

Наиболее дешевый и надежный – третий способ. Именно им обычно и пользуются при отключении EGR.

Итак, тут надо разделить механическую и программную часть работы. Что требуется сделать с механикой?

В общем-то, задача сводится к тому, чтобы перекрыть поток через клапан. Первое, что делают – ставят заглушку. Многие считают, что сделать это легко. Отчасти это так и есть. Но не надо пытаться ставить на пути горячих выхлопных газов заглушку из тоненького паронита или тонкой стали. Такие заглушки прогорают очень быстро, иногда они вообще держатся до первого хорошего нажатия на педаль газа. Заглушку надо делать из стали, лучше нержавейки, причем ее толщина должна быть минимум 2,5-3 мм.

Если с тем, чтобы заварить клапан или демонтировать его и поставить диффузор обычно нет сложностей, то демонтаж клапана с охладителем может быть сложным. Если у клапана есть свой охладитель, то на подающий и отводящий патрубки EGR просто ставят заглушки. Так, например, поступают в случае работы с моторами BMW М-серии. А вот, например, у моторов Volkswagen или BMW серии N автономного контура нет, тут систему охлаждения приходится «кольцевать».

Если с механической частью работы в большинстве сервисов все же справляются, то вот с программной частью ошибки встречаются регулярно. Итак, что нужно сделать с софтом?

Во-первых, запретить клапану открываться. Тут вроде бы все ясно, если программист знает, как найти в прошивке соответствующие карты EGR, но вот дальше все может быть гораздо сложнее: надо исключить ошибки по системе EGR, то есть полностью удалить ее из программы.

Вот тут некоторые программисты сильно перебарщивают и удаляют все, что попадется под руку. Часто их вмешательство затрагивает всю систему диагностики, после чего устранение последствий становится процессом долгим и сложным. И, как правило, дорогим (время – деньги, это очевидно).

Помимо этого следует отключить аварийный режим, в который отправляет нерабочий EGR. И, наконец, на некоторых автомобилях нужно перекалибровать карты по воздуху (поток воздуха через MAF), если софт не делает это автоматически. Иногда об этом тоже забывают, и ЭБУ сходит с ума, пытаясь понять, какой пришел воздух, откуда в нем столько кислорода, и что ему теперь делать с этой непонятной смесью.

А теперь последний способ – программно дать команду на закрытие клапана EGR. Этот метод можно использовать не всегда. Например, он оправдан, когда физический доступ к EGR затруднен из-за конструктивных особенностей автомобиля. И он совсем невозможен, если клапан уже заклинил: программа такой клапан с места не сдвинет. Тут выход один – разбирать и делать все по-человечески.

Надежность этого метода не всегда абсолютна. В первую очередь из-за того, что не всегда можно гарантировать, что клапан перекрыт полностью. Это может привести к попаданию сажи и прочих отходов горения в цилиндры, так и к неучтенному количеству воздуха, поступающего через неплотный клапан. Поэтому предпочтительнее все же глушить EGR полностью: одновременно механически и программно.

Быть или не быть? 

Остался последний вопрос: когда мне ехать в сервис на удаление EGR? Допустим, мы смогли вас убедить, что ничего страшного не произойдет, если от этой капризной системы избавиться полностью. Когда лучше это сделать?

О ресурсе клапана уже говорили: тысяч до 150 километров при хорошем ТО волноваться не надо. Если посмотреть на статистику, то на дизельные машины по причине выхода из строя EGR приходится около 80% обращений в сервис, и только 20% – на бензиновые. Что логично, ибо сажи в солярке больше.

В любом случае обязательно придется следить за состоянием мотора. Своевременная замена масла, фильтров, качественное топливо – это обязательное условие. Но со временем все равно что-то начнет изнашиваться. И если форсунку можно отремонтировать или заменить (хотя на большинстве современных дизельных моторов это тоже достаточно дорого), то менять кольца без явных признаков износа мотора только ради работы EGR, наверное, не совсем разумно. Тем более что ресурс цилиндропоршневой группы все же больше, чем клапана EGR, который будет загибаться регулярно даже при небольшом и далеко не критичном износе ЦПГ. Приходится сделать неутешительный вывод: восстановление работоспособности EGR – вещь зачастую экономически неоправданная и почти бесполезная.

Одновременно не стоит забывать, что в горящей лампочке «Check engine» и уходе в «аварию» далеко не всегда виновата система рециркуляции. Причину этих печальных явлений установит только диагностика – так же, как и причины повышенной дымности, плохой динамики и повышенного расхода топлива.

Вернуться к списку новостей

09.05.202076090

ЕГР клапан — что это? Что такое клапан рециркуляции выхлопных газов

 
02.12.2020

Под аббревиатурой EGR подразумевается система рециркуляции отработавших газов (СРОГ). В случае с сокращением ЕГР, расшифровка не требуется, так как это обычная транслитерация. На русском языке правильнее использовать аббревиатуру СРОГ, однако среди автовладельцев прижился вариант EGR (Exhaust Gas Recirculation), поэтому применяют именно его.

Клапан ЕГР — это элемент, который по сути и образует СРОГ. Он применяется в машинах как с дизельными, так и с бензиновыми силовыми агрегатами.

Что такое клапан ЕГР

Практически в любом современном автомобиле можно найти датчик ЕГР — это небольшой механизм, который выполняет ряд задач в пределах системы выхлопа в транспортном средстве. ЕГР клапан отличается довольно простой конструкцией, а его первостепенная задача — уменьшение токсичности выхлопа. Кроме этого деталь также помогает снизить расход топлива.

Происходит это по той причине, что клапан рециркуляции выхлопных газов позволяет дроссельной заслонке (ДЗ) находиться в открытом положении. Это происходит благодаря давлению, которое создают газы, возвращающиеся в мотор.

Благодаря этому минимизируются так называемые энергопотери при открытии ДЗ. Таким образом EGR клапан помогает снизить расход горючего, одновременно с этим снижая степень токсичности выхлопа в авто.

Клапан ЕГР на дизеле возвращает отработавшие газы в силовой агрегат для достижения двух целей:

Эти факторы позволяют существенно снизить выбросы оксидов азота (NOx), одних из самых токсичных веществ, которые присутствуют в выхлопе. Они образуются при воздействии очень высоких температур и эндотермической реакции кислорода с азотом воздуха.

Учитывая все эти факторы, на вопрос о том, что такое ЕГР, нельзя ответить однозначно, так как правильная работа этого механизм способствует:

• снижению вреда, наносимого окружающей природе;

• уменьшению потребления автомобилем горючего;

• сохранению мощности, с которой работает двигатель.

Следует подчеркнуть, что рециркуляция происходит только в режиме частичных нагрузок.

Клапан ЕГР — что это и как работает механизм

Во всех случаях датчик EGR управляется при помощи вакуума. Клапан соединяет впускной коллектор с выпускным, а открывается под действием разрежения. Чтобы силовой агрегат стабильно функционировал на холостую, клапан рециркуляции полностью отключается электронным блоком управления (ЭБУ) двигателем.

Важно отметить, рассматривая, как работает клапан EGR, что это устройство — не единственная рециркуляция выхлопа. Например, существует внутренняя система, которая, однако, предусмотрена не во всех моделях авто. Она не нуждается в применении дополнительных комплектующих, так как реализована самой конструкцией мотора. Время выпуска клапанов настроено так, чтобы некоторое время после начала такта они все еще были открыты. Благодаря этому часть выпущенных отработавших газов вновь попадает в камеру сгорания. Внешняя система — это непосредственно сам клапан EGR.

Использование специальных охладителей расширяет перечень того, на что влияет клапан ЕГР: принцип работы этих устройств заключается в том, что они охлаждают газы при помощи антифриза. Это также обеспечивает снижение температуры горения, за счет чего дополнительно уменьшается количество токсических веществ в выхлопе.

Датчик рециркуляции отработавших газов в микропроцессорных системах

По сути система EGR — это тарельчатый клапан со специальной задвижкой. Данный механизм выполняет всего два действия — выпускает либо не позволяет отработавшим газам попадать в область впускного тракта мотора.

Если рассматривать микропроцессорные системы управления двигателем, движение клапана будет осуществляться не в ходе разрежения во впускном коллекторе. Вместо этого используются электрический или электропневматический способ движения клапана при помощи сервопривода.

Управление и функционирование СРОГ выполняется со стороны ЭБУ. Он рассчитывает нужное количество выхлопных газов, подлежащих рециркуляции, после чего дает команду открыть или закрыть клапан.

На то, как работает клапан ЕГР, оказывают влияние разнообразные датчики, например, кислорода. Благодаря сигналам с этих устройств, ЭБУ производит необходимые расчеты, а затем управляет движением клапана.

Клапан отработанных газов: признаки неправильного функционирования механизма

В процессе эксплуатации ЕГР-датчик неизбежно загрязняется и покрывается смесью сажи и масла. Спустя некоторый пробег количество загрязнений может увеличиться настолько, что это выведет механизм из строя или станет причиной его неправильной работы.

Понять, что система EGR неисправна, можно по ряду признаков:

• во время разгона транспортное средство набирает скорость рывками;

• в режиме холостого хода возникают колебания;

• наблюдается заметная потеря мощности двигателя;

• в отработавших газах увеличилось количество токсичных веществ, что можно понять по запаху выхлопа, который стал более едким и неприятным;

• увеличился расход горючего;

• из выхлопной трубы идет черный дым.

Если система рециркуляции отработавших газов функционирует с ошибками, автовладельцы могут заметить задержки в работе ДЗ. Выражается эта неисправность в том, что транспортное средство не сразу реагирует на нажатие педали газа водителем.

Важно отметить, что система ЕГР может восстанавливать свои функции через некоторое время. То есть все вышеперечисленные признаки могут быть временным явлением и проявляться не постоянно. Игнорировать их, тем не менее, не стоит, так как с течением времени неполадки начнут возникать чаще. Если не ремонтировать датчик клапана ЕГР, в конечном итоге испортится может не только он, но и другие элементы в автомобиле.

Для чего нужен клапан ЕГР: последствия его поломки

Если признаки неисправного клапана EGR кратковременны и появляются не часто, опасаться внезапных и более серьезных поломок не следует. Однако ситуация меняется в тот момент, когда на приборной панели автомобиля загорается значок “Check Engine” (проверьте двигатель). Одновременно с этим силовой агрегат уходит в аварийный режим работы. При таких условиях система рециркуляции выхлопных газов нуждается в срочной компьютерной диагностике и соответствующем ремонте.

Если окажется, что механизм постоянно открыт, значит рециркуляция газов будет осуществляться не только при частичных нагрузках мотора, а безостановочно. Из-за этого начинается неправильный впрыск горючего, что влечет за собой неполное его сгорание. Вследствие этих событий, в лучшем случае в дизельных двигателях быстро засоряется сажевый фильтр, а в худшем может сломаться турбонагнетатель.

На что влияют поломки ЕГР: машина, владелец, окружающая среда

Зачастую принцип работы ЕГР на дизеле и бензиновом двигателе практически идентичен, если рассматривать эти элементы с точки зрения конструкции и способа осуществления рециркуляции отработавших газов.

Во всех случаях с клапанами EGR могут случиться следующие неприятности:

• отложение на частях элемента сажи, которая может стать причиной его заклинивания в любом положении;

• прогорание детали;

• засорение магистрали клапана ЕГР;

• проблемы с электронным управлением, если оно предусмотрено в СРОГ.

Однако EGR-датчик не всегда меняют на новый в случае его поломки, так как многие автовладельцы решаются его просто заблокировать. Споры на эту тему продолжаются до сих пор: кто-то считает, что этот элемент не играет существенной роли, другие утверждают, что его отсутствие приводит к возрастанию температуры в цилиндрах и быстрому износу мотора.

В любом случае ЕГР в машине необходим в первую очередь для снижения количества токсичных веществ в отработанных газах. То есть основное предназначение этой детали — минимизация вреда, наносимого окружающей среде. Сегодня очень сложно найти подтверждения, что датчик клапана EGR, вернее его отсутствие, наносит непоправимый вред машине, двигателю или другим узлам в конструкции автомобиля.

При каких условиях работа клапана EGR может навредить авто

Существует ряд ситуаций, когда решение заблокировать клапан принимается с целью предупредить возникновение других поломок в транспортном средстве. Обычно такую процедуру выполняют:

• При значительном износе поршневой группы или если в отработавших газах присутствуют частицы моторного масла. Делается это для предотвращения загрязнения свечей и проблем с зажиганием.

• В ситуациях, когда автомобиль заправляется топливом низкого качества, но альтернативных вариантов нет. Из-за этого ЕГР двигателя будет загрязняться в разы быстрее, но его замена — процедура довольно дорогостоящая.

В том числе блокировка клапана выполняется в том случае, если замечены нарушения в алгоритме работы СРОГ. Все это делается для того, чтобы минимизировать риск новых неполадок в других узлах. Однако перед заглушкой детали, чтобы не делать это зря, рекомендуется выполнить ее прочистку и провести диагностику. Причина в том, что если клапан работает исправно, проблемы могут быть вызваны другими узлами или системами, хотя признаки неполадок будут теми же.

Была ли полезна эта статья:  Комментарии

Похожие статьи

Стратегии расшифровки EGR | Профессионалы по обслуживанию автомобилей

Многие техники чувствуют себя довольно комфортно, диагностируя проблемы с системой управления подачей топлива в современных автомобилях с компьютерным управлением, но рециркуляция выхлопных газов (EGR) — это совсем другая история. Им может быть удобно тестировать отдельные компоненты системы EGR, но может быть трудно определить, правильно ли модуль управления трансмиссией (PCM) управляет EGR. Если компьютер вообще предоставляет какие-либо команды EGR, легко предположить, что они подходят. Но это не всегда так. Фактически, неправильные команды EGR встречаются чаще, чем ошибочные команды воздушно-топливной смеси.

Большая часть служебной информации ограничивается проверкой отдельных компонентов и каналов, а также проверкой способности PCM открывать клапан EGR. Транспортное средство может пройти все эти тесты и по-прежнему иметь слишком много или слишком мало EGR из-за неправильных команд PCM. Эти плохие команды обычно основаны на смещении датчиков. До тех пор, пока дрейф датчика не приведет к значительному сдвигу в топливных командах, коды неисправностей не устанавливаются. Из-за этого существует значительное количество проблем с управляемостью, которые OBD II не может определить, и большинство из них связано с неправильными командами EGR и / или опережения зажигания.

Речь идет о датчиках

Благодаря кислородным датчикам система управления подачей топлива имеет очень эффективную замкнутую обратную связь, позволяющую удерживать ее в соответствующих пределах. Некоторые системы EGR также имеют ограниченную обратную связь, но они не могут фактически определить, будет ли поток EGR контролировать оксиды азота (NOX), не вызывая проблем с управляемостью. Незначительные неисправности абсолютного давления в коллекторе (MAP), массового расхода воздуха (MAF), температуры всасываемого воздуха (IAT) и барометрического давления (BARO) могут привести к тому, что PCM задаст неверный объем потока EGR. Когда это произойдет, система обратной связи EGR не сможет идентифицировать проблему, потому что поток EGR по-прежнему соответствует команде EGR.

Датчики положения EGR контролируют только положение клапана EGR (EVP). Они не могут количественно определить фактический поток EGR. PCM может сравнить датчики MAP или MAF с датчиком EVP, поскольку клапан EGR получает команду открыть, чтобы убедиться, что EGR течет. Но реальный опыт показывает, что этого недостаточно для определения большинства ошибок команды EGR. Он может идентифицировать забитые или сильно засоренные каналы, но не выявляет неправильные команды EGR, вызванные дрейфом датчиков.

Различные датчики давления и температуры также используются для обратной связи EGR. Ни один из них не делает ничего, кроме подтверждения того, что поток EGR соответствует команде EGR. Они не могут определить, подходит ли поток рециркуляции отработавших газов для обеспечения ожидаемых выбросов и управляемости. Реальность такова, что PCM не может определить, правильны ли его команды EGR. И эти команды не основаны ни на каких датчиках EGR.

PCM использует комбинацию значений, полученных как из исходных значений датчиков, так и из расчетных значений, для управления потоком EGR в нескольких целях. Большинство технических специалистов предполагают, что система рециркуляции отработавших газов управляется независимо для снижения выбросов NOX и не имеет другой цели. Это неправильно. Хотя система рециркуляции отработавших газов первоначально была введена для снижения выбросов NOX в автомобилях с компьютерным управлением, система рециркуляции отработавших газов также используется для повышения эффективности использования топлива, увеличения опережения зажигания и предотвращения теплового повреждения компонентов камеры сгорания.

Режим топливной экономичности

Система рециркуляции отработавших газов использовалась для повышения эффективности использования топлива на многих автомобилях с середины 1980-х годов. В условиях стабильного крейсерского режима дроссельной заслонки система рециркуляции отработавших газов используется для уменьшения потерь при дросселировании. Потери на дросселирование — это энергия, которая используется для создания разрежения во впускном коллекторе и преодоления ограничения впуска дроссельной заслонки. Для создания вакуума во впускном коллекторе, который возникает в крейсерских условиях, требуется значительная мощность.

В крейсерских условиях с малой нагрузкой клапан рециркуляции отработавших газов постепенно открывается намного больше, чем это необходимо для ограничения выбросов NOX. Открытый клапан EGR уменьшает вакуум на впуске и заменяет часть всасываемого воздуха потоком EGR. Уменьшенный поток всасываемого воздуха снижает мощность двигателя, но дроссельная заслонка постепенно открывается, чтобы заменить потерянный поток воздуха. Либо круиз-контроль, либо водитель открывает дроссельную заслонку.

Поскольку клапан рециркуляции отработавших газов открывается очень постепенно, водитель даже не замечает, что открывает дроссельную заслонку для поддержания скорости. Конечным результатом является то, что поток всасываемого воздуха и, следовательно, расход топлива немного уменьшаются, но разрежение во впускном коллекторе и потери дроссельной заслонки значительно уменьшаются. Преимущество заключается в снижении расхода топлива в условиях автострады. Этот режим топливной экономичности на основе EGR распространен на автомобилях с EGR, построенных в середине 1980-х годов и позже.

Опережение зажигания

Поток EGR можно использовать для увеличения опережения зажигания. Это означает, что компьютерные стратегии, используемые для управления моментом зажигания, сильно зависят от EGR.

По мере увеличения потока рециркуляции отработавших газов угол опережения зажигания автоматически увеличивается. Каждый раз, когда рециркуляция отработавших газов уменьшается, угол опережения зажигания автоматически увеличивается. Эта реакция кажется особенно сильной и быстрой на автомобилях OBD ​​II. Он настолько эффективен, что отключение системы рециркуляции отработавших газов редко приводит к сбою выбросов NOX в тестах на выбросы в загруженном режиме. Но отключенные клапаны EGR обычно приводят к увеличению расхода топлива и снижению мощности из-за влияния на опережение зажигания.

Температура камеры сгорания

Система рециркуляции отработавших газов снижает образование NOX за счет снижения температуры сгорания. Рециркулирующие выхлопные газы замедляют процесс сгорания и снижают пиковые температуры. Современные двигатели, использующие системы рециркуляции отработавших газов, спроектированы так, чтобы очень хорошо работать с более медленным сгоранием, вызываемым рециркуляцией отработавших газов.

Когда система рециркуляции отработавших газов на одном из этих двигателей отключена, температура камеры сгорания может резко возрасти и привести к расплавлению компонентов. Передовые системы с компьютерным управлением на новых автомобилях предотвращают это, но это все еще происходит на многих старых автомобилях.

Блокировка холостого хода

Система EGR имеет ряд блокировок, которые предотвращают или уменьшают количество команд EGR компьютера. Некоторые из них хорошо известны, но большинство технических специалистов упускают из виду другие.

Двигатели плохо переносят EGR на холостом ходу, поэтому входной сигнал датчика положения дроссельной заслонки (TPS) заставляет компьютер исключать команды EGR при закрытой дроссельной заслонке. Датчик скорости автомобиля (VSS) и выключатель тормоза (BOO) также могут препятствовать работе EGR до тех пор, пока автомобиль и двигатель не будут работать в условиях, допускающих поток EGR. Задействованные тормоза, закрытая дроссельная заслонка и низкая скорость автомобиля могут помешать командам EGR.

WOT отменяет

Большинство команд EGR предназначены для снижения выбросов NOX. Поэтому, когда выбросы NOX не вызывают беспокойства, команды EGR могут быть переопределены.

Автомобили не рассчитаны на максимально низкий уровень выбросов NOX. Они разработаны в соответствии с федеральными и государственными стандартами выбросов. Процесс сертификации не включает тестирование выбросов при ускорении на полной мощности, поэтому стратегии PCM часто исключают команды EGR, когда TPS указывает на широко открытую дроссельную заслонку (WOT).

ECT блокирует

Выбросы NOX образуются при чрезвычайно высоких температурах. Когда двигатель холодный, выбросы NOX не являются проблемой. Кроме того, двигатели не переносят EGR в холодном состоянии.

Система рециркуляции отработавших газов не требуется для контроля выбросов на холодных двигателях, и это, как правило, вызывает проблемы с управляемостью на холодных двигателях. Таким образом, рециркуляция отработавших газов уменьшается или устраняется, когда датчик температуры охлаждающей жидкости двигателя (ECT) показывает более низкую температуру двигателя. Датчик ECT практически не влияет на команды EGR, когда двигатель прогрет до нормальной рабочей температуры.

IAT блокирует

Система рециркуляции отработавших газов увеличивает вероятность возникновения симптомов помпажа. Рециркулирующие выхлопные газы препятствуют сгоранию и увеличивают случайные частичные пропуски зажигания, когда двигатель работает в различных неблагоприятных условиях.

Когда воздушно-топливная смесь слишком бедная или нестабильная, работа EGR может вызвать жалобы на помпаж. Форсунки большинства новых двигателей расположены во впускном коллекторе очень близко к камере сгорания. Это подвергает форсунку воздействию очень высоких температур, которые могут вызвать блокировку паров в форсунке, чему препятствует охлаждающий эффект всасываемого воздуха.

Но когда IAT очень высок, форсунки могут частично запираться паром и увеличивать вероятность симптомов помпажа двигателя. В этих условиях количество команд EGR уменьшается или исключается. Большинство двигателей с впрыском топлива по левому борту начинают уменьшать поток EGR, когда датчик IAT показывает температуру от 130ºF до 150ºF. Эта стратегия переопределения не применяется к впрыску в корпус дроссельной заслонки.

BARO блокирует

На больших высотах низкий BARO снижает максимальную мощность двигателя. Чтобы увеличить мощность двигателя, команды EGR часто уменьшаются при более высоких нагрузках двигателя при работе при низком барометрическом давлении. Это переопределение обычно не действует при нагрузках от низких до умеренных.

Стратегия управления рециркуляцией отработавших газов

При нормальных условиях работы двигателя на команды рециркуляции отработавших газов главным образом влияют частота вращения двигателя и расчетная нагрузка на двигатель. Нагрузка рассчитывается по MAF, частоте вращения двигателя и BARO.

В двигателях, не оборудованных датчиком массового расхода воздуха (MAF), MAF рассчитывается на основе частоты вращения коленчатого вала, IAT и MAP. Нагрузка и частота вращения двигателя оказывают прямое влияние на команды EGR, но MAP, MAF и IAT имеют только косвенное влияние.

Системы плотности скорости используют температуру воздуха, давление воздуха и объем воздуха для расчета MAF. Датчики MAP и IAT обеспечивают давление и температуру. Скорость двигателя и запрограммированное в PCM знание рабочего объема двигателя определяют объем воздуха.

Таким образом, MAF рассчитывается на основе информации о давлении, объеме и температуре, предоставляемой датчиками MAP, об/мин и датчиками IAT. Любая неисправность, влияющая на разрежение во впускном коллекторе, будет искажать расчет массового расхода воздуха в системе плотности скорости. Утечки EGR и неправильное базовое опережение зажигания часто искажают расчет плотности скорости MAF. Повышенный поток EGR из-за утечек или заедания клапанов обычно увеличивает расход топлива и EGR, но снижает опережение зажигания.

Расчетная нагрузка на самом деле представляет собой MAF, выраженный в процентах от максимального теоретического MAF при любых заданных оборотах двигателя и BARO. Нагрузка увеличивается с MAF; нагрузка уменьшается по мере увеличения IAT. Обычно он увеличивается с MAP. Однако EGR влияет на MAP, но не на нагрузку. Нагрузка аналогична объемному КПД.

Команды рециркуляции ОГ обычно увеличиваются по мере увеличения оборотов двигателя. С нагрузкой немного сложнее. По мере увеличения нагрузки температура горения увеличивается. Команды EGR также должны увеличиваться, чтобы ограничить эти температуры. Федеральная сертификация и сертификация штата по выбросам не включают испытания в условиях чрезвычайно сильного ускорения или высокой нагрузки на двигатель. Таким образом, команды EGR обычно увеличиваются при увеличении нагрузки двигателя до критической точки. После этой критической точки количество команд EGR снижается, поскольку нагрузка продолжает расти.

Критическая точка, при которой команды рециркуляции отработавших газов уменьшаются при увеличении НАГРУЗКИ, составляет около 50 процентов для типичного автомобиля. Он может быть ниже 40% для высокопроизводительных автомобилей и более 60% для маломощных автомобилей. Это связано с тем, что высокопроизводительный автомобиль может обеспечить максимальное ускорение, требуемое государственными и федеральными испытаниями на выбросы загрязняющих веществ, при гораздо более низких нагрузках на двигатель. Условия двигателя, которые не были достигнуты во время сертификационных испытаний, могут привести к более высоким выбросам без штрафных санкций, поэтому EGR в этих условиях не требуется.

Диагностика

Вся эта информация о том, как управляется EGR, может быть интересной, но помогает ли она нам диагностировать неисправности EGR? Да, это так.

Базовые команды EGR основаны на тех же датчиках, которые PCM использует для контроля подачи топлива и опережения зажигания. И контроль топлива, и расчетная нагрузка в значительной степени основаны на MAF. Когда MAF занижен, подача топлива и рециркуляции отработавших газов будет снижена при легких и умеренных нагрузках. Когда датчик MAP, MAF или IAT заставляет MAF и нагрузку смещать дозирование топлива, EGR и опережение зажигания смещаются. Сдвиг в подаче топлива будет обнаружен датчиком кислорода и скорректирован PCM, а записи корректировки подачи топлива будут отражать коррекцию подачи топлива.

При нагрузках от легких до умеренных положительные числа корректировки подачи топлива (или высокие числа обучения блока) указывают на то, что рециркуляция отработавших газов была уменьшена, а опережение зажигания увеличено. Отрицательные числа корректировки подачи топлива (или низкие числа обучения блока) указывают на то, что рециркуляция отработавших газов была увеличена, а опережение зажигания уменьшено.

Коррекция подачи топлива также зависит от давления топлива и ограничений форсунок. Всякий раз, когда записи коррекции топлива превышают примерно 10, рекомендуется проверить давление топлива и проверить точность IAT, MAP и MAF.

Сравнение значений сканирующего прибора с показаниями вакуумметра может подтвердить датчик MAP, но IAT и MAF проверить немного сложнее. Самый простой способ проверить датчик IAT — проверить значение диагностического прибора перед запуском двигателя утром, когда IAT должен равняться температуре окружающей среды.

Значение BARO также дает информацию о командах EGR. Датчик MAP обычно используется для записи значения BARO во время запуска двигателя. Перед запуском двигателя давление в коллекторе и барометрическое давление равны. Если датчик MAP сместился, значение BARO, которое сохраняется при запуске, также будет отключено. Автомобили, не оборудованные датчиком абсолютного давления, будут рассчитывать BARO на основе MAF, IAT и частоты вращения двигателя при работе на низкой скорости, WOT. На самом деле это обратный расчет плотности скорости. Расчет фактически дает значение MAP, но при низких оборотах двигателя WOT BARO равно MAP.

Если значение BARO автомобиля неверно, необходимо проверить точность датчиков MAP, MAF и IAT. Технический персонал должен понимать, что засоренные воздушные фильтры, засоренные выхлопные газы и определенные проблемы с фазами газораспределения и распределительными валами также могут привести к тому, что сохраненное значение BARO будет неправильным. Оценивая значение BARO потока данных, сравните его с другими автомобилями в вашем магазине или со значением BARO, полученным из сертифицированного государством анализатора выбросов. BARO, используемый в телевизионных и газетных сообщениях о погоде, является скорректированным значением, которое не следует использовать для автомобильной диагностики.

При поиске и устранении неполадок в системах рециркуляции отработавших газов большинству людей удобнее сначала проверить механические части, и, к счастью, именно здесь кроется большинство проблем. Но когда проходы свободны и клапан открывается и закрывается должным образом, задача состоит в том, чтобы определить, работает ли клапан в соответствии с командой и основаны ли команды на достоверных данных датчика. n

Кевин Маккартни является пятикратным победителем сертифицированной программы обучения Ford Motor Co. Его опыт работы в автомобильной компьютерной диагностике насчитывает 28 лет в качестве главного техника, менеджера, инструктора, главного тренера, консультанта и технического писателя/редактора.

Как проверить клапан рециркуляции отработавших газов

В этой статье журнала Technical Focus приводится тематическое исследование Honda Accord с проблемой рециркуляции выхлопных газов, а также некоторые моменты, которые следует учитывать при работе с автомобилями с проблемами рециркуляции отработавших газов…

Автор Damien Coleman

Бензиновый двигатель Honda Accord 2,0 л 2003 года выпуска с кодом двигателя K20A6 имел загоревшуюся лампочку управления двигателем и код неисправности, сохраненный для: EGR — обнаружен недостаточный поток.

В этом автомобиле используется система плотности скорости, которая использует входные данные от датчика абсолютного давления во впускном коллекторе, датчика положения дроссельной заслонки и датчика частоты вращения двигателя для расчета нагрузки двигателя.

Датчик абсолютного давления во впускном коллекторе (MAP) установлен на впускном коллекторе. Клапан рециркуляции отработавших газов и датчик MAP вполне доступны на этом конкретном двигателе, поэтому тестирование системы было простым.

Прочитав диагностические коды неисправностей, я провел тест исполнительного механизма клапана рециркуляции отработавших газов. Было слышно, как клапан движется внутри корпуса. Посторонних шумов от гидроблока не было.

Вольтметр был подключен к сигнальному проводу обратной связи по положению EGR. При закрытом клапане на сигнальном проводе присутствовало напряжение 0,7 В, а при полностью открытом клапане на сигнальном проводе присутствовало напряжение 3,5 В. Это доказало, что клапан рециркуляции отработавших газов работает должным образом.

Следующим шагом в диагностике было приведение в действие клапана рециркуляции отработавших газов при одновременном контроле выходного сигнала датчика MAP. При полностью открытом клапане рециркуляции отработавших газов напряжение не увеличивалось, а это означало, что давление во впускном коллекторе не изменилось.

Это доказало, что неисправность заключалась в протекании отработавших газов из выпускного коллектора через отверстие в головке блока цилиндров во впускной коллектор.

Клапан рециркуляции отработавших газов был снят, двигатель запущен, и на клапане рециркуляции отработавших газов присутствовал выхлопной газ.

Однако при удалении клапана из впускного коллектора частота вращения двигателя должна была возрасти, поскольку впускной коллектор подвергался воздействию атмосферного давления. Это указывало на засорение клапана рециркуляции отработавших газов со стороны впускного коллектора.

Ниже показано изображение, отображающее напряжение обратной связи по положению EGR и напряжение сигнала датчика MAP до и после ремонта.

Синяя линия — это напряжение сигнала датчика MAP, а зеленая линия — это напряжение обратной связи по положению EGR. На изображении после ремонта видно, что напряжение сигнала MAP увеличивается до 4,5 Вольт.

Это связано с тем, что двигатель заглох из-за высокой скорости рециркуляции отработавших газов при срабатывании клапана. Это еще раз подтвердило диагноз.

На этом изображении подробно показано влияние блокировки на газовый контур.

*****

Из-за ужесточения норм выбросов за последние несколько лет производителям пришлось искать дополнительные технологии для удовлетворения этих требований.

Одним из вредных компонентов выхлопных газов, количество которых необходимо уменьшить, являются оксиды азота или NOx. Оксиды азота не только несут ответственность за неблагоприятное воздействие на окружающую среду, но также могут способствовать развитию респираторных заболеваний у населения.

Окружающий воздух состоит из 78 % азота, 21 % кислорода и 1 % других газов (включая аргон и двуокись углерода).

Имеющийся азот не способствует процессу горения в камере сгорания.

Однако в условиях работы на сравнительно бедных смесях возникает избыток кислорода. Азот и избыточный кислород реагируют в присутствии повышенных температур горения с образованием газов NOx.

В настоящее время существует несколько способов снижения выбросов NOx:

1. Клапан рециркуляции отработавших газов (внешний EGR)
2. Регулятор фаз газораспределения (внутренний EGR)
3. Система селективного каталитического восстановления (аккумулятор NOx)

Для целей данного документа будет объяснена (внешняя) система EGR, а оставшиеся два метода будут рассмотрены в следующем документе.

Для уменьшения образования газов NOx можно установить клапан EGR. Клапан EGR регулирует количество (отработанных) выхлопных газов, рециркулируемых во впускной коллектор.

Этот метод работает эффективно, потому что рециркулируемые выхлопные газы инертны и существенно «разбавляют» свежую смесь. В результате снижается общая пиковая температура сгорания.

Система рециркуляции отработавших газов работает в условиях избытка свободного кислорода, таких как частичная нагрузка и крейсерские условия.

Система рециркуляции отработавших газов должна тщательно контролироваться на наличие неисправностей, и должны быть доступны адекватные диагностические коды неисправностей. Электрические неисправности и механические дефекты должны быть легко идентифицируемыми.

Соленоид управления рециркуляцией отработавших газов, как правило, имеет регулируемое ШИМ (широтно-импульсная модуляция), и это часто можно назвать рабочим циклом.

Это цифровая система управления, которая позволяет лучше контролировать положение клапана и снижает общий ток, потребляемый соленоидом.

Ниже приведены примеры различных ШИМ-управлений для соленоида с постоянным зажиганием при подаче питания и управления с земли через блок управления двигателем.

Положение клапана EGR контролируется с помощью потенциометра, обычно встроенного в узел клапана EGR. Этот датчик создает напряжение обратной связи, которое ECM может интерпретировать и определить положение клапана.

Код неисправности будет генерироваться, если команда положения ECM и позиция обратной связи отличаются.

Расход выхлопных газов можно определить одним из двух способов в зависимости от автомобиля. Некоторые системы используют расходомер массового воздуха для расчета нагрузки путем отслеживания объема (и плотности) воздушного потока, поступающего в двигатель.

Другие системы используют метод плотности скорости, который использует входные данные от датчика абсолютного давления во впускном коллекторе, датчика положения дроссельной заслонки и датчика частоты вращения двигателя для расчета нагрузки двигателя.

Если в системе управления двигателем используется датчик массового расхода воздуха, при рециркуляции отработавших газов будет наблюдаться уменьшение количества поступающего воздуха. Это связано с тем, что переработанные выхлопные газы «занимают место» во впускной системе.

Если система плотности скорости (на двигателе с искровым зажиганием) используется системой управления двигателем, во время рециркуляции выхлопных газов будет наблюдаться повышение давления во впускном коллекторе.

Это наиболее заметно в условиях форсажа, когда дроссельная заслонка закрыта, а обороты двигателя сравнительно высоки, а во впускном коллекторе присутствует большое разрежение/разрежение. Если в этом состоянии сработает клапан рециркуляции отработавших газов, будет наблюдаться увеличение давления в коллекторе.

Ниже приведена таблица распространенных кодов неисправностей, связанных с цепью рециркуляции отработавших газов.

На изображении ниже показана схема клапана EGR со встроенным датчиком положения.