Ця стаття носить описовий характер і може бути актуальною для будь-якої марки автомобіля.
Для зниження викиду оксидів азоту (NOx) двигуни оснащуються клапанами рециркуляції відпрацьованих газів – EGR-клапанами (EGR – exhaust gas recirculation) (рис. 6.32). З 1973 року і донедавна EGR-клапани використовувалися практично у всіх автомобілях. У нових двигунах висока ефективність комп'ютерних систем упорскування палива дозволяє забезпечити відповідність регламентованим стандартам нормам викиду забруднюючих речовин без використання системи рециркуляції відпрацьованих газів. У деяких конструкціях двигунів перехоплення певної частини відпрацьованих газів та направлення їх назад у циліндри здійснюється за рахунок перекриття впускного та випускного клапанів.
Мал. 6.32. Приклад типового клапана рециркуляції відпрацьованих газів з пневматичним керуванням
Роботою цього клапана управляє бортовий комп'ютер через електромагніт управління клапаном, який спрацьовує імпульсним сигналом комп'ютера.
Клапан рециркуляції газів, що відпрацювали, відкривається після прогріву двигуна, при підвищенні його оборотів вище оборотів холостого ходу. Через відкритий клапан рециркуляції від 5% до 10% відпрацьованих газів повертаються у впускний колектор, в якому домішуються до порції робочої суміші, що всмоктується. Внаслідок цього кількість паливно-повітряної суміші, що надходить до камери згоряння, знижується. Рециркулируемые відпрацьовані гази інертні (хімічно пасивні) і вступають у реакцію горіння. Це призводить до зниження температури в камері згоряння, і в результаті - зниження концентрації оксидів азоту, що утворюються в процесі згоряння робочої суміші.
У системі рециркуляції відпрацьованих газів передбачені засоби, що забезпечують кероване з'єднання впускного та випускного колекторів (рис. 6.33). Пропускною здатністю з'єднувальних каналів управляє клапан рециркуляції газів, що відпрацювали. У V-подібних двигунах відбір газів, що відпрацювали, в систему рециркуляції здійснюється з переходу випускного колектора. Перехід випускного колектора з'єднується передбаченим у виливку двигуна каналом з клапаном рециркуляції газів, що відпрацювали. Через клапан рециркуляції відпрацьовані гази направляються в канали, що йдуть у колектор впускний. У рядних двигунах для подачі газів, що відпрацювали, в клапан системи рециркуляції зазвичай використовується зовнішній трубопровід. Він часто робиться досить довгим, щоб гази на шляху до клапана рециркуляції встигли охолонути.
Мал. 6.33. Коли клапан рециркуляції відкритий, гази, що відпрацювали, проходять через нього в канали, що ведуть у впускний колектор
Клапани рециркуляції з перетворювачами низького та високого тиску відпрацьованих газів
У багатьох конструкціях клапанів рециркуляції використовується невеликий внутрішній клапан, який, нацьковуючи розрідження, що діє на клапан, не дає клапану відкритися. У таких випадках EGR-клапан відкривається тільки при підвищенні тиску в системі випуску газів, що відпрацювали. Клапан такої конструкції називається клапаном рециркуляції із перетворювачем високого тиску. При низьких оборотах і невеликому навантаженні двигуна в роботі системи рециркуляції газів, що відпрацювали, необхідності немає і протитиск в ній також низький. Поки тиск у системі випуску не стане досить високим клапаном рециркуляції залишається закритим, навіть якщо на нього діє розрідження.
У кожному такті випуску з двигуна проводиться викид порції газів, що відпрацювали, що супроводжується підвищенням тиску у випускному колекторі. За зоною підвищеного тиску слідує невелика зона зниженого тиску. Клапани низки конструкцій реагують цього знижений тиск, під впливом якого закривається невеликий внутрішній клапан, забезпечуючи можливість клапану рециркуляції відкритися під впливом розрідження, створеного з його діафрагмою. Клапан рециркуляції такого типу називається клапаном рециркуляції із перетворювачем низького тиску. Для роботи клапана потрібне виконання наступних умов:
1. У самому клапані рециркуляції відпрацьованих газів має бути створене розрідження. У старих, карбюраторних двигунах і ряді конструкцій двигунів із системою центрального упорскування палива в дросельну камеру цей знижений тиск зазвичай створюється за рахунок розрідження у впускному колекторі та регулюється бортовим комп'ютером за допомогою електромагнітного клапана.
2. На клапан має впливати протитиск відпрацьованих газів, достатній для того, щоб закрити внутрішній клапан, встановлений у клапані рециркуляції, і забезпечити, таким чином, діафрагму клапана можливість рухатися під дією розрідження, що підтримується в клапані рециркуляції.
Електронна система рециркуляції відпрацьованих газів
З середини 1990-х років у багатьох двигунах для управління потоком відпрацьованих газів, що направляються з випускного колектора у впускний, використовуються електромагнітні клапани або крокові електродвигуни (звані лінійними електродвигунами). На рис. 6.34 показаний приклад вузла системи рециркуляції, в якому встановлені три електромагнітні клапани - цей вузол використовується в шестициліндровому V-подібному двигуні компанії General Motors. Бортовий комп'ютер керує всіма трьома електромагнітними клапанами і може включити один або два з них, або одночасно всі три, точно дозуючи необхідну кількість газів, що відпрацювали, направляються у впускний колектор. Багато двигунах використовується лінійний клапан рециркуляції, керований кроковим електродвигуном. Ступінчасте регулювання цього клапана за сигналом бортового комп'ютера забезпечує точне дозування потоку газів, що відпрацювали в будь-якому режимі роботи двигуна. Схема зворотного зв'язку дозволяє комп'ютеру точно відрегулювати положення клапана і видає код помилки, якщо реальне положення клапана знаходиться поза межами допустимого діапазону керованих положень. Перевірити, як працює клапан рециркуляції можна за допомогою передбаченої в комп'ютері програми його тестування.
Мал. 6.34. У виконавчому механізмі системи рециркуляції, який використовується у цьому шестициліндровому V-подібному двигуні компанії General Motors об'ємом 3800 куб. см, застосовані три електромагнітні клапани. За допомогою програми тестування можна включити кожен з електромагнітів окремо для перевірки працездатності клапана і того, чи пропускна здатність каналів випускного колектора достатня для того, щоб пропустити таку кількість відпрацьованих газів, щоб вони надавали ефект на режим роботи двигуна при роботі системи в циклічному режимі
Обмін досвідом
Власник автомобіля моделі Blazer компанії Chevrolet, оснащеного шестициліндровим V-подібним двигуном об'ємом 4,3 л, поскаржився на те, що двигун часом "смикає" і працює нестійко. Схоже що. все працювало нормально, за винятком одного: фахівець сервісної служби виявив, що на холостому ході в клапані рециркуляції газів, що відпрацювали, створюється невелике розрідження. Автомобіль оснащений клапаном рециркуляції з електромагнітним керуванням, так званим клапаном з електронним регулюванням розрідження (EVRV — electronic vacuum regulator valve) компанії General Motors Corporation. За допомогою електромагнітного клапана, керованого бортовим комп'ютером, здійснюється регулювання розрідження, яке створюється в клапані рециркуляції, яке керує його роботою. Технік за допомогою посібника з сервісного обслуговування детально розібрався в особливостях роботи системи рециркуляції і з'ясував, що розрідження в клапані рециркуляції має створюватися тільки тоді, коли перемикач швидкостей знаходиться на одній з робочих передач (drive, low, reverse). Оскільки технік виявив наявність розрідження при невключеної трансмісії, причиною цього був, очевидно, витік через електромагнітний клапан. Після заміни електромагнітного клапана порушення: ня в роботі двигуна зникли.
Примітка. Технік з'ясував також з посібника з сервісного обслуговування, що перевірку роботи системи рециркуляції відпрацьованих газів не можна проводити при під'єднаній до вихлопної труби двигуна системі примусової витяжки вихлопних газів, оскільки розрідження, створюване цією системою вентиляції, може призвести до помилкового спрацьовування клапана рециркуляції.
Я лише хотів допомогти!
Справа була наприкінці робочого тижня. Досвідчений автомеханік встановив, що порушення роботи шестициліндрового V-подібного двигуна автомобіля Buick викликано зносом клапана рециркуляції газів, що відпрацювали. Коли у клапані створювався знижений тиск, він залишався зовсім нерухомим. При підвищенні ступеня розрідження за допомогою ручного вакуумного насоса клапан відкривався та залишався весь час у такому положенні. Новий клапан такого ж типу можна було отримати лише у понеділок, але власник хотів забрати свій автомобіль того ж дня, щоб їздити на ньому у вихідні дні.
Щоб хоч якось змусити двигун працювати більш-менш нормально, технік молоточком деформував верхню кришку клапана, щоб обмежити хід штока рециркуляції. Він попередив клієнта, щоб той обов'язково повернув автомобіль у понеділок, щоб замінити клапан. Клієнт, звичайно, повернувся в понеділок, але не один, а зі своїм адвокатом. Як виявилося, один із поршнів двигуна виявився пробитим. Адвокат нагадав техніку та директору станції технічного обслуговування про те, що пристрій зниження токсичності вихлопних газів було "модифіковано". В результаті компанія сплатила заміну двигуна новим, а технік отримав урок у тому, що завжди необхідно ремонтувати автомобіль належним чином або не ремонтувати зовсім.