Pasha@VR6
2b || !2b
Что-же такое EGR ?
Система рециркуляции выхлопных газов (EGR от exhaust gas recirculation) предназначена для уменьшения содержания оксидов азота NOх в выхлопных отработавших газах (ВОГ) автомобиля. Оксиды азота вредны сами по себе, кроме того, они способствуют образованию фотохимического смога, затрудняющего дыхание, обостряющего легочные и сердечные заболевания. Азот N начинает вступать в реакцию с кислородом О2 в камере сгорания автомобиля при температуре выше 1370 °С и при высоком давлении. Для снижения температуры и давления в камере сгорания возможно применение следующих методов:
Для эффективной работы системы EGR достаточно небольшого количества выхлопных газов, поэтому для их подачи используются каналы малого сечения. Концентрация МОХ в выхлопных газах зависит от оборотов, температуры и нагрузки двигателя. При низких оборотах образуется незначительное количество МОХ, и в рециркуляции выхлопных газов нет необходимости. При движении автомобиля на большой скорости или при ускорении, когда двигатель должен работать на полной мощности, система EGR не используется, так как основным приоритетом в таких режимах является не понижение концентрации NOX в выхлопных газах, а максимальная мощность.
Как правило, система EGR не используется и при прогреве двигателя, когда образование МОХ незначительно, но двигатель нуждается в высокой температуре сгорания для быстрого прогрева. Наиболее интенсивно система рециркуляции используется при средних нагрузках двигателя на скорости 50...120 км/ ч. Ранние механические системы EGR были несовершенными и несколько снижали мощность двигателя. Их вытеснили современные системы EGR с электронным управлением.
Рис. 2. Вариант подключения клапана EGR
Система EGR и детонация
Детонация возникает при повышенных давлении и температуре в камере сгорания. Мощность двигателя при этом уменьшается. Двигатели с каталитическими нейтрализаторами, работающие на неэтилированном бензине, более склонны к детонации, чем двигатели без нейтрализатора, использующие этилированный бензин.
В современных двигателях с электронным управлением способность системы EGR понижать давление и температуру в камере сгорания используется и для контроля за детонацией. Такой метод более эффективен по сравнению с задержкой искрообразования. Если на современном двигателе с электронным управлением отключить EGR, можно услышать характерный для детонации звон клапанов, исчезающий при восстановлении работоспособности системы EGR.
Пневмомеханические системы EGR
Впервые система EGR была применена в 1972 году на американских автомобилях Chrysler, продаваемых в Калифорнии. Система была пневмомеханической и в ней через впускную трубу ниже карбюратора проходил патрубок с выхлопными газами, которые поступали в ТВ-смесь через калиброванные отверстия. Эта простейшая конструкция оказалась неэффективной, так как рециркуляция выхлопных газов производилась постоянно на всех режимах, приводя к замедлению прогрева двигателя и к неустойчивой работе на холостых оборотах.
Рис. 3. Термоклапан. Слева двигатель не прогрет, справа прогрет:
1 — термочувствительный элемент;
2 — запирающий клапан;
3 — канал открыт;
4 — патрубок к клапану EGR;
5 — патрубок к источнику разрежения;
6 — охлаждающая жидкость
В 1972 г. на автомобилях Buick была применена другая пневмомеханическая система EGR, где потоком рециркуляции управлял специальных клапан (рис. 1). Конструкция оказалась удачной и в различных вариантах исполнения применяется и по настоящее время. Клапан 1 удерживается в закрытом состоянии пружиной 2. При подаче разрежения в вакуумную полость 3 мембрана 5 преодолевает сопротивление пружины 2 и открывает клапан 1, выхлопные газы по каналу 6 проходят в задроссельную зону 7 впускного коллектора. Патрубок 4 клапана EGR подключается к впускному коллектору в области дроссельной заслонки 8 (рис. 2).
На холостых оборотах и при торможении дроссельная заслонка 8 закрыта, разрежение над заслонкой практически отсутствует, клапан EGR закрыт, что и требуется. При средних нагрузках двигателя дроссельная заслонка 8 приоткрыта, и так как под ней возникает разрежение, то клапан EGR открывается. При полной мощности дроссельная заслонка открыта, разрежение в области дроссельной заслонки слабое, клапан EGR будет закрыт. В большинстве случаев такой пневмоклапан EGR монтируется на впускном коллекторе и соединяется с впускной и выпускной системами (проходами в литье или внешними стальными трубками, см. рис. 2).
Рис. 4. Клапан с двумя диафрагмами:
1 — диафрагмы;
2 — малый диск;
3 — к впускному коллектору;
4- большой диск;
5 — к термоклапану
На некоторых моделях автомобилей Ford и Chrysler (выпуска до начала 80-х годов) в системе EGR использовалось разрежение в диффузоре карбюратора. Так как разрежение здесь слабое, приходилось использовать вакуумный усилитель, что значительно усложняло систему. В исправном состоянии такие пневмомеханические системы способны управлять рециркуляцией выхлопных газов при изменении нагрузки двигателя. Пневмомеханические системы EGR с сигналом разрежения от диффузора из-за низкой их надежности и высокой сложности в настоящее время не находят применения.
Пневмомеханические системы EGR с управлением от разрежения за дроссельной заслонкой работают надежно, но не обладают достаточной точностью для обеспечения эффективной и экономичной работы двигателя на всех режимах. Так как температура двигателя не влияет на величину разрежения в задроссельной зоне, то система EGR включается и в режиме прогрева двигателя, что приводит к неустойчивости его оборотов.
Рис. 5. Клапан EGR с преобразователем высокого давления выхлопных газов:
1 — вентиляционное отверстие (связь с атмосферой);
2 — вспомогательная пружина;
3 — жиклерное отверстие вакуумной камеры (открыто);
4 — жиклерное отверстие вакуумной камеры (закрыто);
5 — вакуумная камера с главной пружиной;
6 — штуцер для подвода разрежения;
7 — диафрагма;
8 — полый шток;
9 — поток выхлопных газов во впускном коллекторе;
10 — низкое давление выхлопных газов (клапан EGR закрыт);
11 — выхлопные газы под высоким давлением (клапан EGR открыт)
Для управления системой EGR по температуре двигателя на радиаторе или в водяной рубашке устанавливается термоклапан (рис. 3), который подключает систему EGR к источнику разрежения только после прогрева двигателя до рабочей температуры (Тд > 60°С).
Рис. 6. Клапан EGR с преобразователем низкого давления:
1 — диафрагма;
2 — преобразователь;
3 — поток выхлопных газов во впускной коллектор;
4 — выхлопные газы из выпускного коллектора;
5 — запорное устройство клапана EGR;
6 — диафрагма преобразователя;
7 — штуцер для подвода разрежения;
8 — жиклерное отверстие (закрыто);
9 — главная пружина;
10 — шток
Для пневмомеханических систем EGR разработаны и применяются различные способы управления рециркуляцией выхлопных газов в зависимости от режима двигателя:
Давление выхлопных газов в выпускном коллекторе связано с нагрузкой двигателя и используется в системе EGR для оптимизации ее работы. Наиболее удачной оказалась конструкция, появившаяся в конце 70-х годов на автомобилях Ford и General Motors, где преобразователь давления выхлопных газов интегрирован в клапан EGR. Различают преобразователи высокого давления (рис. 5) и преобразователи низкого давления (рис. 6).
В системах с преобразователем высокого давления (рис. 5) выхлопные газы 11 через полый шток 8 закрытого клапана EGR поступают в пространство под диафрагмой 7. При достаточном давлении они преодолевают сопротивление вспомогательной пружины 2 и закрывают жиклерное отверстие 3 в вакуумной камере 5. Вакуумная камера 5 становится герметичной и прикладываемое через штуцер 6 разрежение открывает клапан EGR. Давление выхлопных газов в зоне клапана EGR падает, жиклерное отверстие открывается, и клапан EGR снова закрывается. Процесс повторяется с частотой около 30 Гц.
Рис. 7. Электропневмоклапан с управлением по принципу широтно-импульсной модуляции:
1 — вакуумная линия к клапану EGR;
2 — линия к источнику разрежения;
3 — диагностический нормально разомкнутый вакуумный ключ;
4 — запорная пружина;
5 — нормально закрытый пружиной 4 и обесточенный электроклапан;
6 — разъем;
7 — шина питания;
8-ЭБУ
Системы EGR с преобразователем низкого давления (рис. 6) используются в двигателях, где давление выхлопных газов в выпускном коллекторе относительно невелико. Здесь жиклерное отверстие 8 преобразователя 2 и запорное устройство 5 клапана EGR нормально закрыты. При подаче разрежения в штуцер 7 диафрагма 6 преодолевает сопротивление главной пружины 9, шток 10 поднимается и запорное устройство 5 клапана EGR открывается. Часть выхлопных газов 4 перепускается во впускной коллектор. Теперь давление выхлопных газов несколько падает, и жиклерное отверстие открывается, а клапан EGR закрывается. Процесс периодически повторяется.
Клапан EGR с преобразователем низкого давления имеет высокое быстродействие и может устанавливаться на двигателях с высокой степенью сжатия, склонных к детонации.
Системы ECR с электронным управлением
Электропневматические системы
С начала 80-х годов систему EGR с пневмоклапаном начинают интегрировать в электронную систему управления двигателем. Подпрограммы в ЭБУ (электронном блоке управления) двигателя, обслуживающие EGR, получают входную информацию отдатчиков положения дроссельной заслонки, разрежения во впускном коллекторе, на некоторых моделях, отдатчика давления выхлопных газов в выпускном коллекторе. Кроме того, используется сигнал отдатчика температуры охлаждающей жидкости или устанавливается терморезистор в основании клапана EGR.
Положение клапана EGR контролируется специальным датчиком 4 (рис. 8). ЭБУ управляет пневмоклапаном EGR опосредованно, с применением управляющего электропневмоклапана. Подключая или отключая источник разрежения через управляющий электропневмоклапан, ЭБУ реализует программное управление процессом рециркуляции.
Типичная схема такого управления показана на рис. 7. Здесь ЭБУ коммутирует соленоид электроклапана на постоянной частоте 32 Гц (General Motors), а для управления разрежением, подаваемым на клапан EGR, используется широтно-импульсная модуляция, при которой изменяется соотношение времени открытого и закрытого состояний электропневмоклапана за период.
Рис. 8. Клапан EGR с управлением по утечке разрежения:
1 — ввод разрежения;
2 — воздушный фильтр для подачи атмосферного воздуха;
3 — электроклапан;
4 — датчик положения клапана EGR;
5 — диафрагма;
6 — поток выхлопных газов на выходе клапана EGR;
7 — шина питания;
8 — ЭБУ;
9 — сигнал датчика положения клапана EGR;
10 — атмосферный воздух;
11 — вакуумная камера
В другом варианте (Oldsmobile) электроклапан управляет утечкой разрежения над диафрагмой пневмоклапана системы EGR (рис. 8). В качестве датчика положения клапана EGR используется потенциометр 4 (рис. 8), преобразующий перемещение штока в напряжение управляющего сигнала на клемме A3.
Управление по утечке разрежения сводится к подаче атмосферного воздуха 10 в вакуумную камеру 11 клапана EGR через электроклапан 3 с управлением от ЭБУ 8. Для повышения точности и быстродействия потенциометр электроклапана запитывается от стабилизатора напряжения через клемму А4 ЭБУ. Это обеспечивает быстродействие, достаточное для работы в двигателях с наддувом.
Цифровые клапаны EGR
Такие клапаны впервые применены в 1990 году на некоторых двигателях General Motors. Вакуумный сигнал здесь не используется. В цифровом клапане EGR между впускным и выпускным коллекторами (рис. 9) имеется три отверстия с площадями сечений в пропорции 4:2:1 или два отверстия с площадями в пропорции 2:1. Независимо управляемые от ЭБУ три соленоида в электроклапане открывают отверстия в различных комбинациях, обеспечивая 7 уровней потока рециркуляции выхлопных газов для трех отверстий или 3 уровня для двух. Конструкция оказалась надежней в эксплуатации и проще при сборке, чем традиционная система EGR с вакуумным управлением. В цифровом клапане запорные устройства с большим усилием прижаты к основанию и утечки маловероятны.
Рис. 9. Цифровой клапан EGR с тремя отверстиями:
1 — крышка;
2 — болт;
3 — клапан;
4 — основание клапана EGR;
5 — прокладка;
6 — прокладка между основанием и блоком клапанов;
7 — основание блока электроклапанов;
8 — соленоиды
Мониторинг системы EGR с помощью ЭБУ
Программное обеспечение ЭБУ современных автомобилей с помощью специальных подпрограмм - мониторов (emission monitor) позволяет контролировать до семи различных систем автомобиля, неисправность в работе которых может привести к увеличению токсичности выхлопных газов.
Каждый монитор осуществляет тестирование (мониторинг) за время цикла “ключ зажигания включен - двигатель работает - ключ выключен” при выполнении определенных условий, в фоновом режиме, без участия человека. Обычно монитор выполняет свои функции во время движения автомобиля. Для контроля за работой системы EGR с электронным или цифровым управлением в память ЭБУ записываются штатные параметры, а также специальная подпрограмма для монитора EGR.
С помощью этих данных монитор EGR контролирует эффективность работы системы рециркуляции выхлопных газов. Во время теста открывается и закрывается клапан EGR и наблюдаются реакции контрольного датчика. Выходной сигнал контрольного датчика сравнивается со значениями из калибровочной таблицы данных в памяти ЭБУ и определяется эффективность системы EGR. При неудовлетворительных результатах монитор запишет в память ЭБУ соответствующие коды ошибок.
В качестве контрольного датчика могут быть использованы различные устройства. На автомобилях CHRYSLER контролируется изменение выходного напряжения датчика кислорода. При нормальной работе содержание кислорода в выхлопных газах повышается при закрывании клапана EGR и напряжение на выходе датчика кислорода уменьшается. Монитор запишет код ошибки, если это напряжение уменьшается недостаточно. Фирма FORD использует, по крайней мере два типа контрольных датчиков в зависимости от модели и типа автомобиля.
В одном варианте применяется терморезистор с отрицательным коэффициентом сопротивления, установленный на входном патрубке системы EGR. Монитор контролирует температуру выхлопных газов при открытом и закрытом клапане. Для исправной системы EGR напряжение на терморезисторе ниже, когда клапан открыт. Если изменение напряжения не соответствует норме, монитор запишет в память ЭБУ код ошибки.
В другом варианте в трубе между клапаном EGR и впускным коллектором делается вставка с калиброванным отверстием и измеряется дифференциальное давление по обе стороны от вставки. Когда клапан EGR открывается, это давление падает, что фиксируется монитором с помощью датчика дифференциального давления. Когда клапан EGR закрыт, давление по обе стороны вставки должно быть одинаковым.
На автомобилях General Motors в качестве контрольного используется датчик абсолютного давления во впускном трубопроводе - MAP sensor, где давление изменяется при открывании клапана EGR.
Основные неисправности системы EGR
В двигателях с расходомером воздуха (MAF-сенсор) - обеднение топливной смеси вызванное присутствием неучтённого MAFом воздуха.
В двигателях с датчиком давления (MAP-сенсор) - обогащение топливной смеси вызванное увеличением давления во впускном коллекторе.
В двигателях использующих оба способа контроля за количеством воздуха (из-за значительной погрешности MAF-сенсора при низком потоке через датчик) мы имеем обогащение на холостом ходу и резкое обеднение на переходных режимах (Японские автомобили - ярчайшие примеры).
При неисправности системы EGR могут наблюдаться неустойчивые обороты холостого хода и двигатель часто глохнет. Имеет место также неустойчивая работа при полностью открытой дроссельной заслонке, перебои при снижении оборотов, детонация, пропуски воспламенения.
И во всех случаях из-за снижения количества кислорода в поступающем в двигатель воздухе, нарушается горение топливной смеси в цилиндрах двигателя. В общем зависимость очень сложная и по этому неисправность системы EGR на разных моделях автомобилей проявляеся по разному.
Большое значение имеет количество поступающих во впускной коллектор отработавших газов (т.е. величина открытия клапана EGR), общее состояние двигателя (износ свечей зажигания, проблемы топливного насоса или забитость топливных форсунок...), частота вращения и нагрузка на двигатель. Вам интересно как состояние топливной системы влияет на симптомы немсправности? Дело в том, что любой блок управления двигателем имеет программу по которой он стремится стабилизировать частоту оборотов холостого хода и состав топливной смеси. Причём величина регулирования степени открытия/закрытия исполнительного механизма системы регулирования оборотов холостого хода и длительность времени впрыска имеют вполне понятные пределы. Когда блоку управления удаётся стабилизировать холостой ход, на переходных режимах он не справится с необходимой коррекцией состава смеси, так-как нажатие на педаль акселератора приведёт к возрастанию давления в выпускном колекторе и увеличению количества поступающих во впускной коллектор отработавших газов, которые не содержат необходимого для горения кислорода. На данном этапе всё это будет ухудшать разгонную динамику автомобиля, возможно появление провалов и рывков при движении. Но дальше картина неисправности будет менятся. Дело в том, что раскалённые газы взаимодействуя с маслянным туманом во впускном коллекторе (если Вы забыли откуда он там берётся я напомню о системе вентиляции картера, клапане PCV ,...), приведут к усилению нагарообразования на внутренних частях коллектора, отложению нагара на впускных клапанах, повышенному загрязнению наружных частей распылителей топливных форсунок и появлению копоти на изоляторах свечей зажигания. Всё это скажется на пусковых характеристиках двигателя и нестабильных оборотах холостого хода, причём возможно как дёрганье и пропуски зажигания, так и плавание оборотов. При резком нажатии на газ возможно появление вспышек во впускном коллекторе. Если на данной стадии не обращать внимание на автомобиль, то очень скоро холостой ход пропадёт совсем, или его величина превысит все допустимые пределы. А на машинах с АКПП высокая величина холостого хода очень быстро приведёт к поломке коробки.
Все неисправности сводятся к двум основным причинам:
При загрязнении каналов подвода выхлопных газов поток рециркуляции уменьшается, возрастает загрязнение окружающей среды оксидами азота NOx. Так как при этом ездовые характеристики почти не меняются, водители на такую неисправность жалуются редко. Иногда может возникать детонация и ухудшиться экономичность работы двигателя (ЭБУ не входит в замкнутый режим). Также проявляет себя и не открывающийся клапан EGR. Конструкция клапана предусматривает его запирание при неисправностях в системе EGR.
Твердые частицы из выхлопных газов оседают неравномерно в запорном устройстве клапана EGR и постепенно клапан перестает плотно закрываться, при этом рециркуляция выхлопных газов начинает происходить постоянно. Такая ситуация будет отражена в потоке параметров, принимаемых сканером от ЭБУ, но для окончательных выводов о состоянии клапана его следует разобрать. После очистки и перед установкой клапана следует убедиться, что каналы свободны от кусков отложений, которые могут повторно засорить систему.
Не закрывающийся клапан обычно проявляет себя следующим образом:
Сигнал разрежения вне нормы
Слабый или отсутствующий сигнал разрежения не откроет пневмоклапан, а постоянное разрежение - будет поддерживать клапан открытым все время. В таких случаях следует проверить правильность подключения вакуумных шлангов и разрежение на клапане.
В системах, использующих разрежение в индукционном диффузоре, применяется вакуумный усилитель, неисправность которого может привести к отключению сигнала разрежения от клапана EGR, или наоборот - к его постоянной подаче.
Исправно работающая система EGR отключается при прогреве двигателя блокировкой сигнала разрежения термоклапаном. Неисправность термоклапана "приведет к избыточному загрязнению окружающей среды оксидами азота (если термоклапан постоянно закрыт) или к неустойчивой работе двигателя на холостых оборотах и недостаточной приемистости (если термоклапан постоянно открыт).
В некоторых системах клапан EGR открывается по совместному действию сигналов разрежения и давления выхлопных газов. В таких системах даже при хорошем разрежении клапан EGR не откроется, если некоторое компоненты выпускного канала были заменены на нештатные, с более низким сопротивлением газовому потоку, (упадет подпор выхлопных газов).
В электронных системах управления двигателем подача разрежения к диафрагме клапана EGR производится через электроклапан. Электроклапан может работать по принципу открыт - закрыт или с широтно-импульсной модуляцией. В таких системах следует проверять электрическим сигнал от ЭБУ на соленоид электроклапана, сам соленоид, целостность каналов подачи разрежения от источника до клапана EGR. Набор контролируемых параметров системы EGR. считываемых автомобильным диагностическим сканером, зависит от конкретной модели автомобиля.
Как правило, это следующие параметры:
Диагностика основных компонентов пневмомеханической системы EGR
Для диагностики необходимы техническая документация от изготовителя и измерительные приборы: автомобильный мультиметр, манометр, ручной вакуумный насос, логический пробник и осциллограф.
Рис. 10. Процедура проверки вакуумного термоклапана (ВТК):
1 — вакуумный термоклапан, от него отсоединяют вакуумные шланги;
2 — к штуцерам ВТК подключают вакуумный насос с манометром и манометр;
3 — вакуумным насосом подают разрежение примерно 250 мм рт. ст.;
4 — прогревают двигатель, пока не сработает термоклапан (Тд > 60°С);
5 — по манометру проверяют, действительно ли клапан ВТК коммутирует разрежение
Диагностика термоклапана, датчиков и соленоидов
1. Вольтметром контролируется напряжение на контактах соленоидов во включенном и выключенном состояниях.
2. Омметром проверяются сопротивления обмоток датчиков и соленоидов и наличие замыкания на “массу”.
3. С помощью вакуумного насоса и манометра проверяется правильность работы электро и термоклапанов (рис. 10).
4. С помощью осциллографа проверяются выходные сигналы всех датчиков, используемых ЭБУ при управлении EGR: положения дроссельной заслонки, оборотов коленчатого вала, разрежения во впускном коллекторе.
Диагностика основного клапана системы EGR
Типичная неисправность основного клапана - негерметичность диафрагмы в вакуумной камере или неплотная посадка запорного устройства клапана из-за загрязнения.
В системах EGR без использования противодавления выхлопных газов клапан снимается с двигателя, к его вакуумному входу подключается ручной вакуумный насос и создается разрежение около 250 мм рт. ст. Шток клапана должен втянуться, а запорное устройство - открыться. Приложенное разрежение не должно изменяться, а шток менять своего положения в течение не менее 30с. В противном случае диафрагма имеет утечку и клапан следует заменить.
В системах EGR с использованием противодавления выхлопных газов основной клапан системы EGR снимать бессмысленно, так как без подачи давления выхлопных газов он не сработает, даже исправный. В этом случае необходимо следовать процедуре проверки, рекомендованной изготовителем, которая обычно предусматривает ограничение прохода выхлопных газов через выхлопную трубу.
Замена компонентов и обслуживание системы EGR
Это несложная операция, следует соблюдать только следующие правила:
В любых руководствах по ремонту и техническому обслуживанию написано что система EGR имеет ограниченный ресурс. В идеале необходима замена всех компонентов системы при пробеге 70-100 тысяч километров, однако это справедливо при достаточно качественном топливе. С нашим качеством бензина можно рекомендовать замену всех компонентов при пробеге 50000 километров. Хотя для многих это нереально, вернее экономически не оправдано.
Что-же делать тем, кто не может позволить себе приобретение дорогостоящих компонентов, или не имеет возможность приобрести нужные запчасти. Совет один - своевременное обслуживание системы позволит продлить срок её службы. Что в ней можно и нужно обслуживать ?
Во первых сам клапан EGR. В нём нужно очистить седло и шток клапана для обеспечения плотного закрытия и свободы хода клапана. Для этого очень удобно использовать жидкость для очистки карбюратора в аэрозольной упаковке. Однако будте внимательны, попадание жидкости на диафрагму может вызвать её разрушение, так как входящие в аэрозоль вещества разлагают резину.
Во вторых - соленоид EGR (при его наличии). Как правило содержит маленький фильтр для защиты вакумной системы от попадания в неё грязи. Именно этот фильтр необходимо очистить.
Ну вот и весь список элементов нуждающихся в переодическом техническом обслуживании. Кстати именно такое обслуживание способно вернуть к жизни многие системы. Многие - но не все.
Можно ли отключить систему и нормализовать работу двигателя? Можно, вполне достаточно вырезать из тонкой жести прокладку под клапан EGR не прорезая отверстия для прохода газов. Внимательно посмотрите на клапан, если шток выступает за посадочную плоскость, отверстие под ним сделайте обязательно. Вот и всё, но сразу хочется огорчить владельцев многих Фордов - система контроля за работоспособностью EGR обязательно зажгёт MIL. Так что придётся мириться с горящей лампочкой на приборной панели. Владельцам Крайслеров и GM проще - при таком отключении лампа не загорается.
Диагностика систем EGR с электронным управлением
Электропневматические системы (ЭПС)
Разрежение подается в систему EGR (ЭПС) через нормально открытый электроклапан, который управляется от ЭБУ. Когда система управления подачей топлива работает в разомкнутом режиме, ЭБУ замыкает контакт соленоида электроклапана на массу с помощью транзисторного ключа, блокируя подачу разрежения на клапан EGR. Если клапан EGR открыт в несоответствующем режиме работы двигателя, то это указывает на то, что нет подключения контакта соленоида электроклапана на “массу” или нет напряжения питания на другом контакте его обмотки. Если клапан EGR не открывается - соединение между ЭБУ и контактом соленоида замкнуто на “массу” вне ЭБУ.
Для управления потоком рециркуляции может применяться широтно-импульсная модуляция. ЭБУ периодически замыкает контакт соленоида электроклапана на “массу”. Отношение длительности включенного состояния соленоида к выключенному называется коэффициентом заполнения, который измеряется в процентах. Обычно 0% соответствует блокированию подачи разрежения на клапан, а 100% - полностью открытому клапану.
Рис. 11. Осциллограммы сигнала датчика положения клапана EGR
(а) и напряжения на обмотке соленоида (б):
1 — клапан закрыт;
2 — клапан открыт
С помощью вольтметра, подключенного щупами к клемме В и “массе”, можно проконтролировать частоту коммутации соленоида и коэффициент заполнения по среднему значению напряжения на обмотке. Осциллограф для таких измерений более информативнее, чем вольтметр. На рис. 1 показана типичная осциллограмма напряжения на соленоиде электроклапана с широтно-импульсным управлением.
С диагностическими целями в клапан EGR встраивается вакуумный ключ. ЭБУ использует сигнал ключа для проверки наличия разрежения в вакуумной линии 1 клапана EGR. Исправный ключ работает синхронно с электроклапаном, его электрический сигнал можно контролировать с помощью вольтметра, осциллографа или логического пробника, подключенных к контакту С в разъеме б.
Работа системы рециркуляции, где электроклапан вентилирует пространство над диафрагмой в принципе аналогична. Потенциометрический датчик 4 положения клапана выдает напряжение 0,5...1,5В на клемму A3 когда клапан закрыт и около 4,5 В, когда открыт.
Диагностика цифровых клапанов EGR
В этих устройствах вакуумный сигнал не используется, система полностью электронная. В цифровом клапане EGR реализуется преобразование двоичного кода сигнала от ЭБУ в площадь поперечного сечения проходного канала для выхлопных газов между впускным и выпусным коллекторами. Соленоиды в цифровом клапане коммутируются на “массу” транзисторными ключами в составе ЭБУ независимо друг от друга.
При двухразрядном управлении цифровым клапаном, ЭБУ проверяет работу системы EGR, открывая каждый из двух каналов по отдельности и фиксируя реакцию датчика кислорода. При отличии сигнала датчика кислорода от ожидаемого ЭБУ записывает в память соответствующий код ошибки.
При трехразрядном управлении цифровым клапаном тестирование сводится к контролю сигнала датчика давления во впускном коллекторе, где разрежение должно изменяться соответствующим образом.
Рис. 12. Цифровой клапан с двумя отверстиями:
1 — второй соленоид,
2 — первый соленоид
Система с тремя клапанами проверяется аналогично с такими же наблюдаемыми последствиями. Если при коммутации одного из соленоидов режим работы двигателя не изменяется, то этот соленоид неисправен или нет поступления выхлопных газов через его проходное отверстие.
При диагностировании цифровых клапанов EGR двигатель прогревают, регулятор холостых оборотов должен быть отключен, в противном случае ЭБУ будет их стабилизировать.
На рис. 12 показан двухразрядный цифровой клапан EGR. При замыкании перемычкой на “массу” клеммы С соленоида 1 обороты двигателя должны уменьшиться и вернуться к прежнему значению после снятия перемычки. Если замкнуть клемму А второго соленоида, где сечение проходного отверстия больше, обороты уменьшатся сильнее, двигатель заработает неустойчиво и может заглохнуть.
В заключение следует отметить, что разработаны и уже применяются клапаны EGR, сходные по конструкции с регулятором холостых оборотов. Здесь клапан приводится в действие исполнительным механизмом, например, шаговым электродвигателем, управляемым от ЭБУ по совокупности сигналов определенных датчиков. Сигнал разрежения не используется. Клапан перемещается равномерно, плавно регулируя сечение для прохода выхлопных газов.
Навеяно статьей "Нежурналисткая подстава"
Спасибо AudiS6 за вдохновение
Система рециркуляции выхлопных газов (EGR от exhaust gas recirculation) предназначена для уменьшения содержания оксидов азота NOх в выхлопных отработавших газах (ВОГ) автомобиля. Оксиды азота вредны сами по себе, кроме того, они способствуют образованию фотохимического смога, затрудняющего дыхание, обостряющего легочные и сердечные заболевания. Азот N начинает вступать в реакцию с кислородом О2 в камере сгорания автомобиля при температуре выше 1370 °С и при высоком давлении. Для снижения температуры и давления в камере сгорания возможно применение следующих методов:
- Обогащение топливовоздушной смеси (ТВ смеси)
Температура горения ТВ смеси снижается, как следствие, понижается концентрация МОx. Но в выхлопных газах растет содержание других токсичных веществ: углеводородов СН и окиси углерода СО. Работа двигателя становится неэкономичной. - Уменьшение степени сжатия
Применение неэтилированного бензина приводит к необходимости снижать компрессию для предотвращения детонации. Содержание МОх в выхлопных газах при этом уменьшается. Но уменьшение компрессии с целью снижения концентрации МОx в выхлопных газах оказывается малоэффективным, кроме того, начинают расти выбросы компонентов СН и СО. - Уменьшение установочного угла опережения зажигания
При этом незначительно уменьшаются температура и давление в камере сгорания. Метод ограниченно применялся до 1972 г., но оказался неэффективным, когда нормы на содержание МОх ужесточились. - Разбавление ТВ смеси инертным газом, не участвующим в горении
Для этой цели используется выхлопной газ, небольшое количество которого (3...5%) из выпускного коллектора подается во впускной коллектор. Соотношение воздух/топливо для ТВ смеси в этом случае не изменяется, но в камере сгорания оказывается меньше топлива и кислорода. Как следствие, горение происходит при меньших температурах и давлении. Это один из наиболее эффективных методов уменьшения содержания NOx в выхлопных газах без существенного изменения характеристик двигателя. Процедура возврата части выхлопных газов обратно в камеру сгорания называется рециркуляцией
Рис. 1. клапан EGR с пневматическим управлением.
Система, реализующая рециркуляцию может, быть как внутренней (за счет управляемого перекрытия газораспределительных клапанов), так и внешней, когда применяется система EGR с внешним EGR клапаном. Некоторые современные двигатели с электронной системой автоматического управления удовлетворяют строгим нормам по токсичности выхлопных газов за счет изменения фаз газораспределения (без системы EGR). Рассмотрим состав системы:- основная часть - клапан EGR. Обеспечивает перепускание газов из выпускного во впускной коллектор. По причине постоянного контакта с раскалёнными газами - наименее живучая часть системы. Основная, она-же и самая главная неисправность - негерметичность. В разных модификациях системы EGR может управляться как электрически (большая часть автомобилей GM) так и пневматически ( основная масса автомобилей ) .
- соленоид EGR. Применяется в системах с пневматическим управлением клапаном. Основная неисправность та-же что и для клапана - негерметичность и на работе двигателя сказывается одинаково так-как в результате мы тоже получаем открытый клапан EGR.
- датчик положения штока клапана EGR / датчик степени открытия клапана EGR. Случается что ломаются, но кроме загоревшейся лампы неисправности двигателя никаких неприятных последствий не наблюдается.
- блок управления двигателя.
Для эффективной работы системы EGR достаточно небольшого количества выхлопных газов, поэтому для их подачи используются каналы малого сечения. Концентрация МОХ в выхлопных газах зависит от оборотов, температуры и нагрузки двигателя. При низких оборотах образуется незначительное количество МОХ, и в рециркуляции выхлопных газов нет необходимости. При движении автомобиля на большой скорости или при ускорении, когда двигатель должен работать на полной мощности, система EGR не используется, так как основным приоритетом в таких режимах является не понижение концентрации NOX в выхлопных газах, а максимальная мощность.
Как правило, система EGR не используется и при прогреве двигателя, когда образование МОХ незначительно, но двигатель нуждается в высокой температуре сгорания для быстрого прогрева. Наиболее интенсивно система рециркуляции используется при средних нагрузках двигателя на скорости 50...120 км/ ч. Ранние механические системы EGR были несовершенными и несколько снижали мощность двигателя. Их вытеснили современные системы EGR с электронным управлением.
Рис. 2. Вариант подключения клапана EGR
Система EGR и детонация
Детонация возникает при повышенных давлении и температуре в камере сгорания. Мощность двигателя при этом уменьшается. Двигатели с каталитическими нейтрализаторами, работающие на неэтилированном бензине, более склонны к детонации, чем двигатели без нейтрализатора, использующие этилированный бензин.
В современных двигателях с электронным управлением способность системы EGR понижать давление и температуру в камере сгорания используется и для контроля за детонацией. Такой метод более эффективен по сравнению с задержкой искрообразования. Если на современном двигателе с электронным управлением отключить EGR, можно услышать характерный для детонации звон клапанов, исчезающий при восстановлении работоспособности системы EGR.
Пневмомеханические системы EGR
Впервые система EGR была применена в 1972 году на американских автомобилях Chrysler, продаваемых в Калифорнии. Система была пневмомеханической и в ней через впускную трубу ниже карбюратора проходил патрубок с выхлопными газами, которые поступали в ТВ-смесь через калиброванные отверстия. Эта простейшая конструкция оказалась неэффективной, так как рециркуляция выхлопных газов производилась постоянно на всех режимах, приводя к замедлению прогрева двигателя и к неустойчивой работе на холостых оборотах.
Рис. 3. Термоклапан. Слева двигатель не прогрет, справа прогрет:
1 — термочувствительный элемент;
2 — запирающий клапан;
3 — канал открыт;
4 — патрубок к клапану EGR;
5 — патрубок к источнику разрежения;
6 — охлаждающая жидкость
В 1972 г. на автомобилях Buick была применена другая пневмомеханическая система EGR, где потоком рециркуляции управлял специальных клапан (рис. 1). Конструкция оказалась удачной и в различных вариантах исполнения применяется и по настоящее время. Клапан 1 удерживается в закрытом состоянии пружиной 2. При подаче разрежения в вакуумную полость 3 мембрана 5 преодолевает сопротивление пружины 2 и открывает клапан 1, выхлопные газы по каналу 6 проходят в задроссельную зону 7 впускного коллектора. Патрубок 4 клапана EGR подключается к впускному коллектору в области дроссельной заслонки 8 (рис. 2).
На холостых оборотах и при торможении дроссельная заслонка 8 закрыта, разрежение над заслонкой практически отсутствует, клапан EGR закрыт, что и требуется. При средних нагрузках двигателя дроссельная заслонка 8 приоткрыта, и так как под ней возникает разрежение, то клапан EGR открывается. При полной мощности дроссельная заслонка открыта, разрежение в области дроссельной заслонки слабое, клапан EGR будет закрыт. В большинстве случаев такой пневмоклапан EGR монтируется на впускном коллекторе и соединяется с впускной и выпускной системами (проходами в литье или внешними стальными трубками, см. рис. 2).
Рис. 4. Клапан с двумя диафрагмами:
1 — диафрагмы;
2 — малый диск;
3 — к впускному коллектору;
4- большой диск;
5 — к термоклапану
На некоторых моделях автомобилей Ford и Chrysler (выпуска до начала 80-х годов) в системе EGR использовалось разрежение в диффузоре карбюратора. Так как разрежение здесь слабое, приходилось использовать вакуумный усилитель, что значительно усложняло систему. В исправном состоянии такие пневмомеханические системы способны управлять рециркуляцией выхлопных газов при изменении нагрузки двигателя. Пневмомеханические системы EGR с сигналом разрежения от диффузора из-за низкой их надежности и высокой сложности в настоящее время не находят применения.
Пневмомеханические системы EGR с управлением от разрежения за дроссельной заслонкой работают надежно, но не обладают достаточной точностью для обеспечения эффективной и экономичной работы двигателя на всех режимах. Так как температура двигателя не влияет на величину разрежения в задроссельной зоне, то система EGR включается и в режиме прогрева двигателя, что приводит к неустойчивости его оборотов.
Рис. 5. Клапан EGR с преобразователем высокого давления выхлопных газов:
1 — вентиляционное отверстие (связь с атмосферой);
2 — вспомогательная пружина;
3 — жиклерное отверстие вакуумной камеры (открыто);
4 — жиклерное отверстие вакуумной камеры (закрыто);
5 — вакуумная камера с главной пружиной;
6 — штуцер для подвода разрежения;
7 — диафрагма;
8 — полый шток;
9 — поток выхлопных газов во впускном коллекторе;
10 — низкое давление выхлопных газов (клапан EGR закрыт);
11 — выхлопные газы под высоким давлением (клапан EGR открыт)
Для управления системой EGR по температуре двигателя на радиаторе или в водяной рубашке устанавливается термоклапан (рис. 3), который подключает систему EGR к источнику разрежения только после прогрева двигателя до рабочей температуры (Тд > 60°С).
Рис. 6. Клапан EGR с преобразователем низкого давления:
1 — диафрагма;
2 — преобразователь;
3 — поток выхлопных газов во впускной коллектор;
4 — выхлопные газы из выпускного коллектора;
5 — запорное устройство клапана EGR;
6 — диафрагма преобразователя;
7 — штуцер для подвода разрежения;
8 — жиклерное отверстие (закрыто);
9 — главная пружина;
10 — шток
Для пневмомеханических систем EGR разработаны и применяются различные способы управления рециркуляцией выхлопных газов в зависимости от режима двигателя:
- Таймеры, блокирующие систему EGR сразу после включения двигателя.
- Термоклапаны, отключающие источник разрежения от клапана EGR при низкой температуре ТВ-смеси во впускном коллекторе.
- Блокировка системы EGR при высокой скорости движения автомобиля по сигналу от спидометра.
- Двухступенчатое управление по высокому и низкому разрежению в пневмоклапане EGR с двумя диафрагмами (рис. 4).
Давление выхлопных газов в выпускном коллекторе связано с нагрузкой двигателя и используется в системе EGR для оптимизации ее работы. Наиболее удачной оказалась конструкция, появившаяся в конце 70-х годов на автомобилях Ford и General Motors, где преобразователь давления выхлопных газов интегрирован в клапан EGR. Различают преобразователи высокого давления (рис. 5) и преобразователи низкого давления (рис. 6).
В системах с преобразователем высокого давления (рис. 5) выхлопные газы 11 через полый шток 8 закрытого клапана EGR поступают в пространство под диафрагмой 7. При достаточном давлении они преодолевают сопротивление вспомогательной пружины 2 и закрывают жиклерное отверстие 3 в вакуумной камере 5. Вакуумная камера 5 становится герметичной и прикладываемое через штуцер 6 разрежение открывает клапан EGR. Давление выхлопных газов в зоне клапана EGR падает, жиклерное отверстие открывается, и клапан EGR снова закрывается. Процесс повторяется с частотой около 30 Гц.
Рис. 7. Электропневмоклапан с управлением по принципу широтно-импульсной модуляции:
1 — вакуумная линия к клапану EGR;
2 — линия к источнику разрежения;
3 — диагностический нормально разомкнутый вакуумный ключ;
4 — запорная пружина;
5 — нормально закрытый пружиной 4 и обесточенный электроклапан;
6 — разъем;
7 — шина питания;
8-ЭБУ
Системы EGR с преобразователем низкого давления (рис. 6) используются в двигателях, где давление выхлопных газов в выпускном коллекторе относительно невелико. Здесь жиклерное отверстие 8 преобразователя 2 и запорное устройство 5 клапана EGR нормально закрыты. При подаче разрежения в штуцер 7 диафрагма 6 преодолевает сопротивление главной пружины 9, шток 10 поднимается и запорное устройство 5 клапана EGR открывается. Часть выхлопных газов 4 перепускается во впускной коллектор. Теперь давление выхлопных газов несколько падает, и жиклерное отверстие открывается, а клапан EGR закрывается. Процесс периодически повторяется.
Клапан EGR с преобразователем низкого давления имеет высокое быстродействие и может устанавливаться на двигателях с высокой степенью сжатия, склонных к детонации.
Системы ECR с электронным управлением
Электропневматические системы
С начала 80-х годов систему EGR с пневмоклапаном начинают интегрировать в электронную систему управления двигателем. Подпрограммы в ЭБУ (электронном блоке управления) двигателя, обслуживающие EGR, получают входную информацию отдатчиков положения дроссельной заслонки, разрежения во впускном коллекторе, на некоторых моделях, отдатчика давления выхлопных газов в выпускном коллекторе. Кроме того, используется сигнал отдатчика температуры охлаждающей жидкости или устанавливается терморезистор в основании клапана EGR.
Положение клапана EGR контролируется специальным датчиком 4 (рис. 8). ЭБУ управляет пневмоклапаном EGR опосредованно, с применением управляющего электропневмоклапана. Подключая или отключая источник разрежения через управляющий электропневмоклапан, ЭБУ реализует программное управление процессом рециркуляции.
Типичная схема такого управления показана на рис. 7. Здесь ЭБУ коммутирует соленоид электроклапана на постоянной частоте 32 Гц (General Motors), а для управления разрежением, подаваемым на клапан EGR, используется широтно-импульсная модуляция, при которой изменяется соотношение времени открытого и закрытого состояний электропневмоклапана за период.
Рис. 8. Клапан EGR с управлением по утечке разрежения:
1 — ввод разрежения;
2 — воздушный фильтр для подачи атмосферного воздуха;
3 — электроклапан;
4 — датчик положения клапана EGR;
5 — диафрагма;
6 — поток выхлопных газов на выходе клапана EGR;
7 — шина питания;
8 — ЭБУ;
9 — сигнал датчика положения клапана EGR;
10 — атмосферный воздух;
11 — вакуумная камера
В другом варианте (Oldsmobile) электроклапан управляет утечкой разрежения над диафрагмой пневмоклапана системы EGR (рис. 8). В качестве датчика положения клапана EGR используется потенциометр 4 (рис. 8), преобразующий перемещение штока в напряжение управляющего сигнала на клемме A3.
Управление по утечке разрежения сводится к подаче атмосферного воздуха 10 в вакуумную камеру 11 клапана EGR через электроклапан 3 с управлением от ЭБУ 8. Для повышения точности и быстродействия потенциометр электроклапана запитывается от стабилизатора напряжения через клемму А4 ЭБУ. Это обеспечивает быстродействие, достаточное для работы в двигателях с наддувом.
Цифровые клапаны EGR
Такие клапаны впервые применены в 1990 году на некоторых двигателях General Motors. Вакуумный сигнал здесь не используется. В цифровом клапане EGR между впускным и выпускным коллекторами (рис. 9) имеется три отверстия с площадями сечений в пропорции 4:2:1 или два отверстия с площадями в пропорции 2:1. Независимо управляемые от ЭБУ три соленоида в электроклапане открывают отверстия в различных комбинациях, обеспечивая 7 уровней потока рециркуляции выхлопных газов для трех отверстий или 3 уровня для двух. Конструкция оказалась надежней в эксплуатации и проще при сборке, чем традиционная система EGR с вакуумным управлением. В цифровом клапане запорные устройства с большим усилием прижаты к основанию и утечки маловероятны.
Рис. 9. Цифровой клапан EGR с тремя отверстиями:
1 — крышка;
2 — болт;
3 — клапан;
4 — основание клапана EGR;
5 — прокладка;
6 — прокладка между основанием и блоком клапанов;
7 — основание блока электроклапанов;
8 — соленоиды
Мониторинг системы EGR с помощью ЭБУ
Программное обеспечение ЭБУ современных автомобилей с помощью специальных подпрограмм - мониторов (emission monitor) позволяет контролировать до семи различных систем автомобиля, неисправность в работе которых может привести к увеличению токсичности выхлопных газов.
Каждый монитор осуществляет тестирование (мониторинг) за время цикла “ключ зажигания включен - двигатель работает - ключ выключен” при выполнении определенных условий, в фоновом режиме, без участия человека. Обычно монитор выполняет свои функции во время движения автомобиля. Для контроля за работой системы EGR с электронным или цифровым управлением в память ЭБУ записываются штатные параметры, а также специальная подпрограмма для монитора EGR.
С помощью этих данных монитор EGR контролирует эффективность работы системы рециркуляции выхлопных газов. Во время теста открывается и закрывается клапан EGR и наблюдаются реакции контрольного датчика. Выходной сигнал контрольного датчика сравнивается со значениями из калибровочной таблицы данных в памяти ЭБУ и определяется эффективность системы EGR. При неудовлетворительных результатах монитор запишет в память ЭБУ соответствующие коды ошибок.
В качестве контрольного датчика могут быть использованы различные устройства. На автомобилях CHRYSLER контролируется изменение выходного напряжения датчика кислорода. При нормальной работе содержание кислорода в выхлопных газах повышается при закрывании клапана EGR и напряжение на выходе датчика кислорода уменьшается. Монитор запишет код ошибки, если это напряжение уменьшается недостаточно. Фирма FORD использует, по крайней мере два типа контрольных датчиков в зависимости от модели и типа автомобиля.
В одном варианте применяется терморезистор с отрицательным коэффициентом сопротивления, установленный на входном патрубке системы EGR. Монитор контролирует температуру выхлопных газов при открытом и закрытом клапане. Для исправной системы EGR напряжение на терморезисторе ниже, когда клапан открыт. Если изменение напряжения не соответствует норме, монитор запишет в память ЭБУ код ошибки.
В другом варианте в трубе между клапаном EGR и впускным коллектором делается вставка с калиброванным отверстием и измеряется дифференциальное давление по обе стороны от вставки. Когда клапан EGR открывается, это давление падает, что фиксируется монитором с помощью датчика дифференциального давления. Когда клапан EGR закрыт, давление по обе стороны вставки должно быть одинаковым.
На автомобилях General Motors в качестве контрольного используется датчик абсолютного давления во впускном трубопроводе - MAP sensor, где давление изменяется при открывании клапана EGR.
Основные неисправности системы EGR
В двигателях с расходомером воздуха (MAF-сенсор) - обеднение топливной смеси вызванное присутствием неучтённого MAFом воздуха.
В двигателях с датчиком давления (MAP-сенсор) - обогащение топливной смеси вызванное увеличением давления во впускном коллекторе.
В двигателях использующих оба способа контроля за количеством воздуха (из-за значительной погрешности MAF-сенсора при низком потоке через датчик) мы имеем обогащение на холостом ходу и резкое обеднение на переходных режимах (Японские автомобили - ярчайшие примеры).
При неисправности системы EGR могут наблюдаться неустойчивые обороты холостого хода и двигатель часто глохнет. Имеет место также неустойчивая работа при полностью открытой дроссельной заслонке, перебои при снижении оборотов, детонация, пропуски воспламенения.
И во всех случаях из-за снижения количества кислорода в поступающем в двигатель воздухе, нарушается горение топливной смеси в цилиндрах двигателя. В общем зависимость очень сложная и по этому неисправность системы EGR на разных моделях автомобилей проявляеся по разному.
Большое значение имеет количество поступающих во впускной коллектор отработавших газов (т.е. величина открытия клапана EGR), общее состояние двигателя (износ свечей зажигания, проблемы топливного насоса или забитость топливных форсунок...), частота вращения и нагрузка на двигатель. Вам интересно как состояние топливной системы влияет на симптомы немсправности? Дело в том, что любой блок управления двигателем имеет программу по которой он стремится стабилизировать частоту оборотов холостого хода и состав топливной смеси. Причём величина регулирования степени открытия/закрытия исполнительного механизма системы регулирования оборотов холостого хода и длительность времени впрыска имеют вполне понятные пределы. Когда блоку управления удаётся стабилизировать холостой ход, на переходных режимах он не справится с необходимой коррекцией состава смеси, так-как нажатие на педаль акселератора приведёт к возрастанию давления в выпускном колекторе и увеличению количества поступающих во впускной коллектор отработавших газов, которые не содержат необходимого для горения кислорода. На данном этапе всё это будет ухудшать разгонную динамику автомобиля, возможно появление провалов и рывков при движении. Но дальше картина неисправности будет менятся. Дело в том, что раскалённые газы взаимодействуя с маслянным туманом во впускном коллекторе (если Вы забыли откуда он там берётся я напомню о системе вентиляции картера, клапане PCV ,...), приведут к усилению нагарообразования на внутренних частях коллектора, отложению нагара на впускных клапанах, повышенному загрязнению наружных частей распылителей топливных форсунок и появлению копоти на изоляторах свечей зажигания. Всё это скажется на пусковых характеристиках двигателя и нестабильных оборотах холостого хода, причём возможно как дёрганье и пропуски зажигания, так и плавание оборотов. При резком нажатии на газ возможно появление вспышек во впускном коллекторе. Если на данной стадии не обращать внимание на автомобиль, то очень скоро холостой ход пропадёт совсем, или его величина превысит все допустимые пределы. А на машинах с АКПП высокая величина холостого хода очень быстро приведёт к поломке коробки.
Все неисправности сводятся к двум основным причинам:
- через клапан EGR проходит недостаточное количество выхлопных газов;
- через клапан EGR проходит слишком много выхлопных газов.
- наружные патрубки (или каналы в литье) для подвода выхлопных газов;
- собственно клапан EGR;
- термоклапан, подключающий источник разрежения к клапану EGR в зависимости от температуры охлаждающей жидкости или воздуха;
- соленоиды электрических или цифровых клапанов, управляемых ЭБУ;
- интегрированные или отдельные преобразователи давления выхлопных газов.
При загрязнении каналов подвода выхлопных газов поток рециркуляции уменьшается, возрастает загрязнение окружающей среды оксидами азота NOx. Так как при этом ездовые характеристики почти не меняются, водители на такую неисправность жалуются редко. Иногда может возникать детонация и ухудшиться экономичность работы двигателя (ЭБУ не входит в замкнутый режим). Также проявляет себя и не открывающийся клапан EGR. Конструкция клапана предусматривает его запирание при неисправностях в системе EGR.
Твердые частицы из выхлопных газов оседают неравномерно в запорном устройстве клапана EGR и постепенно клапан перестает плотно закрываться, при этом рециркуляция выхлопных газов начинает происходить постоянно. Такая ситуация будет отражена в потоке параметров, принимаемых сканером от ЭБУ, но для окончательных выводов о состоянии клапана его следует разобрать. После очистки и перед установкой клапана следует убедиться, что каналы свободны от кусков отложений, которые могут повторно засорить систему.
Не закрывающийся клапан обычно проявляет себя следующим образом:
- неустойчивость холостых оборотов и частая остановка двигателя, пропуски воспламенения;
- рывки автомобиля при движении;
- уменьшение разрежения во впускном коллекторе и как следствие - работа инжекторного двигателя на богатой ТВ смеси.
Сигнал разрежения вне нормы
Слабый или отсутствующий сигнал разрежения не откроет пневмоклапан, а постоянное разрежение - будет поддерживать клапан открытым все время. В таких случаях следует проверить правильность подключения вакуумных шлангов и разрежение на клапане.
В системах, использующих разрежение в индукционном диффузоре, применяется вакуумный усилитель, неисправность которого может привести к отключению сигнала разрежения от клапана EGR, или наоборот - к его постоянной подаче.
Исправно работающая система EGR отключается при прогреве двигателя блокировкой сигнала разрежения термоклапаном. Неисправность термоклапана "приведет к избыточному загрязнению окружающей среды оксидами азота (если термоклапан постоянно закрыт) или к неустойчивой работе двигателя на холостых оборотах и недостаточной приемистости (если термоклапан постоянно открыт).
В некоторых системах клапан EGR открывается по совместному действию сигналов разрежения и давления выхлопных газов. В таких системах даже при хорошем разрежении клапан EGR не откроется, если некоторое компоненты выпускного канала были заменены на нештатные, с более низким сопротивлением газовому потоку, (упадет подпор выхлопных газов).
В электронных системах управления двигателем подача разрежения к диафрагме клапана EGR производится через электроклапан. Электроклапан может работать по принципу открыт - закрыт или с широтно-импульсной модуляцией. В таких системах следует проверять электрическим сигнал от ЭБУ на соленоид электроклапана, сам соленоид, целостность каналов подачи разрежения от источника до клапана EGR. Набор контролируемых параметров системы EGR. считываемых автомобильным диагностическим сканером, зависит от конкретной модели автомобиля.
Как правило, это следующие параметры:
- величина потока рециркуляции в процентах;
- коэффициент заполнения управляющего сигнала при работе электроклапана по принципу широтно-импупьсной модуляции;
- коммутационное состояние клапана EGR (включен/выключен).
- Прогреть двигатель.
- Подключить тахометр.
- Отсоединить вакуумный шланг от клапана EGR и подключить его к манометру. Контролируя показания манометра, увеличивать обороты двигателя до 2000 об/мин. Если при этом разрежение возрастает, вакуумная линия до клапана исправна.
- Подключить вакуумный насос к клапану EGR и установить холостые обороты до значения 1500 об/мин. Создать насосом разрежение 200...250 мм ртутного столба (8…10 дюймов рт. ст.). Если обороты при этом уменьшатся примерно до 1350 об/мин - клапан исправен и открывается. Если в системе используется противодавление выхлопных газов, даже при исправной вакуумной линии клапан EGR не откроется. На холостых оборотах давление выхлопных газов незначительно, необходимо ограничить сечение выхлопной трубы, частично прикрыв ее, тогда клапан откроется.
- Если при проведении процедуры по пункту 3 разрежение не регистрируется, то следует проверить всю вакуумную линию до источника разрежения. Подачу разрежения может контролировать ЭБУ.
- датчика температуры охлаждающей жидкости;
- датчика скорости вращения коленчатого вала;
- датчика скорости автомобиля;
- системы управления топливоподачей (режим работы замкнутый или разомкнутый);
- датчика положения дроссельной заслонки.
Диагностика основных компонентов пневмомеханической системы EGR
Для диагностики необходимы техническая документация от изготовителя и измерительные приборы: автомобильный мультиметр, манометр, ручной вакуумный насос, логический пробник и осциллограф.
Рис. 10. Процедура проверки вакуумного термоклапана (ВТК):
1 — вакуумный термоклапан, от него отсоединяют вакуумные шланги;
2 — к штуцерам ВТК подключают вакуумный насос с манометром и манометр;
3 — вакуумным насосом подают разрежение примерно 250 мм рт. ст.;
4 — прогревают двигатель, пока не сработает термоклапан (Тд > 60°С);
5 — по манометру проверяют, действительно ли клапан ВТК коммутирует разрежение
Диагностика термоклапана, датчиков и соленоидов
1. Вольтметром контролируется напряжение на контактах соленоидов во включенном и выключенном состояниях.
2. Омметром проверяются сопротивления обмоток датчиков и соленоидов и наличие замыкания на “массу”.
3. С помощью вакуумного насоса и манометра проверяется правильность работы электро и термоклапанов (рис. 10).
4. С помощью осциллографа проверяются выходные сигналы всех датчиков, используемых ЭБУ при управлении EGR: положения дроссельной заслонки, оборотов коленчатого вала, разрежения во впускном коллекторе.
Диагностика основного клапана системы EGR
Типичная неисправность основного клапана - негерметичность диафрагмы в вакуумной камере или неплотная посадка запорного устройства клапана из-за загрязнения.
В системах EGR без использования противодавления выхлопных газов клапан снимается с двигателя, к его вакуумному входу подключается ручной вакуумный насос и создается разрежение около 250 мм рт. ст. Шток клапана должен втянуться, а запорное устройство - открыться. Приложенное разрежение не должно изменяться, а шток менять своего положения в течение не менее 30с. В противном случае диафрагма имеет утечку и клапан следует заменить.
В системах EGR с использованием противодавления выхлопных газов основной клапан системы EGR снимать бессмысленно, так как без подачи давления выхлопных газов он не сработает, даже исправный. В этом случае необходимо следовать процедуре проверки, рекомендованной изготовителем, которая обычно предусматривает ограничение прохода выхлопных газов через выхлопную трубу.
Замена компонентов и обслуживание системы EGR
Это несложная операция, следует соблюдать только следующие правила:
- резьба термоклапанов, работающих в охлаждающей жидкости, перед установкой покрывается тонким слоем незатвердевающего герметика, рекомендованного изготовителем;
- при установке основного клапана EGR всегда используется новая прокладка;
- резьбовые соединения затягиваются с усилиями, рекомендованными производителем для предотвращения утечек разрежения или выхлопных газов;
- Вакуумные шланги рекомендуется демонтировать и подключать поочередно, чтобы их не перепутать.
В любых руководствах по ремонту и техническому обслуживанию написано что система EGR имеет ограниченный ресурс. В идеале необходима замена всех компонентов системы при пробеге 70-100 тысяч километров, однако это справедливо при достаточно качественном топливе. С нашим качеством бензина можно рекомендовать замену всех компонентов при пробеге 50000 километров. Хотя для многих это нереально, вернее экономически не оправдано.
Что-же делать тем, кто не может позволить себе приобретение дорогостоящих компонентов, или не имеет возможность приобрести нужные запчасти. Совет один - своевременное обслуживание системы позволит продлить срок её службы. Что в ней можно и нужно обслуживать ?
Во первых сам клапан EGR. В нём нужно очистить седло и шток клапана для обеспечения плотного закрытия и свободы хода клапана. Для этого очень удобно использовать жидкость для очистки карбюратора в аэрозольной упаковке. Однако будте внимательны, попадание жидкости на диафрагму может вызвать её разрушение, так как входящие в аэрозоль вещества разлагают резину.
Во вторых - соленоид EGR (при его наличии). Как правило содержит маленький фильтр для защиты вакумной системы от попадания в неё грязи. Именно этот фильтр необходимо очистить.
Ну вот и весь список элементов нуждающихся в переодическом техническом обслуживании. Кстати именно такое обслуживание способно вернуть к жизни многие системы. Многие - но не все.
Можно ли отключить систему и нормализовать работу двигателя? Можно, вполне достаточно вырезать из тонкой жести прокладку под клапан EGR не прорезая отверстия для прохода газов. Внимательно посмотрите на клапан, если шток выступает за посадочную плоскость, отверстие под ним сделайте обязательно. Вот и всё, но сразу хочется огорчить владельцев многих Фордов - система контроля за работоспособностью EGR обязательно зажгёт MIL. Так что придётся мириться с горящей лампочкой на приборной панели. Владельцам Крайслеров и GM проще - при таком отключении лампа не загорается.
Диагностика систем EGR с электронным управлением
Электропневматические системы (ЭПС)
Разрежение подается в систему EGR (ЭПС) через нормально открытый электроклапан, который управляется от ЭБУ. Когда система управления подачей топлива работает в разомкнутом режиме, ЭБУ замыкает контакт соленоида электроклапана на массу с помощью транзисторного ключа, блокируя подачу разрежения на клапан EGR. Если клапан EGR открыт в несоответствующем режиме работы двигателя, то это указывает на то, что нет подключения контакта соленоида электроклапана на “массу” или нет напряжения питания на другом контакте его обмотки. Если клапан EGR не открывается - соединение между ЭБУ и контактом соленоида замкнуто на “массу” вне ЭБУ.
Для управления потоком рециркуляции может применяться широтно-импульсная модуляция. ЭБУ периодически замыкает контакт соленоида электроклапана на “массу”. Отношение длительности включенного состояния соленоида к выключенному называется коэффициентом заполнения, который измеряется в процентах. Обычно 0% соответствует блокированию подачи разрежения на клапан, а 100% - полностью открытому клапану.
Рис. 11. Осциллограммы сигнала датчика положения клапана EGR
(а) и напряжения на обмотке соленоида (б):
1 — клапан закрыт;
2 — клапан открыт
С помощью вольтметра, подключенного щупами к клемме В и “массе”, можно проконтролировать частоту коммутации соленоида и коэффициент заполнения по среднему значению напряжения на обмотке. Осциллограф для таких измерений более информативнее, чем вольтметр. На рис. 1 показана типичная осциллограмма напряжения на соленоиде электроклапана с широтно-импульсным управлением.
С диагностическими целями в клапан EGR встраивается вакуумный ключ. ЭБУ использует сигнал ключа для проверки наличия разрежения в вакуумной линии 1 клапана EGR. Исправный ключ работает синхронно с электроклапаном, его электрический сигнал можно контролировать с помощью вольтметра, осциллографа или логического пробника, подключенных к контакту С в разъеме б.
Работа системы рециркуляции, где электроклапан вентилирует пространство над диафрагмой в принципе аналогична. Потенциометрический датчик 4 положения клапана выдает напряжение 0,5...1,5В на клемму A3 когда клапан закрыт и около 4,5 В, когда открыт.
Диагностика цифровых клапанов EGR
В этих устройствах вакуумный сигнал не используется, система полностью электронная. В цифровом клапане EGR реализуется преобразование двоичного кода сигнала от ЭБУ в площадь поперечного сечения проходного канала для выхлопных газов между впускным и выпусным коллекторами. Соленоиды в цифровом клапане коммутируются на “массу” транзисторными ключами в составе ЭБУ независимо друг от друга.
При двухразрядном управлении цифровым клапаном, ЭБУ проверяет работу системы EGR, открывая каждый из двух каналов по отдельности и фиксируя реакцию датчика кислорода. При отличии сигнала датчика кислорода от ожидаемого ЭБУ записывает в память соответствующий код ошибки.
При трехразрядном управлении цифровым клапаном тестирование сводится к контролю сигнала датчика давления во впускном коллекторе, где разрежение должно изменяться соответствующим образом.
Рис. 12. Цифровой клапан с двумя отверстиями:
1 — второй соленоид,
2 — первый соленоид
Система с тремя клапанами проверяется аналогично с такими же наблюдаемыми последствиями. Если при коммутации одного из соленоидов режим работы двигателя не изменяется, то этот соленоид неисправен или нет поступления выхлопных газов через его проходное отверстие.
При диагностировании цифровых клапанов EGR двигатель прогревают, регулятор холостых оборотов должен быть отключен, в противном случае ЭБУ будет их стабилизировать.
На рис. 12 показан двухразрядный цифровой клапан EGR. При замыкании перемычкой на “массу” клеммы С соленоида 1 обороты двигателя должны уменьшиться и вернуться к прежнему значению после снятия перемычки. Если замкнуть клемму А второго соленоида, где сечение проходного отверстия больше, обороты уменьшатся сильнее, двигатель заработает неустойчиво и может заглохнуть.
В заключение следует отметить, что разработаны и уже применяются клапаны EGR, сходные по конструкции с регулятором холостых оборотов. Здесь клапан приводится в действие исполнительным механизмом, например, шаговым электродвигателем, управляемым от ЭБУ по совокупности сигналов определенных датчиков. Сигнал разрежения не используется. Клапан перемещается равномерно, плавно регулируя сечение для прохода выхлопных газов.
Навеяно статьей "Нежурналисткая подстава"
Спасибо AudiS6 за вдохновение
