Регулирование рециркуляции ОГ (На основе материалов TIS BMW)
Рециркуляция ОГ применяется для уменьшения образования окисей азота (NOX). Окиси азота образуются в больших количествах, когда сгорание проходит при избытке воздуха при высокой температуре. При этом кислород соединяется с азотом воздуха, необходимого для сгорания, образуя окись азота. NOX участвующие в парниковом эффекте, и по этому, человечество с ними борется.
Система рециркуляции отработавших газов у дизельных двигателей в большинстве случаев требуется на холостом ходу и всегда в диапазоне частичных нагрузок, т. к. при этом перерабатывается особенно большой поток воздуха. Нормы токсичности отработавших газов, которые со временем становятся более строгими, будет требовать использовать систему рециркуляции отработавших газов даже в диапазоне полной нагрузки. Благодаря возвращаемым отработавшим газам, которые добавляются в наружный воздух и ведут себя как инертные газы, достигается следующее:-меньшая доля кислорода и азота в цилиндре, и как следствие, снижение максимальной температуры сгорания до 500 °C. Этот эффект еще усиливается, если возвращаемые отработавшие газы охлаждаются. С началом эксплуатации B57 в BMW G11 и других кузовах G-серии в дополнение к обычной системе рециркуляции отработавших газов также устанавливается система рециркуляции ОГ низкого давления. Система рециркуляции ОГ низкого давления по сравнению с обычной системой рециркуляции отработавших газов дает следующие преимущества в отношении коэффициента полезного действия и осаждения конденсированных паров. Примечание: Система рециркуляции ОГ низкого давления устанавливается только в автомобилях со следующими нормами токсичности отработавших газов: Euro 5 Euro 6 BIN 5 (США) на рис.1.
Рис.1 Схематический обзор системы рециркуляции отработавших газов (высокое давление) и системы рециркуляции ОГ низкого давления
1 Датчик темп на выходе из теплообменника 1 ступени
2Теплообменник 1 ступени
3 Байпасный клапан
4 Клапан ЕГР 1 ступени
5 сажевый фильтр
6 Подпорный клапан 2 ступени
7 Датчик дифференциального давления
8 Датчик темп на выходе теплообменника 2 ступени
9 Клапан ЕГР 2 ступени
10 Теплообменник ЕГР 2ступени
Обзор потока воздушной массы и потока отработавших газов системы рециркуляции отработавших газов на примере B57D30O0
Рис.2 Обзор потока воздушной массы и потока отработавших газов системы рециркуляции отработавших газов на примере BMW B57D30O0
Система рециркуляции отработавших газов (высокое давление) представляет собой обычную систему рециркуляции отработавших газов, которая уже много лет подряд устанавливается в автомобилях с дизельным двигателем. Двигатель имеет литой выпускной коллектор с подключением для системы рециркуляции отработавших газов под высоким давлением.
Детали системы рециркуляции ОГ высокого давления (Рис.3)
Клапан возврата отработавших газов Для системы рециркуляции отработавших газов под высоким давлением отработавший газ берется напрямую из выпускного коллектора (перед ТК). Клапан возврата отработавших газов направляет дозированное количество выходящего из выпускного коллектора отработавшего газа в систему впуска. ЭСУД активирует клапан возврата отработавших газов, который обладает функцией закрывания с усилием пружины, благодаря чему клапан возврата отработавших газов в не запитанном состоянии перемещается из всех положений в закрытое положение (функция сохранения работоспособности). Функция сохранения работоспособности предотвращает возврат отработавшего газа при электрической неисправности или выходе системы из строя.
Как выяснилось, для клапана дизелей BMW B-серии это может не выполняеться, и в случае отсутствия управления (обрыв провода например) на режимах с дифференциальным давлением между впуском и ЕГР более 1.5 бар может появиться самопроизвольная рециркуляция.
l
Рис.3 Детали системы рециркуляции ОГ высокого давления
1 Клапан ЕГР
2 Теплообменник
4 Актюатор байпасного клапана
Система рециркуляции ОГ низкого давления
В системе рециркуляции ОГ низкого давления отработавшие газы отбираются не в выпускном коллекторе, как это обычно имело место в дизельных двигателеях с системой рециркуляции отработавших газов под высоким давлением, а после сажевого фильтра. Отработавшие газы проходят через радиатор рециркуляции ОГ низкого давления и клапан регулирования рециркуляции ОГ низкого давления. Далее отработавшие газы попадают в воздуховод всасываемого воздуха между воздушным фильтром и турбонагнетателем. Такой способ обладает рядом преимуществ: Возвращающийся отработавший газ более холодный уже в месте выхода из заборной трубки. Возвращающийся отработавший газ прошел через сажевый фильтр и потому практически не содержит сажи. Благодаря тому, что отработавшие газы не отбираются перед турбиной, турбина не теряет энергии, повышается КПД. В принципе работа системы направлена на то, чтобы вернуть то количество отработавших газов, для которого необходимо восстановление оксидов азота, в систему рециркуляции ОГ низкого давления. Если это в определенных рабочих диапазонах невозможно, остаток необходимого количества ОГ дополняется через систему рециркуляции ОГ под высоким давлением. Проблемой является то, что перепад давлений между выходом из заборной трубки и точкой впуска очень мал, поэтому трудно обеспечить высокую долю рециркуляции ОГ.
Радиатор системы рециркуляции отработавших газов низкого давления
Клапан системы рециркуляции ОГ низкого давления
Трубопровод к датчику разности давления системы рециркуляции ОГ низкого давления (отвод за радиатором системы рециркуляции отработавших газов низкого давления)
Рис. 4 Система рециркуляции ОГ низкого давлени
Клапан регулирования рециркуляции ОГ низкого давления.
Клапан регулирования рециркуляции ОГ низкого давления обеспечивает нужный поток ОГ через соответствующее отверстие.
Подпорный клапан отработавших газов
Если перепад давлений между выходом из заборной трубки и точкой впуска слишком низкий для нужной доли рециркуляции ОГ, подпорный клапан отработавших газов немного закрывается. Благодаря этому увеличивается подпор системы выпуска ОГ, а вместе с ним перепад давления с точкой впуска. Как следствие, объем отводимых отработавших газов увеличивается.
Датчик разности давлений системы рециркуляции ОГ низкого давления: В датчик разности давления системы рециркуляции отработавших газов низкого давления встроены два датчика, которые измеряют следующие давления: давление ОГ после сажевого фильтра Давление всасываемого воздуха (давление воздуха в воздуховоде всасываемого воздуха между воздушным фильтром и компрессором) Блок управления DDE рассчитывает разницу обоих давлений, перепад давлений системы рециркуляции ОГ низкого давления для регулирования системы рециркуляции ОГ низкого давления.
Считываемые давления:
Датчик давления ОГ перед турбонагнетателем Датчик давления ОГ измеряет давление в системе выпуска отработавших газов перед турбонагнетателем ОГ. Эта информация необходима для оптимальной регулировки доли рециркуляции ОГ. С помощью датчика давления ОГ и датчика температуры ОГ цифровая электронная система управления дизельным двигателем (DDE) может осуществлять регулировку еще точнее и эффективнее
С помощью диагностики можно считать две измеряемые величины: Давление всасываемого воздуха (относительное давление по отношению к давлению окружающей среды) Перепад давлений системы рециркуляции ОГ низкого давления Датчик температуры ОГ за радиатором системы рециркуляции ОГ низкого давления Температура ОГ после радиатора рециркуляции ОГ низкого давления необходима блоку управления DDE для регулирования системы рециркуляции ОГ низкого давления. Общим для систем рециркуляции отработавших газов является пленочный термоанемометрический расходомер воздуха.
Лямбда-зонд перед и за катализатором Лямбда-зонды являются широкополосными лямбда-зондами. Лямбда-зонд постоянно измеряет остаточное количество кислорода в отработавших газах. Информация о колеблющихся значениях остаточного кислорода передаётся системе управления двигателем в виде сигнала напряжения. Система управления двигателем корректирует коэффициент избытка воздуха до нужной величины. Чувствительные элементы лямбда-зонда имеют керамическую поверхность из диоксида циркония (ламинат). Имеющийся в ламинате нагревательный элемент обеспечивает быстрый нагрев до рабочей температуры, которая составляет не менее 750 °C.
Регулирование системы рециркуляции отработавших газов (высокое давление) и системы рециркуляции ОГ низкого давления.
При регулировке системы рециркуляции отработавших газов выполняется попытка подать необходимое количество отработавших газов по возможности через систему рециркуляции ОГ низкого давления. В определенных рабочих диапазонах это возможно только в ограниченной мере вследствие низкого перепада давлений в системе рециркуляции ОГ низкого давления. На рисунке 3 ниже показано процентное распределение количества отработавших газов для системы рециркуляции отработавших газов (высокое давление) и для системы рециркуляции ОГ низкого давления по всему рабочему диапазону.
Рис.5 Поле графических характеристик работы ЕГР 1 и 2 ступеней B57D30S0
А - Рабочий диапазон, в котором отработавший газ подаются на 60 % из системы рециркуляции ОГ низкого давления.
В - Рабочий диапазон, в котором практически всегда активна система рециркуляции ОГ высокого давления
С - Рабочий диапазон с системой рециркуляции отработавших газов (высокое давление) и системой рециркуляции ОГ низкого давления.
D - Рабочий диапазон, в котором отработавший газ подаются на 40 % из системы рециркуляции ОГ низкого давления.
E- Рабочий диапазон, в котором активна только система рециркуляции отработавших газов (высокого давления).
Рис.6 Граница системы рециркуляции отработавших газов.
А, В, С – рециркуляция в % 1 и 2 ступени
D – Граница рециркуляции
Е – ВСХ
Просмотр сообщений
