Размещено на http://allbest.ru

Уфимский государственный авиационный технический университет

УДК 621.43.068.

Система рециркуляции отработавших газов

Ганеев Р.Ш., Мочалин А.А.,

В настоящее время экологичность двигателей внутреннего сгорания - один из приоритетных факторов, влияющих на конструкцию двигателей. Для снижения концентрации вредных выбросов применяются каталитические нейтрализаторы, от формы камеры сгорания и конструкции двигателя также зависит экологичность ДВС. Для снижения содержания оксидов азота применяют систему рециркуляции отработавших газов.

Система рециркуляции отработавших газов (EGR - Exhaust Gas Recirculation) предназначается для снижения концентрации оксидов азота в отработавших газах после возврата отработавших газов во впускной коллектор.

В результате действия высокой температуры в двигателе внутреннего сгорания образуются оксиды азота. С повышением температуры в камере сгорания повышается количество образуемого в результате сгорания топлива оксида азота. Возвращение некоторой части отработавших газов в камеру сгорания через впускной коллектор снижает температуру горения топливно-воздушной смеси, и, тем самым, снижает образование оксидов азота.

В таком случае соотношение компонентов топливно-воздушной смеси не изменяется, а мощностные характеристики ДВС незначительно снижается. Например, перекрытие перепускного клапана рециркуляции на двигателе Mitsubishi GDI привело к увеличению мощности со 145 лошадиных сил до 151. выброс двигатель дизельный газ рециркуляция

Применение системы рециркуляции отработавших газов возможно как на бензиновых, так и на дизельных двигателях. На бензиновых ДВС с турбонаддувом данный метод снижения вредных выбросов не применяется.

В дизельных двигателях существует несколько схем системы в зависимости от стандарта токсичности отработавших газов: высокого давления, низкого давления и комбинированная система рециркуляции.

Система рециркуляции отработавших газов высокого давления возможна на дизельных двигателях, которые отвечают требованиям Евро 4. Требования Евро 4 подразумевают содержание в отработавших газах оксида азота не более 0,25 г/км. Система обеспечивает отведение части отработавших газов из выпускного коллектора до турбокомпрессора и передачу в канал впускного коллектора.

Рисунок 1. Система рециркуляции высокого давления

Конструктивно система соединяет клапан рециркуляции и каналы отвода отработавших газов. Клапан рециркуляции осуществляет переброс отработавших газов из выпускной патрубка во впускной коллектор. Клапан может иметь пневматический или электрический привод.

Работает пневматический клапан за счет разряжения, возникающего во впускном коллекторе для бензиновых двигателей или создаваемым вакуумным насосом для дизельных двигателей. Размер разряжения, который подается на клапан рециркуляции, определяет управляющий клапан, который представляет собой электромагнитный клапан.

Интенсивность рециркуляции зависит от разницы давлений между впускной и выпускной системах. Величину давления в впускной системе регулируют с помощью дроссельной заслонки. При закрытой дроссельной заслонке снижается давление на впуске и соответственно увеличивается интенсивность рециркуляции. Вместе с ростом объема рециркуляции снижается поток отработавших газов, который проходит через турбину компрессора, что уменьшает давление наддува.

На холостом ходу и при холодном пуске система рециркуляции отработавших газов не работает, а также она не включается в работу при полностью открытой дроссельной заслонке.

Рециркуляция отработавших газов контролируется системой управления двигателя. По сигналу блока управления перемещается заслонка дросселя и начинает работать клапан рециркуляции. Положение дроссельной заслонки контролируется потенциометрическим датчиком. На некоторых двигателях в системе рециркуляции отработавшие газы охлаждаются, что дополнительно снижает температуру сгорания и уменьшает образование оксидов азота. Охлаждение производится прохождением охлаждающей жидкости через радиатор, включенный в систему охлаждения ДВС. Для защиты от перегрева в систему охлаждения включен и корпус клапана рециркуляции.

Рисунок 2. Система рециркуляции низкого давления

На дизелях, отвечающих нормам Евро 5, применяется система рециркуляции отработавших газов низкого давления. Содержание оксида азота в отработавших газах согласно Евро 5 не более 0,18 г/км. В данной системе отработавшие газы забираются после сажевого фильтра, проходят через радиатор системы рециркуляции, охлаждаются, проходят через клапан (заслонку) рециркуляции и входят во впускную систему непосредственно перед турбокомпрессором.

Система низкого давления позволяет снизить температуру отработавших газов, отсутствуют частиц сажи после прохождения сажевого фильтра, что в конечном счете снижает содержание оксидов азота в выхлопе. Кроме того, все отработавшие газы проходя через турбину компрессора, не снижают давление наддува.

Управление интенсивностью рециркуляции отработавших газов осуществляется системой управления двигателем при помощи дроссельной заслонки, клапана рециркуляции и заслонки выпуска [1]. Данные заслонки имеют электрический привод. Степень открытия заслонок фиксируется потенциометрическими датчиками.

Величина открытия заслонок регулируется на основании цифровой модели, заложенной в блок управления, которая при регулировке учитывает наполнение цилиндров, степень интенсивности рециркуляции отработавших газов а также давление наддува.

Рисунок 3. Комбинированная система рециркуляции отработавших газов

На дизелях, отвечающих требованиям стандарта Евро 6 используется комбинированная система рециркуляции отработавших газов. Стандарт Евро 6 подразумевает содержание оксида азота в выхлопных газах не более 0,08 г/км. Данная система имеет два отдельных контура рециркуляции отработавших газов - контур высокого и контур низкого давления.

В данном виде системы рециркуляция отработавших проходит аналогично рециркуляции на двигателях Евро 5. Кроме того на определенных режимах работы двигателя проводится дополнительная подача газов из контура высокого давления, что снижает содержание оксидов азота еще больше. Контур высокого давления работает без охладителя отработавших газов.

Теперь рассмотрим устройство рециркуляционных клапанов.

Существуют несколько типов клапанов рециркуляции: с шаговым электродвигателем, с электродвигателем постоянного тока и электромагнитные клапана.

Преимущества данных клапанов рециркуляции заключается в быстроте реакции, точности и долговечности.

Рисунок 4. Клапан рециркуляции

Таким образом, при снижении концентрации вредных веществ в отработавших газах, снижается также и мощность двигателя, усложняется конструкция и повышается масса двигателя.

Также изменяется расход топлива из-за нехватки свежего воздуха при сгорании топлива в рабочей камере двигателя. Из-за оседания сажи внутри клапана рециркуляции возможна его поломка, что повлечет неправильность управления двигателем блоком управления, который оптимально настроен с учетом работы клапана рециркуляции. Из-за этих, а также еще нескольких причин многие производители отказываются от рециркуляции отработавших газов в своих двигателях.

Список литературы

1. Вахламов В. К. Автомобили. Теория и конструкция автомобиля и двигателя : / В. К.

2. Вахламов, М. Г. Шатров, А. А. Юрчевский; Под ред. А. А. Юрчевского. -- Москва : Академия, 2003

Аннотация

УДК 621.43.068.

Система рециркуляции отработавших газов. Ганеев Р.Ш., Мочалин А.А., Меньшикова О.А., Филиппов Н.С. Уфимский государственный авиационный технический университет E-mail: ruslanofthering@rambler.ru

В статье рассматривается метод снижения вредных веществ в отработавших газах путем рециркуляции и перепуска обратно в рабочую камеру двигателя внутреннего сгорания. Рассматривается метод рециркуляции путем впуска отработавших газах во впускной коллектор через перепускной клапан. Приведены схемы реализации рециркуляции отработавших газов, преимущества и недостатки данного метода снижения концентрации вредных веществ в отработавших газах. Особенности применения на бензиновых и дизельных двигателях внутреннего сгорания.

Ключевые слова: рециркуляция, отработавшие газы, ДВС, клапан рециркуляции.

Annotation

Exhaust gas recirculation. Ganeev R.Sh., Mochalin A.A., Menshikova O.A., Filippov N.S.

The article discusses the method for reducing harmful substances in exhaust gases by recycling and by-pass back into the working of the internal combustion engine chamber. We consider the method of recycling the exhaust gases through the inlet into the intake manifold through the bypass valve. The schemes of implementation of exhaust gas recirculation, the advantages and disadvantages of this method of reducing the concentration of harmful substances in exhaust gases. Features of the application in the gasoline and diesel internal combustion engines.

Keywords: recycling, waste gases, the internal combustion engine, the EGR valve.

Размещено на Allbest.ru