Главная » Статьи » Мои статьи


У дизельного двигателя свой язык общения с владельцем

У дизельного двигателя свой язык общения с владельцем.


Каждые пять лет в Европе прини­мают новые экологические нормы. Как назло, наибольшие ужесточения касаются тех выбросов, которые более характерны для дизеля, - речь об оксидах азота и твердых частицах. От Евро-3 до Евро-6 допустимый уро­вень понизили соответственно в восемь и десять раз.

Даже при нормальном сгорании дизельного топлива неизбежно образо­вание твердых частиц - сажи. А режи­мов неполного сгорания предостаточно, причем в каждом выбросы сажи повы­шаются многократно. Пресловутые оксиды азота образуются в камере сго­рания при высокой температуре и боль­шом избытке воздуха в топливовоз­душной смеси, на котором, собственно, и работает дизельный двигатель. Из-за этого же избытка воздуха привычный нейтрализатор не способен их обезвре­живать.

Для начала инженерам пришлось внедрить систему рециркуляции отра­ботавших газов (EGR), которая направ­ляет часть их обратно на впуск. Многие думают, что это нужно просто для дожигания выхлопных газов. Отчасти так, но основная задача - снизить коли­чество кислорода в свежей топливо­воздушной смеси и сбить температуру сгорания в цилиндре. Иногда системой рециркуляции снабжают и бензино­вые двигатели. У дизеля она состоит из управляющего клапана, охладителя потока газов и впускного запорного клапана.

Управляющий клапан EGR уста­новлен на стороне выпуска и отво­дит отработавшие газы (ОГ) обратно на впуск. Его работой заведует модуль управления двигателем. Также в клапан встроен датчик положения. Преду­смотрена функция самоочистки: при выключении двигателя клапан несколько раз открывается и закры­вается. При выходе из строя системы EGR он остается закрытым. Однако нередки случаи, когда отложения сажи и коррозия со временем приводят к залипанию клапана в открытом поло­жении.

Дизельный мотор
и так не отли­чается внутренней чистотой, вдобавок постоянно на впуск будет возвращаться полная порция ОГ, что снизит ресурс элементов двигателя и его мощность.

DPF На разных автомобилях разные алгоритмы работы лампы DPF, поэтому обязательно изучите руко­водство по эксплуатации. Встреча­ются случаи, когда миганием лампы сопровождается штатная регене­рация, а владелец, естественно, пугается и глушит двигатель... В основном же лампа загорается и гаснет при включении зажигания, давая о себе знать только при воз­никновении проблем.

Охладитель EGR работает как интеркулер в системах наддува. Охлаж­денные газы имеют большую плот­ность, а значит, влекут больший расход. Дополнительно они еще сильнее сби­вают температуру сгорания в цилиндре. В некоторых режимах двигателя такая интенсивная рециркуляция во вред: она ведет к неполному сгоранию топлива - например, при пуске и в режиме про­грева. Чтобы избежать этого, в систему встроен клапан, который направляет газы в обход охладителя и дополнительно предохраняет его от осаждения конденсата из-за слишком низкой температуры.

Впускной запорный клапан - не что иное, как дроссельная заслонка, которая стоит во впускном тракте перед каналом подачи отработавших газов. При необ­ходимости она закрывается почти напо­ловину, уменьшая поперечное сечение впускного трубопровода. За счет этого во впускном коллекторе создается разрежение и растет интенсивность рециркуляции ОГ. По факту для работы самого двигателя она не используется, за исключением момента его более мяг­кой остановки, когда заслонка полно­стью закрывается и прекращает подачу воздуха. У дизеля - качественное регу­лирование топливовоздушной смеси, то есть меняются только параметры впрыска топлива. При отказе заслонка полностью открывается. Функция само­очистки срабатывает после выключения двигателя, когда дроссель несколько раз полностью открывается и закрывается.

Свои дрова. На современных дизельных маши­нах в корпус печки встраивают электрический обогреватель. По виду он похож на радиатор: нагревается очень быстро и готов порадовать теплым воздухом из печки на холодном моторе.

Встречаются и другие решения. Например, в выхлопную систему встраивают заслонку, которую можно прикрыть, нажав кнопку. Сопротивление на выпуске возрас­тет - мотор прогреется быстрее.

О неисправности системы рецир­куляции отработавших газов сигна­лизирует лампа Check.
Диагностику проводят в основном с помощью компьютера. Хорошее самочувствие системы да и самого мотора продлят периодические поездки за город без пробок, дабы немного очистить их от нагара, а также применение рекомен­дованного моторного масла и заправка на проверенных АЗС. Продукты сгора­ния сомнительной солярки и дешевого масла бумерангом вернутся в двига­тель.

Сажевый фильтр

Дальше экологи начали сильно при­жимать двигателистов насчет выбросов сажи. Для этого окислительный нейтра­лизатор, который борется с выбросами СО и СН, дополнили дизельным саже­вым фильтром (DPF). Чаще их объеди­няют в одном корпусе, но встречаются и раздельные конструкции.



Схема сажевого фильтра: а: 1 - очищенные отработавшие газы; 2 - фильтр DPF; 3 - отработавшие газы из двигателя; А - окислительный нейтрализатор. б: 1 - подключение к высокому давлению перед фильтром DPF; 2 - окислительный нейтрализатор и фильтр DPF; 3 - подключение к стандартному давлению за фильтром DPF; А - лямбда-зонд; 5 - датчик температуры 0Г (задний); 6 - датчик температуры 0Г (средний); 7 - датчик температуры 0Г (передний).

Фильтр DPF напоминает обычный нейтрализатор. Разница в том, что он именно накапливает в себе частицы сажи и производит их дожигание - регенерацию. Для процесса нужна температура около 600 градусов. При обычных условиях температура отрабо­тавших газов дизеля - от 150 до 300 °С, а воздействием на управление двига­теля ее можно поднять только до пяти­сот. Проблему решают двумя путями. Следуя первым, каналы фильтра покры­вают платиной. Этот каталитический слой снижает температуру сгорания сажи до нужных 500° и ускоряет сам процесс. Второй путь - использовать в качестве катализатора присадку к топливу, для которой предусмотрен небольшой дополнительный бак.

После регенерации остаются зольные остатки, которые заполняют фильтр. Образуются они из моторного масла и топлива, преобразовать их во что-либо невозможно. Полезный объем фильтра уменьшается, сокраща­ются интервалы регенерации. Фильтр, забитый окончательно, заменяют.

Рукомойник. В большинство топливных филь­тров дизелей встроен датчик уровня воды. Она попадает в топливо различными путями и ведет к коррозии элементов топливной аппаратуры. Плотность воды выше плотности солярки, поэтому она скапливается в нижней части фильтра. Поплавковый дат­чик известит о ее переполнении. Для слива предусмотрены болт или крышка.

В некоторые фильтры встра­ивают подогреватель. С легкой парафинизацией солярки в мороз он справится, но только если топливо изначально зимнее.

Иногда на корпусе фильтра встретите ручной насос для про­качки системы, глотнувшей воз­духа.

Фильтр с каталитическим слоем дополнен датчиком разности давлений, датчиками температуры отработавших газов и лямбда-зондом. Датчик давле­ния определяет разницу давлений ОГ до и после фильтра DPF. По разности давлений определяется количество накопленной сажи: чем она больше, тем сильнее забит фильтр. По этому же параметру оценивается состояние самого фильтра. Слишком сильный перепад давлений «мозг» двигателя расценивает как засорение фильтра, зажигает лампу Check и переходит в аварийный режим работы. Анало­гично он поведет себя и в случае слиш­ком низкого перепада, приписав его повреждению фильтра. Также сигнал датчика служит для контроля процесса регенерации.

В зависимости от сложности системы используют от двух до трех датчиков температуры ОГ, размещен­ных на корпусе фильтра. Передний датчик на входе в окислительный нейтрализатор определяет, достиг­нута ли его рабочая температура. Сред­ний - на входе фильтра DPF - сигна­лизирует о температуре, необходимой для регенерации. Задний (в более про­стых системах не используют) ставят на выходе для контроля температуры выхлопных газов в процессе. По пока­заниям рассчитывается количество сго­ревшей сажи.

Лямбда-зонд находится за сажевым фильтром, его показания нужны для более точного определения количества сгоревшей сажи.

Система с топливной присадкой устроена и работает по похожему прин­ципу. В ней нет лямбда-зонда и только один датчик температуры ОГ. В зави­симости от уровня топлива из допол­нительной емкости (примерно на пару литров) в основной бак впрыскивается присадка. При работе двигателя она, осаждаясь на частицах сажи в фильтре DPF и его каналах, выступает как ката­лизатор.

Универсальный фен. Большинство дизельных двигателей наддувные. Турбины в них довольно хитрые: их изменяемую геометрию каждый производитель видит по-своему.

Одни встраивают в корпус направляющие лопатки, которые могут менять проходное сечение канала ОГ перед колесом турбины. За счет этого получается постоян­ное давление наддува в широком диапазоне оборотов. Другие пошли еще дальше, встроив в один боль­шой корпус две турбины - высокого и низкого давления.

В дизельном двигателе турбина термически меньше нагружена, чем в бензиновом. Но бензиновые пра­вила продления жизни этого узла работают и здесь. Не глушите мотор сразу после остановки. Если перед этим была езда с высокой нагруз­кой или вовсю шла регенерация, то температура ОГ может быть очень высокой. Можно, кстати, поставить турботаймер, поручив заботу ему.

За регенерацию отвечает блок управ­ления двигателем. Когда уровень нако­пления сажи превышает 60%, «мозг» начинает искать подходящие усло­вия движения. Обычно это скорость от 40 км/ч при оборотах свыше 2000. В таких условиях различными спосо­бами (как правило, это дополнительный впрыск и закрытие управляющего кла­пана EGR) температура ОГ повышается до 500°. Запущенный процесс контро­лируется датчиками давления и темпе­ратуры, так как разогрев свыше 1000° может повредить фильтр DPF.

В идеальных условиях полная регенерация занимает 15 минут. (Не паникуйте, если вдруг из выхлоп­ной трубы пойдет белый дым, а потом так же неожиданно исчезнет: это сво­еобразный побочный эффект.) Харак­терных интервалов ее проведения нет, так как каждый автомобиль эксплуати­руют по-своему.

Однако в реальных условиях всё сложнее. Постоянная езда в пробках на короткие расстояния препятствует нормальной регенерации. Она может стартовать неоднократно и ни разу не завершиться. Рано или поздно система начинает просить помощи.

При достижении накоплений сажи в 80% загорается сигнальная лампа DPF. В этом случае еще есть надежда на автоматическое протекание про­цесса, если поездить продолжительное время вне пробок. При 100-процент­ной заполненности лампа начинает постоянно мигать. В блоке управления двигателя сохраняется ошибка, и он переходит в аварийный режим с огра­ничением впрыска топлива.

В этом слу­чае следует ехать в автосервис, где прове­дут регенерацию вручную с помощью диагностического компьютера.

Но если пропустить и это предупреждение... Когда накопления сажи достигнут 140%, загорается Check - двигатель еще сильнее придушен, однако при­нудительную регенерацию все еще можно выполнить. При 200% фильтр уже не спасти. А ведь его цена доходит до 100 000 рублей...

Без компьютера диагностику системы не произвести. Для ее нор­мальной работы требуется качествен­ное топливо с низким содержанием серы и периодическая езда вне пробок. Любые металлосодержащие присадки приводят к повышенному образованию золы в сажевом фильтре и сокращению интервалов регенерации.

ТРОЙНОЙ ТУЛУП

При дополнительной подаче топлива в процессе регенерации оно попадает в моторное масло, вызывая его раз­жижение. Поэтому на масляном щупе дизельного двигателя иногда можно увидеть три метки: две привычные (минимум и максимум) и еще метка максимального уровня разжижения.

Подсвечники. Для облегчения старта в холодную погоду служит предпусковой подо­грев. Специальные свечи за пару секунд нагревают камеру сгорания до 1000°. Благодаря этому облегча­ется испарение топлива и возгора­ние смеси. Но, к сожалению, неис­правность даже одной из них может поставить крест на удачном пуске.

В настоящее время свечи рабо­тают в трех режимах: привычный предпусковой подогрев, сопрово­ждающий и режим регенерации DPF. Сопровождающий режим использу­ется на холодном моторе и длится около четырех минут. Нужен он в основном для снижения вредных выбросов. В режиме регенерации свечи могут дополнительно увели­чивать температуру 0Г. Продлить их жизнь не в нашей власти, а потому лишь посоветуем не торопиться сразу пускать мотор: лучше выждать несколько секунд после того, как погаснет их индикация на щитке.

Модуль управления двигателем способен сам рассчитывать уровень разжижения по продолжительности и интервалам регенерации. По дости­жении определенного порога на щитке появляется та или иная индикация.

Полностью полагаться на электро­нику не стоит, нужно периодически контролировать уровень по щупу. Даже не достигнув предела разжи­жения, масло заметно теряет свои эффективные свойства, а продукты его сгорания дополнительно забивают сажевый фильтр. Не ждите до послед­него и замените масло пораньше.

При наличии DPF нужно использовать масло с пониженной зольностью, иначе интервалы регенерации с повышением расхода будут сокращаться, а масло, следовательно, станет еще быстрее терять плотность.

ДОРОГА В АД

Очередное предписание снизить выбросы оксидов азота заставило инженеров ещё больше усложнить дизельный мотор. А ведь некоторые уже дошли до предела возможностей ограничивать их образование в цилин­дре двигателя. Знакомьтесь: система селективной каталитической нейтра­лизации (SCR). Увидеть ее можно не только на грузовиках, но и, к при­меру, на дизельном кроссовере «Мазда СХ-7», предназначенном для европей­ского рынка. В выхлопную систему добавили еще один нейтрализатор-пре­образователь и бак с присадкой - кар­бамидом (мочевиной). Этот раствор AdBlue впрыскивается в нейтрализатор и превращает оксиды азота в безвред­ные вещества.



Схема системы SCR а: 1 - бак для карбамида; 2 - насос для карбамида; 3 - модуль управления SCR; 4 - форсунка; 5 - смеситель; 6 - нейтрализатор SCR; 7 - датчик N0X; 8 - фильтр DPF. б: 1 - корпус нейтрализатора SCR; 2 - аммиак; 3 - N0X; 4 - цеолитный нейтрализатор; 5 - датчик N0X; 6 - нейтрализатор проскальзывания.

Преобразователь состоит из двух частей: цеолитного нейтрализатора и нейтрализатора проскальзывания. Цеолит - это каталитическое покры­тие, благодаря которому происходит реакция между карбамидом и оксидами азота. При этом выделяется аммиак, он и нейтрализует оксиды. Иногда непрореагировавший аммиак прохо­дит дальше. Для его обезвреживания служит вторая часть - нейтрализатор проскальзывания. Смеситель перед пре­образователем SCR обеспечивает почти равномерное распределение карбамида в потоке ОГ и помогает его испарению.

Датчик NOx (оксидов азота) кон­тролирует очистку ОГ. Работает он ана­логично кислородному датчику. При­чем подключен к отдельному модулю управления и представляет с ним еди­ный блок.

Хитрая маслёнка. Индикация высокого разжижения масла зависит уже от конкретного автомобиля. Это может быть лампа DPF, привычная масленка или кон­кретное текстовое предупреждение. На некоторых машинах встречаются отдельные датчики высокого и низ­кого уровня масла. Когда индикация уже появилась, двигатель может перейти в аварийный режим работы с ограничением мощности.

После каждой замены масла следует с помощью компьютера сообщить об этом «мозгу» двигателя, выполнив перенастройку расчета разжижения

В бак для AdBlue объемом 15 литров встроены насос и подогрева­тель. Сам раствор безвреден, но начи­нает замерзать уже при -11°. По регла­менту его надо пополнять и иногда обновлять. Форсунка стоит перед ней­трализатором SCR и впрыскивает кар­бамид на смеситель. Управляет работой системы отдельный модуль. Индикация SCR в основном связана с малым коли­чеством жидкости. При неисправности она дополняется «чеком». В некоторых случаях возможна блокировка пуска двигателя.

Как и в других системах, диа­гностика возложена на компьютер. Система очень требовательна к каче­ству топлива, потому-то большая часть проблем именно из-за него.

Итак, вывод. Следите за лампоч­ками на щитке, не экономьте на топливе и маслах, время от времени выводите машину на загородную прогулку и не ленитесь проверять уровень масла - тогда ваша совместная жизнь продлится дольше.


Стас Панин
За рулём 01.2014




Категория: Мои статьи | Добавил: Редактор (08.01.2014)
Просмотров: 2011 | Теги: дизель, очистка, нагар, дизельный двигатель | Рейтинг: 0.0/0
Всего комментариев: 0