Для чего нужен клапан егр на бензиновом двигателе: Рециркуляция отработавших газов. Что такое EGR? Автомобильный портал 5 Колесо

Мы поможем вам отключить клапан ЕГР (АГР) и сажевый фильтр DPF

Что такое система EGR (AGR)

Рециркуляция отработавших газов (EGR — Exhaust Gas Recirculation) повышает эффективность работы двигателя, уменьшает расход топлива, снижает «жесткую» работу дизельного двигателя и детонацию в бензиновом двигателе.

Для чего нужна рециркуляция.

Когда температура в камере сгорания становится очень высокой, кислород и азот в поданном в цилиндры воздухе начинают взаимодействовать друг с другом и образуют окиси азота. В бензиновом двигателе кислород нужен для сжигания топлива, а теперь его нет в достаточном количестве, так как азот «украл» его. В результате из-за неполного сгорания топлива двигатель теряет часть мощности, выбрасывая NOx и в избытке CO и HC в атмосферу. О топливной экономичности говорить не приходится.

Что делает клапан EGR?

Клапан EGR, являющийся основой всей системы, позволяет части сгоревших отработавших газов вернуться обратно во впускной коллектор и смешаться со свежим зарядом воздуха. Кислород повышает температуру горения, таким образом, за счет введения отработавших газов (т.е. искусственного уменьшения содержания кислорода в составе горючей смеси) происходит снижение температуры сгорания. Это приводит к снижению количества кислорода, взаимодействующего с азотом, таким образом, снижается количество NOx.

Рециркуляция ОГ имеет и другие преимущества. В бензиновых двигателях она снижает насосные потери за счет снижения перепада давления на дроссельной заслонке. Более низкие температуры сгорания предотвращают детонацию, поэтому может быть установлен более ранний момент зажигания, что обеспечит повышение крутящего момента. В дизельных двигателях она снижает «жесткую» работу двигателя на холостом ходу, так как пониженное содержание кислорода понижает давление сгорания.

Проблемы и неисправности системы EGR (AGR)

1. Самая распространенная проблема связана с отложениями углерода на пластине или гнезде клапана. Как правило, это вызвано впуском загрязненной смеси. Что говорит о закупорке вентиляционной системы картера двигателя, износе цилиндров или поршневых колец двигателя, неисправности зарядного турбоагрегата (поворотной лопатки турбины), высоком уровне моторного масла, неэффективном сгорании, при котором остатки нагара циркулируют через клапан EGR, износе форсунок, снижающем точность впрыска топлива, а так же прочих проблемах, связанных с неисправностями расходомера воздуха, вакуумного насоса, трубопроводов и соединений. Неисправности могут возникать по отдельности, либо в любых комбинациях друг с другом.

2. Если клапан EGR засорен, то при открытии и закрытии его будет заклинивать, либо он будет медленно реагировать.

3. Если клапан заклинивает при открытии, то это приведет к неэффективной работе бензинового двигателя на холостом ходу, снижению мощности дизельного двигателя и образованию черного дыма на старых системах без расходомера воздуха.

4. Если клапан заклинивает при закрытии, то это приведет к очень «жесткой» работе дизельного двигателя и неэффективному расходу топлива в бензиновых двигателях. Если клапан медленно реагирует, то проблемы становятся менее очевидными, что приводит к неисправностям, связанным с работой двигателя на холостом ходу и управляемостью автомобиля в целом.

5. В некоторых случаях загорается лампа неисправности (MIL), что указывает на неисправность катализатора.

Зачем отключить систему ЕГР

1. В случае заклинивания клапана ЕГР ваш двигатель будет нестабильно работать на холостом ходу и с повышенным расходом топлива и пониженной динамикой на всех режимах работы;

2. Вам не нужно периодически осуществлять чистку клапана ЕГР, а так же примыкающих к нему трубок;

3. Вам не будет доставлять дискомфорт сигнальные лампы на комбинации приборов, включая лампу «ошибка двигателя» или «check engine», и вы сможете не отвлекаться от дороги на светящуюся панель;

4. Вам не придется больше нести финансовые траты на ремонт системы и замену составляющих;

5. Кулер системы ЕГР связан с системой охлаждения двигателя. И при его повреждении существует большая вероятность того, что отработавшие газы попадут в систему охлаждения двигателя. Что приводит к выбрасыванию охлаждающей жидкости из расширительного бачка.

6. В случае, если вы периодически не будете чистить впускной коллектор, то:

— Заклинивают заслонки на коллекторе;

— Во впускном коллекторе возникают ненужные завихрения;

— Сажа, которая оседает на стенках впускного коллектора из-за клапана ЕГР, со временем каменеет. После чего под влиянием температур она (сажа) трескается, и отделившиеся куски могут попасть в цилиндр двигателя и налипнуть на клапан. Это может привести к повышенному расходу топлива и капитальному ремонту ГБЦ или всего двигателя.

Отключив и заглушив клапан ЕГР, всех вышеперечисленных проблем можно избежать.

Как мы производим отключение клапана ЕГР и сажевого фильтра ДПФ

Деактивация клапана ЕГР и датчика противодавления DPF, который установлен у сажевого фильтра на выпускной трубе системы отработавших газов, осуществляется программно с сохранением заводской оригинальной калибровки Евро 4 и Евро 5. При оказании услуг мы используем профессиональные диагностические сканеры, программаторы и только проверенные временем решения. Мы ни в коем случае не прошиваем ваш автомобиль на Евро 3, чтоб услуга для вас и двигателя вашего автомобиля была безопасна, и по итогу ваша проблема была решена раз и навсегда, без последствий.

Видео №1. Отключение клапана ЕГР и сажевого фильтра на грузовике ГАЗ 3309 с двигателем ММЗ Д 245.

Видео №2. Отключение клапана ЕГР и сажевого фильтра на ГАЗон Некст с двигателем ЯМЗ.

Видео №3. Отключение клапана ЕГР и сажевого фильтра ДПФ на МАН ТГЛ 8.180 (MAN TGL).

Видео №4. Отключение клапана ЕГР и сажевого фильтра на Митсубиси Фусо Кантер (Mitsubishi FUSO Canter).

Видео №5. Отключение клапана ЕГР и сажевого фильтра ДПФ на ПАЗ-4234-04 с дв. ЯМЗ-534 Евро-4.

Видео №6. Отключение клапана ЕГР на элитном автобусе Freightliner Entegra Aspire с двигателем Cummins.

Как самостоятельно программно отключить клапан ЕГР и мочевину AdBlue

Вы можете самостоятельно отключить мочевину и клапан ЕГР на своем грузовике или автобусе способом, зависящем от марки вашей технике. Для программного отключения мы подготовили для вас раздел «Оборудование SCR+EGR», в котором вы найдете необходимое оборудование с вашей техникой, а так же необходимые оригинальные заводские прошивки Евро 4 и Евро 5 с отключенными системами AdBlue SCR и EGR. Мы не только оснастим вас необходимым оборудованием и программным обеспечением, но и проведем подробное наглядное обучение и окажем профессиональную техническую поддержку, закроем вопрос «под ключ». Вы можете перейти в раздел «Оборудование SCR+EGR», кликнув сюда.

Техника и двигатели

Это лишь малый список технике и двигателей, на которых мы поможем вам решить вопрос с клапаном ЕГР и сажевым фильтром DPF. Не нашли свою технику или двигатель в таблице выше, свяжитесь с нами любым удобным для вас способом из раздела «Контакты», и мы найдем способ, как вам помочь.

Стоимость. Цена

Стоимость услуг по отключению клапана ЕГР и удалению сажевого фильтра DPF и катализатора на грузовых автомобилях, автобусах и двигателях вы можете уточнить, связавшись с нами удобным для вас способом из раздела «Контакты».

Мы рекомендуем вам делать автомобиль «под ключ«, то есть одновременно с отключением мочевины производить удаление сажевого фильтра или катализатора.

Отключение клапана ЕГР на Евро-6

Подробную информацию об отключении клапана ЕГР на грузовых автомобилях, автобусах и двигателях Евро 6 вы можете получить, связавшись с нами удобным для вас способом из раздела «Контакты».

Наши конкурентные преимущества

• Являемся производителем и разработчиком решений по отключению мочевины, включая программное обеспечение и эмуляторы AdBlue;

• Мы мобильны и оперативны. Готовы приехать или прилететь в удобное для вас время и место;

• Наши эмуляторы кроме системы SCR подменяют алгоритм работы датчиков NOx и DPF, поэтому вам вместо 3х устройств достаточно установить одно;

• Официальная гарантия 3 года на оказанные услуги и установленное оборудование составляет;

• Любая удобная для вас форма оплаты;

• Круглосуточная техническая поддержка;

• 8 лет работы в данном направлении позволяют нам называться экспертами и профессионалами в нашей отрасли

• Наша продукция всегда имеется на складах;

• Партнерская сеть более 150 точек по всему Миру;

• Решаем все вопросы «под ключ»;

• С нами обо всём можно договориться.

После отключения клапана EGR

После отключения системы EGR наличие сажевого фильтра DPF становится необязательным, ведь наши решения избавляют вас и от проблем, связанных с датчиком дифференциального давления (датчик противодавления). Появляется возможность удалить сажевый фильтр из глушителя, тем самым, избавив себя от проблем с забитым сажевым фильтром, лопнувшим валом турбокомпрессора, лопнувшими гофрами системы выпуска отработавших газов и повышенным расходом топлива в дальнейшем (основная причина выхода из строя катализатора — это большое содержание серы в Российском топливе). Подробней в разделе «Удаление катализатора».

Post Scriptum

Если вы хотите отключить клапан ЕГР (АГР) или удалить сажевый фильтр ДПФ на грузовом автомобиле, автобусе, тракторе, форвардере, харвестере, телескопическом погрузчике или любой другой технике или двигателе, свяжитесь с нами любым удобным для вас способом из раздела «Контакты», и мы с радостью на них ответим.

ТракСистемс. Качественные решения, проверенные временем.

Отключение ЕГР в двигателях ЯМЗ

Телефон

Сообщение*

Что такое система EGR (AGR)

Рециркуляция отработавших газов (EGR — Exhaust Gas Recirculation) повышает эффективность работы двигателя, уменьшает расход топлива, снижает «жесткую» работу дизельного двигателя и детонацию в бензиновом двигателе.

Для чего нужна рециркуляция.

Когда температура в камере сгорания становится очень высокой, кислород и азот в поданном в цилиндры воздухе начинают взаимодействовать друг с другом и образуют окиси азота. В бензиновом двигателе кислород нужен для сжигания топлива, а теперь его нет в достаточном количестве, так как азот «украл» его. В результате из-за неполного сгорания топлива двигатель теряет часть мощности, выбрасывая NOx и в избытке CO и HC в атмосферу. О топливной экономичности говорить не приходится.

Что делает клапан EGR?

Клапан EGR, являющийся основой всей системы, позволяет части сгоревших отработавших газов вернуться обратно во впускной коллектор и смешаться со свежим зарядом воздуха. Кислород повышает температуру горения, таким образом, за счет введения отработавших газов (т.е. искусственного уменьшения содержания кислорода в составе горючей смеси) происходит снижение температуры сгорания. Это приводит к снижению количества кислорода, взаимодействующего с азотом, таким образом, снижается количество NOx.

Рециркуляция ОГ имеет и другие преимущества. В бензиновых двигателях она снижает насосные потери за счет снижения перепада давления на дроссельной заслонке. Более низкие температуры сгорания предотвращают детонацию, поэтому может быть установлен более ранний момент зажигания, что обеспечит повышение крутящего момента. В дизельных двигателях она снижает «жесткую» работу двигателя на холостом ходу, так как пониженное содержание кислорода понижает давление сгорания.

Проблемы системы EGR (AGR)

Самая распространенная проблема связана с отложениями углерода на пластине или гнезде клапана. Как правило, это вызвано впуском загрязненной смеси. Что говорит о закупорке вентиляционной системы картера двигателя, износе цилиндров или поршневых колец двигателя, неисправности зарядного турбоагрегата (поворотной лопатки турбины), высоком уровне моторного масла, неэффективном сгорании, при котором остатки нагара циркулируют через клапан EGR, износе форсунок, снижающем точность впрыска топлива, а так же прочих проблемах, связанных с неисправностями расходомера воздуха, вакуумного насоса, трубопроводов и соединений. Неисправности могут возникать по отдельности, либо в любых комбинациях друг с другом.

Симптомы неисправности клапана ЕГР

Если клапан EGR засорен, то при открытии и закрытии его будет заклинивать, либо он будет медленно реагировать. Если клапан заклинивает при открытии, то это приведет к неэффективной работе бензинового двигателя на холостом ходу, снижению мощности дизельного двигателя и образованию черного дыма на старых системах без расходомера воздуха. Если клапан заклинивает при закрытии, то это приведет к очень «жесткой» работе дизельного двигателя и неэффективному расходу топлива в бензиновых двигателях. Если клапан медленно реагирует, то проблемы становятся менее очевидными, что приводит к неисправностям, связанным с работой двигателя на холостом ходу и управляемостью автомобиля в целом. В некоторых случаях загорается лампа неисправности (MIL), что указывает на неисправность катализатора.

Зачем отключить систему ЕГР

1). В случае заклинивания клапана ЕГР ваш двигатель будет работать:

а). С повышенным расходом топлива и пониженной динамикой на всех режимах работы;

б). Нестабильно на холостых оборотах;

2). Вам не нужно периодически осуществлять чистку клапана ЕГР, а так же примыкающих к нему трубок;

3). Вам не будет доставлять дискомфорт сигнальные лампы на комбинации приборов, включая лампу «ошибка двигателя» или «check engine», и вы сможете не отвлекаться от дороги на светящуюся панель;

4). Вам не придется больше нести финансовые траты на ремонт системы и замену составляющих;

5). В случае, если вы периодически не будете чистить впускной коллектор, то:

а). Заклинивают заслонки на коллекторе;

б). Во впускном коллекторе возникают ненужные завихрения;

в). Сажа, которая оседает на стенках впускного коллектора из-за клапана ЕГР, со временем образует твёрдые отложения. После чего под влиянием температур она (сажа) трескается, и отделившиеся куски могут попасть в цилиндр двигателя и налипнуть на клапан. Это может привести к повышенному расходу топлива и капитальному ремонту ГБЦ или всего двигателя.

6). Кулер системы ЕГР связан с системой охлаждения двигателя. И при его повреждении существует большая вероятность того, что отработавшие газы попадут в систему охлаждения двигателя. Что приводит к выбрасыванию охлаждающей жидкости из расширительного бачка.Или наоборот антифриз пойдёт в камеру сгорания вместе с сажей. В итоге получаем дорогостоящий ремонт ДВС.

Отключив и заглушив клапан ЕГР, всех вышеперечисленных проблем можно избежать.

Как мы производим отключение клапана ЕГР и сажевого фильтра ДПФ

Деактивация клапана ЕГР и датчика противодавления DPF, который установлен у сажевого фильтра на выпускной трубе системы отработавших газов, осуществляется программно с сохранением заводской оригинальной калибровки Евро 4 и Евро 5. При оказании услуг мы используем профессиональные диагностические сканеры, программаторы и только проверенные временем решения. Мы ни в коем случае не прошиваем ваш автомобиль на Евро 3, чтоб услуга для вас и двигателя вашего автомобиля была безопасна, и по итогу ваша проблема была решена раз и навсегда, без последствий.

Сколько это стоит и как долго это занимает по времени?

— отключить ЕГР мы Вам сможем в день обращения,любая форма оплаты;

— стоимость отключения зависит от количества грузовиков, которые Вы хотите сделать;

— чтобы узнать точную стоимость, позвоните нам +7 (910) 131-10-10 и уточните этот вопрос по телефону!

Где Вы находитесь и можете ли Вы приехать ко мне?

— мы находимся в Нижнем Новгороде. У нас существует выезд к клиенту в любую точку России!

Клапаны EGR – Полная история

Hella Gutmann Solutions описывает эволюцию клапанов EGR с течением времени и предлагает несколько советов по поиску неисправностей.

Производители транспортных средств (VM) по всему миру были вынуждены снижать выбросы выхлопных газов в результате ужесточения государственного законодательства. Это относится как к дизельным, так и к бензиновым двигателям, причем больше внимания уделяется дизельным двигателям из-за более высокого уровня загрязняющих веществ оксидов азота (NOX), которые они выбрасывают в атмосферу.

Система рециркуляции отработавших газов (EGR) помогает уменьшить выбросы NOX, образующиеся в камере сгорания при высокой температуре сгорания двигателя, путем введения части выхлопных газов во всасываемый воздух, тем самым снижая температуру. Система рециркуляции отработавших газов активируется в дизельных двигателях, когда температура выхлопных газов достигает 450 ̊C, тогда как в бензиновых двигателях она составляет 650 ̊C. Кроме того, существуют как внутренние, так и внешние методы EGR.

При внутренней системе рециркуляции отработавших газов выхлопные газы и всасываемый воздух смешиваются внутри камеры сгорания. На всех четырехтактных двигателях это достигается системным перекрытием впускных и выпускных клапанов. Конструкция означает, что скорость рециркуляции отработавших газов очень низкая, и на нее можно повлиять только в ограниченной степени. Только после разработки регулируемого управления клапаном стало возможным активно влиять на скорость рециркуляции в зависимости от нагрузки и оборотов. Напротив, внешний EGR осуществляется с помощью дополнительной линии между выпускным коллектором/выхлопной трубой и впускным коллектором, а также клапана EGR.

Эволюция клапана EGR

Первые системы управлялись тарельчатым клапаном, который открывался или закрывался с помощью вакуумной камеры (пневматический привод). Давление впускной трубы служило управляющей переменной для вакуумной камеры. Поэтому положение тарельчатого клапана зависело от рабочего состояния двигателя.

Для дальнейшего влияния на скорость рециркуляции отработавших газов установлены пневматические обратные клапаны, клапаны ограничения давления и запаздывающие клапаны. Некоторые системы также учитывают противодавление выхлопных газов в качестве управляющего давления для вакуумной камеры. В некоторых рабочих состояниях EGR полностью отключается. Это возможно благодаря установке электрических переключающих клапанов в линии управления. Несмотря на эти возможности влияния на скорость рециркуляции, система всегда зависела от состояния нагрузки двигателя и связанного с ним вакуума впускной трубы для управления вакуумной камерой.

Для удовлетворения требований, предъявляемых к современным двигателям независимо от разрежения во впускной трубе, были разработаны электроприводы для клапанов EGR. Также были интегрированы датчики для определения положения клапана. В дополнение к шаговым двигателям, линейным соленоидам и вращающимся соленоидам, двигатели постоянного тока теперь также используются в качестве электрических приводов.

Регулирующий клапан также изменился, теперь также используются поворотные золотники и откидные клапаны. Хотя клапан EGR является наиболее важным, в системе также требуется несколько других элементов, таких как термоклапаны и датчик давления, а также датчики температуры отработавших газов, кислорода и давления отработавших газов.

Диагностика системы EGR

Из-за высоких нагрузок, которые он должен выдерживать, клапан EGR, как правило, является наиболее вероятным источником неисправностей. Со временем масло, туман и сажа от выхлопных газов препятствуют работе клапана, постепенно уменьшая размер отверстия, пока оно не станет полностью закрытым. Это вызывает неуклонное снижение количества рециркулируемых выхлопных газов, что влияет на выбросы выхлопных газов.

В других случаях шланг для вакуума может вызвать неисправности. Однако отсутствие вакуума также может быть вызвано неисправностью датчика давления или термоклапана.

Существует несколько способов проверки системы EGR. Системы, которые не могут выполнять самодиагностику, можно проверить с помощью мультиметра, ручного вакуумного насоса и цифрового термометра.

Прежде чем технические специалисты приступят к комплексным испытаниям, они должны провести визуальный осмотр, чтобы убедиться, что все вакуумные линии герметичны, правильно подключены и проложены без перегибов. Точно так же они должны проверить правильность подсоединения всех электрических соединений на датчике давления и переключателе, а также на исправность кабелей. Наконец, клапан рециркуляции отработавших газов и подключенные к нему линии должны быть проверены на наличие утечек.

Если при визуальном осмотре не обнаружено дефектов, системы EGR с возможностью диагностики можно проверить с помощью подходящего диагностического прибора.

Ключом к эффективной диагностике является проверка компонентов, которые лишь косвенно влияют на систему рециркуляции отработавших газов. Если блок управления получает неверное значение от датчика массового расхода воздуха, то количество выхлопных газов, подлежащих рециркуляции, также будет рассчитано неправильно. Это может ухудшить показатели выбросов и вызвать серьезные проблемы с работой двигателя.

Также возможно, что при диагностике неисправности не отображаются, и проверка исполнительных механизмов также не указывает на проблему. В этом случае клапан может быть сильно загрязнен, и клапан больше не обеспечивает открытие, требуемое блоком управления. Поэтому рекомендуется снять клапан EGR и проверить его на загрязнение. После замены любого компонента в системе EGR память неисправностей должна быть удалена с помощью инструмента megamacs и, при необходимости, значения адаптации восстановлены до указанных настроек ВМ. Наконец, еще раз прочтите память неисправностей, чтобы убедиться в отсутствии дальнейших проблем.

Для получения дополнительной информации нажмите здесь .

Использование одностороннего клапана для оптимизации производительности турбокомпрессора в двигателе со смешанной системой рециркуляции отработавших газов нет

_X . Термическое, химическое и разбавляющее воздействие рециркуляции отработавших газов помогает снизить выбросы NO _X в двигатель. Традиционно в этом приложении на протяжении нескольких десятилетий использовалась система рециркуляции отработавших газов высокого давления (Park et al., 2014). Различные компоновки EGR были опробованы для проверки их влияния на производительность и выбросы двигателя (Mao et al., 2015; Zheng et al., 2004; Vitek et al., 2008) и концепция двойного контура, которая включает в себя высокую Из них рождается контур EGR с давлением (HP-EGR) и контур EGR с низким давлением (LP-EGR).

В системе LP-EGR выхлопные газы удаляются со стороны низкого давления турбины и подаются на сторону низкого давления компрессора (рис. 1А). Основное преимущество системы LP-EGR заключается в том, что турбина согласована, и, следовательно, перепад давления в двигателе не изменяется. Поскольку размер компрессора может отличаться от размера турбины, система LP-EGR может обеспечить большое количество EGR, особенно при низких скоростях и условиях высокой нагрузки (Williams et al., 2017). Кроме того, поскольку линия подачи LP-EGR длиннее, чем у HP-EGR, смешивание газа LP-EGR и свежего воздуха улучшается, что приводит к более однородной смеси в цилиндрах. По сравнению с системой HP-EGR, система LP-EGR также оказывает меньшее влияние на энтальпию на входе в турбину, поскольку скорость EGR варьируется. Таким образом, изменение скорости вращения турбонагнетателя, эффективности компрессора и PMEP минимально по мере увеличения скорости EGR, и, как правило, может быть достигнуто более высокое давление наддува (Mao et al., 2015; Maiboom et al., 2010). Благодаря достаточному расширению через турбину потребность в охлаждении системы LP-EGR ниже, а распределение EGR на цилиндр лучше, чем в системе HP-EGR (van Aken et al. , 2007; Torregrosa et al., 2006). ). Кроме того, LP-EGR еще раз охлаждается (по сравнению с HP-EGR) через промежуточный охладитель, что приводит к более низким температурам в коллекторе (Jun et al., 2007). Однако потенциальная проблема с двигателем, работающим только на LP-EGR, заключается в том, что EGR всегда будет проходить через CAC, где может произойти конденсация и выпадение воды. Вода может мешать работе двигателя, если она конденсируется в больших количествах.

РИСУНОК 1 . Схема системы (A, слева) LP-EGR и (B, справа) HP-EGR.

Система HP-EGR, с другой стороны, полностью ограничена частью воздушной системы высокого давления, до турбины и после компрессора (рис. 1B). По мере увеличения HP-EGR противодавление выхлопных газов уменьшается. Эта система основана на положительном градиенте давления для направления EGR к впускному коллектору. Во время стехиометрической работы, когда впуск дросселируется, давление во впускном коллекторе может быть ниже, чем давление выхлопа, создавая таким образом эффект вакуума, который заставляет EGR течь без помощи дополнительного противодавления. Система HP-EGR более широко используется в дизельных двигателях из-за более простой компоновки, меньшего эффекта загрязнения компрессора и лучшей реакции EGR, чем другие системы EGR. С увеличением скорости HP-EGR в условиях частичной нагрузки противодавление выхлопных газов уменьшается, что приводит к уменьшению разницы давлений между впуском и выпуском. Это помогает снизить насосные потери, связанные с уменьшением расхода топлива (Williams et al., 2017; van Aken et al., 2007).

Юго-Западный научно-исследовательский институт (SwRI) постоянно исследует новые концепции технологии двигателей в рамках нескольких внутренних исследовательских программ и Консорциума высокоэффективных бензиновых двигателей (HEDGE™). Предыдущие исследования HEDGE-II показали, что попытки согласования одного турбокомпрессора или нагнетателя с двигателем типа HEDGE оказались трудными (Joo et al., 2012). Когда оборудование повышения давления было настроено для работы на низкой скорости, диапазон расхода ограничивает работу на высокой скорости. И наоборот, при работе на высоких скоростях системы наддува были неспособны обеспечить высокие отношения давления, необходимые для работы на низких скоростях. Было высказано предположение, что двигатель HEDGE с системой HP-EGR и LP-EGR может соответствовать требованиям кривой крутящего момента с одним турбокомпрессором. Одно из предыдущих исследований (Alger et al., 2005) было проведено на бензиновом двигателе с различными степенями сжатия и конфигурациями EGR при различных скоростях и режимах нагрузки: HP-EGR с 17,5:1 CR, LP-EGR и HP-EGR. Системы рециркуляции отработавших газов с внешним наддувом при CR 12,5: 1. Исследование показало, что концепция HEDGE имеет потенциал для достижения почти таких же показателей экономии топлива, как дизельный двигатель, оборудованный для соответствия уровням выбросов MY2002/2004. Другое исследование (Mao et al., 2015), проведенное на дизельном двигателе большой мощности, показало, что двухконтурная система рециркуляции отработавших газов способна обеспечить наилучшую тепловую эффективность тормозов (BTE) и выбросы. Это произошло потому, что система рециркуляции отработавших газов с двойным контуром работала с оптимальным компромиссом между общим тепловым КПД и насосными потерями, а самые низкие выбросы были связаны с надлежащей задержкой воспламенения и коэффициентом эквивалентности. Во время этого исследования система HP-EGR могла работать наилучшим образом, когда уровень EGR был ниже 22,5%, следовательно, для системы EGR с двойным контуром контур LP-EGR включался, когда уровень EGR превышал 22,5%, а уровень LP — Доля EGR увеличилась с увеличением требуемой EGR.

При работе двигателя с системой HP-EGR было замечено наличие значительного обратного потока через контур HP-EGR. В результате этого обратного потока чистый EGR, подаваемый в цилиндры, был ниже заданного. Чтобы решить эту проблему, в систему HP-EGR был встроен односторонний клапан, который помог предотвратить этот обратный поток и привел к более высокой чистой доле EGR при сохранении разумных положений привода. В этом исследовании задокументированы подходы, использованные при настройке базового двигателя для работы со смешанными системами EGR (HP-EGR и LP-EGR), а также всесторонняя оценка использования одностороннего клапана для предотвращения обратного потока, возникающего во время работы HP-EGR.

Подход

Технические характеристики двигателя и условия эксплуатации

В этом проекте для демонстрации характеристик смешанной системы рециркуляции отработавших газов использовался 2,0-литровый двигатель KIA G4KH для легких условий эксплуатации. Технические характеристики двигателя приведены ниже в Таблице 1. Максимальная нагрузка серийного двигателя G4KH составляет 23 бар BMEP и 205 кВт.

ТАБЛИЦА 1 . Характеристики двигателя.

Уровень удельной мощности этого двигателя находится в диапазоне от среднего до высокого, однако поддержание такой высокой производительности с рециркуляцией отработавших газов было маловероятным. Следовательно, цель состояла в том, чтобы поддерживать постоянное BMEP 20 бар в диапазоне от 2000 до 5000 об/мин и производить 85 кВт/л при 6000 об/мин (достигается при BMEP 17 бар). Предлагаемая скорость рециркуляции отработавших газов 25% будет работать со стехиометрической заправкой во всех точках, но допускается снижение рециркуляции отработавших газов для достижения целевого показателя BMEP и стабилизации процесса сгорания. Один турбонагнетатель был адаптирован для удовлетворения требований к крутящему моменту на низких скоростях при работе с LP-EGR, чтобы сохранить возможности продувки. Предполагалось, что на высоких скоростях тот же турбокомпрессор сможет удовлетворить требования к крутящему моменту на высоких скоростях при работе с HP-EGR. На рис. 2 показана базовая линия и предлагаемая кривая крутящего момента.

РИСУНОК 2 . Базовые и предлагаемые кривые производительности.

Установка двигателя и базовые испытания

Двигатель был установлен вместе с блоком управления двигателем (ECU), предоставленным Hyundai Motor Company (HMC), который был загружен производственной калибровкой для проведения всех операций обкатки двигателя и для базовых испытаний двигатель. Двигатель был проверен на соответствие ожидаемому удельному расходу топлива при торможении (BSFC) в более чем 50 различных рабочих точках. Также была проверена кривая крутящего момента до 6000 об/мин. В качестве основы для будущих сравнений BSFC использовались восемь конкретных рабочих условий скорости нагрузки (показаны в таблице 2).

ТАБЛИЦА 2 . Измеренный BSFC в условиях теста HEDGE.

После проверки двигателя на испытательном стенде модель GT-Power, отправленная HMC, была проверена в соответствии с результатами двигателя. Затем модель была модифицирована, чтобы включить систему HP-EGR с набором клапанов горячей и холодной сторон, систему LP-EGR и подходящий турбонагнетатель. Первоначально турбокомпрессор OEM был масштабирован в модели, чтобы показать, что он может соответствовать целевым кривым выступа с конфигурацией Blended EGR. Затем эти результаты были использованы для подбора возможных турбокомпрессоров к двигателю. В дальнейшем в исследовании использовался увеличенный турбокомпрессор GT2056, предоставленный Garrett Turbochargers (ранее Honeywell).

Все полученные результаты были получены при целевом режиме рециркуляции отработавших газов 25 %, за исключением 2 000 об/мин и ниже, где скорость рециркуляции отработавших газов была снижена до 15 % для достижения целевого значения BMEP. Номинальная мощность 90 кВт/л (по сравнению с предлагаемой целью 85 кВт/л) была достигнута при номинальной мощности 6 000 об/мин, 18 бар BMEP и 25 % рециркуляции отработавших газов.

На рис. 3 показано, как две системы рециркуляции отработавших газов объединяются для удовлетворения общих требований к системе рециркуляции отработавших газов двигателя при полной нагрузке. При 2000 об/мин EGR обеспечивалась исключительно системой LP-EGR. Поскольку давление на входе в турбину увеличилось и потребовалось перепускание выхлопных газов через перепускной клапан, был использован HP-EGR. Общая стратегия управления EGR заключалась в том, чтобы использовать как можно больше HP-EGR при открытом перепускном клапане (рис. 4). Это связано с тем, что HP-EGR имеет меньшие насосные потери, связанные с его работой, поскольку он использует перепад давления для привода EGR.

РИСУНОК 3 . Смешанный EGR из систем HP-EGR и LP-EGR.

РИСУНОК 4 . Диаметр вестгейта при полной нагрузке.

Особое внимание уделялось характеристикам компрессора, чтобы определить, приводит ли стратегия рециркуляции отработавших газов к нежелательным рабочим областям, а именно к дросселированию или помпажу. Помпаж наиболее вероятен при низкой скорости и более высокой нагрузке, когда массовый расход низок, но степень повышения давления высока. Дроссель возникает при более высоких массовых расходах, когда компрессор достигает физического предела массового расхода. На Рис. 5 (СЛЕВА) показана смешанная рабочая область рециркуляции отработавших газов на базовом (стандартном) компрессоре (данные являются собственностью компании, поэтому значения степени сжатия, скорости, массового расхода и эффективности скрыты). Ключевым выводом из рисунка является то, что смешанная работа рециркуляции отработавших газов с базовым компрессором привела его к нежелательным рабочим областям дросселирования и помпажа, поэтому для этого исследования использовался другой компрессор (масштабированный по массовому расходу).

РИСУНОК 5 . Смешанные рабочие точки EGR на карте (СЛЕВА) Базовый/стандартный компрессор и (СПРАВА) Карта эффективности нового компрессора.

Стратегия смешанной системы рециркуляции отработавших газов позволяла одному турбонагнетателю работать в широком диапазоне скоростей. На высоких скоростях HP-EGR уменьшал массовый поток через турбонагнетатель, позволяя использовать турбонагнетатель меньшего размера по сравнению с использованием LP-EGR на высоких скоростях. Стратегия LP-EGR на низких скоростях увеличила массовый поток через турбонагнетатель по сравнению с HP-EGR. Более высокий массовый расход вызывал большую работу расширения в турбине, что приводило к более низкому наддуву и смещению рабочей точки компрессора вправо (в сторону от помпажа). На рис. 5 (справа) показаны рабочие точки нового компрессора (масштабированная модель Garrett Turbochargers), указывающие на то, что поток не попадает в области помпажа и дросселирования, как это было с базовым компрессором. Этот запас будет сохранен, если EGR будет заменен на свежий воздух, чтобы работать с более высоким BMEP.

Преобразование смешанного EGR

После проведения базовых испытаний и проверки модели были предприняты шаги по изменению конфигурации для соответствия стратегии смешанного EGR. Начальная часть этапа включала установку контуров LP-EGR и HP-EGR (с клапанами и охладителями). Система HP-EGR состояла из клапанов горячей и холодной сторон, охладителей EGR и одностороннего клапана. Оба набора клапанов были независимо оценены при моделировании и на двигателе, и было обнаружено, что при наличии клапанов горячей стороны через турбину проходит более высокий массовый расход, что приводит к большему наддуву и более высоким нагрузкам, достигаемым во время работы LP-EGR. . Из-за этого повышения производительности клапаны горячей стороны были выбраны в конфигурации HP-EGR. Требования к системе зажигания увеличились с увеличением разбавления из-за EGR. Таким образом, штатная система зажигания была заменена прототипом системы зажигания BorgWarner Dual Coil Ignition (DCI), в которой используется технология Dual Coil Offset (DCO™), ранее разработанная SwRI (Alger et al. , 2011). На рис. 6 показана полная схема смешанной конфигурации EGR.

РИСУНОК 6 . Смешанная конфигурация EGR.

Производственный контроллер, использовавшийся для начальной обкатки и проверки, не был способен управлять двойными контурами рециркуляции отработавших газов, поэтому двигатель был переведен на специальный контроллер с полными полномочиями на основе cRIO (Compact Reconfigurable Input Output) от National Instruments. cRIO был сконфигурирован для работы EGR, впускных дроссельных клапанов и системы DCI. Впускной ограничительный клапан использовался для привода LP-EGR на низких скоростях, когда давление впуска было выше, чем давление выхлопа. При установке смешанных компонентов EGR была выполнена проверка контроллера SwRI. Результаты этого тестирования сравнивались с данными, собранными с помощью базового/базового контроллера (Таблица 2), чтобы гарантировать, что характеристики двигателя могут быть воспроизведены в восьми точках HEDGE. Полученная разница между штатным контроллером и контроллером SwRI, как видно на рисунке 7, показывает, что характеристики двигателя соответствуют ожидаемым допускам.

РИСУНОК 7 . BSFC Процентная разница между базовым (базовым) контроллером и контроллером SwRI.

За проверкой контроллера SwRI последовало дальнейшее моделирование и тестирование двигателя для полной смешанной системы EGR. Во время испытаний было замечено, что имеется достаточный обратный поток всасываемого топлива через систему HP-EGR. В некоторых рабочих точках этот обратный поток не позволял рециркуляции отработавших газов поступать в цилиндр. В следующем разделе подробно рассказывается об использовании одностороннего клапана для предотвращения этого обратного потока.

Односторонний клапан

Как указывалось ранее, во время работы HP-EGR мгновенные пульсации давления будут возвращать всасываемый заряд обратно через контур HP-EGR. Этот обратный поток создавал более высокие пиковые значения массового расхода через контур HP-EGR и ограничивал максимальное количество HP-EGR. В некоторых рабочих условиях перепад давления между впускным и выпускным коллектором не позволял потоку HP-EGR, и главный дроссель должен был быть закрыт, чтобы создать перепад давления для приведения в действие HP-EGR. Односторонний клапан уменьшал обратный поток в контур HP-EGR и позволял использовать HP-EGR там, где перепад давления в коллекторе на двигателе не приводил к естественному приводу HP-EGR. Первоначальное моделирование показало, что существуют некоторые условия, при которых возможен обратный поток (рис. 8). Обратный поток присутствовал, когда прогнозируемый массовый расход был ниже нуля.

РИСУНОК 8 . Массовый расход HP-EGR, указывающий на противоток.

Односторонний клапан, расположенный на соединении контура HP-EGR с впускным коллектором, предотвращает этот обратный поток. Устранение обратного потока должно обеспечить больший поток HP-EGR для данной разницы давлений. Односторонние клапаны были смоделированы в GT-Power как отверстия с коэффициентом обратного нагнетания, равным нулю (рис. 9). Эта модель представляла собой максимальный потенциал одностороннего клапана.

РИСУНОК 9 . Односторонний клапан, смоделированный в GT-Power.

При 3000 об/мин, BMEP 13 бар и рециркуляции отработавших газов 15% более высокий пиковый массовый расход развивался через контур высокого давления-рециркуляции отработавших газов без одностороннего клапана (обратного клапана), как показано на рис. при низкой нагрузке и высокой скорости, а также в условиях высокой нагрузки (рис. 11). Значительный обратный поток во всех точках предполагал потенциальное расширение работы HP-EGR.

РИСУНОК 10 . Обратный поток при 3000 об/мин, 13 бар BMEP и 15 % EGR.

РИСУНОК 11 . Сравнение одностороннего клапана на (A, слева) 2000 об/мин, 2 бар BMEP; (B, справа) 4500 об/мин, 18 бар BMEP.

Использование одностороннего клапана в контуре HP-EGR помогло снизить пиковый массовый расход примерно на 50% при 2000 об/мин, 2 бара BMEP и примерно на 25 % при 4500 об/мин, 18 бар BMEP.

При более внимательном рассмотрении графиков Log P и Log V (рис. 12) для вышеуказанных условий видно, что с самого начала нет существенной разницы между случаями с обратным клапаном и без него. Следует отметить, что это исследование проводилось в основном в одинаковых условиях между случаями, и, следовательно, на графиках Log P и Log V не наблюдалось существенной разницы.

РИСУНОК 12 . Сравнение Log P и Log V с обратным клапаном и без него на (A) 3000 об/мин, 13 бар BMEP; (B) 2000 об/мин, 2 бар BMEP и (C) 4500 об/мин, 18 бар BMEP.

Моделирование показало более разумное положение клапана EGR, когда система HP-EGR работает с односторонним клапаном, а не без одностороннего клапана. Это в значительной степени проявляется в условиях 3000 об/мин, 13 бар, где без одностороннего клапана более высокое положение привода на 67% обеспечивает более низкую долю рециркуляции отработавших газов в цилиндре по сравнению со случаем с односторонним клапаном (таблица 3).

ТАБЛИЦА 3 . Положение привода рециркуляции отработавших газов и рециркуляция отработавших газов в цилиндре при 3000 об/мин и 13 бар BMEP.

Наибольшее снижение пикового массового расхода с односторонним клапаном и наибольшее изменение положения привода клапана рециркуляции отработавших газов наблюдались при рабочих условиях BMEP 13 бар при 3 000 об/мин. Это существенное снижение пикового массового расхода предполагает более высокую производительность системы рециркуляции отработавших газов в данных условиях. Следовательно, это рабочее состояние было выбрано для дальнейшего изучения. GT-Power и данные двигателя указывали, что главный дроссель должен быть закрыт, чтобы приводить в действие HP-EGR в этом состоянии (шаг 1 таблицы 4). Был введен односторонний клапан (на шаге 2 в таблице 4) при сохранении того же угла дроссельной заслонки, и моделирование предсказало 8-процентное увеличение скорости HP-EGR, ограниченное только способностью турбонагнетателей производить достаточно наддува для поддержания нагрузки. Слегка приоткрытая дроссельная заслонка не идеальна для работы, но в некоторых условиях необходима для работы HP-EGR. Кроме того, клапан HP-EGR не был полностью открыт на шаге 2, что предполагало возможность дальнейшего открытия дроссельной заслонки. Шаг 3 таблицы 4 поддерживал то же количество рециркуляции отработавших газов, что и шаг 2, но теперь дроссельная заслонка была полностью открыта. Таким образом, полезная область HP-EGR может быть расширена, что приведет к возможности большего количества HP-EGR в этом состоянии. Для шага 4 в таблице 4 максимальное количество рециркуляции отработавших газов было достигнуто на уровне 27%, что снова ограничивается наддувом. Односторонний клапан смог почти удвоить скорость HP-EGR без увеличения противодавления или PMEP. Преимущество PMEP может быть лучше реализовано вблизи границы работы HP-EGR и обычно достигается за счет увеличения скорости EGR и работы WOT, обеспечиваемой односторонним клапаном.

ТАБЛИЦА 4 . Расширение работы HP-EGR с односторонним клапаном.

Результаты одностороннего клапана на двигателе были столь же многообещающими. В условиях BMEP 13 бар при 3000 об/мин они предусмотрели более разумные положения исполнительных механизмов с точки зрения дроссельной заслонки и клапанов EGR (таблица 5).

ТАБЛИЦА 5 . Положения привода при 3000 об/мин/13 бар в условиях BMEP.

HP-EGR с односторонним клапаном также был испытан при 1500 об/мин и в условиях высокой нагрузки. На рис. 13 показано, что без одностороннего клапана из-за обратного потока выхлопных газов в систему HP-EGR чистый поток EGR в двигатель равен 0%. Однако использование одностороннего клапана даже в условиях низкой скорости и высокой нагрузки, когда поток HP-EGR не ожидается, обеспечивает 16% чистого потока EGR. Это продемонстрировало способность одностороннего клапана расширить использование HP-EGR.

РИСУНОК 13 . Поток EGR с односторонним клапаном на низкой скорости и в условиях высокой нагрузки.

При более низком пиковом массовом расходе и более высоком уровне рециркуляции отработавших газов во время работы системы рециркуляции отработавших газов высокого давления с односторонним клапаном на турбину подается более высокое давление. Следовательно, турбина меньшего размера может использоваться для извлечения такого же количества наддува с помощью одностороннего клапана. Меньшая турбина также была бы полезна в переходных режимах, поскольку она могла бы обеспечить более быстрый отклик, что привело бы к меньшей турбо-задержке.

Заключение

В этой работе было проанализировано влияние одностороннего клапана в системе HP-EGR. При исследовании смешанной системы EGR на легком бензиновом двигателе было замечено, что во время работы HP-EGR мгновенные пульсации давления возвращали EGR обратно через контур EGR высокого давления. Для достижения желаемого уровня рециркуляции отработавших газов при заданных условиях двигатель должен был затрачивать энергию в виде насосной работы. Различные симуляции с односторонним клапаном на GT-Power показали его преимущество в предотвращении любого обратного потока через контур EGR высокого давления, что, в свою очередь, привело к расширению рабочего диапазона HP-EGR. Во время моделирования это означало гораздо более широкое положение дроссельной заслонки, что сводило к минимуму работу насоса и увеличивало пропускную способность системы HP-EGR.

Заметив многообещающие результаты моделирования, установка была реализована на движке. Результаты испытаний двигателя показали разумное положение привода с точки зрения клапана рециркуляции отработавших газов и угла дроссельной заслонки. Более широкий дроссель означал, что работа по перекачиванию значительно сократилась. Несколько лучший BSFC также наблюдался при наличии односторонних клапанов, чего не наблюдалось во время моделирования. Кроме того, способность одностороннего клапана увеличивать количество рециркуляции отработавших газов при любых условиях приводила к увеличению давления в турбине. Таким образом, турбина меньшего размера может использоваться для создания такого же наддува, чтобы соответствовать требованиям нагрузки.

Будущая работа

В этом документе исследуется влияние одностороннего обратного клапана на обратный поток через систему HP-EGR. Как уже отмечалось, во время работы HP-EGR из-за значительного обратного потока через контур HP-EGR через систему проходит более высокий пиковый массовый расход для достижения заданной скорости EGR в цилиндре. С введением одностороннего клапана пиковый поток снижается, чтобы обеспечить чистую скорость рециркуляции отработавших газов в цилиндрах. Также наблюдается то, что из-за меньшего обратного потока может быть достигнуто более разумное положение привода. Объем работы был ограничен предварительным использованием одностороннего клапана на управляемость EGR в системе HP-EGR и проверкой жизнеспособности концепции. Будущие публикации будут включать всестороннее исследование улучшений производительности в отношении BSFC и оптимизированных насосных потерь при работе смешанной системы EGR в течение нормативных ездовых циклов.

Заявление о доступности данных

Наборы данных, представленные в этой статье, были одобрены членами HEDGE. Дополнительные наборы данных являются собственностью и не всегда доступны. Запросы на доступ к наборам данных следует направлять доктору Грэму Конвею [[email protected]].

Вклад авторов

Компания BD участвовала в моделировании GT-Power смешанной системы рециркуляции отработавших газов. GC и BD провели эксперименты с двигателем, а SR внесла свой вклад в интеграцию блока управления для испытаний двигателя. GH участвовал в сборе результатов для литературы.

Финансирование

Эта работа финансировалась в рамках консорциума HEDGE-III ^TM Юго-Западного научно-исследовательского института.

Конфликт интересов

Авторы заявляют, что исследование проводилось при отсутствии каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могли бы быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.

Ссылки

Алджер Т., Гингрич Дж., Мангольд Б. и Робертс К. (2011). Система зажигания с непрерывным выпуском для расширения предела рециркуляции отработавших газов в двигателях SI. Международный SAE. Дж. Инж. 4 (1), 677–692. doi:10.4271/2011-01-0661

CrossRef Full Text | Google Scholar

Алджер Т., Ханхе С., Робертс К. и Райан Т. (2005). Бензиновый двигатель для тяжелых условий эксплуатации — многоцилиндровый образец высокоэффективной технологии с низким уровнем выбросов. Технический документ SAE 2005-01-1135. doi:10.4271/2005-01-1135

CrossRef Full Text | Google Scholar

Джу, С., Алджер, Т., Чедуэлл, К., и Де Охеда, В. (2012). Высокоэффективный бензиновый двигатель для тяжелых условий эксплуатации. Международный SAE. Дж. Инж. 5 (4), 1768–1789. doi:10.4271/2012-01-1979

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Джун Дж., Сонг С., Чун К. и Ли К. (2007). Сравнение уровня NOx и BSFC для систем HP-EGR и LP-EGR дизельного двигателя большой мощности. Технический документ SAE 2007-01-3451. doi:10.4271/2007-01-3451

CrossRef Full Text | Google Scholar

Maiboom, A., Tauzia, X., Shah, S., and Hétet, J. (2010). Экспериментальное исследование системы рециркуляции отработавших газов низкого давления на автомобильном дизельном двигателе по сравнению с системой рециркуляции отработавших газов высокого давления в отношении выбросов твердых частиц и NOx, а также удельного расхода топлива. Международный SAE. Дж. Инж. 2 (2), 597–610. doi:10.4271/2009-24-0138

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Мао Б., Яо М., Чжэн З. и Ли Ю. (2015). Влияние двухконтурной системы рециркуляции отработавших газов на производительность и выбросы дизельного двигателя, Технический документ SAE 2015-01-0873. doi:10.4271/2015-01-0873

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Park, Y., and Bae, C. (2014). Экспериментальное исследование влияния соотношения EGR высокого/низкого давления в дизельном двигателе легкового автомобиля. Заяв. Энергия 133, 308-316. doi:10.1016/j.apenergy.2014.08.003

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Торрегроса А., Олмеда П., Мартин Дж. и Дегреуве Б. (2006). Эксперименты по влиянию наддува и температуры охлаждающей жидкости на мощность и выбросы дизельного двигателя с прямым впрыском. Экспл. Терм. Науки о жидкости. 30 (7), 633–641.

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Google Scholar

ван Акен М., Виллемс Ф.