Układ recyrkulacji spalin (Largus 1)

Niniejszy artykuł ma charakter opisowy i może dotyczyć każdej marki samochodu.

Aby zmniejszyć emisję tlenków azotu (NOx), silniki są wyposażone w zawory recyrkulacji spalin (zawory EGR) (rysunek 6.32). Od 1973 roku aż do niedawna zawory EGR stosowano w niemal wszystkich pojazdach. Najnowsze silniki wykorzystują niezwykle wydajne komputerowe systemy wtrysku paliwa, co pozwala im spełniać normy emisji spalin bez konieczności recyrkulacji spalin. W niektórych konstrukcjach silników pewna część gazów spalinowych jest przechwytywana i kierowana z powrotem do cylindrów poprzez nakładanie się zaworów dolotowych i wydechowych.



Pracą tego zaworu steruje komputer pokładowy za pośrednictwem elektromagnesu sterującego zaworem, który jest uruchamiany sygnałem impulsowym z komputera.

Zawór recyrkulacji spalin otwiera się po nagrzaniu się silnika, gdy jego prędkość obrotowa wzrośnie powyżej prędkości biegu jałowego. Poprzez otwarty zawór recyrkulacji od 5% do 10% spalin powraca do kolektora dolotowego, gdzie miesza się z zassaną częścią mieszanki roboczej. W rezultacie ilość mieszanki paliwowo-powietrznej trafiającej do komory spalania ulega zmniejszeniu. Recyrkulowane gazy spalinowe są obojętne (chemicznie pasywny) i nie wchodzą w reakcję spalania. Prowadzi to do obniżenia temperatury w komorze spalania, a w efekcie do zmniejszenia stężenia tlenków azotu powstających w trakcie spalania mieszanki roboczej.



Układ recyrkulacji spalin obejmuje środki zapewniające kontrolowane połączenie kolektora dolotowego i wydechowego (rysunek 6.33). Przepustowość kanałów łączących regulowana jest za pomocą zaworu recyrkulacji spalin. W silnikach widlastych spaliny gromadzą się w układzie recyrkulacji z kolektora wydechowego. Przejście kolektora wydechowego połączone jest z zaworem recyrkulacji spalin poprzez kanał znajdujący się w odlewie silnika. Poprzez zawór recyrkulacji spaliny kierowane są do kanałów prowadzących do kolektora dolotowego. Silniki rzędowe zwykle wykorzystują zewnętrzną rurę do dostarczania spalin do zaworu EGR. Często jest on na tyle długi, aby umożliwić schłodzenie gazów w drodze do zaworu recyrkulacyjnego.

Zawory EGR z przetwornikami niskiego i wysokiego ciśnienia dla spalin

Wiele konstrukcji zaworów recyrkulacyjnych wykorzystuje mały zawór wewnętrzny, który poprzez uwolnienie podciśnienia działającego na zawór zapobiega jego otwarciu. W takich przypadkach zawór EGR otwiera się dopiero wtedy, gdy ciśnienie w układzie wydechowym wzrasta. Zawór tej konstrukcji nazywa się zaworem recyrkulacyjnym z przetwornikiem wysokiego ciśnienia. Przy niskich prędkościach i niskim obciążeniu silnika nie ma potrzeby uruchamiania układu recyrkulacji spalin, a ciśnienie przeciwne jest w nim również niskie. Dopóki ciśnienie w układzie wydechowym nie stanie się wystarczająco wysokie, zawór recyrkulacji pozostaje zamknięty, nawet w warunkach podciśnienia.



Podczas każdego suwu wydechu część spalin jest wyrzucana z silnika, czemu towarzyszy wzrost ciśnienia w kolektorze wydechowym. Za strefą wysokiego ciśnienia następuje niewielka strefa niskiego ciśnienia. Niektóre konstrukcje zaworów reagują na obniżone ciśnienie, powodując zamknięcie małego wewnętrznego zaworu, co pozwala na otwarcie zaworu recyrkulacyjnego pod wpływem podciśnienia wytworzonego nad jego membraną. Ten typ zaworu recyrkulacyjnego nazywany jest zaworem recyrkulacyjnym konwertera niskiego ciśnienia. Aby zawór mógł działać muszą być spełnione następujące warunki:

1. W zaworze recyrkulacji spalin należy wytworzyć podciśnienie. W starszych silnikach gaźnikowych i wielu konstrukcjach silników z centralnym układem wtrysku paliwa do komory przepustnicy, to obniżone ciśnienie jest zwykle wytwarzane przez podciśnienie w kolektorze dolotowym i regulowane przez komputer pokładowy za pomocą zaworu elektromagnetycznego.

2. Zawór musi zostać poddany działaniu ciśnienia zwrotnego spalin wystarczającego do zamknięcia zaworu wewnętrznego zamontowanego w zaworze recyrkulacyjnym, co umożliwi ruch membrany zaworu pod wpływem podciśnienia utrzymywanego w zaworze recyrkulacyjnym.

Elektroniczny układ recyrkulacji spalin

Od połowy lat 90. XX wieku w wielu silnikach zaczęto stosować zawory elektromagnetyczne lub silniki krokowe do sterowania przepływem spalin z kolektora wydechowego do kolektora dolotowego (nazywane liniowymi silnikami elektrycznymi). Rysunek 6.34 przedstawia przykład zespołu EGR wykorzystującego trzy zawory elektromagnetyczne, stosowanego w silniku V6 General Motors. Komputer pokładowy steruje wszystkimi trzema zaworami elektromagnetycznymi i może włączyć jeden lub dwa z nich, a nawet wszystkie trzy jednocześnie, aby precyzyjnie kontrolować ilość spalin kierowanych do kolektora dolotowego. Wiele silników wykorzystuje liniowy zawór recyrkulacji sterowany silnikiem krokowym. Regulacja tego zaworu krok po kroku na podstawie sygnału z komputera pokładowego zapewnia precyzyjne dawkowanie strumienia spalin w każdym trybie pracy silnika. Układ sprzężenia zwrotnego pozwala komputerowi na dokładną regulację położenia zaworu i generuje kod błędu, jeśli rzeczywiste położenie zaworu wykracza poza dopuszczalny zakres sterowania. Działanie zaworu recyrkulacji można sprawdzić za pomocą programu testującego dołączonego do komputera.

Wymiana doświadczeń

Właściciel Chevroleta Blazera z silnikiem V6 o pojemności 4,3 l skarżył się, że silnik czasami "szarpał" i pracował nierówno. Wszystko wydawało się działać prawidłowo, poza jednym wyjątkiem: technik serwisowy stwierdził, że zawór EGR wytwarzał niewielkie podciśnienie na biegu jałowym. Samochód został wyposażony w zawór recyrkulacji powietrza sterowany elektromagnetycznie, tzw. elektroniczny zawór regulatora podciśnienia (EVRV) firmy General Motors Corporation. Za pomocą zaworu elektromagnetycznego sterowanego przez komputer pokładowy regulowana jest próżnia wytworzona w zaworze recyrkulacyjnym, co kontroluje jego działanie. Technik, korzystając z podręcznika serwisowego, zbadał szczegóły układu recyrkulacji i ustalił, że podciśnienie w zaworze recyrkulacji powinno powstawać wyłącznie wtedy, gdy dźwignia zmiany biegów znajduje się w jednym z biegów roboczych (drive, low, reverse). Ponieważ technik stwierdził podciśnienie przy wyłączonej skrzyni biegów, przyczyną był najprawdopodobniej nieszczelny zawór elektromagnetyczny. Po wymianie zaworu elektromagnetycznego usterki silnika zniknęły.

Uwaga: Z instrukcji serwisowej technik dowiedział się również, że testu działania układu EGR nie należy przeprowadzać, gdy układ filtracji spalin jest podłączony do rury wydechowej silnika, ponieważ podciśnienie wytwarzane przez układ filtracji spalin może powodować nieprawidłowe działanie zaworu EGR.

Chciałem tylko pomóc!

Zdarzyło się to pod koniec tygodnia roboczego. Doświadczony mechanik samochodowy ustalił, że przyczyną nieprawidłowego działania silnika V6 Buicka było zużycie zaworu recyrkulacji spalin. Gdy w zaworze wytworzono podciśnienie, pozostał on całkowicie nieruchomy. Gdy zwiększono podciśnienie za pomocą ręcznej pompki próżniowej, zawór otworzył się i pozostawał w tej pozycji przez cały czas. Nowy zawór tego samego typu był dostępny dopiero w poniedziałek, ale właściciel chciał odebrać samochód jeszcze tego samego dnia, aby móc nim pojeździć przez weekend.

Aby w jakiś sposób sprawić, by silnik pracował mniej więcej normalnie, technik użył młotka, aby odkształcić górną pokrywę zaworów i w ten sposób ograniczyć skok trzpienia zaworu recyrkulacji. Ostrzegł klienta, żeby koniecznie oddał samochód w poniedziałek w celu wymiany zaworu. Klient oczywiście wrócił w poniedziałek, ale nie sam, a ze swoim prawnikiem. Okazało się, że jeden z tłoków silnika był przebity. Prawnik przypomniał technikowi i kierownikowi stacji obsługi, że urządzenie kontroli emisji spalin zostało "zmodyfikowane". W rezultacie firma zapłaciła za wymianę silnika, a technik wyciągnął lekcję, że lepiej zawsze oddawać samochód do naprawy porządnie, albo wcale.