

Рециркулация на изгорелите газове.

•

Концепция

       Рециркулацията на изгорелите газове  (EGR)  е високоефективен вътрешен 
метод   за   понижаване   на    NO

x

  емисиите   при   дизеловите   двигатели. 

Различаваме два вида рециркулация на изгорелите газове:

-

Вътрешна EGR, която се определя от газоразпределителния механизъм и 

остатъчните газове

-

Външна EGR, при която се насочват изгорели газове към горивната 

камера по допълнителни тръбопроводи и през управляващ клапан.

Ефектът на понижаване на NO

x

 се дължи основно на следните фактори:

-

Редуциране масата на изгорелите газове

-

Спад на темпа на горене, а по този начин и на максималните локални 

пикови температури, поради повишение на съдържанието на инертни 
газове в горивната камера.

-

Понижение на парциалното налягане на кислорода или локалните 

свръхколичества въздух.

   Тъй като за образуване на NO

x 

са необходими високи локални температури и 

достатъчно викоки парциални налягания на кислорода, факторите, изброени по-
горе водят до драстично понижение в образуването на NO

x

 при повишаване на 

степента   на   рециркулация.   Намаляването   на   реактивните   компоненти   в 
горивната камера води също така до повишаване в изпускането на черен дим, 
което ограничава количеството рециркулирани изгорели газове.
      Количеството   рециркулирани   изгорели   газове   влияе   също   така   върху 
продължителността   на   закъснението   на   запалването.   Ако   степента   на 
рециркулация   е   достатъчно   дълга   в   долната   част   от   гамата   обороти   при 
частично   натоварване,   закъснението   на   запалването   е   толкова   голямо,   че 
компонентът   дифузионно   горене   типичен   за   дизеловите   двигатели,   бива 

значително   редуцуран   и   горенето   започва   едва   след   като   голяма   част   от 
горивото и въздуха са се смесили. Тази частична хомогенизация се прилага в 
новите   или   бъдещите  HCCI  горивни   процеси   за   протичане   на   горене   с 
изключително ниски емисии на азотни окиси и твърди частици в долната част от 
гамата обороти при частично натоварване.

•

Рециркулация на изгорелите газове под високо налягане

     EGR  системите, които се произвеждат по настоящем, са системи работещи 
под високо налягане. Това означава, че изгорелите газове се отклоняват преди 
да достигнат турбокомпресора , и се насочват към двигателя през смукателните 
колектори в частта им под ниско налягане. EGR обемът зависи от разликата в 
налягането на изгорелите газове преди турбината , налягането в смукателния 
колектор и положението на вакуумния или електрическия клапан на EGR.

       При двигатели за лека автомобили спадът на налягането във секциите на 
програмната   карта,   които   управляват   вредните   емисии,   е   до   голяма   степен 
достатъчен.   Само   в   точките   на   най-ниско   натоварване   за   постигане   на 
достатъчно   високи   степени   на  EGR  често   е   необходимо   дроселиране   на 
постъпващият въздух във пълнителния колектор.
   При двигателите за товарните автомобили, за да е възможна рециркулация на 
изгорелите   газове   винаги   се   изисква   използването   на   подходящи   устройства 
като например турбина с променлива геометрия, вакуум смесители или дросел 
клапи. Това се налага поради по големите секции в програмната карта, които 
управляват   вредните   емисии   в   гамата   обороти   до   пълно   натоварване   и 
повишената ефективност на турбокомпресора. 
Управление.
  Конвенционалното управление на степента на EGR при леките автомобили по 
настоящем   се   осъществява   посредством   измерване   на   масата   на   въздуха   и 
може да бъде рецизирано чрез съчетаване с ламбда управление в затворен 
контур. При товарните автомобили управлението се основава на използването 

на   сигнала   за   диференцианло   налягане,   който   се   изпраща   към   дозиращ 
елемент с ефекта на Вентури.

•

Рециркулация на изгорелите газове под ниско налягане.

   В бъдеще освен EGR под високо налягане ще се използва и такъв под ниско 
налягане.  Рециркулираните   изгорели   газове   се  отклоняват   от   изпускателните 
колектори   след   турбината   и   се   вкарват   в   смукателните   колектори   преди 
компресора. Предимствата на този вариант са:

-

Оптимизирано еднородно разпределение на EGR между отделните 

цилиндри 

-

По интензивно охлаждане на хомогенната смес от изгорели газове и 

въздух след преминаване през компресора и междинния охладител

-

Увеличаване и пълна назависимост на налягането на въздушния заряд от 

степента на EGR, тъй като целият поток изгорели газове се насочва през 
турбината.

     От друга страна  EGR  по ниско налягане е по неблагоприятен от  EGR  под 
високо   налягане   поради   по   голямото   съдържание   на   изгорели   газове   в 
горивната смес в динамичен режим на работа на двигателя.

•

Охлаждане на изгорелите газове

     За   да   се   увеличат   ефектите   от  EGR,   температурата   на   рециркулираното 
количество изгорели газове се понижава в топлообменник, който се охлажда от 
охладителната течност на двигателя. По този начин се увеличава плътността в 
смукателните   колектори   и   се   получава   по-ниска   крайна   температура   на 
сгъстяване.   Като   цяла   ефектите   на   по-големите   локални   свръхколичества 
въздух се неутрализират взаимно в разултат на по-голямата плътност на заряда 
и   по-ниските   максимални   температури,   дължащи   се   на   по-малката   крайна 
температура   на   процеса   сгъстяване.   Същевременно   обаче

 EGR 

съвместимостта   се   повишава   и   става   възможно   постигането   на   по-високи 
степени на рециркулация на изгорели газове при много по-ниски емисии на NO

x

. 

     Тъй като изгорелите газове от дизеловите двигатели така или иначе имат 
ниска температура в области с много ниско натоварване от програмната карта, 

охлаждането им при високи степени на рециркулация, които се необходими за 
редуциране на азотните окиси води до нестабилно горене.

   Това от своя страна резултира до значително повишение на емисиите на СН и 
СО.   Използването   на   превключваем  EGR  охладител   е   много   ефективно   за 
повишаване на температурата в горивната камера, стабилизиране на горенето, 
понижаване   на   нетретираните   емисиин   на   СН   и   СО   и   увеличаване   на 
температурата на изгорелите газове. Това важи в особена степен по време на 
фазата   на   студен   старт   от   теста   за   вредни   емисии,   по   време   на   която 
оксидиращият   катализатор   още   на   е   достигнал   температура   на   „запалване“. 
Това   също   така   помага   на   оксидиращият   катализатор   да   достигне   работна 
температура много по-бързо.



Положителна картерна вентилация

•

Картерни газове

     Картерните   газове   се   образуват   в   резултат   на   горивните   процеси   в 
двигателите   с   вътрешно   горене.   Газовете   напускат   горивната   камера   и 
постъпват   в   картера   през   технологични   отвори   между   вътешните   стени   на 
цилиндрите, буталата и уплътнителните пръстени през техните хлабини и през 
гумичките на клапаните. Картерните газове свързани с отработените газове от 
двигателя.   Може   да   съдържат   различна   концентрация   на   въглеводороди.   В 
допълнение към продуктите на пълно и непълно изгаряне – водни пари, сажди и 
въглеродни   остатъци,   този   газ   съдържа   моторно   масло   под   формата   на 
миниатюрни капчици. 

     При   турбодизеловите   и   бензинови   двигатели   с   директно   впръскване 
моторното масло и саждите, които се съдържат в картерните газове, могат да 
причинят отлагания в турбините, в интеркулера, върху клапаните и във филтъра 
за   сажди   и   твърди   частици.   Тези   прецеси   могат   да   причинят   влошаване   в 
работата на двигателя. 

     Един от начините за минимизиране разхода на масло, който се дължи на 
загубите   от   картерна   вентилация,   е   връщането   на   това   масло   през 
маслоотделител и вентилиране само на газовете.

•

Вентилация

     При   затворените   вентилационни   системи   нетретираният   газов   поток   от 
картера   се   насочва   през   вентилационна   система,   която   разполага   с 
допълнителни   компоненти,   към   смукателния   колектор   и   от   там   се   връща 
обратно   в   горивната   камера.   При   отворените   вентилационни   системи 
третираният   газов   поток   се   изпуска   директно   в   атмосферат.   Настоящото 
законодателство обаче ограничава използването на отворени системи само до 
няколко извънредни случая.

I.

Третиране на отработените газове

     В   миналото   емисиите  от  дизеловите   двигатели  се   минимизираха   основно 
посредством мерки, осъществявани вътре в двигателя. Нетретираните емисии, 
които   се   изпускат   от   много   дизелови   автомобили   обаче,   няма   да   могат   да 
отговарят на бъдещите ограничения в Европа , САЩ и Япония. Изключително 
строгите   ограничения   най-вероятно   ще   могат   да   се   спазват   само   чрез 
ефективна   комбинация   от   мерки   в   и   след   двигателя.   По   тази   причина 
продължава   научната   работа   по   разработките   на   системи   за   третиране   на 
отработените газове от дизелови двигатели подобни на изпитаните процеси за 
бензинови двигатели.

   През 80-те години на ХХ век е разработен трипътен катализатор за бензинови 
двигатели, който понижава азотните окиси, СН и СО и отделя азот. Трипътните 
катализатори работят при λ=1.

     При дизеловите двигатели, които работят при наличие на свръхколичество 
въздух, трипътния катализатор може да се използва не само за понижаване на 
емисиите на азотните оксиди. Това се дължи на факта че в изгорелите газове, 
които   са   бедна   смес   СН   и   СО   в   катализатора   предпочитат   да   реагират   с 
кислорода който се съдържа в изгорелите газове, а не с NO

x

.

     Премахването   на   СН   и   СО   от   изгорелите   газове   е   сравнително   лесно   с 
помощта на оксидиращ катализатор. Отстраняването на азотните оксиди при 
съдържание   на   кислород   в   изгорелите   газове   обаче   е   по-трудно.   В   основни 
линии   премахването   на   азот   е   възможно   посредством  NO

x

  акумулиращ 

катализатор или избирателна каталитична редукция. При смесообразуването в 
дизеловите двигатели се отделят много по-големи количества сажди, отколкото 
при бензиновите двигатели. Настоящата тенденция при леките автомобили е 
отстраняване   на   саждите   посредством   филтър   за   твърди   частици   след 
двигателя и концентриране върху мерки вътре в двигателя за понижаване на