Войти
Клапан рециркуляции отработавших газов в верхней части впускного коллектора двигателя Saab H в 1987 году Saab 90 В двигателях внутреннего сгорания, рециркуляция выхлопных газов (EGR ) - это метод снижения выбросов оксидов азота (NO. x ). в бензин / бензин и дизельные двигатели. Система рециркуляции отработавших газов рециркулирует часть выхлопных газов двигателя обратно в цилиндры двигателя. Это разбавляет O2 в поступающем воздушном потоке и обеспечивает газы, инертные по отношению к горению, которые действуют как поглотители тепла сгорания для снижения пиковых температур в цилиндрах. NO. x образуется в высокотемпературных смесях атмосферного азота и кислорода, которые возникают в цилиндре сгорания, и это обычно происходит при пиковом давлении в цилиндре. Еще одним основным преимуществом внешних клапанов системы рециркуляции ОГ на двигателе с искровым зажиганием является повышение эффективности, поскольку разбавление заряда позволяет увеличить положение дроссельной заслонки и снижает связанные с этим насосные потери.
В бензиновом двигателе этот инертный выхлоп вытесняет некоторое количество горючего заряда в цилиндре, эффективно уменьшая количество заряда, доступного для сгорания, не влияя на соотношение воздух-топливо. В дизельном двигателе выхлопные газы заменяют часть избытка кислорода в смеси предварительного сгорания. Поскольку NO. x образуется в основном, когда смесь азота и кислорода подвергается воздействию высокой температуры, более низкие температуры в камере сгорания, вызванные EGR, уменьшают количество NO. x, генерируемое сгоранием. Газы, повторно вводимые из систем рециркуляции выхлопных газов, также будут содержать близкие к равновесным концентрации NO 29 и CO; небольшая фракция, изначально находящаяся в камере сгорания, препятствует общему нетто-производству этих и других загрязняющих веществ при взятии проб в среднем по времени. Химические свойства различных видов топлива ограничивают количество использованных EGR. Например, метанол более устойчив к EGR, чем бензин.
Первые системы рециркуляции отработавших газов были сырыми; некоторые были такими простыми, как сопло между выхлопным и впускным трактами, через которое выхлопные газы попадали во впускной тракт всякий раз, когда двигатель работал. Результатом стал затрудненный запуск, резкий холостой ход, снижение производительности и экономии топлива. К 1973 году клапан системы рециркуляции ОГ, управляемый вакуумом в коллекторе, открывался или закрывался, чтобы выпускать выхлоп во впускной тракт только при определенных условиях. По мере накопления опыта автопроизводителями системы управления становились все более сложными; Примером такой эволюции стала система «Рециркуляции выхлопных газов с контролируемой охлаждающей жидкостью» от Volkswagen, выпущенная в 1973 году: датчик температуры охлаждающей жидкости блокировал вакуум в клапане системы рециркуляции ОГ до тех пор, пока двигатель не достиг нормальной рабочей температуры. Это предотвратило проблемы с управляемостью из-за ненужного впуска выхлопных газов; NO. x образуется в условиях повышенных температур, которые обычно отсутствуют при холодном двигателе. Кроме того, клапан рециркуляции отработавших газов частично управлялся вакуумом, подаваемым из трубки Вентури карбюратора, что позволяло более точно ограничивать поток рециркуляции отработавших газов только для тех условий нагрузки двигателя, при которых вероятно образование NO. x.. Позже к системе управления клапаном рециркуляции отработавших газов были добавлены преобразователи обратного давления для дальнейшей адаптации потока рециркуляции отработавших газов к условиям нагрузки двигателя. Большинство современных двигателей теперь нуждаются в рециркуляции выхлопных газов, чтобы соответствовать стандартам выбросов. Однако недавние инновации привели к разработке двигателей, для которых они не требуются. Двигатель 3,6 Chrysler Pentastar является одним из примеров, для которого не требуется EGR.
Выхлопные газы, добавленные к топливу, кислород, и продуктов сгорания, увеличивает удельную теплоемкость содержимого цилиндра, что снижает температуру адиабатического пламени.
. В типичном автомобильном искровом двигателе (SI), От 5% до 15% выхлопных газов направляется обратно во впускное отверстие как EGR. Максимальное количество ограничено необходимостью смеси для поддержания непрерывного фронта пламени во время горения; чрезмерная рециркуляция отработавших газов в плохо настроенных приложениях может вызвать пропуски зажигания и частичные ожоги. Хотя система рециркуляции отработавших газов значительно замедляет сгорание, это можно в значительной степени компенсировать за счет опережения момента зажигания. Влияние EGR на эффективность двигателя в значительной степени зависит от конкретной конструкции двигателя и иногда приводит к компромиссу между эффективностью и выбросами NO. x. Правильно работающая система рециркуляции отработавших газов теоретически может повысить эффективность бензиновых двигателей с помощью нескольких механизмов:
EGR обычно не используется при высоких нагрузках, потому что это снизит пиковую выходную мощность. Это потому, что это снижает плотность всасываемого заряда. EGR также не учитывается на холостом ходу (низкая скорость, нулевая нагрузка), потому что это может вызвать нестабильное сгорание, что приведет к грубому холостому ходу.
Поскольку система рециркуляции выхлопных газов рециркулирует часть выхлопных газов, со временем клапан может забиться углеродными отложениями, которые мешают ему работать должным образом. Засоренные клапаны системы рециркуляции ОГ иногда можно почистить, но если клапан неисправен, необходима замена.
Клапан EGR с электронным управлением для двигателя VW BMN В современных дизельных двигателях газ EGR охлаждается с помощью теплообменника, чтобы обеспечить подачу большей массы рециркулируемого газа. В отличие от двигателей с искровым зажиганием, дизели не ограничены необходимостью непрерывного фронта пламени; кроме того, поскольку дизели всегда работают с избытком воздуха, они получают выгоду от коэффициента рециркуляции выхлопных газов до 50% (на холостом ходу, когда в противном случае имеется большой избыток воздуха) при контроле выбросов NO. x. Выхлоп, рециркулирующий обратно в цилиндр, может увеличить износ двигателя, поскольку частицы углерода попадают через поршневые кольца в масло.
Поскольку дизельные двигатели не дросселируются, система рециркуляции отработавших газов не работает. меньшие потери при дросселировании, как это происходит в двигателях SI. Выхлопной газ - в основном азот, углекислый газ и водяной пар - имеет более высокую удельную теплоемкость, чем воздух, поэтому он по-прежнему способствует снижению пиковых температур сгорания. Однако добавление системы рециркуляции отработавших газов к дизельному топливу снижает удельную теплоемкость газов сгорания в рабочем такте. Это снижает количество энергии, которое может извлекать поршень. EGR также имеет тенденцию уменьшать количество топлива, сжигаемого во время рабочего такта. Это очевидно по увеличению выбросов твердых частиц, что соответствует увеличению EGR.
Твердые частицы (в основном углерод), которые не сжигаются во время рабочего такта, представляют собой потерянную энергию. Более строгие правила в отношении твердых частиц (PM) требуют введения дополнительных мер по контролю за выбросами, чтобы компенсировать увеличение выбросов PM, вызванное EGR. Наиболее распространенным является сажевый фильтр (DPF) в выхлопной системе, который очищает выхлоп, но вызывает постоянное незначительное снижение топливной эффективности из-за создаваемого противодавления. Компонент диоксида азота в выбросах NO. x является основным окислителем сажи, улавливаемой сажевым фильтром при нормальных рабочих температурах. Этот процесс известен как пассивная регенерация. Увеличение скорости рециркуляции отработавших газов приводит к тому, что пассивная регенерация становится менее эффективной при управлении загрузкой твердых частиц в сажевом фильтре. Это требует периодической активной регенерации DPF путем сжигания дизельного топлива в катализаторе окисления, чтобы значительно повысить температуру выхлопных газов через DPF до точки, когда PM быстро сгорает из-за остаточного кислорода в выхлопе.
За счет подачи выхлопного газа с низким содержанием кислорода во впускной канал системы рециркуляции выхлопных газов в дизельном топливе понижают температуру сгорания, уменьшая выбросы NO. x. Это делает сгорание менее эффективным, что снижает экономию и мощность. Обычно «сухая» впускная система дизельного двигателя теперь подвержена загрязнению из-за сажи, несгоревшего топлива и масла в канале системы рециркуляции отработавших газов, что мало влияет на воздушный поток. Однако в сочетании с масляными парами из системы положительной системы вентиляции картера (PCV) может вызвать скопление липкой смолы во впускном коллекторе и клапанах. Это также может вызвать проблемы с такими компонентами, как вихревые заслонки, если они установлены. Система рециркуляции выхлопных газов на дизельном топливе также увеличивает образование сажи, хотя в США это было замаскировано одновременным введением сажевых фильтров. Системы рециркуляции отработавших газов могут также добавлять абразивные загрязнители и повышать кислотность моторного масла, что, в свою очередь, может снизить долговечность двигателя.
Хотя производители двигателей отказались публиковать подробную информацию о влиянии рециркуляции отработавших газов на экономию топлива, правила EPA от 2002 г. привели к внедрению системы рециркуляции ОГ с охлаждением, что привело к падению КПД двигателя на 3%, противодействуя тенденции увеличения на 0,5% в год.
 | На Викискладе есть материалы, связанные с рециркуляцией выхлопных газов. |
