Как уменьшить выхлопные газы на дизеле

Добавил пользователь Алексей Ф.
Обновлено: 05.10.2024

Как снизить вредные автомобильные выхлопы

По большому счету можно выделить два способа снижения токсичных выхлопов автомобиля. Первый заключается в правильной регулировке топливной системы двигателя, своевременном ремонте шатунно-поршневой группы (замена поршневых колец, вкладышей, расточка блока цилиндров и т.д.), а также использовании авто, имеющих, помимо бензинового двигателя, еще и электрический. Второй способ заключается в применении катализаторов – устройств, призванных нейтрализовать токсичные выхлопы от бензиновых и дизельных моторов. По месту размещению и принципу действия сегодня используют 2 типа катализаторов.

Катализатор выхлопных газов

Устройство, понижающее токсичность выхлопов, монтируется между выпускным коллектором и глушителем. Очищение происходит благодаря прохождению газов, разогретых до высокой температуры, сквозь решетку катализатора, которая изготавливается методом напыления на керамику драгоценных металлов (золото, платина, палладий). При контакте с ними вредные вещества распадаются на менее токсичные элементы, либо окисляются. Используемая в устройстве керамическая решетка снабжена огромным количеством проходов, - этим обеспечивается максимальная площадь соприкосновения с отработанными газами. Однако со временем решетка забивается несгораемыми отходами (масло, свинец и т.п.) и эффективность «фильтра» падает. Поэтому не рекомендуется использовать подобный катализатор на авто, заправляемых топливом с тетраэтилсвинцом.

Катализатор топлива (КТ)

Это еще одно устройство, помогающее снизить токсичность газов. Принцип его действия – предварительная обработка топлива, нагнетаемого в цилиндры. Это значительно повышает полноту сгорания и снижает количество вырабатываемых вредных веществ. Т.е., такой катализатор просто дожигает выхлопную смесь до получения экологически безопасного состава. При этом снижается расход топлива, износ элементов двигателя идет не так интенсивно, - возможен даже процесс восстановления геометрии поверхности трения в цилиндрах. Все это увеличивает пробег авто до первого капитального ремонта. КТ монтируется непосредственно в системе подачи топлива, где «занимается» каталитической подготовкой топлива. Говоря научным языком, данное устройство ступенчатым способом улучшает качество молекулярного состава посредством его насыщения солями плакирующих металлов.

Методы снижения токсичности отработавших газов автомобилей

Методы, используемые для снижения токсичности отработавших газов двигателей с искровым зажиганием, делятся на две основные категории: конструктивные методы и очистка отработавших газов. Основные промышленно развитые страны стремятся внедрить у себя (или уже приняли) строгие нормы предельной токсичности отработавших газов. Выполнение этих норм требует использования систем снижения токсичности, включающих трехкомпонентный каталитический нейтрализатор, который уже доказал свою эффективность в США, Европе и Японии

Снижение токсичности методом дозирования топлива

Рабочая смесь, качество которой определяется коэффициентом избытка воздуха λ, оказывает решающее влияние на состав отработавших газов.

Двигатель обеспечивает получение максимального крутящего момента при λ = 0,9 – эта величина обычно программируется для режима полной нагрузки двигателя. Оптимальная топливная экономичность достигается при смесях, характеризующихся λ = 1,1. Это совпадает с возможностью получения низких выбросов CO и CH. Однако выбросы оксидов азота (NO_x) при этом оказываются максимальными. Коэффициент избытка воздуха λ = 0,9 … 1,05 выбирается для режима холостого хода двигателя.

Слишком обедненная смесь приводит к появлению пропусков воспламенения, а так как смесь постепенно обедняется и далее, это влечет за собой быстрое увеличение выбросов СН.

Для предотвращения работы двигателя на сверхвысоких оборотах, когда требуется постоянное использование богатой смеси, осуществляется полное прекращение подачи топлива к двигателю.

Системы впрыска топлива позволяют добиться более точного контроля за составом смеси и значительно снизить количество выбросов отработавших газов.

Снижение токсичности отработавших газов точным смесеобразованием

Однородность смеси, ее послойное распределение и температура в зоне свечи являются основными факторами при определении способности смеси к воспламенению и последующему сгоранию с соответствующим влиянием на состав отработавших газов.

Однородные смеси и регулируемое послойное смесеобразование (богатая смесь у свечи зажигания и бедная смесь вблизи стенок камеры сгорания) представляют два пути совершенствования процесса смесеобразования.

На двигателях с одноточечным впрыском топлива для предотвращения отложения пленки топлива на стенках впускного трубопровода используется предварительный нагрев воздуха и впускного трубопровода.

Равномерное распределение

Максимальный коэффициент полезного действия (к.п.д.) двигателя может быть достигнут только при одинаковом коэффициенте избытка воздуха в каждом цилиндре.

Рециркуляция отработавших газов как способ снижения токсичности отработавших газов

Отработавшие газы направляются обратно в камеру сгорания для снижения максимальной температуры сгорания с целью снижения образования NO_x. Оптимизация системы EGR может также приводить к снижению расхода топлива. Система EGR используется любым из двух способов:

— внутренней рециркуляцией отработавших газов, обеспечиваемой соответствующей установкой фаз газораспределения (перекрытия клапанов);

— внешней рециркуляцией отработавших газов с применением управляемых клапанов.

Изменение фаз газораспределения

Большой угол перекрытия клапанов (при раннем открытии впускного клапана) позволяет увеличить внутреннюю рециркуляцию отработавших газов и поэтому может помочь в снижении выбросов NO_x. Однако, так как рециркулирующие отработавшие газы вытесняют свежую топливовоздушную смесь, то раннее открытие впускного клапана также ведет к уменьшению максимального крутящего момента. Кроме того, чрезмерная рециркуляция отработавших газов, особенно при работе двигателя на холостом ходу, может стать причиной перебоев в зажигании, что, в свою очередь, приводит к увеличению выбросов углеводородов (НС). Оптимальным решением является применение изменяемых фаз газораспределения, когда фазы газораспределения варьируются для оптимального приспосабливания процесса сгорания к условиям работы двигателя.

Влияние степени сжатия на количество токсичных компонентов отработавших газов

Ранее считалось, что повышение термического коэффициента полезного действия (к.п.д.) путем роста степени сжатия представляется эффективным мероприятием для улучшения топливной экономичности. Однако при этом одновременно увеличивается и максимальная температура сгорания, которая вызывает более высокую концентрацию выбросов NO_x.

Конструкция камеры сгорания

Снижение выбросов CH обеспечивается компактной камерой сгорания, имеющей минимальную площадь поверхности с отсутствием выемок. Центральное расположение свечи зажигания обеспечивает короткий путь распространения пламени, позволяя получить быстрое и относительно полное сгорание рабочей смеси, что приводит, кроме низких выбросов CH, к пониженному расходу топлива. Турбулизация рабочей смеси в камере сгорания обеспечивает более быстрое сгорание. Кроме создания двигателей, способных работать на обедненных смесях, оптимизация формы камеры сгорания дает возможность снизить концентрацию CH при λ = 1.

Создания вихревого движения смеси во впускном канале и оптимизация формы камеры сгорания позволяют использовать переобедненные рабочие смеси (λ = 1,4…1,6). Такие двигатели характеризуются низкой токсичностью и очень хорошей экономичностью, они не нуждаются в каталитической очистке отработавших газов. Разработки в области снижения выбросов NO_x у двигателей, работающих на переобедненных смесях, еще находятся в начальной стадии. Такие двигатели вплоть до настоящего времени с успехом применялись в Европе и Японии. Имелось только несколько моделей, использующих концепцию обедненных смесей, когда достигался компромисс между токсичностью отработавших газов и расходом топлива.

Система зажигания автомобилей

Конструкция свечи зажигания, ее положение в камере сгорания, а также энергия и продолжительность искрового разряда – все эти параметры оказывают существенное влияние на воспламенение смеси, продолжительность ее сгорания, а поэтому и на токсичность компонентов отработавших газов. Важность этих факторов возрастает в прямой зависимости от обеднения смеси (λ > 1,1). Установка момента зажигания оказывает решающее влияние как на токсичность, так и на расход топлива. При выборе момента зажигания приходится (иногда в ущерб расходу топлива) для снижения выбросов CH и NO_x выбирать более поздние углы опережения зажигания. Вместе с подачей в избытке кислорода это поднимает температуру в выпускной системе и позволяет дожигать СО и СН.

Этот метод приводит к снижению выбросов NO_x и несгоревших углеводородов, но за счет увеличенного расхода топлива. С другой стороны, если выбирается слишком большое опережение зажигания, это приводит к увеличению расхода топлива и выбросов NO_x и СН.

Вентиляция картера двигателя

Концентрация углеводородов в картере двигателя может во много раз превышать регистрируемую в отработавших газах. Система регулирования вентиляции картера перепускает картерные газы во впускной тракт двигателя, откуда они попадают в камеру сгорания для дожигания. Раньше эти газы выпускались неочищенными непосредственно в атмосферу; сейчас наличие системы снижения токсичности картерных газов является обязательным требованием.

Как снизить температуру выхлопных газов в дизельном двигателе

Температура выхлопных газов, также называемая EGT, измеряет температуру газов, покидающих выпускной коллектор дизельного транспортного средства. Чрезмерные температуры выхлопных газов являются основной причиной отказа дизельного двигателя, так как высокие температуры могут привести к сварке металлических компонентов или катастрофическому отказу. Датчик, известный как пирометр, является лучшим способом контроля температуры выхлопных газов и позволяет водителям понимать количество тепла, выделяемого в цилиндрах дизельного двигателя. Установка запасных частей для регулирования температуры выхлопных газов продлит срок службы двигателя и повысит производительность.

1 Шаг 1
2 Шаг 2
3 Предметы, которые вам понадобятся

Шаг 1

Обеспечьте дополнительный поток воздуха к двигателю, установив вторичный холодный воздухозаборник вместо воздушного фильтра. Высокие температуры выхлопных газов вызваны слишком большим количеством топлива и слишком небольшим количеством воздуха в цилиндрах дизельного двигателя. Содействуйте эффективному расходу топлива и снижению температуры выхлопных газов, позволяя более чистому воздуху поступать в двигатель и сбрасывать соответствующие соотношения воздуха к топливу.

Шаг 2

Установите сыпучую систему выпуска большого диаметра. Позвольте выхлопным газам выходить из автомобиля с минимально возможными ограничениями, что обеспечит платформу для турбонагнетателя и двигателя для выработки дополнительной мощности без значительного повышения температуры выхлопных газов.

Поставьте в камеры сгорания дизельного двигателя дополнительный катализатор для расхода топлива, установив комплект для впрыска воды и метанола. Хотя метанол помогает сжигать излишки топлива в цилиндрах, разбрызгивание воды, обеспечиваемое комплектом для впрыска воды/метанола, поможет охладить горячий воздух, выходящий из турбины автомобиля. Комплекты вода/метанол способны обеспечить дополнительную мощность, а также снизить температуру выхлопных газов примерно на 200 градусов.

Выхлопные газы и как с ними бороться. Причины и последствия ядовитых выбросов.

Выхлопные газы являются продуктом переработки углеводородного топлива. Отработавшие газы – большая проблема в современном мире, поскольку они являются причинами отравления окружающей среды, образования парникового эффекта, а так же появления смогов в городах. Смог является ядовитым туманом, который образуется в нижнем загрязненном слое атмосферы. Ультрафиолетовая радиация Солнца способствует окислению вредных веществ (оксида азота, углеводородов, альдегидов и др.). Смог негативно сказывается на здоровье человека, вызывая раздражение слизистой и способствуя появлению головной боли, отеков, различных осложнений и другие малоприятные симптомы.

В состав выхлопных газов входят следующие элементы:

Токсичные: оксид углерода, оксид углерода, альдегид, оксид серы, сажа и неканцерогенные угдеводороды

Нетоксичные: азот, кислород, пары воды, диоксид углерода

Канцероген: бензопирен

Причинами большого выброса ядовитых газов в атмосферу могут быть как неполное сгорание топлива в ДВС, так и загрязнение топлива всевозможными добавками и примесями. К сожалению, идеальный процесс сгорания топлива получить крайне сложно, поэтому ядовитые выбросы ДВС неизбежно опадают в атмосферу.

В настоящее время во многих странах существуют законы и нормы, ограничивающие содержание опасных веществ в газах, которые выделяют транспортные средства.

Снижение вредных выбросов

Правильная организация движения автотранспорта в условиях города. Устранение пробок и простоев автомобиля с работающем двигателем.
Использование пропана, бутана и другого нефтяного топлива, а так же природных газов.

Поддерживать ДВС в хорошем состоянии и вовремя устранять все неисправности.

Определяют токсичность отработавших газов на специальных стендах диагностики или при помощи газоанализаторов.

Кроме того, соответствие уровня токсичности выхлопов является одним из обязательных пунктов проверки при техосмотре автомобиля. Пройти технический осмотр в Брянске Вы можете в компании Гросс-Авто. Записаться на ТО онлайн можно на нашем сайте, в разделе Теосмотр. После прохождения процедуры Вы можете купить полис ОСАГО или КАСКО.

Если норма выхлопных газов окажется выше допустимого значения, наши специалисты автотехцентра Гросс-Авто помогут Вам в устранении данной проблемы и дадут советы по уходу за двигателем. В случае поломки ДВС и его составляющих, мастера компании Гросс-Авто готовы предложить Вам свои услуги по ремонту и диагностике дизельных и других двигателей. Так же мы выполняем ремонт газелей Камминс (cummins), регулировку ТНВД, замену масла в двигателе и акпп, сход-развал и другие услуги по обслуживанию автомобиля.

Сравнительный анализ токсичности выхлопных газов автомобилей и пути ее снижения

Произведен анализ загрязнения атмосферы выбросами выхлопных газов автомобилей, описаны их вредные воздействия на окружающую среду и человека, предложено использование природного газа как альтернативного вида топлива в решении экологических проблем.

ABSTRACT

The analysis of atmospheric pollution emissions of exhaust gases of automobiles, described their harmful effects on the environment and humans, there is provided the use of natural gas as the alternative fuel in solving environmental problems.

Ключевые слова: экологические проблемы; отработавшие газы; вредные компоненты; автомобильный транспорт; загрязнение; природный газ; пассажирские перевозки.

Keywords: ecological problems; exhaust gases; harmful components; automobile transport; pollution; natural gas; passenger transportation.

В отработавших газах может содержаться свинец, который опасен для умственного развития людей и особенно губителен для детей, поскольку дети более чувствительны к воздействию токсичного металла. Он опасен еще тем, что накапливается в организме.

Содержащаяся в выбросах сера окисляется и образуются два соединения - диоксид серы (SO2) и триоксид (SO3) серы. При растворении в воде диоксид серы образует кислотные дожди, которые губят растения, увеличивают кислотность озер. Даже при среднем содержании оксидов серы в воздухе (100 мкг/м3), что нередко имеет место в больших городах, растения приобретают желтоватый оттенок. Повышение уровня оксидов серы в воздухе приводит к учащению заболевания дыхательных путей. При совместных концентрациях диоксида серы и взвешенных частиц (в виде сажи и пыли) в у взрослых и детей могут наблюдаться изменения в работе легких.

Химические элементы попадают в организм с выхлопными газами и с выбросами промышленных объектов. Доля загрязняющих веществ, попадающих в атмосферу от автомобилей составляют 75-90 %. Опасности от выхлопных газов превалируют в крупных городах. Выхлопные газы влияют на демографию, рост инвалидности, на здоровье населения. Стремительное развитие автомобильной промышленности, потоки машин в мегаполисах, многочасовые пробки, все это в конечном итоге наносит огромный вред здоровью населения. Загрязнение окружающей среды отрицательно влияет на организм, если физические и химические параметры превышают предельно допустимые концентрации (ПДК) [1].

В настоящее время мировой автомобильный парк насчитывает более 750 млн единиц и продолжает расти. По статистике каждые две секунды с конвейеров автомобильных заводов сходит новый автомобиль, что приводит к резкому повышению автомобилизации населения мира. В 2005 г. на 1000 человек в мире приходилось около 120 автомобилей, а в 2025 г. эта цифра увеличится до 160 единиц [2].

По оценкам зарубежных специалистов, если сегодняшний темп прироста автомобилей сохранится в ближайшие 20 лет, то уже к 2025 г. в мире будет свыше 1,5 млрд автомобилей. Естественно, что столь интенсивное развитие автотранспорта стало оказывать серьёзное негативное воздействие на все компоненты биосферы, причем наибольшая доля загрязнения атмосферы выхлопными газами приходится легковому автомобилю (рис.1).

Рисунок 1. Структурные доли загрязнения окружающей среды различными видами автомобилей, %

Так, только один легковой автомобиль поглощает из атмосферы за год в среднем больше 4 т кислорода, выбрасывая с отработавшими газами примерно 800 кг окиси углерода, около 40 кг окислов азота и почти 200 кг различных углеводородов.

Только в России общее количество вредных веществ, ежегодно выбрасываемых автомобильным транспортом в атмосферу, превышает цифру в 30 млн т.[ 2 ].

Состав и объёмы выбросов во многом зависят от типа двигателя автотранспортного средства. В табл. 1 показан состав вредных веществ в отработавших газах карбюраторных и дизельных двигателей.

Таблица 1.

Состав вредных веществ в отработавших газах карбюраторных и дизельных двигателей. [ 2 ].

Системы нейтрализации отработавших газов: дорогая наша экология

Мир свихнулся на экологии. Парниковый эффект, озоновые дыры, глобальное потепление и затемнение. Ученые приводят цифры и демонстрируют графики, политики подписывают протоколы. И хотя споры о том, насколько различные выбросы в атмосферу изменяют климат планеты, ведутся до сих пор, автопроизводители уже давно на острие борьбы за чистоту воздуха. Все потому что общие климатические трансформации — это одно, а экология в городах, особенно мегаполисах, — несколько иное. В итоге приходится признать: современные компоненты очистки выхлопных газов разрослись до отдельных систем, плотно интегрированных в бортовую электронику. Если топливо качественное, и автомобиль еще новый, проблем с ними обычно нет. Однако с годами они могут появиться. Речь идет не только о «чековании», или электронных ошибках. Выход из строя каталитических нейтрализаторов способен привести к куда большим неприятностям, вплоть до необходимости восстановления поршневой группы двигателя.

Не нужно считать, что скопления углеводородов (CH) и окислов азота (NOx), под воздействием солнечного света и химических реакций превращающихся в смог, — примета лишь современности. Первое упоминание об удушливых облаках, повисающих над городом, относится к 1942 году. Дело было в промышленно развитой Калифорнии. Спустя восемь лет смог для этого штата стал обычным явлением, из-за чего во второй половине 60-х в нем вступили ограничения по концентрации вредных выбросов в выхлопе. Остальная Америка пришла к этому позже. В 1970 году был принят закон, по которому для автомобилей 1975 модельного года строго регламентировалось процентное содержание CH, NOx и окиси углерода (CO). В это же десятилетие к законодательному регулированию вредных выбросов пришли в Европе и Японии.

Каталитические нейтрализаторы, или конвертеры (в народе просто катализаторы), появились как раз в первой половине 70-х и, как вы понимаете, автопроизводители США какое-то время здесь были на передовых ролях. Что любопытно, помимо непосредственного снижения токсичности выхлопа эти устройства потянули за собой модернизацию сразу нескольких направлений развития автомобилестроения. Это обуславливалось самим принципом их действия, который, кстати, не изменился до сих пор.

Экология — двигатель прогресса

Металлический бочонок, расположенный между выпускным коллектором и глушителями-резонаторами, имеет внутри продольные соты, на чью поверхность нанесен слой специального вещества, являющегося катализатором. Не будем погружаться в школьный курс химии. Скажем лишь, что в качестве последнего, превращающего вредные CO и CH в углекислый газ и воду, используется платина с добавлением палладия. Такие катализаторы назывались двухкомпонентными, то есть способными нейтрализовать всего пару токсичных компонентов. В 1977 году добавили родий, благодаря чему окислы азота трансформировались в моноэлемент. Нейтрализаторы стали трехкомпонентными. Так вот, этот сравнительно простой химический процесс без проблем протекает лишь в идеальных лабораторных условиях. При реальной же эксплуатации производители столкнулись с тем, что корректная работа узла и вообще его ресурс — под постоянной угрозой. Как выяснилось, правильно «химичить» конвертер может лишь при соотношении горючей смеси по воздуху и топливу в пропорции 14,5–14,7:1. Отклонения в ту или иную сторону снижают эффективность преобразования CO и CH либо NOx. А единственная заправка этилированным бензином в состоянии попросту приговорить нейтрализатор — октаноповышающий тетраэтилсвинец сводил действие платины и палладия к нулю.

Для того чтобы сделать топливовоздушную смесь стабильной, карбюраторы начали дополнять электронным управлением. В 1975 году в Штатах же появились транзисторные системы зажигания, к минимуму сводившие пропуски в искрообразовании, от которых топливо догорало в нейтрализаторе и спекало его внутренности. Обратились к системе рециркуляции отработавших газов, которая, снижая температуру сгорания топливной смеси, уменьшает количество окислов азота. Наконец, борьба за экологию, как и желание снять побольше мощности, тоже поспособствовала скорейшему внедрению электронного впрыска — системы, способной наиболее полно раскрыть потенциал катализаторов. Тогда же, в 70-х, произошло еще одно событие — под действием законов и общественности нефтепромышленники отказались от присадок на основе тетраэтилсвинца.

А нейтрализаторы продолжили совершенствовать. Четверть века назад бочонок двинулся из-под днища автомобиля в моторный отсек, вплотную к выпускному коллектору. Это понадобилось для быстрейшего его прогрева и уменьшения вредных выбросов сразу после пуска автомобиля — вещества-катализаторы начинают действовать только при 250–300 градусах. Позже предлагались разработки отдельного электроразогрева нейтрализатора мощностью до нескольких кВт. Были системы из двух нейтрализаторов, где первый располагался непосредственно в тракте и работал, пока прогревался основной узел. Устраивались адсорбционные ловушки для углеводородов, придерживавшие их до выхода катализатора на рабочую температуру. Велись и ведутся эксперименты с материалами наполнителя. Жаропрочная керамика сравнительно тяжела и далеко не идеальна для создания сверхтонких сот. Металл для ячеек использовался и ранее, а теперь к нему обращаются вновь — на ином технологическом уровне, используя различные биметаллические сплавы. Легкие, устойчивые к температуре, тонкие, как фольга, благодаря чему можно значительно увеличить площадь напыления платины, палладия и родия.

Не отставали от «химиков» и электронщики. Лямбда-зонд, или кислородный датчик, расположенный в выпускном тракте, определяющий процент кислорода в выхлопе и посылающий сигнал на коррекцию смеси в ЭБУ, появился еще в 1976-м. Потом добавили датчик за нейтрализатором, который следит за качеством очистки газов.

Избавиться от сажи!

В начале 2000-х дошла очередь до дизелей. Их, оборудованных привычными уже каталитическими нейтрализаторами, стали оснащать сажевыми фильтрами (DPF, Diesel Particulate Filter). Дело в том, что температура выхлопных газов в режимах без нагрузки здесь ниже, чем у бензиновых моторов. Ее не хватает для полного сжигания углеродов, так получаются твердые частицы или сажа, которая может пройти через нейтрализатор.

Сажевый фильтр расположили перед катализатором. В нем тоже есть платина и такие же соты-каналы. Только расположены последние в шахматном порядке и делятся на впускные и выпускные. А между ними — фильтры-перегородки, сдерживающие твердые частицы с окислами азота. Первыми его внедрили французы из Peugeot, чуть позже немцы. Toyota в 2003-м пошла дальше — изобрела DPNR (Diesel Particulate NOx Reduction). Вроде бы тот же DPF, однако с принципиальным отличием. Он не накапливает твердые частицы — дожигает их при помощи кислорода, выделяемого из окислов азота, и дополнительной форсунки, подающей солярку в узел. Аналогом тойотовской системы является FAP (Filtre A Particules) от Peugeot. В ней для очищения фильтра от сажи служит присадка на основе редкоземельного элемента церия, которая впрыскивается в дизтопливо по сигналам ЭБУ. Что-то подобное встречается на некоторых моделях Citroen, Ford, Volvo.

Причем японцы всей системе DPNR дают гарантию, равную гарантии автомобиля. Нечто неординарное! Обычно элементы очистки выхлопных газов из договора о ней выводятся. Впрочем, о массовых проблемах с тойотовской NOx Reduction слышать не приходилось. Иное дело обычные DPF и катализаторы — что на дизелях, что на бензиновых моторах.

Очищают выхлоп и с помощью мочевины или AdBlue, как этот продукт называется в Европе — жидкости на основе аммиака, которая реагирует с NOx, после чего образуется просто азот и водяной пар. Впервые появившаяся на Mercedes в 2005 году мочевинная нейтрализация получила большее распространение на тяжелой технике, где она выступает альтернативой системе EGR.

Избавиться от нейтрализатора!

В России своя специфика. В той же Европе какое-то время назад чуть ли не в принудительном порядке нейтрализаторы начали устанавливать даже на олдтаймеры. А у нас. Бережное отношение к окружающей среде, безусловно, необходимо. Да и смог в российских мегаполисах уже не редкость. От этилированного бензина, опять же, мы давно успешно избавились. Официально! Между тем качество топлива без «свинцовой» присадки, скажем так, варьируется, и солярка по-прежнему может преподносить сюрпризы.

Ко всему прочему оставляет желать лучшего понимание того, с каким сложным и нежным узлом мы имеем дело. От этого страдает общая культура его эксплуатации. Так что же нужно знать и чего остерегаться?

Например, жестких контактов корпуса нейтрализатора о поверхность, от которых может разрушиться керамика. Переливов бензина в камеры сгорания — при неудачных пусках, пропусках зажигания и т. д. — когда топливо собирается в катализаторе и, не успев испариться, воспламеняется и спекает его соты. Попадания туда масла. Сажевый фильтр на дизеле вообще очень требователен к состоянию топливной аппаратуры. Наконец, даже парковать машину надо с умом — не над кучами листьев, сухой травой, прочими легкогорючими массами, способными вспыхнуть от раскаленного корпуса катализатора.

Кстати, иной раз начинающие разрушаться керамические соты могут никак о себе не заявлять. Положиться здесь можно только на удачу. Либо на собственную осторожность — вскрыть, посмотреть. Хотя и вскрыть-то в некоторых случаях не удастся — на тех же катколлекторах. Но что делать, если все очевидно? Обратимся к специалистам. Фирм, оказывающих такую услугу, в крупных городах достаточно. И варианты существуют. Впрочем, тут многое зависит от марки, модели, даже рынка сбыта. И как бы это странно ни звучало, от программного обеспечения ЭБУ.

— Услуга популярная. Обращаются владельцы как далеко не новых иномарок, так и совсем свежих. В первом случае, особенно если говорить о немолодых «японцах», все просто. Вынул внутренности нейтрализатора, обычно выполненные из металла, — машина обрела потерянную динамику. Блок управления двигателем не видит этих изменений. У сравнительно новых моделей такой трюк не проходит — из-за четкой привязки системы управления к показаниям двух лямбда-зондов.

Иногда, если это позволяет компоновка и сечение труб, удается установить катализатор от Патриота, стоит всего 4000 руб. Те же «японцы» (в частности, Toyota), но не самых последних поколений, где программное обеспечение загружено без возможности перепрошивки, обманываются механически. В выпускной тракт после удаления ячеек вкручиваются проставки с отверстием по центру, а уже в них — кислородные датчики. Будучи несколько отодвинутыми от потока выхлопных газов, они дают блоку управления ту же информацию, что и при наличии работоспособного нейтрализатора. Здесь приходится играть сечением отверстия в проставке. Получается всегда, однако была на моей памяти 3,5-литровая Camry 2006 года. Долго с ней работали — исчезала ошибка, но через какое-то время опять появлялась. В итоге так и ушла к другому владельцу. Стоит подобная процедура от 3000 руб. Это только удаление, и по 500 руб. за каждую проставку.

Системы управления свежих «европейцев» и «американцев» механическими «обманками» не корректируются. Нужно лезть в софт и убирать информацию о катализаторе. Lexus для заокеанского рынка требуют того же. В отличие от внутренних моделей этой марки. В любом случае — пренебрегать проблемами с нейтрализаторами нельзя. И пробитие керамики ломом здесь не панацея. Удалять нужно все начисто. Машины из-за попадания керамической пыли в цилиндры на капитальный ремонт к нам приходят периодически. Toyota, Nissan, Infiniti — с моторами серий GR, VQ, VK. Но это те двигатели, с которыми сталкивалась наша СТО. Риск, если в вашей машине катализатор расположен близко от выпускного тракта, существует вне зависимости от модели агрегата.

— Toyota даже из новых можно «обмануть» так называемым эмулятором, который устанавливается в цепь кислородного датчика. Так происходит простое удаление ошибки. То же самое можно проделать и со многими «японцами», в чьи ЭБУ информация «залита» жестко, без возможности коррекции. Цена вопроса — 18 000–21 000 руб. за эмулятор плюс 3000 руб. за освобождение полости нейтрализатора от наполнителя. Оставляем штатный корпус — звук выхлопа если и становится другим, то это едва заметно.

Сейчас ситуация активно меняется — японские производители приходят к блокам управления, в которых можно перепрошивать программное обеспечение. Для компаний из Европы и США это едва ли не традиция. В общем-то также ничего сложного — прошивка замещается той, что отвечает экологическим требованиям Евро-2, для соответствия которым нет необходимости в каталитическом нейтрализаторе. Тут не важно, бензиновый двигатель или дизельный. С последними, кстати, владельцы обращаются тогда, когда уже не помогает прожиг сажевого фильтра. Стоимость удаления аналогична — 3000 руб. Однако работы по электронике сильно зависят от марки и модели. Можно обойтись 14 000–16 000 руб. А в иных случаях цена поднимается до 40 000–50 000 руб. Все равно минимум вдвое дешевле, чем покупка оригинального каталитического нейтрализатора.

Еще добавим, что в качества альтернативы уазовскому катализатору существуют условно универсальные узлы, которые нужно подбирать по длине и диаметру. Предлагаются даже блоки без внешней оболочки. Цена того и другого — от 4000 до 11 000 руб. Для «американцев» доступен другой вариант — трубы, устанавливаемые вместо бочонка нейтрализатора, удаление бака с мочевиной, глушение системы рециркуляции и установка программатора, с которого можно менять прошивку ЭБУ и увеличивать мощность. Но этот обход экологии граничит с тюнингом и тянет минимум на $2500–3600. Между тем на многих дизелях, в отличие от бензиновых моторов, «ампутация» элементов EGR необходима в отрыве от всякой форсировки — прогорают промежуточные охладители выхлопных газов.

Словом, современные экотехнологии — тоже в духе нынешних тенденций автомобилестроения. Ладно, требуют вложений средств. Но могут и приговорить святая святых. Тот, кто один раз столкнулся с вынужденным ремонтом ЦПГ, вряд ли будет в будущем покупать новый катализатор — хоть универсальный, хоть от Патриота. Решит проблему кардинально.

О контроле температуры отработавших газов дизеля в эксплуатации

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 топливо‑ воздушной 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.

Охладитель EGR работает как интеркулер в системах наддува. Охлажденные газы имеют бóльшую 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 самогó 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 само‑ очистки срабатывает после выключения двигателя, когда дроссель несколько раз полностью открывается и закрывается.

О неисправности системы рециркуляции отработавших газов сигнализирует лампа Сheck. 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.

Рабочая температура дизельного двигателя: контролируем и сохраняем «сердце» машины

На сегодняшний день двигатели, работающие на дизельном топливе так же популярны, как и бензиновые движки. В работе такого агрегата есть свои особенности и показатели, которые следует учитывать и контролировать. Одним из важных показателей является рабочая температура дизеля.

Особенности дизельного двигателя

Перед тем, как говорить о конкретных параметрах, нужно сказать, что вообще из себя представляю двигатели, работающие на дизельном горючем. Идея создания такого вида моторов появилась в 1824 году. Тогда известным французским физиком была выдвинута теория, согласно которой горючее будет нагреваться до нужной температуры за счет стремительного сжатия.

Но такой принцип стал применяться на практике только через несколько десятков лет, а первый дизельный мотор был выпущен в 1897 году. Концепт был разработан Рудольфом Дизелем. Работает такой двигатель по принципу самовоспламенения распыленного горючего, которое взаимодействует с воздухом, который нагревается в процессе сжатия. Такой двигатель устанавливается во многие модели машин, например, в стандартные автомобили, грузовики, сельскохозяйственную технику, танки и другие виды транспортных средств.

Достоинства и недостатки дизельного мотора

Обязательно стоит сказать о том, какие у дизельных моторов достоинства и недостатки. Начать следует с плюсов. Для таких моторов не нужно какого-то особенного горючего, к его качеству нет серьезных требований. Чем больше в топливе будет атомов углерода и чем больше будет его масса, тем выше будет показатель теплотворности, с которым работает двигатель, от чего будет повышаться и эффективность устройства. Иногда коэффициент полезного действия такого двигателя превышает отметку в 50%.

Машины, в которых стоит такой мотор, более «отзывчивы», все благодаря тому, что значение вращающего момента на низких оборотах достаточно высоко. Подобное устройство отлично будет работать на спорткаре, который рассчитан под постоянное нажатие педали газа. Именно благодаря этому фактору дизели часто ставятся в большие грузовые машины. Да и количество угарного газа в выхлопах, которые дают дизели, гораздо меньше, нежели у двигателей, которые используют для работы бензин. Это действительно значительное преимущество. Плюс ко всему, цена на дизельное горючее немного меньше, чем на бензин, что дает возможность немного сократить расходы на передвижение с помощью такой машины.

У недостатков дизелей есть определенный характер. По причине возникновения значительного механического напряжения во время работы, элементы, из которых состоит дизельный двигатель, должны изготавливаются достаточно качественными и мощными, потому и возрастает цена на них. Также это оказывает влияние и на развиваемую мощность, причем влияние не самое лучшее. Нынче очень важен экологический аспект, поэтому для того, чтобы уменьшить выброс выхлопных газов, автолюбители готовы заплатить больше, дабы мотор в их машине был более «чистым».

Еще одним значительным недостатком дизелей является повышенная вероятность того, что зимой топливо может застывать, если в том регионе, где Вы живете, температура опускается достаточно низко. Выше описано, что серьезных требований к качеству топлива нет, но это относится только к масляным примесям, а вот ситуация с механическими примесями более серьезная. Детали двигателя очень восприимчивы к таким добавкам. Если примеси низкокачественные, то элементы движка могут выйти из строя, а их замена обойдется Вам в кругленькую сумму.

Основные параметры агрегатов на дизеле

Перед тем, как дать ответ на вопрос относительно рабочей температуры дизельного движка, стоит обратить внимание на его основные параметры. Этими параметрами являются тип механизма, зависимо от количества тактов мотор может быть двух- и четырехтактным. Достаточно важную роль играет количество цилиндров, их локация и порядок работы. Огромное влияние на мощность машины оказывает крутящий момент.

На рабочую температуру в цилиндрах дизельного движка оказывает сильное влияние степень сжатия топливно-газовая смесь. Мотор работает за счет того, что пары горючего воспламеняются в момент взаимодействия с очень горячим воздухом. Из-за высокой температуры происходит увеличение объема, что приводит к поднятию поршня, который толкает коленчатый вал. Чем выше будет степень сжатия, то есть тем сильнее будет расти температура, тем интенсивнее будет протекать процесс, описанный выше, от чего будет расти и эффективность работы. А вот объем горючего не изменится.

Но нужно помнить, что наиболее эффективной работа будет тогда, когда топливно-воздушная смесь будет не взрываться, а равномерно сгорать. Если степень сжатия будет чрезмерно большой, что это может стать причиной очень нежелательного результата – воспламенение перестанет быть контролируемым. Плюс ко всему, такая ситуация не только сделает работу менее эффективной, но и приведет к тому, что детали поршневой группы будут сильно нагреваться, от чего быстрее выйдут из строя.

Фазы сгорания топлива и природа выхлопных газов

Каким же образом топливно-воздушная смесь сгорает внутри дизельного мотора, и какая температура в этот момент держится в камере? Весь рабочий процесс движка можно поделить на четыре основных этапа.

На первом этапе в камеру сгорания впрыскивается топливо. Все это происходит в условиях высокого давления. С этого начинается работа двигателя.

На второй фазе происходит самовоспламенение хорошо распыленной смеси. Она начинает гореть. Хотя не всегда весь объем горючего перемешивается с воздухом достаточно хорошо. Есть зоны с неравномерной структурой, гореть они начинают чуть позже, чем остальная часть горючего. Тогда же повышается вероятность возникновения ударной волны, но вреда она не принесет, так как не будет спровоцирована детонация. В это время температура в камере сгорания доходит до 1700 К.

На третьем этапе происходит образование капель из той части смеси, которая осталась неотработанной. При слишком высокой температуре эти капли преобразуются в сажу. Этот процесс приводит к тому, что выхлопные газы загрязняются слишком сильно. В этот момент температура вырастает на 500 К и доходит до 2200 К, а давление же падает.

В последней фазе остатки топливной смеси догорают, за счет чего она не попадает в состав выхлопов. Это приводит к меньшему загрязнению воздуха и дорог. На этом этапе возникает недостаток кислорода потому, что подавляющая его часть уже сгорела на протяжении предыдущих стадий. Если просуммировать всю потраченную энергию, то она составит около 95%, а остальные 5% просто теряются из-за того, что горючее сгорает не полностью.

А если регулировать степень сжатия, то есть довести ее до верхнего допустимого предела, то объем потребляемого горючего можно немного уменьшить. Если это сделать, то отработанные выхлопные газы от дизельного движка достигнут температуры 600 — 700°С. В случае карбюраторных моторов, температура достигнет уровня 1100°С. Поэтому и выходит, что во втором случае потеря тепла значительнее, а объем выхлопных газов больше.

Рабочая температура двигателя зимой — как стартовать правильно

Наверняка не только автовладельцы, в машинах которых стоит мотор на дизеле, в курсе, что авто нужно прогревать перед стартом на протяжении нескольких минут. Особенно важно это сделать зимой, когда температура на улице достаточно низкая. Нужно рассмотреть особенности этого процесса. Сначала нагреваются поршни, а только после этого происходит нагрев блока цилиндров. Поэтому у этих деталей разные температурные расширения, а масло, которое не было предварительно разогретым, более густое по консистенции, из-за чего оно поступает в недостаточном объеме. Так, если стартовать на машине, которая не была предварительно прогрета, то сильному негативному воздействию будут подвержены резиновые прокладки, которые расположены между элементами движка и вышеописанными деталями.

Также очень опасным будет слишком длительное прогревание двигателя, потому что все элементы системы работают до полного износа. А потому значительно уменьшается срок их эксплуатации. Как же правильно это сделать? Сначала нужно на холостом ходу довести жидкость до температуры 50°С, после чего можно начинать двигаться, но только на низкой передаче, при которой количество оборотов не будет превышать уровня в 2500 оборотов в минуту. После достижения маслом рабочей температуры в 80°С, можно переключить передачу на более высокую.

Такие приемы помогут сохранить целостность мотора на протяжении всего зимнего периода. Но что же делать, если от него не будет получено никакой реакции на Ваши действия? Давать советы по факту проблемы достаточно трудно, лучше вообще ее не допускать. Это стало возможным из-за того, что были изобретены присадки, которые не допускают парафинзирования состава. Их можно добавлять собственноручно, но можно купить уже такую солярку, в которой уже есть эти добавки в наиболее оптимальных пропорциях.

Подписывайтесь на наши ленты в Facebook, Вконтакте и Instagram: все самые интересные автомобильные события в одном месте.

Была ли эта статья полезна?

Трубочист

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.

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 ºС, 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 500º 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.

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. 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 500º. Запущенный процесс контролируется датчиками давления и температуры, так как разогрев свыше 1000º 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 сервис, 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.

Читайте также: