Рециркуляция отработавших газов в дизельных двигателях: Рециркуляция отработавших газов egr

Система рециркуляции отработанных газов

Назначение системы EGR и особенности ее работы

Система рециркуляции отработавших газов EGR разработана для повышения экологического класса двигателя автомобиля. Ее применение позволяет снизить концентрацию оксидов азота, присутствующих в выхлопе. Последние недостаточно хорошо устраняются катализаторами и, поскольку являются наиболее токсичными компонентами в составе отработавших газов, требуют применения дополнительных решений и технологий.

Принцип действия системы

EGR — аббревиатура от англоязычного термина Exhaust Gas Recirculation, что в переводе означает «рециркуляция отработавших газов». Основная задача такой системы заключается в перенаправлении части газов из выпускного коллектора в впускной. Формирование оксидов азота прямо пропорционально температуре в камере сгорания двигателя. При подаче отработавших газов из системы выхлопа в систему впуска уменьшается концентрация кислорода, что выступает катализатором в процессе сжигания топлива. В результате температура в камере сгорания снижается, а процент образования оксидов азота уменьшается.

Применяется система ЕГР для автомобильных двигателей, работающих на дизельном топливе и бензине. Исключение составляют только бензиновые автомобили с турбонаддувом, где использование технологии рециркуляции неэффективно из-за особенностей режима работы двигателя. В целом, благодаря технологии EGR достигается снижение концентрации оксида азота до 50%. Помимо этого уменьшается вероятность детонации, обеспечивается более экономный расход топлива (почти на 3%), а для автомобилей с дизельным двигателем характерно уменьшение количества сажи в выхлопе.

Основной деталью системы рециркуляции выхлопных газов является клапан EGR, который управляет потоком отработавших газов, поступающих во впускной коллектор. Он работает в условиях повышенных температур и подвергается высокой нагрузке. Снижение температуры может реализоваться принудительно, для чего нужен радиатор охлаждения (охладитель), который устанавливается между системой выпуска и клапаном. Он входит в общую систему охлаждения автомобиля.

В дизельных моторах клапан EGR открывается на этапе холостого хода. При этом 50% поступающего в камеры сгорания воздуха составляют отработавшие газы. С ростом нагрузки клапан постепенно закрывается. Для питания бензинового двигателя система рециркуляции работает, как правило, только на средних и малых оборотах двигателя, обеспечивая до 10% выхлопных газов в общем объеме воздуха.

Виды клапанов EGR

На данный момент существует три разновидности клапанов EGR, различающихся по типу привода:

• Пневмомеханический — простейшая (устаревшая) система привода рециркуляции выхлопных газов. Фактически, управление клапаном в этой схеме осуществляется за счет создания разрежения во впускном коллекторе автомобиля.
• Электропневматический. Пневмоклапан EGR приводится в движение электроклапаном, управляемым ЭБУ двигателя автомобиля на основании данных комплекта датчиков (противодавления выхлопных газов, температуры, положения клапана, давления на впуске, температуры охлаждающей жидкости). Он осуществляет подключение и отключение источника разрежения к клапану EGR, имея лишь два положения. В свою очередь, разрежение в такой системе может создаваться вакуумным насосом.
• Электронный. Клапан EGR такого типа приводится в движение непосредственно ЭБУ двигателя автомобиля. Он имеет три положения, что обеспечивает более плавное регулирование потока отработавших газов. Переключение положения электронного клапана EGR осуществляется соленоидами, которые открывают и закрывают его в различных комбинациях. В такой системе разрежение не задействуется.

Виды систем рециркуляции дизеля

Для дизельного двигателя используется несколько типов систем для рециркуляции отработавших газов EGR, cбор которых определяется экологическими стандартами автомобиля. В настоящее время их три:

• Высокого давления (соответствует стандарту Евро 4). Клапан EGR напрямую соединяет выпускной (устанавливается перед турбокомпрессором) и впускной коллекторы. В этой схеме применяется электропневматический привод. При закрытой дроссельной заслонке во впускном коллекторе давление снижается, в результате чего создается более высокое разрежение. Это приводит к увеличению поступающего потока выхлопных газов. С другой стороны, уменьшается интенсивность турбонаддува, поскольку на турбину поступает меньше отработавших газов. Когда дроссельная заслонка полностью открыта, EGR не работает.
• Низкого давления (соответствует стандарту Евро 5). В такой схеме клапан подключен к системе выпуска на участке между сажевым фильтром и глушителем, а в системе впуска — перед турбокомпрессором. Благодаря такому подключению снижается температура отработавших газов, также они очищаются от примесей сажи. При этом, в сравнении со схемой высокого давления, турбонаддув выполняется на полной мощности, поскольку через турбину проходит весь поток газов.
• Комбинированная (соответствует стандарту Евро 6). Представляет собой сочетание схемы высокого и низкого давлений, каждая из которых имеет собственный клапан рециркуляции. В обычном режиме эта схема работает по каналу низкого давления, а при повышенной нагрузке подключается канал рециркуляции высокого давления.

В среднем, клапан EGR служит до 100 тысяч километров пробега, после чего может засориться и выйти из строя. Далее, в большинстве случаев, автомобилисты, не понимая, для чего нужны системы рециркуляции, просто полностью удаляют их.

EGR: система рециркуляции отработавших газов — Toyota Land Cruiser Prado, 3.0 л., 2011 года на DRIVE2

Интересная статья.

EGR: система рециркуляции отработавших газов

Система рециркуляции отработавших газов ЕГР (англ. Exhaust Gas Recirculation) является решением, которое снижает уровень оксидов азота в отработавших газах бензинового или дизельного двигателя. Данная система применительно к современным ДВС отсутствует только на бензиновых турбомоторах.

Для дизельных двигателей выдвигаются различные требования касательно стандартов токсичности отработавших газов. По этой причине EGR дизельного мотора может быть реализована по различным схемам. Система рециркуляции отработавших газов ЕГР дизельного двигателя может быть:

* системой высокого давления;* ЕГР низкого давления;

* комбинированной системой EGR;

Рекомендуем также прочитать статью об особенностях эксплуатации дизельного двигателя зимой. Из этой статьи вы узнаете о присадках в дизтопливо, свечах накала, подогреве солярки, а также о профилактических мерах для уверенного запуска дизельного мотора при отрицательных температурах.

Для чего нужна система EGR

Главной функцией системы EGR становится частичный возврат отработавших газов назад во впускной коллектор двигателя для дожигания. ЕГР дизельного двигателя позволяет сделать работу моторов подобного типа более мягкой и плавной, бензиновые агрегаты с EGR меньше страдают от детонации. Система рециркуляции отработавших газов способна улучшить эксплуатационные показатели дизельного или бензинового ДВС, понизить расход топлива. Выхлоп мотора с ЕГР становится менее токсичным.

egr

Главной задачей системы EGR является эффективное понижение уровня оксидов азота в выхлопе. Образование оксидов азота в процессе работы мотора вызвано высокой температурой. Рост температуры в камере сгорания ДВС приводит к активному увеличению содержания оксидов азота в топливно-воздушной смеси. Высокая температура в камере сгорания ДВС приводит к тому, что кислород и азот, которые содержатся в подаваемом воздухе, начинают взаимодействовать между собой.

Воздух попадает в разогретую камеру сгорания двигателя, где далее активно образуются окиси азота. Это означает, что кислород, который необходим для полноценного сжигания бензина в агрегатах данного типа начинает замещаться указанными оксидами азота. Рабочая смесь при условии недостатка кислорода сгорает не полностью, в результате чего теряется мощность двигателя, заметно повышается расход топлива, а также возрастает токсичность выхлопных газов ДВС.

check engine

Если вернуть часть отработавших газов во впускной коллектор, это позволяет немного снизить температуру сгорания топливно-воздушной смеси. Понижение температуры автоматически уменьшает интенсивность образования оксидов азота.

Попадание части отработавших газов обратно во впуск практически не изменяет требуемого соотношения базовых компонентов для получения качественной топливно-воздушной смеси, сам двигатель не теряет мощности на различных режимах, а также наблюдается экономия топлива.

Отключение клапана ЕГР

В Европе и других развитых странах к вопросам экологии подходят достаточно строго. На территории СНГ по вопросу ЕГР существует множество споров. Темами обсуждения среди автолюбителей становятся топики касательно того, как «заглушить» ЕГР дизельного или бензинового мотора, нейтрализовать систему рециркуляции отработавших газов, отключить клапан ЕГР дизеля и т.д.

.

Многие уверены, что система рециркуляции «душит» мотор и ЕГР отнимает мощность, не позволяя цилиндрам двигателя наполняться чистым воздухом в полной мере. К таковым относятся любители тюнинга дизельного мотора. Не менее частой причиной отказа от рециркуляции становится сильное загрязнение впускного коллектора и быстрый выход из строя датчиков системы, а также клапана EGR.

Все элементы системы рециркуляции страдают от нагара в условиях эксплуатации мотора на топливе низкого качества. Ремонт системы требует определенных финансовых затрат. Некоторые водители по этой причине немедленно «глушат» рециркуляцию отработавших газов и не заботятся о целесообразности такого решения.

Рециркуляция отработавших газов: клапан ЕГР

Главным элементом системы рециркуляции отработавших газов выступает клапан EGR. На указанном клапане основана вся система. Именно клапан ЕГР является решением, которое позволяет определенной части отработавших газов попадать обратно во впускной коллектор, где они далее снова перемешиваются с очередной порцией поступившего во впуск воздуха.

Чем больше кислорода оказывается в камере сгорания, тем большей получается температура горения топливно-воздушной смеси. Добавление части отработавших газов в состав смеси означает принудительное уменьшение количества кислорода. Так достигается снижение температуры сгорания рабочей смеси в камере. Меньшее количество кислорода означает менее интенсивное взаимодействие с азотом, что и снижает в итоге количество оксидов азота в выхлопе.

egr2

Клапан EGR дизельного или бензинового двигателя работает не одинаково, что зависит от особенностей конкретного типа ДВС. Дизельный двигатель имеет клапан ЕГР, который открывается в режиме холостого хода, ограничивая вдвое впуск свежей порции воздуха. С увеличением нагрузки на двигатель EGR пропускает меньшее количество отработанных газов во впуск, а в моменты пиковых нагрузок клапан полностью закрыт. Данный клапан закрывается также в режиме прогрева дизельного двигателя. Что касается бензиновых ДВС, клапан EGR закрыт на холостом ходу, а также во время выхода двигателя на максимальный крутящий момент. Если нагрузка на мотор низкая или средняя, тогда клапан обеспечивает всего до 10% впуска воздуха.

Системы рециркуляции работают по принципу замкнутого контура, а сам клапан EGR может управляться:

* электрическим контроллером;* электропневматическим способом;

Для первого решения система опирается на данные, которые поступают от датчика положения в контроллер ДВС. Именно контроллер посылает управляющий сигнал на клапан. Во втором случае регулировка работы клапана ЕГР происходит на основании показаний от датчика давления во впускном коллекторе, датчика массового расхода воздуха и датчика температуры воздуха на впуске.

Встречаются конструкции двигателей, которые подразумевают улучшенное охлаждение отработавших газов в процессе работы системы рециркуляции. Клапан EGR в таких конструкциях интегрируют в систему охлаждения двигателя. Система становится более сложной, но уровень оксидов азота уменьшается еще более эффективно.

По зваерениям производителей, система рециркуляции отработавших газов имеет определенный ряд преимуществ в процессе эксплуатации ДВС. Для моторов на бензине плюсами ЕГР становится меньший перепад давления в области дроссельной заслонки. Сниженная температура горения уменьшает детонацию, позволяя установить ранее зажигание для повышения моментной характеристики двигателя. Дизельный мотор с ЕГР работает мягче и тише в режиме холостого хода, так как меньшее содержание кислорода приводит к понижению давления в момент сгорания топливно-воздушной смеси.

Виды систем рециркуляции отработавших газов дизельного двигателяEGR высокого давления устанавливается на дизельных моторах, которые соответствуют требованиям Евро 4. Допустимое содержание оксида азота в отработавших газах согласно этим требованиям не должно превышать 0,25 г/км. Система рециркуляции высокого давления частично отводит отработавшие газы из выпускного коллектора турбодизеля, отбирая их перед турбиной. Далее система перенаправляет указанные газы в канал, откуда они попадают во впускной коллектор.

.

Система имеет следующие элементы в своем устройстве:

* клапан рециркуляции с электро или пневмоприводом;* патрубки для отвода отработавших газов;

Клапан рециркуляции (клапан EGR) перепускает отработавшие газы из системы выпуска во впуск. Пневматический клапан работает благодаря разряжению, которое создается во впускном коллекторе бензиновых ДВС. В дизельных агрегатах такое разрежение создает вакуумный насос. Разряжение, которое воздействует на клапан рециркуляции, в свою очередь регулируется посредством управляющего электромагнитного клапана.

Процесс рециркуляции отработавших газов становится более или менее интенсивным зависимо от разных режимов работы силового агрегата. Степень интенсивности напрямую зависит от разницы давлений на впуске и выпуске. Давление во впускной системе регулируется посредством дроссельной заслонки. Закрытый дроссель означает, что давление на впуске падает. В этот момент рециркуляции отработавших газов протекает более интенсивно. Большая рециркуляция приводит к уменьшению потока отработавших газов, который направлен в турбокомпрессор. Получается, что в момент активной рециркуляции отработавших газов немного падает давление турбонаддува дизельного ДВС, который оборудован ЕГР подобного типа.

.

Система ЕГР не активна в режиме холостого хода, в момент полного открытия дросселя, а также во время прогрева двигателя и до выхода мотора на рабочую температуру. Контроль за работой системы рециркуляции осуществляет ЭБУ двигателя. Клапан рециркуляции вступает в работу по сигналу электронного блока управления ДВС, который контролирует положение дроссельной заслонки при помощи потенциометрического датчика.

Дизельные ДВС, которые соответствуют стандарту Евро 5, подразумевают такой уровень содержания оксида азота в отработавших газах, который не должен превышать показатель 0,18 г/км. Такие моторы имеют систему EGR низкого давления. Особенностью данной системы является то, что отвод отработавших газов происходит за сажевым фильтром дизельного двигателя. Далее газы попадают в радиатор системы рециркуляции для дополнительного охлаждения. Следующим этапом становится пропуск газов через клапан рециркуляции и проникновение во впуск перед турбиной.

Система ЕГР низкого давления обеспечивает следующие преимущества:

* снижение количества частиц сажи;* температура отработавших газов эффективно понижается;

* существенное снижение уровня содержания оксидов азота в выхлопных газах;

Дополнительным плюсом становится то, что отработавшие газы проходят через турбокомпрессор. Это позволяет данной системе рециркуляции эффективно работать без снижения давления наддува. Получается, двигатель работает без потерь мощности.

egr off

Интенсивность рециркуляции реализована посредством ЭБУ двигателя. Контроль осуществляется при помощи следующих элементов:

* дроссельная заслонка;* заслонка рециркуляции;

* выпускная заслонка;

Все заслонки функционируют благодаря наличию электрического привода. Открытие заслонок на одну или другую величину измеряется потенциометрическими датчиками. Степень уровня открытия заслонки основывается на специальной программе. Данная цифровая схема зашита в ЭБУ, учитывает наполнение цилиндров двигателя, показатель давления турбонаддува и степень интенсивности работы системы ЕГР применительно к различным режимам работы ДВС.

check engine

Дизельные моторы стандарта Евро 6, согласно которому содержание оксида азота в выхлопе не должно быть выше 0,08 г/км, получают комбинированную систему рециркуляции. Особенностью такой системы становятся две обособленные магистрали, по которым осуществляется рециркуляция отработавших газов. Одна из магистралей комбинированной системы EGR представляет собой магистраль высокого давления, а другая является магистралью низкого давления.

Комбинированная система работает подобно системе рециркуляции на моторах Евро 5. Дополнительно может осуществляться подача отработавших газов из магистрали высокого давления, которая задействуется на отдельных режимах работы силового агрегата. Главной задачей становится максимально возможное снижение уровня оксидов азота в выхлопе. Стоит отметить, что радиатор охлаждения отработавших газов в комбинированной системе отсутствует применительно к магистрали высокого давления.

Основные причины неисправностей ЕГР

Наиболее частой причиной неисправностей системы EGR является нагар. Интенсивное образование нагара затрагивает гнездо или пластину клапана ЕГР. Нагар образуется в результате эксплуатации ДВС на топливе низкого качества. Система рециркуляции также выходит из строя по причине неисправностей и сбоев в работе системы питания дизельного двигателя, неполного сгорания топливно-воздушной смеси, отклонений в функционировании системы вентиляции картерных газов и т.д. Система ЕГР страдает от нагара в результате механического износа турбокомпрессора, поршней и цилиндров, закоксовки инжекторных форсунок, а также от различных сбоев в работе датчиков, которые передают на ЭБУ сигналы для управления клапаном EGR.

удаление клапана

Если клапан ЕГР засорился, тогда он может работать некорректно или заклинить. В первом случае отмечается несвоевременное срабатывание клапана, что заметно в режиме холостого хода и не имеет явных симптомов и последствий для ДВС. Во втором случае клапан EGR может клинить в момент открытия или закрытия. Бензиновые агрегаты с заклинившим клапаном системы рециркуляции работают на холостом ходу крайне неустойчиво, увеличивается расход топлива. Дизельные моторы с неработающим клапаном EGR теряют мощность, работают более грубо и шумно.

check ingine

Для выявления неисправностей системы рециркуляции отработавших газов необходимо провести визуальный контроль состояния трубопрводов, электрических разъемов датчиков и других систем. Углубленная диагностика подразумевает электронное сканирование и ряд процедур для проверки функциональности приводов и самого клапана EGR.

Необходимо проверить сопротивление, а также наличие управляющих сигналов. Для этого используется осциллограф и мультиметр. Если сканирование показало, что давление на впуске отличается от нормы, а также имеет место повышенный расход воздуха, тогда возможно заклинивание клапана. Замена клапана EGR параллельно требует тщательной очистки сопутствующих магистралей и разъемов, так как остатки нагара в системе могут привести к повторному возникновению неисправностей системы рециркуляции отработавших газов через небольшой промежуток времени.

Источник

Для себя решил чистить систему ЕГР каждые 40 тыс. км.

EGR: система рециркуляция отработанных газов

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.

Назначение EGR и принцип действия

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 на 10%.

Как работает EGR?

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 EGR

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 (Euro-2 и -3), а в дальнейшем появились и полностью электронные (Euro-4 и -5).

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 EGR 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 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.

Неисправности 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.

Система рециркуляции отработавших газов (EGR), в чем её польза для двигателя

Рециркуляция отработавших газов, или Exhaust Gas Recirculation (ЕGR), – это использование выхлопных газов для повторного образования рабочей смеси.

Принцип работы следующий: система EGR отбирает часть выхлопных газов (10-12%) из выпускного коллектора и направляет их к системе впуска. В результате введения в рабочую смесь негорючего газа, уменьшается температура сгорания смеси, что провоцирует снижение оксидов азота в выхлопе. Максимальную эффективность система проявляет в режимах работы агрегата на обогащенной смеси.

Главное преимущество EGR в том, что эта система придает плавность работе дизельных двигателей и оберегает бензиновые моторы от детонации топлива.

Из каких элементов состоит ЕGR

Конструктивно системы рециркуляции отработавших газов на разных моделях автомобилей имеют некоторые отличия. Однако основная и неизменная деталь любой из них – это перепускной клапан ЕGR. Он перепускает выхлопные газы из выпускного коллектора во впускной. Клапан находится под постоянным влиянием высоких температур, потому очень уязвим. Чаще всего, он теряет герметичность.

Клапаны EGR бывают с электронным(цифровым) либо с пневматическим(вакуумным) управлением (см. фото). Отметим, что последний вариант клапанов является более распространенным. Множество современных моделей авто оснащены данной системой, в частности, находящиеся в автопрокате на сайте megarent.ua.

Клапан ЕГР всегда закрыт только в трёх случаях — при холодном пуске двигателя, при холостых оборотах разогретого двигателя, при полностью открытой дроссельной заслонке. Во всех других случаях клапан ЕГР открыт и система функционирует.

Важная деталь систем с пневматическим управлением клапана – это соленоид. Он также подвержен постоянным нагрузкам, потому часто выходит из строя. Проявление его поломки – нарушение герметичности клапана. В результате мотор работает с открытым клапаном ЕGR.

Еще одна важная деталь системы рециркуляции – датчик степени открытия клапана (датчик положения его штока).

Электронное управление (системой EGR в том числе) осуществляет электронный блок управления силовым агрегатом (ЭБУ). Он получает данные от датчиков (датчика положения коленвала, датчика положения дроссельной заслонки и датчика температуры двигателя) и по ним определяет степень и момент открытия клапана.

Что делать, если система ЕГР вышла из строя

Как уже говорилось выше, элементы системы рециркуляции выхлопных газов, как и другие детали двигателя, подвержены неисправностям. При негерметичном клапане происходит поступление во впускной коллектор дополнительной порции воздуха. В зависимости от установленных на агрегате датчиков поступления воздуха, это приводит либо к обеднению, либо к переобогащению смеси. Но в любом случае нарушается нормальное смесеобразование. Кроме вышеописанного, поломка клапана провоцирует повышенную дозу выхлопных газов, поступающих во впускной коллектор. Это провоцирует провалы и рывки при разгоне машины. В более длительной перспективе такая поломка способна вызвать появление нагара на впускных клапанах, коллекторе, изоляторах свечей и др. В случае резкого нажатия на акселератор во впускном коллекторе могут появиться характерные хлопки. Обороты холостого хода будут либо завышенными, либо заниженными.

Временно нормализовать работу двигателя при невозможности ремонта сломавшейся системы EGR можно путем её деактивации. Для этого нужно из тонкой жести вырезать прокладку под клапан и не прорезать отверстия для пропуска газов. Если же шток клапана выступает за посадочную плоскость, необходимо проделать отверстие под ним. Конечно ЭБУ двигателя может информировать владельца о неисправности системы рециркуляции, но двигатель будет работать нормально. Ввиду нестабильной работы системы EGR на подержанных автомобилях, на автосервисах существует даже услуга по удалению клапана EGR и установке на его место заглушки.

Как продлить срок службы системы ЕGR

Вообще ресурс системы ЕGR – до 100 тыс. км. Однако, учитывая качество нашего топлива, эту цифру нужно снизить до 50 тыс. км. При достижении этого пробега необходимо заменить все ключевые элементы системы. Но существуют методы, позволяющие несколько продлить жизнь системы. Необходимо иногда очищать шток и седло клапана, чтобы он свободно двигался и закрывался герметично. Для этого отлично подходит аэрозоль для очистки карбюраторов. При наличии в системе соленоида, требуется регулярная очистка его фильтра. Это защитит вакуумную систему от загрязнений. Такие несложные действия способны продлить срок службы элементов системы ЕGR.

Патент №2445485 — Устройство управления рециркуляцией отработавших газов для дизельного двигателя

Изобретение относится к устройствам для рециркуляции отработавших газов дизельных двигателей. Устройство управления рециркуляцией отработавших газов (EGR) для управления дизельным двигателем содержит клапан EGR, посредством которого регулируется расход EGR двигателя, дроссельный клапан всасываемого воздуха, посредством которого регулируется расход всасываемого воздуха двигателя, и механизм, в котором открывание клапана EGR задействуется в соединении с открыванием воздушного дроссельного клапана. Каждая из определяющих линий (характеристических кривых) открывания и в отношении открывания клапана EGR и воздушного дроссельного клапана имеет участок мертвой зоны, где расход остается неизменным, даже когда открывание клапана увеличивается сверх некоторого предела открывания. Устройство управления EGR оснащено средством оценки мертвой зоны, которое рассчитывает расчетный коэффициент избытка воздуха, принимая во внимание остаточный кислород в газе EGR. Делается вывод, что по меньшей мере один из клапана EGR и воздушного дроссельного клапана задействован в мертвой зоне, на основании скорости изменения рассчитанного расчетного коэффициента избытка воздуха, когда скорость изменения расчетного коэффициента избытка воздуха является меньшей, чем предписанный уровень. Устройство управления EGR оснащено средством компенсации мертвой зоны, которое производит исправления касательно командных сигналов открывания в отношении клапана EGR и дроссельного клапана всасываемого воздуха, так что мертвые зоны не мешают механизму касательно операции совместного открывания, когда средство оценки мертвой зоны делает вывод, что по меньшей мере один из клапана EGR и воздушного дроссельного клапана задействован в мертвой зоне, а двигатель находится в состоянии переходного процесса. Технический результат заключается в упрощении управления открывания клапана. 5 з.п. ф-лы, 12 ил.

Классификация патента

Похожие патенты

Как работает система рециркуляции отработанных газов?

Система рециркуляции отработавших газов (EGR – Exhaust Gas Recirculation) предназначена для снижения в отработавших газах оксидов азота за счет возврата части газов во впускной коллектор. … Чем выше температура в камерах сгорания, тем больше образуется оксидов азота.

Как работает клапан рециркуляции выхлопных газов?

Принцип рециркуляции основан на отправлении строго отмеренной части отработанных газов обратно во впускной коллектор. Далее газы смешиваются с впускным воздухом, и в цилиндры дизеля поступает обедненная смесь – с гораздо меньшей концентрацией кислорода. За счет этого уменьшается температура сгорания внутри цилиндров.

Для чего нужна система рециркуляции выхлопных газов?

Система рециркуляции выхлопных газов (СРОГ; также англ. … Предназначается для снижения токсичности отработавших газов (содержания оксидов азота NO_x: NO и NO₂) в режиме частичных нагрузок. Причиной повышенного содержания оксидов азота в отработавших газах является работа двигателя в режимах с избытком воздуха.

Как работает клапан Егр на дизельном двигателе?

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.

Как работает система EGR?

Работа клапана ЕГР возвращает часть отработавших газов во впускной воздушный тракт, где она смешивается с воздухом и искусственным образом снижает содержание кислорода в составе горючей смеси, как следствие снижается температура сгорания топливной смеси и снижается образование оксида азота, токсичного для человека и …

Как проверить клапан рециркуляции выхлопных газов?

Для того, чтобы проверить работоспособность клапана EGR, достаточно при холостых оборотах двигателя отсоединить от клапана шланг, по которому подается разрежение (вакуум). Если в непосредственной доступности есть вакуумный насос, то можно его подсоединить к отверстию клапана и создать разрежение.

Как клапан Егр влияет на запуск двигателя?

Вывод: Перекрытие клапана EGR не влияет на экономичность двигателя на первых 100км. Возможно некоторое увеличение мощности на 2000-3000 оборотах, и появление детонации на 1000-1500 оборотах.

Для чего предназначен клапан EGR?

Система рециркуляции отработавших газов (EGR) предназначена для снижения в отработавших газах оксидов азота за счет возврата части отработавших газов во впускной коллектор. … Удаление EGR в дизельных двигателях считает допустимым большое количество людей, включая экологов.

Какое назначение охладителя EGR для дизельного двигателя?

EGR – аббревиатура от англоязычного термина Exhaust Gas Recirculation, что в переводе означает “рециркуляция отработавших газов”. Основная задача такой системы заключается в перенаправлении части газов из выпускного коллектора в впускной.

Что дает отключение клапана Егр?

Зачем нужно отключать EGR. Система EGR (Exhaust Gas Recirculation) осуществляет возврат выхлопных газов, что позволяет уменьшить поступление окислов азота в окружающий мир. Такая процедура приводит к уменьшению количества кислорода присутствующего в топливно-воздушной смеси.

Что такое датчик Егр на дизеле?

Система рециркуляции отработавших газов ЕГР (англ. Exhaust Gas Recirculation) является решением, которое снижает уровень оксидов азота в отработавших газах бензинового или дизельного двигателя. … Для дизельных двигателей выдвигаются различные требования касательно стандартов токсичности отработавших газов.

Как проверить клапан Егр на дизеле?

Как проверить клапан ЕГР на дизеле? Для этого нам потребуется пальцем руки надавить снизу на рабочую шторку клапана, при этом она должна двигаться свободно и не застревать. Дальше необходимо запустить двигатель, немного подождать и снова снизу – вверх переместить диафрагму в клапане.

Нужно ли глушить Егр на дизельных двигателях?

Большинство механиков рекомендуют глушить ЕГР. Но стоит удостовериться, что он находится в закрытом положении. В противном случае при отключённой ЕГР большая часть газов будут обратно возвращаться на впуск, что приведёт к нестабильной работе дизеля.

Где устанавливается клапан Егр?

Cистема клапана ЕГР (EGR) предназначена для рециркуляции выхлопных газов и находиться на двигателе под капотом вашего автомобиля.

Что происходит если забит клапан Егр?

В результате неправильной работы клапана ОГ в выхлопной системе может существенно вырасти уровень вредных веществ. Также может появиться отсроченный отклик автомобиля при нажатии педали газа (отклик дроссельной заслонки). В том числе наиболее частый симптом неисправности клапана ОГ – сильная потеря мощности двигателя.

Когда должен открываться клапан Егр?

Что такое клапан ЕГР

Работает клапан EGR очень просто. Чаще всего он устанавливается перпендикулярно направлению выхода отработавших газов. Когда они следуют по выхлопу, часть их них попадает в клапан и направляется назад в двигатель внутреннего сгорания, чтобы после вновь попасть в выхлоп.

Двухконтурная система рециркуляции отработавших газов двигателя внутреннего сгорания с газотурбинным наддувом

Изобретение относится к двигателестроению, в частности системе рециркуляции части отработавших газов (ОГ) по двухконтурной схеме, которая используется в соответствии с предполагаемым изобретением, а также к системе регулирования рециркуляции дизельного двигателя внутреннего сгорания (ДВС) с газотурбинным наддувом, где рециркулирующие газы отводятся из выпускной системы (ДВС) транспортного средства через двухконтурную систему рециркуляции отработавших газов (ОГ) двигателя внутреннего сгорания с газотурбинным наддувом во впускной патрубок турбокомпрессора.

Турбонаддув является основным средством увеличения крутящего момента и мощности двигателя внутреннего сгорания. Рециркуляция выхлопных газов является распространенным средством для повышения качества отработавших газов, т.е. снижения содержания оксидов азота и других вредных веществ в отработавших газах. При комбинировании рециркуляции отработавших газов по внешнему контуру, т.е. при направлении некоторой части выпускных газов из выпускного коллектора двигателя во впускной коллектор двигателя с турбонаддувом, необходимо увеличивать давление выпускных газов, рециркулирующих во впускной коллектор, до уровня давления, который, по меньшей мере, является таким же, как уровень давления наддувочного воздуха во впускном коллекторе.

В обычных системах, реализующих регулирование заданных параметров содержания оксидов азота в дизельном двигателе, осуществляют рециркуляцию части отработавших газов из выпускной системы транспортного средства на вход компрессора турбокомпрессора и регулируют подачу свежего воздуха и рециркулирующих отработавших газов в дизельный двигатель посредством конструкции двухконтурной системы рециркуляции отработавших газов, работа которой регулируется согласованной работой двухпозиционных и многопозиционных заслонок, управляемых электронным блоком управления.

Для того чтобы уменьшить содержание выбросов вредных веществ отработавших газов, в особенности, оксидов азота (NO_x), системы рециркуляции отработавших газов используются в течение многих лет во многих типах двигателей внутреннего сгорания. Такие системы дают возможность осуществить рециркуляцию части отработавших газов в систему впуска двигателя, где они смешиваются со впускаемым воздухом и подаются далее в камеру сгорания двигателя. Рециркулирующие отработавшие газы замещают часть впускаемого воздуха и снижают содержание NO_x в отработавших газах автомобиля.

В управляющее устройство подают информацию с датчика частоты вращения коленчатого вала двигателя и датчика нагрузки двигателя для того, чтобы регулировать соотношение воздух/топливо в двигателе внутреннего сгорания.

Известна система рециркуляции отработавших газов двигателя внутреннего сгорания, представленная в патенте США US 7979196 В2, заявитель CATERPILLAR INC, опубл. 12.07.2011 г.„ где рециркуляцию отработавших газов осуществляют по внешнему контуру, с отбором рециркулирующих газов после сажевого фильтра и системы обработки отработавших газов, подвод рециркулирующих газов осуществляется через теплообменник на вход компрессора турбокомпрессора. Такая одноконтурная схема сужает возможности и понижает эффективность использования системы двигателя из-за недостаточности рециркуляционных перепадов и высоких температур газов при рециркуляции газов по рециркуляционному контуру. Одноконтурная система эффективна только на режиме полной нагрузки, когда велик рециркуляционный перепад давлений на режимах высоких нагрузок и частот вращения. При режимах работы двигателя на малой нагрузке и на малых частотах вращения, из-за недостаточности рециркуляционных перепадов и высоких температур рециркулирующих газов, особенно в газовых двигателях, эффективность работы системы рециркуляции отработавших газов крайне низка.

Аналогом представленного технического решения системы рециркуляции отработавших газов двигателя является патент США № US 6899090 В2, заявители ARNOLD STEVEN DON, HONEYWELL INTERNATIONAL, INC, опубл. 31.05.2005 г., где рециркуляцию отработавших газов осуществляют по внешнему контуру, с отбором рециркулирующих газов после сажевого фильтра и других компонентов системы последующей обработки отработавших газов. Такая схема сужает возможности и понижает эффективность использования системы двигателя из-за недостаточности рециркуляционных перепадов на режимах низких и средних нагрузок и частот вращения. Одноконтурная система эффективна только на режимах полной нагрузки и высоких частот вращения двигателя, когда велик рециркуляционный перепад давлений. На других режимах работы двигателя система рециркуляции отработавших газов, представленная в данном патенте, малоэффективна.

Наиболее близкой к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является система рециркуляции отработавших газов двигателя внутреннего сгорания с двумя контурами рециркуляции газов, представленный в патенте США № US 9624874 В2, заявитель DOOSAN INFRACORE CO., LTD опубл. 18.04.2017 г., где рециркуляцию отработавших газов осуществляют по внешнему контуру, но с отбором рециркулирующих газов после выхода турбины турбокомпрессора и до системы последующей обработки отработавших газов. При работе двигателя на частичных нагрузках (низкие частоты вращения и малые и средние нагрузки) эффективность системы рециркуляции крайне низка из-за ограниченного расхода наддувочного воздуха. Внутренний межколлекторный канал системы рециркуляции выпускных газов с собственным теплообменником охлаждения используется на режимах низких частотах вращения и малых и средних нагрузок, когда нагнетание воздуха во впускной коллектор двигателя с помощью турбокомпрессора незначительно.

Высоконагруженные ДВС транспортных средств ТС, использующие природный газ в виде топлива работают на всех эксплуатационных режимах при значениях коэффициента избытка воздуха в 1,5…5 раз меньших по сравнению с таковыми у дизельных двигателей. В результате температура отработавших газов у первых на 150°…300 выше, чем у вторых. В изобретении, принятым за прототип, схема прохождения рециркулирующих газов, состоящая из внешнего и внутреннего межколлекторного контуров прохождения рециркулирующих газов с собственными средствами их охлаждения на каждом из контуров и общей системой охлаждения для основного рециркуляционного канала, описанная в прототипе, бессмысленна в случае применения высоконагруженных ТС, т.к. эффективность работы внутреннего межколлекторного контура близка к нулю из-за низкого рециркуляционного перепада, а внешний контур рециркуляции выполняет функцию подачи охлажденных выпускных газов во впускной коллектор двигателя только на режимах полной нагрузки и высоких оборотов двигателя, что является причиной невозможности эффективной работы системы на всех режимах работы двигателя.

Система двигателя внутреннего сгорания с выпускной системой транспортного средства и рециркуляцией по контуру образуют систему рециркуляции двигателя. Система рециркуляции отработавших газов по внешнему контуру, возвращает часть отработавших газов в цилиндры дизельного двигателя внутреннего сгорания. Увеличение доли трехатомных газов (СО₂, Н₂О) повышает теплоемкость заряда, что приводит к снижению температуры сгорания и снижению количества оксидов азота NO_x в отработавших газах.

Задачей предполагаемого изобретения является повышение эффективной работы системы рециркуляции отработавших газов на всех режимах работы двигателя, при этом достигаются следующие технические результаты: сокращение выбросов оксидов азота, углеводородов, взвешенных частиц и улучшение топливной экономичности путем расширения возможностей диапазона использования рециркуляции отработавших газов по внешнему контуру на всех режимах работы двигателя, при этом повышается эффективность работы системы двигателя, ее компактность, долговечность теплообменника рециркулирующих газов.

Указанная техническая задача решается тем, что двухконтурная система рециркуляции отработавших газов (ОГ) двигателя внутреннего сгорания с газотурбинным наддувом, содержит связанные трубопроводами средства регулирования газообмена отработавших газов ДВС и поступающего в двигатель воздуха, электронный блок управления средствами регулирования газообмена, турбокомпрессор, блок обработки ОГ, расположенный в выпускном тракте после турбокомпрессора, и два контура рециркуляции отработавших газов, сообщенные с теплообменником охлаждения рециркулирующих газов, причем система снабжена средствами регулирования газообмена в виде, по меньшей мере, трех многопозиционных и двух двухпозиционных заслонок, две многопозиционных заслонки размещены на выпускном тракте, а третья — в основном рециркуляционном канале, вход первичного контура рециркуляции ОГ расположен после блока обработки ОГ, до второй многопозиционной заслонки, а выход первичного контура рециркуляции ОГ сообщен с основным рециркуляционным каналом с возможностью регулирования первой двухпозиционной заслонкой, вход вторичного контура рециркуляции ОГ расположен после турбины турбокомпрессора до первой многопозиционной заслонки и до блока обработки ОГ, а выход вторичного контура рециркуляции ОГ сообщен с основным рециркуляционным каналом с возможностью регулирования его второй двухпозиционной заслонкой, причем основной рециркуляционный канал сообщен с впускным трактом с возможностью регулирования третьей многопозиционной заслонкой.

Технический результат достигается в результате создания двухконтурной многорежимной системы рециркуляции отработавших газов по каждому контуру, путем совмещения участков контуров рециркуляции для обеспечения возможности прохождения рециркулирующих газов через общий для всех контуров рециркуляции теплообменник охлаждения рециркулирующих газов.

При неработающем двигателе или пуске газового двигателя на режимах холостого хода оба контура рециркуляции газов блокируются, все двухпозиционные и третья многопозиционная заслонки закрыты.

На режимах малых и средних нагрузок при малых и средних частотах вращения газового и дизельного двигателей работает второй малый контур рециркуляции газов с отбором рециркулирующих газов до блока обработки ОГ системы очистки отработавших газов. Рециркулирующие газы на этих режимах при повышенных, относительно первого контура, рециркуляционных перепадах, поступают с выхода турбины через второй малый контур рециркуляции газов на вход компрессора и далее в ДВС. Повышенные перепады давления рециркулирующих газов достигаются путем соответствующего промежуточного положения многопоозиционных заслонок, которое задается с помощью сигнала, поступающего с электронного блока управления.

На режимах высоких нагрузок при высоких частотах вращения дизельного и газового двигателей, т.е. при высоких расходах воздуха, работает первый, большой контур рециркуляции газов, что позволяет обеспечивать подачу достаточного объема рециркуляционных газов с высокой эффективностью при большом расходе топливо-воздушной смеси.При этом с выхода блока обработки ОГ системы последующей обработки рециркулирующих отработавших газов отбираются полностью очищенные рециркулирующие газы, что позволяет достичь дополнительного технического результата, который заключается в том, что продлевается срок службы и эффективной работы общего для двух контуров теплообменника охлаждения рециркулирующих газов, расположенного на основном рециркуляционном канале.

Описание поясняется чертежами.

На фигуре 1 показана система двигателя с расположением ее заслонок в первой позиции.

На фигуре 2 показана система двигателя с расположением ее заслонок во второй позиции.

На фигуре 3 показана система двигателя с расположением ее заслонок в третьей позиции.

На фигуре 4 показаны схематически электрические связи устройств управления, задающих режим работы электронного блока управления и всех заслонок.

Двухконтурная система рециркуляции отработавших газов (ОГ) двигателя внутреннего сгорания с газотурбинным наддувом содержит связанные трубопроводами средства регулирования газообмена отработавших газов ДВС и поступающего в двигатель воздуха, электронный блок 1 управления средствами регулирования газообмена, турбокомпрессор 2, блок 3 обработки ОГ, расположенный в выпускном тракте 4 после турбокомпрессора 2, и два контура рециркуляции отработавших газов, первичный контур 5 рециркуляции отработавших газов и вторичный контур 6 рециркуляции отработавших газов, сообщенные с теплообменником 7 охлаждения рециркулирующих газов.

Причем система снабжена средствами регулирования газообмена в виде, по меньшей мере, трех многопозиционных 8, 9 и 10 и двух 11 и 12 двухпозиционных заслонок, две многопозиционных заслонки первая 8 и вторая 9 размещены на выпускном тракте 4, а третья 10 в основном рециркуляционном канале 16. Вход 13 первичного контура 5 рециркуляции ОГ расположен после турбины 14 турбокомпрессора 2 и после блока 3 обработки ОГ, до второй многопозиционной заслонки 9, а выход 15 первичного контура 5 рециркуляции ОГ сообщен с основным рециркуляционным каналом 16 с возможностью регулирования его первой двухпозиционной заслонкой 11, вход 17 вторичного контура 6 рециркуляции ОГ расположен после турбины 14 турбокомпрессора 2 до первой многопозиционной заслонки 8 и до блока 3 обработки ОГ, а выход 18 вторичного контура 6 рециркуляции ОГ сообщен с основным рециркуляционным каналом 16 с возможностью регулирования второй двухпозиционной заслонкой 12 причем основной рециркуляционный канал сообщен с впускным трактом 19 с возможностью регулирования третьей многопозиционной заслонкой 10.

Взаимодействие и порядок работы заслонок в системе рециркуляции отработавших газов двигателя осуществляется следующим образом.

Следует отметить, что работа всех заслонок на всех режимах регулируется электронным блоком 1 управления и зависимость положения многопозиционных заслонок, обеспечивающих оптимальную подачу ОГ на рециркуляцию не является предметом защиты в данном предложении и не входит в объем данной заявки, а представляется как ноу-хау и предмет другой заявки на способ контроля и работы двухконтурной системы рециркуляции отработавших газов.

Газовый ДВС может иметь во впускном тракте четвертую многопозиционную заслонку для регулирования поступающего воздуха.

На ряде режимов, например, при неработающем двигателе или при пуске газового двигателя оба контура рециркуляции газов блокируются, для этого многопозиционная заслонка 10, двухпозиционные заслонки 11 и 12 становятся положение закрыто (см. Фиг. 1). Первая 8 и вторая 9 многопозиционные заслонки, установленные в системе для создания усиленных перепадов давления для рециркуляции, либо полностью обе открыты, либо заслонка 8 или 9, позиционируется в промежуточном положении в зависимости от условий пуска (Фиг. 1).

На режимах пуска и прогрева газового или дизельного двигателей первая двухпозиционная заслонка 11 полностью закрыта, а вторая двухпозиционная заслонка 12 и вторая многопозиционная заслонка 9 полностью открыты. Соответственно многопозиционные заслонки первая 8 и третья 10 находятся в одном из средних позиционируемых положений в зависимости от условий пуска и прогрева двигателя (Фиг. 2).

На режимах малых и средних нагрузок при малых и средних частотах вращения газового или дизельного двигателей работает вторичный малый контур 6 рециркуляции газов (Фиг. 2). Вторая двухпозиционная заслонка 12 и вторая многопозиционная заслонка 9 полностью открыты, а первая двухпозиционная заслонка 11 полностью закрыта. Многопозиционные заслонки третья 10 и первая 8 для усиления рециркуляционного перепада находятся в одном из необходимых средних позиционируемых положений. При этом рециркулирующие газы с повышенным содержанием углеводородов на этих режимах поступают с выхода турбины 14 на вход компрессора 20 через вторую двухпозиционную заслонку 12, основной рециркуляционный канал 16, третью многопозиционную заслонку 10, теплообменник охлаждения 7 рециркулирующих газов во впускной тракт 19 при повышенных относительно первичного контура 5 рециркуляционных перепадах и снижении выбросов оксидов азота.

На режимах высоких нагрузок при высоких частотах вращения газового или дизельного двигателей, т.е. при высоких расходах воздуха работает первый, большой контур 6 рециркуляции газов (фигура 3). Первая двухпозиционная заслонка 11 и первая многопозиционная заслонка 8 полностью открыты, при этом вторая двухпозиционная заслонка 12 полностью закрыта. Третья многопозиционная заслонка 10 и вторая многопозиционная 9 находятся в одном из позиционируемых положений в зависимости от условий работы двигателя. При этом со входа 13 первичного контура 5 рециркуляции ОГ после блока 3 обработки ОГ системы последующей обработки отработавших газов отбираются полностью очищенные рециркулирующие газы, что продлевает срок службы эффективной работы теплообменника 7 охлаждения рециркулирующих газов.

Позиционирование всех заслонок отслеживают по сигналам с датчиков положения их электропневматических приводов и осуществляют электронным блоком управления 1, в зависимости от сигналов с датчиков частоты вращения коленчатого вала двигателя, нагрузки, детонации, температуры охлаждающей жидкости, расхода воздуха, давления и температуры наддувочного воздуха, которые широко известны и обычно входят в современную комплектацию двигателя, а на чертежах условно не показаны.

Таким образом, создание двухконтурной системы рециркуляции отработавших газов (ОГ) двигателя внутреннего сгорания с газотурбинным наддувом, которая содержит связанные трубопроводами средства регулирования газообмена отработавших газов ДВС и поступающего в двигатель воздуха, электронный блок управления средствами регулирования газообмена, турбокомпрессор, блок обработки ОГ, расположенный в выпускном тракте после турбокомпрессора, и два контура рециркуляции отработавших газов, сообщенные с теплообменником охлаждения рециркулирующих газов, причем система снабжена средствами регулирования газообмена в виде, по меньшей мере, трех многопозиционных и двух двухпозиционных заслонок, две многопозиционных заслонки размещены в выпускном тракте, а третья — в основном рециркуляционном канале, вход первичного контура рециркуляции ОГ расположен после блока обработки ОГ, до второй многопозиционной заслонки, а выход первичного контура рециркуляции ОГ сообщен с основным рециркуляционным каналом с возможностью регулирования первой двухпозиционной заслонкой, вход вторичного контура рециркуляции ОГ расположен после турбины турбокомпрессора до первой многопозиционной заслонки и до блока обработки ОГ, а выход вторичного контура рециркуляции ОГ сообщен с основным рециркуляционным каналом с возможностью регулирования его второй двухпозиционной заслонкой, причем основной рециркуляционный канал сообщен с впускным трактом с возможностью регулирования третьей многопозиционной заслонкой, позволяет достичь новых технических результатов, описанных ниже.

Снабжение двухконтурной системы рециркуляции отработавших газов (ОГ) двигателя внутреннего сгорания с газотурбинным наддувом многопозиционной заслонкой, распложенной в одном первичном рециркуляционном канале перед двухпозиционной заслонкой и после блока обработки ОГ основной системы последующей обработки ОГ, и — двухпозиционной заслонкой в другом вторичном рециркуляционном канале, двумя многопозиционными заслонками — усилителями рециркуляционных перепадов до необходимых оптимальных пределов в обоих контурах рециркуляции после каждого места отбора рециркулирующих газов, обеспечивает повышение эффективности использования энергии рециркулирующих газов в каждом из двух контуров рециркуляции, а совмещение участков контуров рециркуляции при прохождении рециркулирующих газов через общий для всех контуров рециркуляции теплообменник охлаждения рециркулирующих газов, обеспечивает их эффективное охлаждение, повышающее массовое наполнение рабочих объемов, что позволяет повысить эффективность системы рециркуляции на всех режимах работы и компактность взаимного расположения частей системы рециркуляции.

В результате такого усовершенствования повышается эффективность работы двухконтурной системы рециркуляции отработавших газов (ОГ) двигателя внутреннего сгорания с газотурбинным наддувом, ее компактность, долговечность теплообменника охлаждения рециркулирующих газов, сокращаются выбросы оксидов азота и взвешенных частиц углеводородов в атмосферу и улучшается топливная экономичность двигателя.

При неработающем двигателе или пуске газового двигателя и на режимах холостого хода оба контура рециркуляции газов блокируются, все заслонки закрыты.

На режимах малых и средних нагрузок при малых и средних частотах вращения газового и дизельного двигателей работает второй малый контур рециркуляции газов с отбором рециркулирующих газов до блока обработки ОГ. Рециркулирующие газы на этих режимах при повышенных, относительно первого контура, рециркуляционных перепадах, поступают с выхода турбины и далее через второй малый контур рециркуляции газов на вход компрессора. Повышенные перепады давления рециркуляционных газов достигаются путем соответствующего промежуточного положения многопозиционных заслонок, которое задается с помощью сигнала, поступающего с электронного блока управления.

На режимах высоких нагрузок и при высоких частотах вращения дизельных и газовых двигателей, т.е. при высоких расходах воздуха работает первый, большой контур рециркуляции газов, что позволяет обеспечивать подачу достаточного объема рециркуляционных газов с высокой эффективностью при большом расходе топливо-воздушной смеси. При этом дополнительно с выхода блока обработки ОГ системы последующей обработки отработавших газов отбираются полностью очищенные рециркулирующие газы в увеличенном количестве, которые выносят накопившиеся в теплообменнике охлаждения рециркулирующих газов загрязнения, что позволяет достичь дополнительного технического результата, который заключается в том, что продлевается срок службы и эффективной работы общего для двух контуров теплообменника охлаждения рециркулирующих газов, расположенного на основном рециркуляционном канале.

Клапан рециркуляции отработанных газов — как он функционирует?

Система рециркуляции выхлопных газов, которая относится непосредственно к устройству двигателя внутреннего сгорания, являет собою клапан, который соединяет на определенных режимах работы пространство выпускного коллектора с задроссельным пространством впускного коллектора. Данная система применяется практически на всех типах двигателей: газовых, дизельных и бензиновых.

Основное ее предназначение заключается в снижении токсичности всех отработанных газов, которые содержат оксиды азота, что вырабатываются при частичных нагрузках системы. Некоторая часть отработанных, а с точки зрения уже инертных газов, будет напрямую попадать в цилиндры как осадок и балласт, что будет вызывать снижение апогейной температуры горения, посредством чего будет происходить снижение уровня выбросов оксидов азота, которые образуются при огромных температурах и являют собою наиболее токсичные вещества. Сама же работа системы будет вызывать снижение эффективности и мощности двигателя.

Элементарная механическая система являет собою устройство клапана, посредством которого происходит соединение выпускного и впускного коллектора. Сам клапан будет открываться от воздействия разрежения, которое происходит во впускном коллекторе.

Для стабилизации и нормализации работы двигателя внутреннего сгорания в режиме холостого хода система будет отключена. Это будет достигаться тем, что порт, который соединяет впускной коллектор с герметической камерой клапана, располагается в задроссельном пространстве, в тот момент, когда дроссельная заслонка находится закрытой. Современные системы подачи отработанных газов являются достаточно простыми устройствами, так как управляются посредством электронных клапанов, которые связаны со всей системой управления двигателем внутреннего сгорания.

Так, большинство сегодняшних конструкций двигателей, которые используют управление фазами газораспределения, реализует вышеуказанную процедуру, которая заключается в прибавлении выхлопных газов к рабочей смеси, посредством управления фазами газораспределения, что значительно снижает сложность конструкции мотора и на порядок повышает его работу.

Под воздействием высоких температур непосредственно в двигателе образуются оксиды азота – сложные токсические вещества. Чем температура выше в камерах сгорания мотора, тем количество образующихся оксидов азота будет больше. Из-за возврата определенной части отработанных газов назад во впускной коллектор происходит снижение температуры сгорания воздушно-топливной смеси, посредством чего снижается и количество образований оксидов азота. Соотношение всех конструктивных компонентов в самой смеси будет неизменным, а мощностные параметры двигателя внутреннего сгорания подвергнутся небольшим изменениям.

Уже упоминался тезис о том, что система рециркуляции отработанных газов может применятся как на бензиновом типе двигателя, так и на дизельном. На первом типе двигателя внутреннего сгорания, которые оборудуются турбонаддувом, не применяется система рециркуляции отработанных газов. Непосредственно схема рециркуляции отработанных газов зависит от стандарта токсичности этих газов. Так, в автомобильной природе для дизельных двигателей внутреннего сгорания применяются несколько систем рециркуляции таких газов: система низкого давления, высокого давления и комбинированная система рециркуляции.

1. Система ЕГР — защита мотора и окружающей среды.

Одной из важнейших проблем, которая возникла у множества автомобильных конструкторов, является снижение вредного воздействия на окружающую среду двигателей внутреннего сгорания. Так, свой вред от работы транспортного средства получает природа, посредством выхлопных газов. Образуются самые токсичные соединения, которые составляют оксиды азота, по двум причинам: из-за высокой температуры сгорания топлива; из-за очень высокого давления смеси в самой камере сгорания. После снижения температуры воспламенения значительно улучшится показатель токсичности газов. Сделать это можно посредством того, что определенная часть всех отработанных газов будет возвращаться в камеру сгорания.

Круговорот выхлопных газов в двигателях внутреннего сгорания имеет свое наименование: система рециркуляции отработанных газов, за работу которой отвечает клапан рециркуляции выхлопных газов. Это не является чем-то новым для автомобильных производителей, так как данная деталь используется практически во всех бензиновых и дизельных двигателях.

Вся суть процесса – это направление определенной части отработанных газов во впускной коллектор из выпускного коллектора, где произойдет смешивание их с воздушно-топливной смесью. За выполнение качественно и своевременно данной операции отвечает клапан пресловутый. При учете того, что любое перераспределение газов будет вызывать определенные изменения, устройство будет помогать в решении некоторых вопросов: снижении концентрации токсических веществ в выхлопе, а также – ограничении максимальной температуры сгорания топлива исключая перегрев; увеличение ресурса работы деталей двигателя внутреннего сгорания. Так, существует два клапана, которые отвечают за рециркуляцию отработанных газов.

2. Первый рециркуляционный клапан.

Первое устройство являет собою небольшой объемный диск, который располагается на головке блока двигателя с трубочкой, которая соединяется с выпускным коллектором. В состоянии покоя данный клапан закрыт. При запуске двигателя образуется разряжение воздуха во впускном коллекторе, из-за чего в движение приходит мембрана, открывающая главный клапан. Именно этот момент знаменует благополучное поступление выхлопных газов обратно в камеры сгорания вместе с топливной смесью. Работа двигателя предусматривает поступление вместе с топливом нагретых газов, из-за чего, если клапан выйдет из строя или не сможет открыться, или наоборот открыт, возникают значительные изменения в его работе. Сам двигатель внутреннего сгорания может как работать с перебоями и нарушениями, так и вовсе заглохнуть.

3. Второе устройство — клапан рециркуляции картерных газов.

Второе устройство, которое отвечает непосредственно за утилизацию отработанных газов, называется картерным. Это связано с тем, что определенная часть газов из камеры сгорания будет поступать напрямую в картерное пространство. Если отвод газов из картера будет налажен, то некоторое время спустя давление будет выдавливать все заглушки, сальники и эластичные прокладки. Во избежание таких поломок нужно использовать картерный клапан отработанных газов. Если же главное устройство рециркуляции отработанных газов рассчитано с направлением на отбор газов, то вторичная система является необходимой, а ее изготовление в виде клапана не является случайностью.

Все исходит из того, что в самом картере образуется масляно-газовая смесь. Напрямую из картера вместе со всеми газами будут покидать маленькие масляные капли, и в случае допущения этого, нужно будет очень часто пополнять уровень двигательного масла. Во избежание этого, такого рода клапан в своем арсенале имеет устройство маслоуловителя. Патрубок клапанный будет вести к воздушному фильтру, посредством которого газ поступает в двигатель.

Подписывайтесь на наши ленты в таких социальных сетях как, Facebook, Вконтакте, Instagram, Pinterest, Yandex Zen, Twitter и Telegram: все самые интересные автомобильные события собранные в одном месте.

Как работает рециркуляция выхлопных газов?

Преимущества рециркуляции выхлопных газов от MTU

Принцип работы

Запатентованное решение от MTU: концепция донорного цилиндра

(PDF) Рециркуляция выхлопных газов дизельного двигателя — обзор передовых и новых концепций Система двигателя

(HCCI). Системы HCCI повышают экономию топлива за счет почти мгновенного сжигания

сверхбедной гомогенной топливно-воздушной смеси с очень низким уровнем выбросов NOx и

твердых частиц (ТЧ). Однако необходимы прорывы для повышения стабильности зажигания

и увеличения уровней нагрузки, чтобы сделать операции HCCI практичными.

6. Заключительные комментарии

Выхлоп дизеля содержит соли серы и другие абразивные и коррозионные вещества.

утверждал, следует ли применять систему рециркуляции отработавших газов к дизельным двигателям из-за повышенного износа поршневых цилиндров

[25]. Интенсивное использование EGR может также ухудшить энергоэффективность, стабильность работы

и образование твердых частиц в двигателе. Однако опасения по поводу повышенного износа и ухудшения характеристик

вскоре уступили место строгим нормам по выбросам.Напротив, текущая проблема

заключается в том, насколько агрессивно должна применяться система рециркуляции отработавших газов для всех скоростей и всех нагрузок, хотя повышенный износ системы рециркуляции отработавших газов

продолжает оставаться проблемой, влияющей на долговечность и характеристики двигателя.

На сегодняшний день EGR по-прежнему является наиболее жизнеспособным методом, который может значительно снизить выбросы NOx. Energy

Эффективные системы доочистки, работающие с NOx и PM одновременно, все еще находятся на ранних стадиях разработки. Неспособность доступных технологий каталитической очистки выхлопных газов в дальнейшем

способствует агрессивному использованию EGR.

Ссылки

[1] Borman GL, Gagland KW. Техника горения. WCB / McGraw-Hill; 1998.

[2] Зеленка П., Ауфингер Х., Речек В., Кателлиери В. Охлаждаемая система рециркуляции выхлопных газов — ключевая технология для будущих эффективных дизельных двигателей высокой четкости.

SAE paper 980190, 1998.

[3] Kreso AM, Johnson JH, Gratz LD, Bagley ST, Leddy DG. Исследование влияния рециркуляции выхлопных газов на выбросы тяжелых дизельных двигателей

. Документ SAE 981422, 1988.

[4] Heywood JB. Основы двигателя внутреннего сгорания.McGraw-Hill Inc .; 1988.

[5] Борисов А., Маккой Дж. Дж. Сверхзвуковой впрыск газообразного топлива описан как возможное решение проблемы выбросов из газовых двигателей с большим диаметром цилиндра

. ASME ICE, т. 38-488, 2002.

[6] Акихама К., Такатори Ю., Инагаки К., Сасаки С., Дин А.М.. Механизм сжигания бездымного богатого дизеля путем понижения температуры

. Документ SAE 2001-01-0655, 2001.

[7] Кимура С., Аоки О, Китахара Ю., Айошизава Э. Ультрачистая технология сжигания, сочетающая низкотемпературный

и концепцию предварительно смешанного сжигания для соответствия будущим стандартам выбросов.Документ SAE 2001-01-0200, 2001.

[8] Исида А., Нисимура А., Ураниши М., Кихара Р., Накамура А., Ньюман П. и др. Разработка двигателя на природном газе ECOS-DDF

для среднетоннажных грузовиков — снижение выбросов выхлопных газов по сравнению с базовым дизельным двигателем. JSAE

paper 20005001, 2000.

[9] Халтквист А., Энгдар У., Йоханссон Б., Клингманн Дж. Взаимодействие пограничных слоев в однородном заряде.

Двигатель с воспламенением от сжатия (HCCI). Документ SAE 2001-01-1032, 2001.

[10] Machacon H, Shiga S, Karasawa T., Nakamura H.Одновременное снижение сажи и NOx за счет всасываемого газа

вариация. 6-й Международный симпозиум по морской инженерии, 2000 г.

[11] Мураяма Т., Чжэн М., Чикахиса Т., О Й, Фудзивара И., Тосака С. и др. Одновременное сокращение выбросов дыма и

NOx из дизельного двигателя DI с системой рециркуляции отработавших газов и диметилкарбонатом. SAE Transactions 952518, 1995.

[12] Томазич Д., Пфайфер А. Охлажденная система рециркуляции выхлопных газов — обязательная или возможная опция на 2002/04 год. Документ SAE 2002-01-0962, 2002.

[13] Хоули Дж. Г., Уоллес Ф. Дж., Кокс А., Хоррокс Р. У., Берд Г. Л..Снижение установившихся уровней NOx в автомобильном дизельном двигателе

с использованием оптимизированных графиков VGT / EGR. Документ SAE 1999-01-0835, 1999.

M. Zheng et al. / Преобразование энергии и управление 45 (2004) 883–900 899

Kawasaki разрабатывает систему рециркуляции отработавших газов для судового дизельного двигателя «Нормы выбросов NOx Tier III утверждены»

May. 17, 2012

Токио, 17 мая 2012 г. — Сегодня компания Kawasaki Heavy Industries, Ltd. объявила о разработке системы рециркуляции выхлопных газов (EGR) для судовых дизельных двигателей.Благодаря этому последнему достижению компании Kawasaki удалось снизить выбросы оксидов азота (NOx) из судовых дизельных двигателей до уровня ниже норм Tier III Международной морской организации (IMO), используя только систему EGR или систему EGR и водоэмульсионное топливо *. комбинированный.

Революционная технология знаменует собой первое в Японии сокращение выбросов NOx от судовых дизельных двигателей до уровня ниже норм Tier III за счет комбинации системы рециркуляции отработавших газов и водоэмульсионного топлива.

Правила уровня III, которые должны вступить в силу в январе 2016 года, требуют, чтобы морские суда, плавающие в международных водах, сокращали выбросы NOx в зонах контроля выбросов на 80% по сравнению с уровнями уровня I.Kawasaki активно работает над сокращением выбросов NOx до уровней, требуемых правилами IMO. В ходе недавних испытаний с использованием полномасштабного испытательного двигателя компания Kawasaki подтвердила, что уровни выбросов NOx, достигнутые с помощью новой системы, соответствуют нормам Tier III.

Система рециркуляции отработавших газов ограничивает производство NOx, перенаправляя часть выхлопных газов обратно в двигатель и снижая температуру сгорания внутри цилиндра. По сравнению с другими технологиями снижения выбросов NOx, эта система использует меньшие вспомогательные устройства и позволяет использовать бункерный мазут.

В дополнение к этим общим характеристикам система рециркуляции отработавших газов Kawasaki оснащена патентованным скруббером, который вымывает загрязняющие вещества из выхлопных газов, возвращаемых в двигатель, тем самым обеспечивая безопасность системы продувки. Кроме того, уникальный выбор Kawasaki выхлопных газов и системы продувки для системы рециркуляции отработавших газов и турбонагнетателя позволяет снизить выбросы NOx с минимальным влиянием на расход мазута.

Kawasaki также подтвердила, что расход мазута снижается за счет сочетания водоэмульсионного топлива с системой рециркуляции выхлопных газов по сравнению с тем, когда система рециркуляции выхлопных газов используется отдельно.

Обладая последним успехом в сокращении выбросов NOx, Kawasaki теперь продвигается вперед в разработке, направленной на оптимизацию производительности системы. Kawasaki также разрабатывает пакет системы рециркуляции отработавших газов, который предлагает главные дизельные двигатели, оснащенные основными компонентами системы рециркуляции отработавших газов для бортовой установки. Запуск продукта ожидается в 2015 году.

Kawasaki продолжит разработку новых технологий, которые помогут сохранить и улучшить окружающую среду.

* Водоэмульсионное топливо — это топливо, содержащее мелкие частицы воды.Частицы воды, диспергированные в топливе, при испарении улавливают тепло окружающей среды. Это снижает температуру сгорания внутри цилиндра, тем самым уменьшая образование NOx.

Изображение системы рециркуляции ОГ

Характеристики интегрированного клапана регулирования подачи воздуха и рециркуляции отработавшего газа низкого давления для дизельных двигателей

В чем разница между рециркуляцией выхлопных газов и избирательным каталитическим восстановлением?

/// Гостевая запись участника Билла Бузби, Terra Environmental Technologies (TET), a CF Industries Co.

Спрос на жидкость для выхлопных газов дизельных двигателей (DEF) растет, и операторы остановок грузовиков и туристических торговых центров в ответ складывают кувшины и предлагают наливную жидкость DEF для насосов. Когда они оценивают свои варианты добавления этой новой услуги, у них возникает много вопросов. Чтобы помочь операторам подготовиться, мы ответили на вопрос, недавно заданный нам членом NATSO ниже. Прочтите больше сообщений в блоге о DEF здесь.

Q: В чем разница между дизельными двигателями с рециркуляцией выхлопных газов (EGR) и избирательным каталитическим восстановлением (SCR)? Больше грузовиков используют двигатели SCR или EGR?

A: Существует два подхода к соблюдению нормативных требований: EGR и SCR.Система EGR была введена 1 января 2007 года, а SCR — 1 января 2010 года. Система EGR соответствовала федеральным стандартам 2007 года, но не соответствовала новым стандартам 2010 года.

В 2007 году стандарт выбросов составлял 1,2 NOx (г / л. иметь значение. Технология рециркуляции отработавших газов не могла соответствовать этому стандарту для больших дизельных двигателей. Некоторые пытались улучшить систему рециркуляции отработавших газов, но не смогли достичь нового стандарта.SCR стал технологией для производства всех новых автомобилей.

E G R : Принципы работы
Система рециркуляции выхлопных газов или рециркуляции выхлопных газов рециркулирует выхлопные газы обратно в цилиндр и снова сжигает их.

Часть выхлопных газов сначала охлаждается через теплообменник, а затем смешивается со свежим воздухом перед возвратом в цилиндр. В выхлопных газах меньше кислорода и больше углекислого газа, чем в остальном поступающем воздухе.Это снижает температуру горения, что приводит к снижению содержания оксидов азота (NOx). Задача состоит в том, чтобы снизить температуру без чрезмерного воздействия на полноту сгорания.

Этот подход включает в себя обширные системы охлаждения выхлопных газов, рециркуляционные клапаны для отвода части выхлопных газов или впрыска сверхвысокого давления, а также сажевый фильтр (DPF), который требует активной регенерации, чтобы избежать засоров, что приводит к более высокому расходу топлива. EGR также увеличивает содержание золы и сажи в масле.

S CR : Как это работает
При использовании SCR или селективного каталитического восстановления процесс восстановления оксидов азота (NOx) происходит после сгорания, чтобы не ухудшать характеристики двигателя.

Процесс прост: выхлопная жидкость дизельного двигателя (DEF) впрыскивается в горячие выхлопные газы. Жидкость состоит из мочевины и деионизированной воды. Эта смесь проходит через каталитическую камеру.

Когда горячий выхлоп объединяется с DEF в каталитической камере, выхлоп распадается на безвредный азот и водяной пар — два естественных компонента воздуха, которым мы дышим.

Суть системы рециркуляции отработавших газов в том, что она увеличивает стоимость, сложность, более высокую производительность и увеличивает шум двигателя.

не спешили внедрять еще одну технологию, особенно после воздействия двигателей с рециркуляцией отработавших газов, которые снизили расход топлива и увеличили затраты на техническое обслуживание. В 2010 году автопарки США достигли 20-летнего максимума по возрасту транспортных средств — примерно 6,9 лет. Но теперь они заказывают новые автомобили SCR, и они быстро растут. По состоянию на конец 2012 года насчитывалось около 400 автомобилей класса 8, оборудованных системой SCR.С начала 2013 года 100% всех дизельных дорожных транспортных средств используют технологию SCR.

/// Прочтите больше сообщений в блоге о DEF здесь.

Примечание редактора: У вас есть еще вопрос о DEF? Свяжитесь с нами по адресу [email protected], и с помощью Terra Environmental Technologies мы ответим на него здесь, в блоге NATSO. — АТ

{Guest Post} Гостевой пост предоставлен Биллом Бузби, Terra Environmental Technologies (TET), a CF Industries Co.CF Industries, крупнейший производитель DEF в Северной Америке, делает TerraCair® выбором ведущих производителей грузовиков для своих заводских заполнений и представительств. CF Industries делает это и контролирует всю цепочку распределения, чтобы гарантировать качество продукции в вашем резервуаре. Ведущие производители грузовиков полагаются на TerraCair. Вы тоже можете! Узнайте больше о Terra Environmental Technologies (TET), CF Industries Co.

Мнения и советы авторов гостевых публикаций не обязательно принадлежат NATSO Inc.Сообщения не следует рассматривать как юридические консультации. Следует обращаться к квалифицированным специалистам по поводу совета и вопросов, относящихся к вашим обстоятельствам.

Подписаться на обновления

NATSO предоставляет обширную информацию, созданную для повышения способности туристических центров удовлетворять потребности путешественников в эпоху разрухи. Это включает в себя наполненные знаниями сообщения в блогах, статьи и публикации. Если вы хотите получать дайджест сообщений в блоге и статей прямо в свой почтовый ящик, укажите свое имя, адрес электронной почты и частоту обновлений, которые вы хотите получать.

EGR Удалить

Чем выше температура горения, тем больше образование оксидов азота. Если выхлопные газы добавляются к всасываемому воздуху, концентрация молекул кислорода в смеси снижается. Это означает, что для полного сгорания смеси впрыскивается меньше топлива.Подача выхлопных газов изменяет энергию, скорость реакции и температуру сгорания. В результате образуется меньше оксидов азота. Дополнительное охлаждение выхлопных газов усиливает этот эффект.

Есть внутренняя и внешняя рециркуляция ОГ. Удаление рециркуляции выхлопных газов в первую очередь касается внешнего варианта. Здесь выхлопной газ отбирается из выхлопного тракта и возвращается во впускной тракт через трубу, охладитель и клапан. Эта рециркуляция приводит к увеличению образования сажи.Даже при увеличении нагрузки на двигатель образуется больше сажи. Со временем усиленные частицы сажи забивают клапан рециркуляции выхлопных газов и сажевый фильтр.

Использование рециркуляции выхлопных газов в дизельных двигателях обычно приводит к конфликтам. С одной стороны, нужно восстанавливать оксиды азота, а с другой — частицы сажи. Техника должна быть сбалансирована, чтобы можно было разрешить этот конфликт.

Проблема с рециркуляцией выхлопных газов обычно заключается в повышенном накоплении сажи.Это приводит к неисправности клапана рециркуляции выхлопных газов. Это, в свою очередь, приводит к плохой реакции дроссельной заслонки и значительной потере мощности. Это также может привести к увеличению потребления. В результате увеличиваются затраты на техническое обслуживание и ремонт.

Наша служба удаления EGR удаляет систему EGR из блока управления двигателя автомобиля. После снятия автомобиль движется как система с рециркуляцией отработавших газов, без сообщений об ошибках и без включения контрольной лампы двигателя.

Отключение системы рециркуляции отработавших газов предназначено исключительно для использования вне дорог общего пользования.Сообщайте о любых изменениях в компетентные органы. Соблюдайте законы вашей страны.

Влияние рециркуляции выхлопных газов на рабочие характеристики и характеристики выбросов дизельного биогазового двигателя

Интеллектуальные сети и возобновляемые источники энергии Том 06, № 04 (2015), Идентификатор статьи: 55820,9 стр.
10.4236 / sgre.2015.64005

Влияние рециркуляции выхлопных газов на рабочие характеристики и характеристики выбросов дизельного биогазового двигателя

Meshack Hawi ^{1 *} , Роберт Киплимо ² , Хирам Ндириту ¹

¹ Департамент машиностроения, JKUAT, Найроби, Кения

² Департамент морской инженерии, JKUAT, Найроби, Кения

Электронная почта: ^* mhawi @ jkuat.ac.ke

Авторские права © 2015 авторов и Scientific Research Publishing Inc.

Эта работа находится под лицензией Creative Commons Attribution International License (CC BY).

http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/

Поступила 20 февраля 2015 г .; принята 14 апреля 2015 г .; опубликовано 20 апреля 2015 года. выбросы выхлопных газов при сохранении высокого теплового КПД.Было изучено влияние рециркуляции выхлопных газов (EGR) на характеристики двигателя и выбросы. Система рециркуляции отработавших газов была разработана и протестирована с различным процентом рециркуляции отработавших газов, т. Е. 0%, 10%, 20% и 30%. Было изучено влияние системы рециркуляции отработавших газов на температуру выхлопных газов и рабочие параметры, такие как удельный расход топлива при торможении, мощность торможения и термический КПД тормозов. Характеристики и характеристики выбросов модифицированного двигателя сравнивались с характеристиками обычного дизельного двигателя.Результаты показали, что система рециркуляции отработавших газов привела к снижению удельного расхода топлива и увеличению термического КПД тормозов. При увеличении процента (%) системы рециркуляции отработавших газов процентное увеличение теплового КПД тормозов составило до 10,3% при четверти нагрузки и до 14,5% при полной нагрузке для работы на одном топливе, в то время как для работы на двух видах топлива увеличилось до 9,5% при четверть нагрузки и до 11,2% при полной нагрузке. Результаты также показали, что система рециркуляции отработавших газов вызвала снижение температуры выхлопных газов; следовательно, это может снизить выбросы NO _X .Однако выбросы HC и CO немного увеличились с EGR.

Ключевые слова:

Двигатель DICI, двухтопливный двигатель, EGR, NO _X

1. Введение

Нормы выбросов твердых частиц (PM) и оксидов азота (NO _X ) от дизельные двигатели были усилены, поэтому существует потребность в поиске альтернативных видов топлива для двигателей и способов снижения вредных выбросов выхлопных газов при сохранении высокого теплового КПД.Концепция использования альтернативного газового топлива в дизельных двигателях привлекла внимание всего мира. Рост цен на нефтяное топливо и ухудшение состояния окружающей среды привели к поиску альтернативных видов топлива в последние несколько лет [1]. Биогаз является одним из таких видов топлива, которое легко производится путем анаэробной ферментации органического материала, извлеченного из различных источников, таких как отходы животноводства, растительные отходы, отходы домашних хозяйств, отходы пищевой и кормовой промышленности и отходы продуктивного животноводства [2].

Дизельные двигатели обычно характеризуются низким расходом топлива и очень низкими выбросами CO. Однако выбросы NO _X из дизельных двигателей по-прежнему остаются высокими. Следовательно, чтобы соответствовать экологическим нормам, очень желательно уменьшить количество NO _X в выхлопных газах. Дизельные двигатели преимущественно используются в тяжелой технике, такой как тракторы, тяжелые грузовики, грузовики и электрические генераторные установки. Благодаря низкому расходу топлива они становятся все более привлекательными для небольших грузовиков и легковых автомобилей.Но более высокие выбросы NO _X от дизельных двигателей остаются проблемой для окружающей среды. Чтобы снизить уровень выбросов, могут быть применены некоторые внешние функции двигателя, такие как система рециркуляции отработавших газов или системы дополнительной очистки. Системы рециркуляции отработавших газов использовались для снижения выбросов оксидов азота (NO _X ) из дизельных двигателей. В зависимости от условий работы двигателя эти системы отводят от 5% до 30% выхлопного потока двигателя обратно в камеру сгорания [3].

В дизельных двигателях образование NO _X является сильно зависимым от температуры явлением и имеет место, когда температура в камере сгорания превышает 2000 K [4].Следовательно, чтобы уменьшить выбросы NO _X в выхлопных газах, необходимо держать под контролем пиковые температуры сгорания. Одним из простых способов уменьшения выбросов NO _X дизельного двигателя является поздний впрыск топлива в камеру сгорания. Этот метод эффективен, но увеличивает расход топлива на 10-15%, что требует использования более эффективных методов сокращения выбросов NO _X , таких как рециркуляция выхлопных газов (EGR) [4]. Рециркулирующая часть выхлопных газов помогает уменьшить количество NO _X .При рециркуляции выхлопных газов важно также изучить влияние на рабочие характеристики двигателя.

Выхлопной газ состоит из CO ₂ , N ₂ и в основном водяного пара. Когда часть этого выхлопного газа возвращается в цилиндр, он действует как разбавитель для горючей смеси. Это также снижает концентрацию O ₂ в камере сгорания. Удельная теплоемкость EGR намного выше, чем у свежего воздуха; следовательно, система рециркуляции отработавших газов увеличивает теплоемкость (удельную теплоемкость) всасываемого заряда, тем самым уменьшая повышение температуры для того же тепловыделения в камере сгорания [4].Дизельные двигатели могут быть модифицированы для работы на газовом топливе в двухтопливном режиме. Двухтопливные двигатели при частичной нагрузке неизбежно страдают от более низкого теплового КПД и более высоких выбросов монооксида углерода и несгоревшего топлива. Хоссейнзаде и др. [5] использовали квазидвухзонную модель сгорания, разработанную для изучения второго закона анализа двухтопливного (дизель-газового) двигателя, работающего в условиях частичной нагрузки. Они сделали попытку исследовать явление сгорания с точки зрения второго закона при частичной нагрузке и использовать рециркуляцию выхлопных газов (EGR) для решения вышеупомянутых проблем.Поэтому анализ доступности применялся к двигателю от закрытия впускного клапана (IVC) до открытия выпускного клапана (EVO). Различные компоненты доступности были определены и рассчитаны отдельно с положением кривошипа. Затем различные случаи рециркуляции отработавших газов (химические, радикальные и термические) были применены к анализу работоспособности двухтопливных двигателей при частичной нагрузке. Они обнаружили, что химический случай рециркуляции отработавших газов имел отрицательный эффект, и в этом случае доступность несгоревшего химического вещества была увеличена, а работоспособность снизилась по сравнению с базовым двигателем (без рециркуляции отработавших газов).Термический и радикальный случаи положительно повлияли на условия доступности, особенно на доступность несгоревших химических веществ и доступность работы. Результаты показали, что вторичный КПД был увеличен за счет использования небольшого количества радикальных и тепловых корпусов EGR.

Их результаты показали, что радикальный, тепловой и комбинированный варианты рециркуляции отработавших газов положительно сказываются на сроках готовности. При использовании этих случаев рециркуляции отработавших газов процесс сгорания улучшился за счет усиления процесса окисления в обедненных смесях.Также в этих случаях наличие очень активных радикалов и более высокая температура всасываемого заряда может способствовать процессу сгорания и, следовательно, уменьшать химическую доступность несгоревшего топлива в выхлопных газах. Их результаты также показали, что двухтопливный двигатель может обеспечить максимальную работоспособность, минимальную возможность разрушения и минимальную химическую доступность несгоревшего топлива, когда 2% тепловых или комбинированных случаев рециркуляции отработавших газов были введены в двухтопливный двигатель в условиях работы с частичной нагрузкой.

2. Описание экспериментальной процедуры

Двигатель, обычно используемый для этого исследования, представляет собой одноцилиндровый четырехтактный дизельный двигатель с прямым впрыском (DI). Это водоохлаждаемый безнаддувный двигатель с воспламенением от сжатия с постоянной скоростью, основные характеристики которого показаны в таблице 1. Двигатель был соединен с гидравлическим динамометром, через который прикладывалась нагрузка за счет увеличения подачи воды к лопастям ротора через центробежный насос. Двигатель испытывался при условиях тормозной нагрузки 0, 25, 50, 75 и 100 процентов.Двигатель мог работать как на чистом дизельном, так и на двухтопливном режиме. Двигатель был модифицирован для работы на биогазе, введя его во впускной коллектор через смесительное устройство. Расход биогаза оставался фиксированным для данной скорости и нагрузки, а переменное количество пилотного впрыска контролировалось ручным регулятором, установленным на впрыскивающем насосе. Экспериментальный аппарат показан на рисунке 1.

Биогаз, полученный из водяного гиацинта, в варочном котле был собран в гибкий мешок (3 м ³ ) и использован для испытаний в лаборатории (машинное отделение).Свойства газа показаны в таблице 2. Затем газ подавали в двигатель через перекачивающий биогазовый насос. Объемный расход газа контролировали с помощью клапана и измеряли с помощью газового расходомера перед подачей во впускной коллектор. Для каждого теста записывались начальные и конечные показания счетчика, а также время, необходимое для потребления газа. Объем потребляемого двигателем газа рассчитывался путем вычитания начального значения из окончательного показания счетчика. Массовый расход рассчитывали с использованием объема потребленного газа, плотности газа и времени.Выходная мощность двигателя была измерена с помощью гидравлического динамометра Fuchino SF-3.5 путем записи показаний шкалы (в кгс) и последующего преобразования в тормозную мощность (мощность шланга) с использованием уравнения (1). Контур рециркуляции ОГ состоит из трубы из нержавеющей стали и дроссельных заслонок из нержавеющей стали, установленных для регулирования количества рециркулируемых выхлопных газов. Объем израсходованного пилотного (жидкого) топлива измерялся калиброванной стеклянной трубкой (бюреткой) путем измерения времени, необходимого для израсходования 10 мл топлива.Во время рециркуляции выхлопных газов регулирующие клапаны системы рециркуляции отработавших газов использовались для регулирования количества выхлопных газов, попадающих обратно в камеру сгорания. В ходе экспериментов регистрировались показания динамометра (нагрузка), обороты двигателя, расход топлива и температура выхлопных газов. Выхлопные газы анализировались в режиме реального времени анализатором выбросов Horiba MEXA-544GF, в котором измерялись HC, CO и CO ₂ . Портативный цифровой тахометр лазерного типа RS 445-9557 использовался для измерения частоты вращения двигателя во всех рабочих условиях.Термопары были закреплены на выпускном коллекторе и на входе и выходе охлаждающей жидкости двигателя в двигатель для измерения температуры выхлопных газов, температуры охлаждающей воды на входе в двигатель и температуры охлаждающей воды на выходе из двигателя соответственно.

Рис. 1. Фотография экспериментальной установки.

3. Анализ производительности двигателя

При анализе собранных данных использовались следующие уравнения.

Тормозная мощность двигателя, лошадиные силы:

(1)

где P.S = тормозная мощность, W = показатель крутящего момента в кг, N = число оборотов в минуту.

Удельный расход топлива:

(2)

где SFC = удельный расход топлива, ṁ _f = расход топлива в двигатель и W = мощность двигателя.

Удельный расход топлива на тормоз:

(3)

где BSFC = удельный расход топлива на тормоз, ṁ _f = расход топлива в двигатель и W _b = мощность тормозного двигателя.

Тепловой КПД:

(4)

где = тепловой КПД, W = мощность двигателя, = скорость потока топлива в двигатель и CV = теплотворная способность топлива.

Тепловой КПД тормоза:

(5)

где = тепловой КПД тормоза, Вт _b = тормозная мощность, = скорость потока топлива в двигатель и CV = теплотворная способность топлива.

Тепловой КПД тормоза двигателя в двухтопливном режиме:

(6)

где BTE = = тепловой КПД тормоза, Вт _b = тормозная мощность, = скорость потока дизельного топлива в двигатель, = скорость потока биогазового топлива в двигатель, CV _d = теплотворная способность дизельного топлива и CV _г = теплотворная способность биогазового топлива.

Замена дизельного топлива:

(7)

где ds = замещение дизельного топлива, в процентах, D _d = расход дизельного топлива двигателем на однотопливном режиме в кг / ч, D _dg = расход дизельного топлива двигателем на двухтопливном режиме в кг / час.

Процент рециркуляции выхлопных газов [3]:

(8)

4. Результаты и обсуждение

4.1. Характеристики двигателя

4.1.1. Удельный расход топлива при торможении (BSFC)

На рисунке 2 показано изменение BSFC с нагрузкой на двигатель для различных процентов EGR; изменяя процентное содержание выхлопных газов, которые рециркулируют при нагрузке 0%, 25%, 50%, 75% и 100%.Было обнаружено, что удельный расход топлива на тормозах снижается с увеличением EGR и достигает минимального значения примерно при 20% EGR, а затем немного увеличивается до 30% EGR от 50% нагрузки до полной нагрузки. Уменьшение BSFC с EGR происходит из-за увеличения температуры всасываемого заряда, которая увеличивает скорость сгорания топлива, следовательно, вызывает снижение BSFC.

4.1.2. Сила торможения

На рисунке 3 показано изменение выходной мощности двигателя в зависимости от нагрузки. Это показывает, что EGR не оказывает значительного влияния на выходную мощность двигателя до 30% EGR.Это связано с тем, что рециркулируемые газы не вытесняют слишком много воздуха, необходимого для горения, что может вызвать снижение выходной мощности.

4.1.3. Тепловой КПД тормоза

Из рисунка 4, показывающего изменение BTE в зависимости от нагрузки двигателя, тепловой КПД тормоза увеличивается с увеличением нагрузки на двигатель для всех рабочих режимов. BTE увеличивается также с EGR примерно до 20% EGR, а затем начинает падать. Причина увеличения BTE с рециркуляцией отработавших газов связана с повторным сжиганием углеводородов, которые попадают в камеру сгорания с рециркуляцией выхлопных газов, а также с помощью рециркуляции отработавших газов, повышающей температуру всасываемого заряда, что увеличивает скорость сгорания [6].Однако рециркуляция слишком большого количества выхлопных газов вытесняет большую часть воздуха, необходимого для сгорания, что приводит к снижению теплового КПД.

Рисунок 2. Изменение удельного расхода топлива тормозами в зависимости от нагрузки двигателя.

Рис. 4. Температурный КПД тормозов в зависимости от нагрузки двигателя.

4.1.4. Температура выхлопных газов (EGT)

На рисунке 5 показано изменение температуры выхлопных газов в зависимости от нагрузки двигателя для различных условий системы рециркуляции отработавших газов. Установлено, что температура выхлопных газов повышается с увеличением нагрузки двигателя на всех режимах работы.Это связано с увеличением общего количества потребляемой энергии при высокой нагрузке из-за повышенного расхода топлива. Также было обнаружено, что с увеличением процента рециркуляции отработавших газов температура выхлопных газов снижалась. Это может быть связано с работой с дефицитом кислорода в режиме EGR, что приводит к более низким температурам сгорания и, кроме того, удельная теплоемкость выхлопных газов больше, чем у всасываемого воздуха, что также способствует более низким температурам сгорания [6]. Однако было обнаружено, что температура выхлопных газов снижается с увеличением процента EGR только примерно до 20% EGR, после чего она начинает увеличиваться.Это показывает, что после 20% выхлопные газы начинают накапливать тепло в камере сгорания, а не поглощать его.

4.2. Выбросы

4.2.1. Изменение выбросов окиси углерода с нагрузкой

На рисунке 6 показано изменение выбросов CO с увеличением процента EGR при 0%, 25%, 50%, 75% и

Рисунок 5. Температура выхлопных газов в зависимости от нагрузки двигателя.

Рис. 6. Выбросы окиси углерода в зависимости от нагрузки двигателя.

100% нагрузки.С увеличением процента рециркуляции выхлопных газов CO увеличивается; тем не менее, влияние выбросов CO оказывается меньше при более высоких нагрузках двигателя 75% и 100%. Было обнаружено, что выбросы быстро увеличиваются при использовании системы рециркуляции отработавших газов до 75% нагрузки, а после превышения которой наблюдается лишь незначительный рост. Дефицит кислорода с увеличением процента EGR можно отнести к увеличению выбросов CO для EGR.

4.2.2. Выбросы несгоревших углеводородов

На Рисунке 7 показано изменение выбросов УВ с увеличением процента EGR при нагрузках 0%, 25%, 50%, 75% и 100%.Из рисунка видно, что для всех условий нагрузки выброс углеводородов увеличивается с увеличением EGR. Увеличение выбросов углеводородов происходит в результате увеличения содержания CO ₂ в введенной смеси вместо свежего воздуха. Рисунок также показывает, что выброс несгоревших углеводородов уменьшается с увеличением нагрузки для всех коэффициентов EGR. Обычно при двухтопливном режиме работы выделяются более высокие выбросы несгоревших углеводородов при малых нагрузках. При малых нагрузках пилотное количество мало, поэтому пламя не может распространяться достаточно быстро и далеко, чтобы зажечь всю смесь.В результате это приводит к увеличению выбросов углеводородов, но с увеличением нагрузки выбросы углеводородов снижаются. По мере увеличения нагрузки пилотное количество увеличивается и достаточно сжигает окружающую топливно-воздушную смесь [7].

4.2.3. Выбросы углекислого газа

Из рисунка 8 было обнаружено, что выбросы углекислого газа увеличиваются с нагрузкой на двигатель, в то время как эти же выбросы незначительно уменьшаются с рециркуляцией отработавших газов с 10% до 30%. Это происходит в результате замены части свежего воздуха выхлопными газами, что приводит к снижению CO ₂ , который является продуктом сгорания топлива.

5. Выводы

В этой работе одноцилиндровый четырехтактный дизельный двигатель был модифицирован в двухтопливный двигатель, использующий дизельное топливо в качестве пилотного топлива и биогаз в качестве основного топлива. Затем на двигателе было проведено экспериментальное исследование для изучения различных эффектов рециркуляции отработавших газов на рабочие характеристики и характеристики выбросов двухтопливного одноцилиндрового четырехтактного дизельного двигателя DI в различных экспериментальных условиях. По результатам анализа были сделаны следующие выводы:

1) Было обнаружено, что с увеличением процента рециркуляции отработавших газов термический КПД тормозов увеличивался, а удельный расход топлива снижался.Было замечено, что с увеличением% EGR процентное увеличение теплового КПД тормозов составило до 10,3% при четверти нагрузки и до 14,5% при полной нагрузке для работы на одном топливе, в то время как для работы на двух видах топлива увеличение до 9,5% при работе на одном топливе. четверть нагрузки и до 11,2% при полной нагрузке. По результатам экспериментов было обнаружено, что процент EGR около 20% приводит к максимальному BTE и минимальному BSFC.

Рис. 7. Выбросы несгоревших углеводородов в зависимости от нагрузки двигателя.

Рисунок 8.Выбросы углекислого газа по сравнению с нагрузкой на двигатель.

Тепловой КПД тормоза увеличивается при низких коэффициентах рециркуляции отработавших газов из-за рециркуляции активных радикалов из системы рециркуляции отработавших газов, которые усиливают процесс сгорания, что приводит к повышению теплового КПД тормоза.

2) Результаты также показали, что система рециркуляции отработавших газов существенно не повлияла на тормозную мощность.

3) Были проведены эксперименты с использованием установки для доказательства эффективности EGR в качестве метода восстановления NO _X .Было замечено, что температура выхлопных газов резко снизилась при использовании системы рециркуляции отработавших газов. Это косвенно показало возможность сокращения выбросов NO _X . Это можно сделать из того факта, что наиболее важной причиной образования NO _X в камере сгорания является высокая температура около 2000 K в месте сгорания. Было обнаружено, что система рециркуляции отработавших газов снизила температуру выхлопных газов до 7,6% при минимальной нагрузке двигателя и до 2,3% при максимальной нагрузке.

4) Система рециркуляции отработавших газов вызвала небольшое увеличение выбросов окиси углерода (CO) и углеводородов (HC).Увеличение EGR уменьшило количество кислорода и привело к неполному сгоранию и, следовательно, к увеличению выбросов CO и HC из-за более низкой температуры сгорания.

Выражение признательности

Авторы с благодарностью признают поддержку Японского агентства международной корпорации (JICA) за предоставление дизельного двигателя, электронного насоса для впрыска дизельного топлива и электронного инжектора дизельного топлива, использованных в данном исследовании. Авторы также хотели бы поблагодарить Сельскохозяйственный и технологический университет Джомо Кеньятта (JKUAT) за финансирование этого исследования и предоставление лабораторных помещений для проведения экспериментов.

Список литературы

1. Карим Г.А. (2003) Сжигание при сжатии на газовом топливе: двигатели зажигания двухтопливного типа. Журнал инженерии газовых турбин и энергетики, 125, 827-836. http://dx.doi.org/10.1115/1.1581894 http://gasturbinespower.asmedigitalcollection.asme.org/article.aspx?articleid=1421670
2. Типпаяонг, Н., Промвунгква, А. и Рерккриангкрай, П. (2007 г. ) Долгосрочная эксплуатация небольшого двухтопливного двигателя, работающего на биогазе / дизельном топливе, для производства электроэнергии на фермах.Биосистемная инженерия, 98, 26-32. http://dx.doi.org/10.1016/j.biosystemseng.2007.06.013 http://www.authorstream.com/Presentation/ravikantghotekar-2049447-long-term-operation-small-biogasdiesel-dual-fuel-engine -fa /
3. Kumar, NR, Sekhar, YMC и Адинараяна, С. (2013) Влияние степени сжатия и EGR на производительность, сгорание и выбросы дизельного двигателя с прямым впрыском. Международный журнал прикладной науки и техники, 11, 41-49. http://www.cyut.edu.tw/~ijase/2013/11%281%29/5_023008.pdf
4. Агравал А.К., Сингх С.К., Синха С. и Шукла М.К. (2004) Влияние EGR на температуру выхлопных газов и непрозрачность выхлопных газов в двигателях с воспламенением от сжатия. Садхана, 29, 275-284. http://www.researchgate.net/publication/257925344_Effect_of_EGR_on_the_exhaust_gas_temperature_and_exhaust_opacity_in_compression_ignition_engines
5. Хоссейнзаде, А., Сарай, Р.К. и Махмуди, С. (2010) Сравнение теплового, радикального и химического воздействия газов EGR с использованием анализа доступности в двухтопливных двигателях при частичных нагрузках.Преобразование энергии и управление, 51, 2321-2329. http://dx.doi.org/10.1016/j.enconman.2010.04.005 http://www.researchgate.net/publication/245160135_Comparison_of_thermal_radical_and_chemical_effects_of_EGR_gases_using_availability_analysis_in_dual-fuel_engines_at_partload1 и Суббарао, В. (2013) Влияние рециркуляции выхлопных газов и двухтретичного бутилового пероксида на дизельно-биодизельные смеси для исследований производительности и выбросов. Международный журнал передовых наук и технологий, 54, 49-60.http://www.sersc.org/journals/IJAST/vol54/5.pdf
6. Махла С.К., Дас Л.М. и Бабу М.К.Г. (2010) Влияние EGR на характеристики и характеристики выбросов дизельного двигателя, работающего на природном газе. Иорданский журнал машиностроения и промышленного строительства, 4, 523-530. http://jjmie.hu.edu.jo/files/v4n4/JJMIE-41-09_Revised%2812%29/JJMIE-41-09_modified.pdf

Номенклатура

DICI ― Компрессионное зажигание с прямым впрыском

DI ― Прямое Впрыск

CI ― Компрессионное зажигание

SI ― Искровое зажигание

BTE ― Тепловой КПД тормоза

BSFC ― Удельный расход топлива на тормоз

EGT ― Температура выхлопных газов

PM ― Твердые частицы

CO ― Окись углерода

CO ₂ ―Диоксид углерода

HC ― Углеводороды

NO _X ―Оксиды азота

LHV ― Нижняя теплотворная способность

ПРИМЕЧАНИЯ

^* Соответствующий автор.