Układ recyrkulacji spalin
RECYRKULACJA SPALIN
W tym miejscu znajdziesz pożyteczną wiedzę i ważne wskazówki dotyczące układów recyrkulacji spalin w pojazdach mechanicznych.
Układ recyrkulacji spalin (EGR) redukuje emisje NOx silników spalinowych. Jest on narażony na bardzo duże obciążenia. Może to powodować problemy szczególnie w pojazdach o dużych przebiegach. Na tej stronie znajdziesz nie tylko ciekawe informacje o popularnych wariantach tego układu i sposobie ich działania. Czeka tu też na Ciebie wiele praktycznych rad z zakresu poszukiwania usterek, kontroli i wymiany układu recyrkulacji spalin.
Wskazówka dotycząca bezpieczeństwa
Poniższe informacje i porady praktyczne zostały przygotowane przez firmę HELLA w celu zapewnienia profesjonalnego wsparcia dla warsztatów samochodowych. Informacje udostępnione na tej stronie internetowej powinny być wykorzystywane tylko przez odpowiednio wykwalifikowany personel.
SPIS TREŚCI
UKŁAD RECYRKULACJI SPALIN: PODSTAWY
Coraz surowsze przepisy ustawowe wymagają ciągłej redukcji emisji spalin. Dotyczy to zarówno silników dieslowskich, jak i benzynowych. Tzw. układy recyrkulacji spalin zmniejszają emisję tlenków azotu. W silnikach benzynowych zapewniają poza tym redukcję zużycia paliwa w strefie średnich obciążeń silnika.
W wysokich temperaturach spalania w komorze spalania silnika powstają tlenki azotu. Dzięki łączeniu części spalin z zassanym świeżym powietrzem spada temperatura spalania paliwa w komorze silnika. Niższa temperatura powoduje redukcję emisji tlenków azotu.
Wielkość wspóczynnika recyrkulacji spalin w silnikach dieslowskich i benzynowych pokazuje tabela poniżej:
| Diesel | Benzyna | Benzyna (silnik z wtryskiem bezpośrednim) | |
|---|---|---|---|
| Współczynnik recyrkulacji spalin (maks.) | 50% | 20% | Do 50% (zależnie od trybu pracy silnika, spalanie mieszanki jednorodnej lub wtrysk bezpośredni) |
| Temperatura spalin przy aktywnym układzie recyrkulacji spalin | 450°C | 650°C | 450°C do 650°C |
| Dlaczego stosuje się układy recyrkulacji spalin? | Redukcja emisji tlenków azotu, cząsteczek sadzy i odgłosów | Redukcja emisji tlenków azotu i zużycia paliwa | Redukcja emisji tlenków azotu i zużycia paliwa |
ZAWÓR RECYRKULACJI SPALIN: SPOSÓB DZIAŁANIA
Należy rozróżniać między dwoma rodzajami recyrkulacji spalin: „wewnętrzną“ i „zewnętrzną“.
W przypadku wewnętrznej recyrkulacji spalin, mieszanie spalin ze świeżą mieszanką ma miejsce wewnątrz komory spalania. W silnikach czterosuwowych uzyskuje się to dzięki przekryciu zaworów wlotowego i wylotowego. Ze względu na uwarunkowania konstrukcyjne współczynnik recyrkulacji spalin jest tutaj bardzo niewielki i może być regulowany tylko w dość ograniczonym stopniu Dopiero od chwili powstania adaptacyjnego układu sterowania zaworami możliwe jest aktywne wpływanie, niezależnie od obciążenia i prędkości obrotowej silnika, na współczynnik recyrkulacji spalin
Zewnętrzna recyrkulacja spalin ma miejsce za pośrednictwem dodatkowego przewodu między kolektorem wylotowym wzgl. rurą wydechową a rurą dolotową oraz zaworem recyrkulacji spalin.
Pneumatyczny zawór recyrkulacji spalin
Pierwsze takie układy były sterowane przez zawór tarczowy, zamykany i otwierany przez siłownik podciśnieniowy (napęd pneumatyczny). Wielkością wysterowującą siłownik podciśnieniowy było przy tym ciśnienie w kolektorze dolotowym. Pozycja zaworu tarczowego była więc zależna od stanu roboczego silnika.
W celu uzyskania większego wpływu na współczynnik recyrkulacji spalin instalowano pneumatyczne zawory przeciwpowrotne i zawory opóźniające. Niektóre systemy wykorzystują dodatkowo jako podstawę regulacji siłownika podciśnieniowego wartość przeciwciśnienia spalin. W niektórych stanach roboczych układ recyrkulacji spalin jest całkowicie wyłączany. Umożliwia to instalacja elektrycznych zaworów przełączających. Mimo uzyskanych w ten sposób możliwości wpływania na system proces wysterowywania siłownika podciśnieniowego był zawsze zależny od stanu obciążenia silnika i związanej z nim wartości podciśnienia w kolektorze dolotowym.
Elektryczny zawór recyrkulacji spalin
W obliczu wymagań nowoczesnych silników i uniezależnienia układu od ciśnienia panującego w kolektorze dolotowym stworzono elektryczne napędy zaworów recyrkulacji spalin. Zostały z nimi zintegrowane czujniki rozpoznające położenie zaworu. Umożliwiają one dokładną regulację i krótkie czasy realizacji ustawień. Jako napędy elektryczne stosuje się dzisiaj oprócz silników krokowych oraz cewek obracających i przesuwających wałek zaworu także silniki prądu stałego. Zmianom ulegał w miarę upływu czasu także właściwy zawór regulacyjny. Oprócz różnej wielkości zaworów iglicowych i tarczowych stosuje się dziś również zawory suwakowo-obrotowe i zawory klapowe.
KOMPONENTY UKŁADU RECYRKULACJI SPALIN: PRZEGLĄD
Zawór recyrkulacji spalin (zawór EGR)
Zamontowany zawór recyrkulacji spalin
Zawór recyrkulacji spalin, znany też jako zawór EGR, to najważniejsza część tego układu. Zapewnia on połączenie pomiędzy rurą wydechową i układem dolotowym powietrza. Zależnie od wysterowania zawór recyrkulacji spalin zwalnia otwór i przepuszcza spaliny do kolektora dolotowego. Istnieją różne warianty zaworów recyrkulacji spalin: wariant jedno- i dwumembranowy, wariant generujący sygnał położenia i nie, wariant z czujnikiem temperatury i bez oraz oczywiście wariant sterowany elektrycznie. Sygnał położenia oznacza, że w zaworze recyrkulacji spalin zainstalowany jest potencjometr, który przekazuje do sterownika sygnały informujące o położeniu zaworu. Umożliwia to dokładny pomiar recyrkulowanej ilości spalin przy każdym obciążeniu silnika. Jeżeli w systemie zainstalowany jest czujnik temperatury, to umożliwia on diagnostykę zaworu recyrkulacji spalin.
Przetwornik ciśnienia
Przetwornik ciśnienia
Zadaniem przetworników ciśnienia jest sterowanie podciśnieniem wymagamym przez zawór recyrkulacji spalin. Dopasowują one to podciśnienie do aktualnego stanu obciążenia silnika w celu utrzymania dokładnie zdefiniowanego współczynnika recyrkulacji. Są one sterowane mechanicznie lub elektrycznie.
Zawory termiczne
Mają podobne zadanie jak przetworniki ciśnienia, ale działają w zależności od temperatury. Przetworniki ciśnienia i zawory termiczne można też ze sobą zestawiać.
DEFEKT ZAWORU RECYRKULACJI SPALIN: PRZYCZYNA AWARII
Możliwe usterki i ich przyczyny
Ze względu na wysoki poziom obciążeń zawór recyrkulacji spalin stanowi z pewnością największe źródło usterek. Aerozol olejowy i rdza ze spalin powodują zatykanie zaworu i redukcję jego przekroju wraz z upływem czasu, aż do całkowitej niedrożności. Wstutek tego zjawiska ciągle maleje recyrkulowana ilość spalin, co uwidacznia się w jakości spalin. Wysokie obciążenia termiczne dodatkowo przyspieszają to zjawisko. Przyczyną usterek jest też często system węży podciśnieniowych. Wskutek nieszczelności wymagane przez zawór recyrkulacji spalin podciśnienie maleje, zawór przestaje sią otwierać. Przyczyną niedziałania zaworu recyrkulacji spalin wskutek niedostatecznego podciśnienia może też jednak oczywiście być uszkodzony przetwornik ciśnienia albo niepoprawnie działający zawór termiczny.
Istnieją różne możliwości sprawdzania układów recyrkulacji spalin. Są one uzależnione od możliwości autodiagnostycznych systemu. Układy nie posiadające funkcji autodiagnostyki można sprawdzać przy użyciu multimetru, ręcznej pompy podciśnieniowej i termometru cyfrowego.
Przed przystąpieniem do czasochłonnych prac kontrolnych należy przeprowadzić kontrolę wzrokową wszystkich istotnych części układu. Oznacza to sprawdzenie, czy:
- Czy wszystkie przewody podciśnieniowe są szczelne, prawidłowo podłączone i ułożone bez załamań?
- Czy wszystkie złącza elektryczne przetwornika ciśnienia i przełącznika są prawidłowo podłączone? Czy kable są w prawidłowym stanie?
- Czy w zaworze recyrkulacji spalin i podłączonych do niego przewodach występują nieszczelności?
Jeżeli w ramach kontroli wzrokowej nie zostaną stwierdzone żadne braki, należy wykonać dalsze testy układu.
KONTROLA ZAWORU RECYRKULACJI SPALIN: POSZUKIWANIE USTEREK
Sprawdzanie sterowanych podciśnieniem zaworów recyrkulacji spalin w silnikach benzynowych
Sprawdzanie sterowanych podciśnieniem zaworów recyrkulacji spalin odbywa się w następujący sposób:
Zawory recyrkulacji spalin w silnikach Diesla
Zawory recyrkulacji spalin w silnikach Diesla można sprawdzać w taki sam sposób co zawory w silnikach benzynowych: przy wyłączonym silniku wytworzyć przy użyciu ręcznej pompy podciśnieniowej podciśnienie ok. 500 mbar. Ta wartość podciśnienia musi być utrzymywana przez 5 minut i nie może w tym czasie zmaleć. Możliwa jest również kontrola wzrokowa. W tym celu należy także wytworzyć podciśnienie przy użyciu ręcznej pompy podciśnieniowej przez króciec podciśnieniowy. Przez otwory obserwować trzpień zaworu (połączenie membrany z zaworem). Musi on wykonywać regularne ruchy zgodne z naciśnięciami rącznej pompy podciśnieniowej.
Kontrola szczelności zaworu recyrkulacji spalin
Zawory recyrkulacji spalin z potencjometrem
Niektóre zawory recyrkulacji spalin są wyposażone w potencjometry generujące sygnał położenia. Sposób sprawdzania takiego zaworu recyrkulacji spalin jest takim sam jak opisany wyżej. Kontrolę potencjometru należy przeprowadzać w następujący sposób:
Odłączyć 3-polową wtyczkę i zmierzyć multimetrem całkowitą rezystancję na pinie 2 i pinie 3 potencjometru. Zmierzona wartość musi leżeć w przedziale od 1 500 omów do 2 500 omów. W celu dokonania pomiaru rezystancji bieżni należy podłączyć multimetr do pinu 1 i pinu 2. Przy użyciu ręcznej pompy podciśnieniowej powoli otworzyć zawór. Zmierzona wartość zaczyna sią od ok. 700 omów i wzrasta do 2 500 omów.
KONTROLA PRZETWORNIKÓW CIŚNIENIA, ZAWORÓW PRZEŁĄCZAJĄCYCH I ZAWORÓW TERMICZNYCH: POSZUKIWANIE USTEREK
Kontrola mechanicznych przetworników ciśnienia
W ramach tej kontroli ręczna pompa podciśnieniowa nie jest wykorzystywana do wytworzenia podciśnienia, a jako manometr. Odłączyć wąż podciśnieniowy od przetwornika ciśnienia prowadzący do zaworu recyrkulacji spalin i podłączyć pompę podciśnieniową. Uruchomić silnik i powoli poruszać mechanizmem drążkowym przetwornika ciśnienia. Wskazanie manometru pompy podciśnieniowej musi się odpowiednio zmieniać.
Kontrola elektro-pneumatycznych przetworników ciśnienia
Także tutaj ręczna pompy podciśnieniowa wykorzystywana jest jako manometr. Należy ją także podłączyć w elektro-pneumatycznym przetworniku ciśnienia do złącza podciśnieniowego prowadzącego do zaworu recyrkulacji spalin. Uruchomić silnik i odłączyć wtyczkę od złącza elektrycznego przetwornika ciśnienia. Podciśnienie wskazane przez manometr nie może przekroczyć 60 mbar. Ponownie podłączyć wtyczkę i zwiększyć prędkość obrotową silnika. Wskazana przez manometr wartość musi jednocześnie wzrosnąć.
W celu przeprowadzenia pomiaru rezystancji uzwojenia przetwornika ciśnienia należy ponownie odłączyć wtyczkę od złącza elektrycznego i podłączyć multimetr do obu pinów złącza. Wartość rezystancji powinna leżeć w przedziale od 4 omów do 20 omów.
W celu sprawdzenia jakości wysterowywania przetwornika ciśnienia należy podłączyć multimetr do złączy wtyczki i obserwować wyświetlaną wartość napięcia. Musi się ona zmieniać wraz ze zmianami prędkości obrotowej silnika.
POMIAR REZYSTANCJI PRZETWORNIKA CIŚNIENIA: POSZUKIWANIE USTEREK
Kontrola elektrycznych przetworników ciśnienia
Kontrola elektrycznych przetworników ciśnienia odbywa się w identyczny sposób, co kontrola elektrycznych zaworów przełączających.
Kontrola elektrycznych zaworów przełączających
Elektryczne zawory przełączające posiadają trzy króćce podciśnieniowe. Jeżeli wykorzystane są tylko dwa króćce, to trzeci z nich jest zamknięty nasadką, która nie może mieć efektu uszczelniającego.
Kontrola może polegać na sprawdzeniu przy użyciu ręcznej pompy podciśnieniowej drożności przewodów wyjściowych zaworu przełączającego. W tym celu należy podłączyć pompą podciśnieniową do jednego z przewodów wyjściowych. Jeżeli możliwe jest wytworzenie podciśnienia, oznacza to, że zawór przełączający musi zostać zasilony napięciem.
WAŻNE:
Jeżeli na złączu zaworu przełączającego podana jest polaryzacja styków (+ i -), nie wolno zamieniać tych pozycji. Gdy zawór przełączający jest zasilany napięciem, musi nastąpić przełączenie i redukcja wytworzonego podciśnienia. Powtórzyć ten sam test dla drugiego króćca.
Kontrola zaworów termicznych
Przed przystąpieniem do kontroli zaworów termicznych konieczne jest odłączenie węży podciśnieniowych. Podłączyć ręczną pompę podciśnieniową do środkowego króćca. Przy zimnym silniku zawór termiczny nie może wykazywać przepływu. Przy silniku w temperaturze roboczej zawór musi otworzyć przepływ. Aby uniezależnić przebieg kontroli od temperatury silnika, można wymontować zawór termiczny i rozgrzać go w wodzie albo przy użyciu suszarki. Należy przy tym ciągle monitorować temperaturę, aby określić punkty przełączeń.
Wszystkie podane tutaj wartości kontrolne są wartościami przybliżonymi. W celu uzyskania dokładnych wartości należy mieć dostęp do schematów i wartości kontrolnych obsługiwanego pojazdu.
KONTROLA UKŁADU RECYRKULACJI SPALIN PRZY UŻYCIU TESTERA DIAGNOSTYCZNEGO: POSZUKIWANIE USTEREK
Układy recyrkulacji spalin umożliwiające diagnostykę można testować przy użyciu odpowiedniego testera diagnostycznego. Decydujące znaczenie ma tu możliwy zakres kontroli używanego testera i kontrolowanego systemu. W niektórych przypadkach możliwy jest jedynie odczyt treści pamięci usterek, podczas gdy w innych przypadkach możliwy jest nawet odczyt bloków wartości pomiarowych i przeprowadzanie testów nastawników.
W tym kontekście ważne jest sprawdzenie także tych części, które mają tylko pośredni wpływ na układ recyrkulacji spalin. Jest to na przykład masowy przepływomierz powietrza lub czujnik temperatury silnika. Jeżeli sterownik odbiera od masowego przepływomierza powietrza nieprawidłową wartość, niepoprawna jest też obliczana ilość spalin. Może to spowodować pogorszenie jakości spalin i poważne problemy z pracą silnika.
W przypadku elektrycznych zaworów recyrkulacji spalin w ramach zarówno diagnostyki, jak i testu nastawników mogą nie zostać wykazane żadne usterki. Może to oznaczać silne zanieczyszczenie zaworu i brak możliwości uzyskiwania przekroju wymaganego przez sterownik. W tej sytuacji zaleca się więc demontaż i kontrolę czystości zaworu recyrkulacji spalin.
WIDEO DO TEMATU
Diagnostyka układu recyrkulacji spalin
Diagnostyka układu recyrkulacji spalin wł. z użyciem testerem diagnostycznym mega macs 66
04:33 min
WYMIANA ZAWORU RECYRKULACJI SPALIN: WIDEO
Czy ten artykuł jest dla Ciebie pomocny?
Nie, w niczym mi nie pomógł
Tak, okazał się pomocny