Принцип действия системы рециркуляции отработавших газов

На основании электрического сигнала от электронного блока управления открывается электромагнитный клапан. Разряжение из впускного коллектора подается на вакуумный преобразователь. Клапан рециркуляции открывается на определенную величину, и часть отработавших газов направляется во впускной коллектор.

Система рециркуляции отработавших газов не работает на холостом ходу, при холодном двигателе, а также при полностью открытой дроссельной заслонке.

Н а современных двигателях рециркуляция отработавших газов производится под контролем системы управления двигателем. Конструктивно такая система рециркуляции включает дроссельный клапан с элетроприводом. Срабатывание системы происходит по команде блока управления двигателем на основании показаний входных датчиков. По сигналу включается электродвигатель и открывает дроссельную заслонку. Положение дроссельной заслонки контролируется потенциометрическим датчиком. Сигнал от датчика используется для определения величины перепускаемых газов.

На отдельных двигателях в системе рециркуляции отработавших газов применяется охлаждение газов. Охлаждение отработавших газов дополнительно снижает температуру сгорания и, тем самым, уменьшает образование оксидов азота. Охлаждение производится путем прохождения охлаждающей жидкости через клапан рециркуляции. Реже в системе рециркуляции отработавших газов используется специальный радиатор, включенный в систему охлаждения.

Устройство последующей обработки отработавших газов

Устройство последующей обработки отработавших газов состоит из: выпускного патрубка, моноблока окислителя-нейтрализатора с сажевым фильтром и патрубков подвода и отвода отработавших газов.

Специальный пористый материал в структуре сажевого фильтра задерживает сажевые частицы.

Регенерация сажевого фильтра в основном происходит за счет оксидации сажевых частиц – химической реакции с двуокисью азота (NO2), образующегося в нейтрализаторе. Для протекания данной реакции, оптимальным является температурный диапазон отработавших газов в нейтрализаторе 250 … 400 ℃, с максимальной эффективностью по выходу NO2 при 300…350 ℃.

При режиме работы двигателя (транспортного средства), характеризующегося низкой температурой отработавших газов (менее 180…200 ℃), происходит накапливание сажевых частиц в сажевом фильтре с соответствующим ростом противодавления.

В последующем, при выходе двигателя на режим работы с нормальной нагрузкой и ростом температуры отработавших газов, происходит оксидация сажевых частиц как описано выше, и снижение противодавления сажевого фильтра.

Окислитель нейтрализатор конвертирует угарный газ и не сгоревшие углеводороды в углекислый газ и водяной пар, а также увеличивает содержание в отработавших газах диоксида азота (NO2), а сажевый фильтр улавливает твердые частицы отработавших газов, которые затем при определенном уровне температуры реагируют с NO2, в результате чего образуются N2 и СО2.

Окислитель-нейтрализатор с сажевым фильтром работает по принципу проникающего параллельного потока. Это гарантирует бесперебойную работу двигателя даже при неполной регенерации. Этот фильтр не требует обслуживания в течение всего срока службы транспортного средства.

На входе и выходе моноблока окислителя-нейтрализатора с сажевым фильтром имеются штуцеры для подключения датчика дифференциального давления.

Чтобы фильтр продолжал находиться в рабочем состоянии, его необходимо время от времени регенерировать, сжигая накопившийся нагар . При температурах, превышающих 250° С, происходит пассивная регенерация : реакция нагара с перекисью азота и образование углекислого газа .

На двигателях (Д-245.35Е4) с системой бортовой диагностики электронный блок управления двигателем постоянно контролирует степень заполнения фильтра сажей, рассчитывая его газодинамическое сопротивление. При этом объемный расход газов соотносится с перепадом давления на сажевом фильтре.

Перепад давления на сажевом фильтре определяется посредством дифференциального датчика давления.

При заполнении фильтра сажей из-за недостаточности происходившей пассивной регенерации и достижении значений внутреннего сопротивления фильтра до величины при которой снижаются эффективные показатели двигателя, на приборной панели технического средства загорается контрольная лампа сажевого фильтра.

Таким образом водитель предупреждается о необходимости проведения регенерации фильтра в кратчайшие сроки. Для этого необходимо повысить скорость технического средства до значений, при которых температура ОГ повышается до необходимого для регенерации уровня или совершить поездку по маршруту, требующему повышенной нагрузки на двигатель с продолжительностью движения 50…60 минут для обеспечения режима пассивной регенерации сажевого фильтра.

Конкретные нагрузочные режимы, обеспечивающие регенерацию, и их продолжительность зависят от ряда конструктивных особенностей технического средства и указаны для каждого типа технических средств в руководстве по их эксплуатации.

На двигателях (Д-245.7Е4, Д-245.9Е4) без системы бортовой диагностики степень предельного заполнения фильтра сажей определяется по косвенным признакам:

- снижение тяги двигателя;

- периодически появляющаяся повышенная дымность выхлопных газов;

- повышенный расход топлива;

- неустойчивые обороты холостого хода;

- повышенный уровень моторного масла в двигателе;

- неестественный, шипящий звук при работе двигателя.

В случае проявления указанных признаков необходимо провести регенерациию сажевого фильтра способом, указанном в руководстве по эксплуатации на техническое средство.

Как правило, сажевые фильтры не нуждаются в обслуживании в течение первых лет работы, если не нарушают правила эксплуатации автомобиля.

Схема системы рециркуляции отработавших газов

1. блок управления двигателем

2. сигнал датчика частоты вращения коленчатого вала

3. сигнал датчика массового расхода воздуха

4. сигнал датчика температуры охлаждающей жидкости

5. электромагнитный клапан управления рециркуляцией

6. электромагнитный клапан управления заслонкой охладителя

7. клапан рециркуляции отработавших газов

8. электропривод впускной заслонки

9. вакуумный привод заслонки охладителя

10. охладитель перепускаемых отработавших газов

11. вакуумный насос

12. каталитический нейтрализатор

Клапан рециркуляции непосредственно осуществляет перепускание отработавших газов из выпускной системы во впускной коллектор. Работа клапана основана на разряжении, возникающем во впускном коллекторе. За счет разряжения вакуумный преобразователь перемещает вал клапана. Величина открытия клапана определяет объем отработавших газов, поданных к впускному коллектору.

Управление клапаном рециркуляции производится по сигналу с электронного блока управления работой двигателя (ЭБУ).

Позиционирование величины открытия клапана рециркуляции и удержания его в определенном положении осуществляется электромагнитом клапана, управляемого за счет подачи напряжения на обмотку электромагнита.

Подача напряжения осуществляется ЭБУ на базе алгоритма сигналов, поступающих с датчиков температуры, давления воздушного заряда и частоты вращения коленчатого вала. Положение клапана (степень открытия) определяется бесконтактным датчиком обратной связи.

1 – клапан ; 2 – корпус клапана; 3 – электромагнит; 4 – штекерный разъем;

Рисунок 18 – Клапан рециркуляции

Клапан должен периодически очищаться, так как в процессе работы в нем накапливаются сажа и нагар, которые препятствуют протеканию ОГ в камеры сгорания двигателя. При засорении клапан будет заедать, он не сможет закрываться или вообще застрянет в открытом положении.

В результате дозирование рециркулируемых ОГ нарушится и в выхлопе появится черный дым, топливная экономичность двигателя ухудшается, а уровень токсичных составляющих в ОГ растет, двигатель будет неустойчиво работать или глохнуть на холостом ходу.

Управляющий клапан (другое наименование – активатор) регулирует величину разряжения, подающегося на клапан рециркуляции. Управляющий клапан представляет собой электромагнитный клапан. Работа клапана осуществляется по команде электронного блока управления в зависимости от режимов работы двигателя.