З апочваме с най-краткото описание на начина на работа на EGR (система за рециркулация на изгорелите газове). Тя се основава на подаване на определено количество отработени газове към всмукателния колектор, за да се намали съдържанието на азотни оксиди (NOx) в газовете чрез намаляване на количеството кислород, необходимо за тяхното образуване. EGR не влияе пряко на нищо друго. Тази система може да се открие във всеки съвременен двигател, който отговаря на екологичните стандарти Euro 4 и по-високи.
И всичко би било наред, но изгорелите газове неизбежно носят сажди със себе си във всмукателния тракт, които се отлага там, в резултат на което EGR клапанът един ден губи подвижност и се стига до задръстване. В следствие на това има хора, които предпочитат да изключат напълно EGR, вярвайки, че по този начин всички проблеми на тази система могат да бъдат решени наведнъж.
Наистина ли е така и изключването на системата за рециркулация на отработените газове вреди ли на двигателя? Около тази тема са натрупани огромен брой погрешни схващания.
Първа заблуда: Няма нужда да изключвате EGR, защото саждите не могат да навредят на двигателя
Да започнем с факта, че има мнения, че саждите не могат да се утаят във всмукателния колектор: това изисква масло, което може да попадне там от турбото или системата за вентилация на газовете в картера. Да, маслото значително ускорява този процес, но той продължава и без него – във всеки случай саждите присъстват в отработените газове и неизбежно се утаяват.
Вторият важен момент е колко опасни са саждите за двигателя. Има мнение, че тъй като саждите са въглерод, те не могат да бъдат абразивни, тъй като графитната смазка е съставена от същия въглерод. Това си е чиста заблуда. Абразивността на саждите в двигателите с вътрешно горене е доказана отдавна и резултатите от изследванията ясно показват, че саждите имат изразени абразивни свойства. Вярно, това не е основният проблем. Много по-лошо е критичното намаляване на смазващата способност на защитния филм на маслото в зони с високо натоварване. Факт е, че в смес от сажди и масло размерът на въглеродните частици се увеличава от 40 до 200 nm, а абразивността на такива големи частици е значително по-висока. В допълнение, моторното масло с частици сажди забележимо променя свойствата си: вискозитетът се увеличава, което намалява неговата смазваща способност, повърхностните защитни филми се унищожават, а триенето и износването в натоварените зони се увеличават многократно. Дори 4% съдържание на сажди в маслото вече засяга достъпа на маслото до контактната зона - тя просто се блокира от частици сажди.
Втора заблуда: EGR намалява температурата на изгаряне на сместа и ако се изключи, двигателят ще прегрее
Нека припомним, че задачата на EGR е да намали емисиите азотни оксиди. По някаква причина мнозина са сигурни, че има само един начин да стане това - да намалите температурата за възпламеняване в горивната камера. Формално това е вярно: колкото по-ниска е температурата, толкова по-ниско е съдържанието на NOx, но само отчасти.
Как се постига това намаляване на температурата? На първо място, чрез намаляване на концентрацията на кислород. EGR прави именно това. Толкова ли обеднява сместа след изключване на рециркулацията, че да говорим за прегряване на двигателя? Съвсем не! В случай на дизелов двигател, говоренето за бедна или богата горивовъздушна смес е малко неправилно, но нека поне си представим числата. Съвременните дизелови двигатели работят със силен излишък на кислород. Стехиометричната смес за тях е 1:14,5, но в реалния живот съотношението на гориво и въздух в работната смес може да надхвърли 1:40, тоест да бъде 3-4 пъти по-голямо от стехиометричната стойност.
При рециркулация отработените газове заместват до 60% от чистия въздух при съвременните дизелови двигатели Евро 6 и около 30-50% при по-старите двигатели. Лесно е да се изчисли, че по време на такава подмяна сместа все още няма да се обогати прекомерно: при първоначално съотношение 1:40, при замяна на 50% от въздуха с отработени газове, резултатът ще бъде най-малко 1:20. И във всеки случай това е бедна смес, а не богата, която по някакъв начин може значително да понижи температурата.
Поради по-ниската специфична топлина на отработените газове е вероятно температурата на запалване да се понижи, но само леко. Затова повтаряме още веднъж: задачата на EGR е да намали съдържанието на кислород, за да намали образуването на азотни оксиди, а не да намали температурата на възпламеняване.
Ако на някого това не изглежда достатъчно убедителен аргумент, то има още един. Нека си спомним в какви режими се извършва рециркулация в двигатели с едноверижен EGR: само на празен ход и при натоварване до 30%. Но ако рециркулацията има някакъв сериозен ефект върху температурата, би било логично да работи в напълно различни режими, включващи високо натоварване и температура. Те обаче не го правят. Освен това, в режими на аварийно прегряване или гранични условия (например въз основа на сигнали от сензори за температура на охлаждащата течност или сензор за температура на главата на цилиндъра), EGR никога не се включва.
Ако рециркулацията можеше да спаси двигателя от прегряване, инженерите определено биха използвали такъв защитен механизъм. Но те не правят това по проста причина: включването на EGR не може да понижи температурата на двигателя по никакъв начин. Анализът на този мит можеше да приключи тук, ако не беше една малка, но важна подробност: тъй като редовното изключване на EGR, докато двигателят работи според алгоритмите на производителя, не влияе на температурата му, тогава неграмотното изключване на EGR понякога наистина може да доведе до прегряване. Например, това е възможно, ако EGR е физически изключен, но не е изключен програмно. Или ако EGR е деактивиран както физически, така и програмно, но във фърмуера това се прави неправилно - без да се вземат предвид данните, които ECU трябва да прочете при изключване на рециркулацията. Но това е друга история.
Трета заблуда: GR е полезен не само за околната среда, но и за двигателя
На системата за рециркулация често се приписват свойства, които тя просто няма. Например, предполага се, че тази система позволява да се зададат по-ранни ъгли на изпреварване на впръскването без детонация и това да направи работата на двигателя "по-мека". Детонация на дизел? Тук коментари не са нужни.
Що се отнася до ъглите на впръскване, те могат да се регулират без рециркулация чрез регулиране на подаването на гориво и тайминга. Защо е нужен EGR за това? Още по-странно е предположението, че рециркулацията прави двигателя по-икономичен. Този ефект може да се постигне само чрез увеличаване на ефективността на двигателя - например поради по-пълно изгаряне на горивото. Рециркулацията прави обратното: поради намаляване на количеството кислород, горивото не изгаря напълно, така че не може да се говори за горивна ефективност. Така че не може ли EGR да донесе осезаеми ползи за двигателя? Може би. С него двигателят действително загрява няколко минути по-бързо в студено време. Вярно, докато се покрива със сажди, но по-бързо.