EGR (ЕГР) в дизельном двигателе

Ещё недавно казалось, что мощные дизельные двигатели и чистый выхлоп — вещи несовместимые. Однако современные технологии доказывают обратное. Система рециркуляции отработавших газов (EGR) — яркий пример того, как инженеры находят инновационные решения для сочетания высокой производительности и экологичности.

Что представляет собой EGR (ЕГР)

EGR — это интеллектуальное решение, которое позволяет двигателю "дышать глубже", но при этом оставлять меньший след в окружающей среде. Как же это работает? Представьте себе замкнутый цикл, в котором часть выхлопных газов, вместо того чтобы безвозвратно уходить в атмосферу, направляется обратно в камеру сгорания. Эта "вторая жизнь" выхлопных газов — и есть суть работы EGR. Но зачем это нужно?

Главная задача EGR — снизить количество оксидов азота (NOx), образующихся при сгорании топлива. NOx — это вредные соединения, которые вносят значительный вклад в загрязнение воздуха и образование смога. Система EGR, понижая температуру сгорания топлива, эффективно подавляет образование NOx, делая выхлопные газы более чистыми.

Но EGR — это не просто "экологическая надстройка". Эта система также способствует более эффективному сгоранию топлива, что положительно сказывается на мощности и экономичности двигателя.

Основные компоненты:

• Клапан - "сердце" системы, который регулирует поток отработавших газов.
• Охладитель отработавших газов понижает температуру газов перед их подачей во впускной коллектор.
• Датчики контролируют различные параметры работы мотора и передают информацию в ЭБУ.
• ЭБУ - "мозг" системы, который анализирует данные с датчиков и управляет работой клапана EGR.

Принцип работы:

1. Отработавшие газы из выпускного коллектора поступают в клапан EGR.
2. Клапан EGR, управляемый ЭБУ, дозирует поток газов.
3. Газы проходят через охладитель и поступают во впускной коллектор.
4. Здесь газы смешиваются со свежим воздухом и подаются в цилиндры двигателя.

Типы клапанов EGR и их конструкция

Современные дизельные двигатели используют несколько типов клапанов EGR, которые отличаются по принципу работы и месту установки:

1. Системы высокого давления применяются в моделях х класса Евро-4 и Евро-5. Выхлопные газы подаются в коллектор до прохождения через турбину. Это позволяет эффективно снизить концентрацию NOx, однако может привести к снижению мощности мотора из-за уменьшения давления наддува. Система управляется через электропневматический клапан, реагирующий на разницу давления и показания ЭБУ, который регулирует степень открытия клапана.
2. Системы низкого давления используются в моторах Евро-6, где важно сохранить мощность и снизить сажевые выбросы. Здесь отработавшие газы сначала проходят через сажевый фильтр, а затем направляются на впуск. Система оборудована радиатором, что позволяет дополнительно охлаждать выхлоп перед его повторной подачей в камеру сгорания, снижая температуру и предотвращая образование сажи. Управляется электронным блоком, который реагирует на показания датчиков для оптимальной работы.
3. Комбинированные системы включают оба типа и используются на дизелях экологического класса Евро-6. Они функционируют как системы низкого давления, но при определенных режимах (например, при резком увеличении мощности) подключается контур высокого давления, что позволяет достичь более высокой точности регулировки выбросов и обеспечивает дополнительное охлаждение. Эта система управляется сложной сетью датчиков и может включать дополнительные элементы, такие как вторичные клапаны и датчики температуры.

Конструкция клапанов включает:

• Вакуумные и электрические приводы. Вакуумные системы используют мембрану, управляющую движением клапана на основе вакуума, создаваемого насосом. Электрические приводы имеют шаговый мотор, который позволяет регулировать открытие клапана более точно.
• Теплообменник для охлаждения газа. Системы низкого давления имеют радиатор или дополнительный теплообменник, снижающий температуру газов. Это критично для двигателей, работающих в условиях повышенной температуры, так как позволяет поддерживать стабильность и минимизировать тепловой удар по деталям цилиндров.

Основные особенности EGR в дизельных моторах

Основной принцип действия заключается в том, что часть отработанных газов возвращается во впускной коллектор. Это снижает температуру сгорания и уменьшает количество образующихся NOx, которые являются опасными загрязнителями воздуха.

EGR не просто возвращает газы во впускную систему, но также регулирует их объем в зависимости от режима работы мотора. Система функционирует более активно на холостом ходу или при неполной нагрузке, обеспечивая мягкое снижение температуры в цилиндрах, в то время как при высокой нагрузке система временно отключается для оптимальной работы мотора.

Клапан EGR — центральный элемент системы, который бывает двух типов:

• Вакуумный чаще встречается на более старых моделях, работает за счет вакуума и регулирует поток газов механически.
• Электронный широко используется в современных автомобилях, управляется электронным блоком управления, что позволяет регулировать работу более точно и эффективно.

Эта система повышает экономичность работы мотора, так как уменьшает потребность в свежем воздухе, повышает разрежение топливно-воздушной смеси и снижает общее количество топлива, необходимого для работы мотора.

Существуют различные конфигурации EGR, применяемые в зависимости от экологических требований:

• Система высокого давления применима для моторов стандарта Евро-4 и представляет собой простейший механизм рециркуляции.
• Система низкого давления используется для соответствия нормам Евро-5 и предполагает сложный цикл, включающий прохождение газов через сажевый фильтр и радиатор охлаждения.
• Комбинированная система. Наиболее сложная, применяется для двигателей стандарта Евро-6 и имеет две магистрали: высокого и низкого давления, что позволяет оптимально распределять газовые потоки и снижать температуру сгорания в любых режимах работы двигателя.

Одной из основных проблем EGR является накопление загрязнений и сажи во впускной системе. Для предотвращения снижения производительности необходимо регулярное обслуживание и очистка системы.

Система рециркуляции отработанных газов подвергается интенсивным нагрузкам в условиях высокой температуры и давления. Основной причиной её поломок становится накопление сажи и углеродистых отложений на клапане и других компонентах. Эти отложения ограничивают поток выхлопных газов, что приводит к неправильному составу топливно-воздушной смеси, затруднению сгорания и нестабильной работе двигателя. Поскольку EGR отвечает за экологичность выбросов и стабильность работы дизельных моторов, её неисправности могут заметно отразиться на характеристиках автомобиля.

Признаки неисправности системы EGR

Одной из наиболее распространенных причин проблем с EGR является накопление сажи на клапане и в трубопроводах системы. Сажа, содержащаяся в выхлопных газах, со временем оседает на подвижных частях системы, что препятствует её корректной работе. Например, загрязненный клапан может перестать нормально открываться и закрываться, что нарушает процесс рециркуляции выхлопных газов. Нлапане также может скапливаться масляный налет, поступающий из системы вентиляции картера, что в сочетании с сажей вызывает его заклинивание. Постоянный поток горячих газов и перепады температур приводят к износу компонентов клапана, что тоже может стать причиной его неисправности.

Загрязнение клапана EGR и трубопроводов также могут быть вызваны использованием низкокачественного топлива, что увеличивает количество образующейся сажи. В случаях, когда загрязнения достигают критического уровня, клапан EGR может полностью заклинить, что приводит к резкому ухудшению характеристик двигателя и увеличению вредных выбросов​

Признаки неисправности

Нарушения в работе системы EGR выражаются в изменении работы двигателя и негативно влияют на его эксплуатационные характеристики. Симптомы неисправности системы EGR могут быть разнообразными и затрагивают различные аспекты работы двигателя:

• Потеря мощности двигателя. Засорение или неисправность клапана ограничивают объем свежего воздуха, поступающего в камеру сгорания, что нарушает оптимальное соотношение топливно-воздушной смеси. В результате двигатель теряет часть своей мощности, так как сжигается меньшее количество топлива, чем необходимо для полного выхода мощности.
• Повышенный расход топлива. При неисправной работе мотор  не может поддерживать оптимальное соотношение воздуха и топлива, что требует большего объема топлива для поддержания мощности. Это приводит к увеличению общего расхода топлива, что особенно заметно при длительной эксплуатации.
• Черный дым из выхлопной трубы. Один из наиболее характерных признаков засорения клапана – это появление черного дыма. Он образуется из-за неполного сгорания топлива, вызванного неправильной подачей воздуха в камеру сгорания. Особенно этот признак выражен в дизельных двигателях, где смесь топлива и воздуха требует точного соотношения для полного сгорания и минимизации выбросов.
• Нестабильная работа на холостом ходу. При засорении или блокировке клапана EGR двигатель может работать нестабильно на холостых оборотах, что проявляется в виде рывков, колебаний или даже отключения двигателя. Эта проблема особенно заметна при малых нагрузках, так как работа EGR наиболее важна в таких режимах, когда требуется пониженная температура сгорания.
• Ошибка «Check Engine» на приборной панели. При обнаружении отклонений в работе ЭБУ двигателя зафиксирует ошибку и включит индикатор «Check Engine». Это может произойти из-за несоответствия данных, поступающих от датчиков температуры и давления, что указывает на нарушение нормальной работы системы.

Возможные последствия неисправности

Если игнорировать признаки неисправности, то проблемы с системой EGR могут привести к серьёзным последствиям для двигателя и системы впуска. Заклинивший клапан или критически загрязненные трубопроводы системы создают повышенные нагрузки на двигатель, что ускоряет износ цилиндро-поршневой группы и турбокомпрессора. Отложения в системе могут также препятствовать нормальному прохождению выхлопных газов, что увеличивает давление в цилиндрах и может вызвать поломку других компонентов впускного тракта.

Если клапан остается открытым в неподходящий момент, то двигатель теряет значительную долю мощности, так как недостаток кислорода препятствует полному сгоранию топлива. В свою очередь, это приводит к более интенсивному образованию сажи и нагара на клапане, что может вызвать заклинивание турбины. При этом выхлопные газы содержат повышенное количество токсичных оксидов азота, что негативно сказывается на экологии и на характеристиках двигателя.

Рекомендации по обслуживанию системы EGR

Для поддержания работоспособности системы EGR и предотвращения возможных неисправностей необходимо проводить регулярную диагностику и чистку клапана и связанных с ним элементов. Специалисты рекомендуют следить за состоянием системы EGR, особенно при повышенных уровнях загрязнений от топлива. В случаях, когда выявлены серьёзные отложения, рекомендуется промывка системы специальными чистящими средствами, а при необходимости – замена изношенных компонентов.

Особое внимание стоит уделить качеству топлива, поскольку низкокачественное топливо ускоряет загрязнение системы EGR и приводит к частым сбоям. Регулярный контроль и уход за EGR способны не только продлить срок службы системы, но и улучшить общие показатели работы двигателя.

Отключение EGR: плюсы и минусы

Система EGR, несмотря на свою важную роль в снижении вредных выбросов, иногда становится предметом дискуссий среди автовладельцев. Некоторые прибегают к ее отключению, руководствуясь различными соображениями.

Плюсы отключения:

• Уменьшение загрязнения впускного коллектора. Отработавшие газы, поступающие через систему EGR, содержат сажу и другие загрязняющие вещества. Они оседают на стенках впускного коллектора, что приводит к его загрязнению и может негативно сказаться на работе мотора. Отключение позволяет избежать этого загрязнения.
• Потенциальное продление срока службы двигателя. Существует мнение, что постоянная циркуляция отработавших газов через систему EGR может ускорить износ некоторых компонентов мотора. Отключение в теории может продлить срок службы этих компонентов.
• Экономия на обслуживании EGR. Клапан и другие компоненты системы требуют периодического обслуживания и могут выйти из строя. Отключение позволяет избавиться от этих затрат.

Минусы отключения:

• Увеличение выбросов, что негативно сказывается на окружающей среде.
• Риск возникновения проблем с работой двигателя.
• Снижение экологического класса автомобиля.

Решение об отключении EGR следует принимать взвешенно, оценив все плюсы и минусы этой процедуры. Её отключение может иметь как положительные, так и отрицательные последствия. Перед тем как принять решение, рекомендуется проконсультироваться со специалистами дизель сервиса «Дизель-Мастер» и тщательно изучить все возможные риски.