Рециркуляция отработавших газов

Испытанная техника от Pierburg для уменьшения содержания вредных веществ

Рециркуляция отработавших газов – незаменимый метод уменьшения содержания вредных веществ

Рециркуляция отработавших газов (EGR) является испытанным методом снижения содержания вредных веществ не только в бензиновых двигателях внутреннего сгорания: практически все современные дизельные двигатели также оснащены этой системой, позволяющей соблюдать более строгие предписания, связанные с отработавшими газами. Только применение системы рециркуляции отработавших газов с охлаждением позволяет соблюдать сниженные предельные значения.

Компания Pierburg внесла значительный вклад в достижение актуального уровня развития техники, и, являясь опытным системным поставщиком, предлагает компактную и эффективную систему для уменьшения содержания вредных веществ, предназначенную для легковых и грузовых автомобилей.

Не напрасно изготовители многих современных автомобилей оснащают свою продукцию клапанами и охладителями EGR производства Pierburg. Термостойкие и антикоррозионные материалы, из которых изготовлены компоненты Pierburg, гарантируют их длительный срок службы в самых экстремальных условиях, например, при воздействии агрессивного конденсата отработавших газов, температур до 700 °C и давлений до 3 бар.

Нам нужно ваше согласие на загрузку сервиса YouTube!

Чтобы просмотреть видео на YouTube, необходимо установить соединение с YouTube. При этом YouTube или Google (возможно, с территории США) выполняет обработку данных и использует файлы cookie. Воспроизводя видео, вы даете согласие на такую обработку данных и установку файлов cookie на ваше оконечное устройство.

Конструктивные элементы системы рециркуляции отработавших газов

В процессе рециркуляции определенный объем отработавших газов смешивается со всасываемым впускным воздухом. Это означает, что в цилиндр попадает меньше кислорода. Это ведет к снижению температуры сгорания. Благодаря этому содержание оксидов азота в отработавших газах можно уменьшить на 50 %. У бензиновых двигателей также снижаются содержание в выхлопе двуокиси углерода и расход топлива.

Мы различаем два варианта реализации рециркуляции отработавших газов:

ВНУТРЕННЯЯ EGR

Во время фазы перекрытия клапанов часть отработавших газов остается в камере сгорания или всасывается из выпускного канала обратно в цилиндр.
Изменение моментов открытия и закрытия впускных и выпускных клапанов, осуществляется при помощи систем изменения фаз газораспределения.

ВНЕШНЯЯ EGR

Отработавшие газы отбираются за пределами головки блока цилиндров на стороне выпуска и по трубопроводам и каналам снова подаются обратно на сторону подачи свежего воздуха через внешний клапан.
Это позволяет дополнительно охлаждать отработавшие газы за счет опционального охладителя с байпасной заслонкой или без нее.

В случае внешней EGR различают:

СИСТЕМУ EGR ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ

Отработавшие газы отбираются

непосредственно на выходе из цилиндров перед турбиной турбонагнетателя и
подаются на сторону впуска свежего воздуха в зону за дроссельной заслонкой.

СИСТЕМУ EGR НИЗКОГО ДАВЛЕНИЯ

Отработавшие газы отбираются

после турбины турбонагнетателя или после системы обработки отработавших газов и
подаются в зону перед компрессором турбонагнетателя.

выпускная заслонка обеспечивает требуемое для этого противодавление, если разности давлений недостаточно для обеспечения прохождения необходимой массы рециркулируемых отработавших газов. Кроме того, отработавшие газы охлаждаются специальным охладителем системы EGR низкого давления.

Система рециркуляции отработавших газов (схематическое изображение)

01 Выпускная заслонка
02 Клапан системы EGR низкого давления
03 Охладитель системы EGR низкого давления
04 Турбонагнетатель (компрессор)
05 Турбонагнетатель (турбина)
06 Сажевый фильтр
07 Охладитель наддувочного воздуха
08 Дроссельная/регулирующая заслонка
09 Клапан EGR высокого давления
10 Охладитель EGR высокого давления
11 Байпасная заслонка

голубой = Контур высокого давления
зеленый = Контур низкого давления

Охладитель системы EGR

Охладитель EGR представляет собой небольшую, но важную деталь автомобиля. Охладитель EGR используется для целенаправленного охлаждения возвращаемых отработавших газов и наряду с клапаном EGR представляет собой один из главных элементов системы рециркуляции отработавших газов. Он интегрирован в контур циркуляции охлаждающей жидкости двигателя и использует охлаждающую жидкость для снижения температуры отработавших газов. Охладители EGR Pierburg производятся в соответствии со стандартами OE и стандартами менеджмента качества в автомобильной промышленности. Все основные компоненты выполняют требования к качеству деталей первичного монтажа.

Нам нужно ваше согласие на загрузку сервиса YouTube!

Клапаны EGR

Основным компонентом системы рециркуляции отработавших газов является клапан EGR. Он дозирует количество поступающих обратно отработавших газов. Клапаны EGR представлены во многих исполнениях и типах конструкции: с электрическим и пневматическим управлением, для бензиновых и дизельных двигателей и с подключением к контуру циркуляции охлаждающей жидкости. Сегодня используются в основном электрические клапаны системы EGR, для управления которыми не требуются разрежение и электромагнитный клапан. В случаях применения в дизельных двигателях клапаны EGR по причине более высокой доли возврата имеют увеличенное поперечное сечение отверстия. В бензиновом двигателе внутреннего сгорания поперечное сечение значительно меньше.

Система рециркуляции отработавших газов с охлаждением для снижения выбросов вредных веществ

На протяжении многих лет компания Pierburg специализируется в области уменьшения содержания вредных веществ и является компетентным поставщиком систем рециркуляции отработавших газов с охлаждением конвейерного качества. Группа Motorservice выводит эти технологии на рынок запчастей под маркой поставщика.

Ужесточение норм токсичности отработавших газов требует постоянного усовершенствования способов уменьшения содержания вредных веществ. Для дизельных двигателей это означает, в первую очередь, дальнейшее снижение выбросов оксидов азота (NOx). Для этого оптимально подходит система рециркуляции отработавших газов с охлаждением: она способствует уменьшению температуры в камере сгорания и таким образом снижает образование оксидов азота.

Опираясь на свой многолетний опыт в сфере разработки и производства систем EGR, компания Pierburg создала целый ряд модулей охладителей EGR для обеспечения целенаправленного охлаждения отработавших газов. При этом отточенные технологии реализованы в исключительно компактных устройствах.

Чем охладители EGR Pierburg отличаются от других?

Разработанная компанией Pierburg геометрия пластинок позволяет уменьшить риск покрытия охладителя сажей.
Специальное покрытие на поверхности охладителя EGR предотвращает образование отложений сажи
Увеличение степени интеграции: компактные алюминиевые модули охладителя EGR со встроенным клапаном AGR, байпасной заслонкой и другими присоединяемыми компонентами, в частности, масляными теплообменниками и масляными фильтрами

БАЙПАСНЫЕ ЗАСЛОНКИ В ОХЛАДИТЕЛЕ EGR

Сегодня многие охладители EGR оснащаются электрическими или пневматическими байпасными заслонками. Благодаря байпасной заслонке в период фазы прогрева отработавшие газы проходят мимо охладителя EGR, обеспечивая быстрый нагрев двигателя и катализатора до рабочей температуры. При этом также снижается уровень шума, т. е. характерного стука дизельного двигателя, и объем изначальных выбросов углеводородов в период фазы прогрева. Байпас возможен также в тех случаях, когда требуется высокая температура отработавших газов, например, для регенерации дизельных сажевых фильтров.

Зачем нужна система рециркуляции отработавших газов с охлаждением?

Охлажденные отработавшие газы снижают пиковую температуру сгорания. Благодаря этому образуется намного меньше оксидов азота. Кроме того, плотность охлажденных газов выше, чем у более горячих газов. Это значит, что при одном и том же давлении наддува в цилиндр поступит большее количество воздуха. Сгорание полученной таким образом «бедной» смеси способствует уменьшению расхода топлива и снижению токсичности выхлопа. Охладители EGR используются для целенаправленного охлаждения возвращаемых отработавших газов.

Система рециркуляции отработанных газов с охлаждением – коротко о преимуществах

Сниженная пиковая температура сгорания

Количество оксидов азота может достигать 50 %

Сниженная токсичность выхлопа

Сниженный расход

Системы рециркуляции отработавших газов высокого/низкого давления

В чем различие?

Содержание токсичных компонентов в выхлопных газах двигателей непрерывно снижается благодаря реализуемым техническим мерам. Но каждое следующее ужесточение норм токсичности требует постоянного совершенствования технологий обработки выхлопных газов на выходе из двигателя.

Проверенным способом уменьшения содержания вредных веществ является рециркуляция отработавших газов. В классической системе EGR высокого давления отработавшие газы отбираются непосредственно на выходе из цилиндров и смешиваются со всасываемым впускным воздухом. Чтобы добиться соблюдения предельных значений согласно стандартам евро 6/Tier 2, необходимо дополнительно использовать систему EGR низкого давления. При этом отработавшие газы отбираются за сажевым фильтром на стороне низкого давления и снова подаются перед компрессором турбонагнетателя. Выпускная заслонка обеспечивает необходимое противодавление отработавших газов.

Но в чем отличие? В таблице ниже представлено краткое сравнение двух систем.

	Система EGR высокого давления	Система EGR низкого давления
Давление на входе линии EGR	высокое (прибл. до 3,5 бар)	низкое (прибл. до 1,3 бар)
Температура на входе линии EGR	Очень высокая (прибл. до 950 °C)	Высокая (прибл. до 800 °C)
Разность давлений Δp в линии EGR	Высокая (прибл. до 1,5 бар)	Низкая (прибл. до 0,3 бар)
Циклические колебания давления	Большие	Незначительные
Состав отработавших газов	Отбор отработавших газов до их обработки	Отбор отработавших газов после их обработки

Система egr низкого давления

Система EGR низкого давления отражает современный уровень решений для дизельных двигателей.
В сочетании с системой EGR высокого давления система EGR низкого давления дает следующие преимущества:

повышение производительности или КПД турбины;
увеличенное рабочее поле режимов работы системы EGR;
более равномерное перемешивание отработавших газов со свежим воздухом благодаря компрессору;
как следствие, снижение выбросов NOx и частиц;
улучшение охлаждения рециркулируемых ОГ (охладителем системы EGR и охладителем наддувочного воздуха).

Недостатки по сравнению с системой EGR высокого давления:

более длинные магистрали и наличие дополнительных компонентов;
потенциальная опасность в результате загрязнения или повреждения компрессора турбонагнетателя, например, вследствие ударов капель воды.

Клапаны системы EGR низкого давления производства Pierburg обычно состоят из расположенной по центру заслонки («дросселя ») в корпусе из литого алюминия. Интегрированный исполнительный привод обычно состоит из электродвигателя постоянного тока и двухступенчатого цилиндрического редуктора. При конструировании клапанов низкого давления использовались узлы существующих линеек продуктов клапанов EGR и дроссельных заслонок серийного производства, уже проверенных и зарекомендовавших себя на практике.

Комбинированный клапан системы EGR низкого давления одновременно выполняет функцию клапана системы EGR низкого давления и дросселя впускаемого воздуха. За счет дросселирования образуется перепад давления между сторонами выхлопа и всасывания. Благодаря этому отработавшие газы контролируемо поступают в зону перед компрессором. Комбинированный клапан низкого давления не только дешевле, но и отличается меньшим весом.

ПРИМЕЧАНИЕ

Наиболее распространенными повреждениями в системе EGR низкого давления являются:

негерметичность выпускных трубопроводов или трубопровода контура охлаждения;
негерметичность охладителя EGR;
негерметичный клапан системы EGR низкого давления не открывается или не закрывается;
неисправность электрического исполнительного привода.