что такое датчик егр на бензине и для чего он нужен
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.
Признаки неисправности клапана ЕГР
Система EGR (аббревиатура от Exhaust Gas Recirculation) – система рециркуляции выхлопных газов. Согласно технологии EGR часть выхлопных газов вновь поступает в систему забора воздуха для формирования горючей смеси.
Система не улучшает ходовые параметры двигателей внутреннего сгорания, скорее наоборот.
Установка EGR в автомобили предназначена для:
В автомобилях последних годов выпуска отказ EGR может заблокировать корректную работу двигателей на больших оборотах и скоростях. Есть специальное программное обеспечение, которое перепрограммирует блок управления двигателя.
Клапан ЕГР — что это такое и зачем он нужен
Температура отработанных газов очень высокая, поэтому для надежной работы его изготавливают из прочной высоколегированной стали, выдерживающей температурные нагрузки до 2000 градусов Цельсия. Однако такая сталь не обладает достаточной прочностью, особенно при высоких температурах. Поэтому клапан ЕГР не обладает высоким ресурсом работы.
Принцип работы
Уменьшение концентрации оксида азота в отработанных газах двигателей внутреннего сгорания достигается путем искусственного понижения содержания кислорода во входной смеси. Это достигается с помощью клапана EGR, который перепускает часть отработанных газов, в которых кислород уже практически весь сгорел в процессе воспламенения рабочей смеси, во входной воздушный тракт.
Таким образом, концентрация кислорода во входном контуре уменьшается, сгорание воздушно-топливной смеси происходит при более низких температурах, токсичный оксид азота образуется с меньшей интенсивностью.
Конечно, при этом снижается коэффициент полезного действия двигателя, его мощность, но таковы суровые требования к экологичности эксплуатации автомобиля.
Если клапан ЕГР по каким-либо причинам не работает или целенаправленно заблокирован, блок управления двигателем (особенно выпуска после 2010 года) дает команду на ограничение подачи топливно-воздушной смеси, то есть искусственно «душит» двигатель.
Видео — о системе EGR:
Блокировка системы рециркуляции выхлопных газов делается в случаях:
Классификация систем рециркуляции выхлопных газов
В современных автомобилях применяются три вида реализации алгоритма EGR:
Электронная
Установлена на большинстве автомобилей после 2010 года выпуска. Контроль происходит от блока управления двигателем посредством импульсов, подаваемых на шаговый двигатель многоступенчатого устройства. Такой клапан работает не только в положениях «открыто-закрыто», но способен осуществлять частичное открытие рециркуляционного тракта, что увеличивает точность работы системы.
Пневматическая
Управление происходит вакуумным клапаном, который контролирует давление в системе впуска.
Электропневматическая
Такая система применяется, когда требуется управление несколькими клапанами.
Алгоритм управления клапаном (клапанами) ЕГР может быть организован на показаниях следующих датчиков:
Не факт, что показания всех вышеперечисленных датчиков будут участвовать в процессе управления клапаном ЕГР. Каждый производитель самостоятельно разрабатывает алгоритм работы системы. Но во всех случаях он довольно сложный. В дизельных двигателях клапан ЕГР обычно срабатывает на открытие на холостых оборотах. Количество перепускаемой отработанной смеси может достигать 40 – 50 %. По мере прогрева двигателя он закрывается. В бензиновых двигателях клапан перекрывается при работе двигателя на холостых оборотах и, наоборот, при повышенной нагрузке. Коэффициент рециркуляции обычно составляет приблизительно 10%.
Причины неисправности
Основными причинами неисправности системы EGR являются:
приводящее к образованию чрезмерного нагара, способно вывести из строя клапан через 10000 – 20000 км пробега;
проблемы с установкой угла зажигания двигателя внутреннего сгорания;
износ маслосъемных колпачков, уменьшение компрессии, другие проблемы двигателя, связанные с наличием масла в выхлопных газах;
нарушение алгоритма обработки сигнала блоком управления двигателя;
повышенный уровень масла;
износ форсунок; естественный механический износ клапана, обычно наступающий после 60 – 80 тыс. км пробега авто.
Признаки неисправности клапана ЕГР
Основные признаки неисправной работы и отказа работоспособности следующие:
Выход клапана из строя приводит к комплексной неисправности системы EGR, о чем обычно свидетельствует индикатор «CHECK ENGINE» на приборной панели и возможные признаки:
В автомобилях с большим пробегом до 2000-го года выпуска отказ работы такого клапана может себя никак не проявлять, поэтому периодическими (лучше перед очередным осенним/зимним и весенним/летним сезонами), а также перед прохождением техосмотра рекомендуется:
Видео — о признаках неисправности клапана ЕГР:
Компьютерная диагностика блока управления двигателем обычно контролирует следующие параметры системы EGR:
Замена или чистка клапана EGR
Обычно он расположен в левой части моторного отсека либо на перегородке подкапотного пространства. Его можно легко найти по двум шлангам и электроразъему, подключаемому к клапану (в случае электроклапана).
Видео — как почистить клапан ЕГР на Honda Fit:
Его монтаж-демонтаж при замене или чистке обычно не вызывает технических проблем.
При этом необходимо выполнять следующие требования:
Его удаление (заглушка)
Многие автовладельцы (особенно автомобилей в возрасте) отключают систему EGR. Это происходит в случаях, когда:
Для автомобилей до 2000-го года выпуска при удалении клапана ЕГР достаточно произвести отключение его электрического разъема. В некоторых случаях при этом загорается «CHECK ENGINE», тогда лучше заглушить трубки, ведущие к клапану.
Это не внесет неисправность в электрооборудование автомобиля. В случае, когда в электроклапане вышла из строя управляющая обмотка можно параллельно клапану включить обычное реле или салонную лампочку накаливания для эмуляции, чтобы не загоралась ошибка двигателя.
Видео — стоит ли отключать (глушить) EGR:
При отключении системы EGR в автомобилях после 2005 года выпуска могут возникнуть большие проблемы, связанные с автоэлектрикой.
В основном, отключение системы ЕГР производится в процессе улучшения динамических характеристик двигателя, именуемом «чипование».
Что есть рециркуляция отработанных газов? Это подобно тому, что вы выдыхаемый воздух вновь будете запускать себе в легкие.
Да, конечно, уровень вредных выдыхаемых веществ будет меньше, но и дышать станет труднее и неприятнее.
Так рассуждают многие автомобилисты, и не безосновательно.
Видео — как правильно глушить клапан ЕГР на VAG:
Есть множество СТО, где оказывают услуги программного отключения EGR. Тогда можно не производить никаких механических и электрических изменений в системе управления двигателем. Достаточно только перепрошить программное обеспечение блока управления.
Видео — о EGR и сажевом фильтре:
Некоторые автолюбители, обладающие полупрофессиональными диагностическими устройствами, предпринимают попытки самостоятельного перепрограммирования для удаления EGR, пользуясь прошивками и программами, выложенными в интернете.
Это очень рискованно, лучше обратиться к профессионалам. В любом, случае, если нет необходимости выжать из автомобиля всю мощность, лучше оставить штатную систему рециркуляции отработанных газов в покое. С ней двигатель работает более мягко, изнашивается меньше, да и экология будет лучше.
Пусть лучше задыхается двигатель, чем мы!
Видео — плюсы и минусы система EGR: