Рециркуляция отработавших газов (EGR)

Без системы рециркуляции ОГ эмиссия NOx оказывается выше установленных зако­ нодательных норм, в то время как эмиссия сажи оказывается в пределах, предусмот­ ренных нормами. Рециркуляция ОГ (EGR - Exhaust-gas recircilation) - это метод сниже­ ния эмиссии NOx без существенного увели­ чения образования сажи в двигателе. Это обстоятельство может быть весьма эффек­ тивно применено в дизелях с аккумулятор­ ной топливной системой CR благодаря прек­ расной возможности достижения почти иде­ альной топливовоздушной смеси как резуль­ тата высокого давления впрыска. В системе рециркуляции ОГ на режимах частичных наг­ рузок часть ОГ направляется во впускной^ коллектор. Это не только уменьшает содер­ жание кислорода в камере сгорания, но так­ же влияет на протекание процесса сгорания и снижает максимальную температуру во фронте пламени, в результате чего происхо­ дит снижение эмиссии NOx. Однако, при слишком большой степени рециркуляции, превышающей 40% от объема воздуха на впуске, происходит увеличение эмиссии сажи, СО, СН и увеличение расхода топлива из-за недостатка кислорода.

Влияние показателей впрыска топлива

На топливную экономичность и эмиссию вредных выбросов с ОГ дизеля оказывают существенное влияние величина угда опе­ режения впрыска, характеристика впрыска^

(форма характеристики давления впрыска) и тонкость распыливания топлива.

Угол опережения впрыска

При небольших углах опережения впрыска, то есть при позднем впрыске, процесс сго­ рания протекает при низких температурах, что снижает эмиссию NOx, однако, если угол опережения впрыска слишком мал, то увеличиваются выброс углеводородов СН и расход топлива, как и эмиссия сажи на ре­ жимах больших нагрузок. При отклонении угла опережения впрыска от оптимального только на один градус п.к.в. эмиссия NOx может увеличиться на 5%. Отклонение угла на два градуса п.к.в. в сторону опережения впрыска может привести к увеличению макси­ мального давления сгорания на 10 бар,

а отклонение угла на два градуса п.к.в.

в сторону запаздывания приводит к увели­

чению температуры отработавших газов на 20“С. Такая высокая чувствительность требует очень точного регулирования угла опережения впрыска.

Характеристика давления впрыска

Кривая характеристики давления впрыска определяет изменение количества впрыс­ киваемого топлива в течение одного цикла (от начала впрыска, то есть от момента начала подъема иглы форсунки, до конца впрыска). Характеристика давления впрыска определяет также количество топлива, впрыскиваемого в период задержки восп­ ламенения (от начала впрыска до начала процесса сгорания), а поскольку это оказы­ вает влияние на распределение топлива по камере сгорания, то также влияет на эффек­ тивность использования воздуха в процессе сгорания.

Кривая характеристики давления впрыска должна иметь плавный подъем, для чего подача топлива в период задержки воспла­ менения должна быть сведена к минимуму. Эта порция топлива моментально сгорает, как только начинается воспламенение, с сопутствующими негативными эффектами по шумности двигателя и эмиссии NOx. Кри­ вая характеристики давления должна резко “падать’’, для того чтобы предотвратить плохое качество распыливания топлива, ве­ дущее к увеличению эмиссии СН и сажи и увеличению расхода топлива в финальной фазе процесса сгорания.

Распыливание топлива

Тонкость распыливания топлива способ­ ствует эффективному перемешиванию воз­ духа с топливом, что обеспечивает снижение эмиссии углеводородов и сажи. Хорошее каче­ ство распыливания топлива обеспечивается

высоким давлением впрыска и оптималь­ ной геометрической конфигурацией сопло­ вых отверстий в распылителе форсунки. Чтобы предотвратить видимый выброс сажи с ОГ, количество впрыскиваемого топлива должно соответствовать расходу воздуха, что предусматривает количество избыточ­ ного воздуха, по крайней мере, на 10 - 40% (X = 1,1—1,4). Как только игла форсунки садит­ ся на седло, топливо в сопловых отверстиях может испаряться (в случае распылителей

с подигольным объемом топливо испаряется

в этом объеме), и эмиссия углеводородов СН в процессе увеличивается. Это означает,

что такие вредные объемы должны быть све­ дены к минимуму.

Топливная система

Аккумуляторная топливная система Common Rail включает в себя ступень низко­ го давления, ступень высокого давления и ЭБУ. Схема топливной системы CR показа­ на на рис. 7.

Создание низкого давления

Ступень низкого давления в топливной системе CR включает в себя:

- топливный бак (1) с фильтром-топливо-приемником (2);

Рис. 7

- топливоподкачивающий насос (3);

- фильтр тонкой очистки топлива (4);

- трубопроводы линии низкого давления (5).

Топливный бак

Как следует из его названия, топливный бак служит для хранения топлива. Он дол­ жен быть выполнен из материала, устойчи­ вого к коррозии, и не иметь утечек топлива даже при давлении, в два раза превышаю­ щем рабочее, но по крайней мере при превы­ шении давления на 0,3 бар. Топливный бак должен быть оснащен предохранительными клапанами, чтобы сбрасывать избыточное давление. Не должно быть утечек топлива ни после топливозаливной горловины, ни через устройства выравнивания давления. Это также относится к случаям воздействия неровностей дороги, поворотам (закругле­ ниям дороги) или наклонным положениям автомобиля.

Топливный бак и двигатель должны отстоять достаточно далеко один от другого, чтобы в случае аварии была исключена опасность пожара. Это не относится к тракторам с открытой кабиной, мотоциклам и мопе­ дам. Для транспортных средств с открытой кабиной, тракторов и автобусов принима­ ются специальные правила, касающиеся расположения топливных баков и защит­ ных экранов.