О том, что такое EGR, как эта система работает и как её отключают в разных сервисах, мы рассказывали в этом материале. Повторять не будем – лишь напомним, что работа системы рециркуляции (Exhaust Gas Recirculation) основана на подаче во впуск некоторого количества отработавших газов для снижения в выхлопе содержания оксидов азота NOx путём уменьшения количества кислорода, необходимого для их образования. Ни на что другое напрямую EGR не влияет. Эта система есть в любом современном моторе, который соответствует экологическим нормам Евро 4 и выше. И всё бы ничего, но отработавшие газы неизбежно приносят с собой во впуск сажу, которая там откладывается, в результате чего клапан EGR однажды теряет подвижность и заклинивает. После этого кто-то промывает впуск, восстанавливает работоспособность системы и ездит дальше. А кто-то предпочитает EGR отключить вовсе, считая, что таким способом можно решить сразу все проблемы этой системы. Так ли это на самом деле и не вредит ли мотору отключение системы рециркуляции отработавших газов? Вокруг этой темы скопилось огромное количество заблуждений и предубеждений, часть из которых способна вызвать только смех. Однако многие верят любым заявлениям людей, спекулирующих на автомобильных темах. Разберём самые популярные из этих заблуждений.
EGR отключать не надо, потому что сажа двигателю навредить не может
Начнём с того, что существует мнение, согласно которому сажа осесть во впуске не способна: для этого требуется масло, которое может попасть туда из турбины или системы вентиляции картерных газов. Да, масло этот процесс очень сильно ускоряет, но он идёт и без него – сажа в выхлопных газах присутствует в любом случае и оседает во впуске тоже неизбежно.
Второй важный момент – то, насколько сажа опасна для двигателя. Иногда встречается мнение, что поскольку сажа – это углерод, то она не может быть абразивной, ведь из того же углерода делают графитовую смазку. Это заблуждение чистой воды. Абразивность сажи в ДВС была доказана давно, и результаты исследований однозначно говорят о том, что сажа имеет выраженные абразивные свойства. Правда, это не является основной проблемой. Куда хуже – критическое снижение смазывающей способности защитной плёнки масла в местах повышенной нагрузки. Дело в том, что в смеси сажи и масла размер частиц углерода растет от 40 до 200 нм, а абразивность таких крупных частиц заметно выше. Кроме того, моторное масло с частицами сажи ощутимо меняет свои свойства: растёт вязкость, отчего снижается его смазывающая способность, разрушаются поверхностные защитные плёнки, а трение и износ в нагруженных местах увеличиваются кратно. Содержание в масле даже 4% сажи уже сказывается на доступе масла к зоне контакта – он просто блокируется частицами сажи. Для более полной иллюстрации приведём данные, полученные на машине трения: сила трения с маслом, содержащим 5% сажи по весу, при температуре 100 градусов Цельсия по сравнению с холодным маслом возрастает на 800%! В случае с чистым маслом трение при том же нагреве увеличивается только на 50%.
Вывод очевиден: сажа в масле вредит двигателю намного сильнее, чем можно подумать. И основная проблема не том, что она откладывается на впуске, а в том, что, попадая в масло, она значительно ускоряет износ двигателя.
EGR снижает температуру сгорания смеси, и если её отключить, мотор будет перегреваться
Напомним, что задача EGR – снижать выбросы оксидов азота. Почему-то многие уверены, что для этого существует лишь один путь – снизить температуру вспышки в камере сгорания. Формально так и есть: чем ниже температура, тем ниже и содержание NOx, но лишь отчасти. Каким образом достигается это уменьшение температуры? В первую очередь – снижением концентрации кислорода, окислителя для горения топлива. Во время появления первых систем рециркуляции на серийных автомобилях в 1973 году некоторый смысл в снижении температуры вспышки был, но лишь для бензиновых моторов: для них небольшое обогащение смеси – хороший способ предотвращения детонации. Но сейчас мы говорим в первую очередь о дизельных моторах, в которых EGR выходит из строя чаще. Да и реализована система рециркуляции на бензиновых моторах в наши дни обычно иначе – перекрытием фаз. Впрочем, речь сейчас не об этом, вернёмся к дизелям.
Итак, EGR сокращает подачу кислорода. Становится ли смесь после отключения рециркуляциинастолько обеднённой, чтобы можно было говорить о перегреве мотора? Нисколько! В случае с дизелем говорить о бедной или богатой топливовоздушной смеси немного некорректно, но представим себе хотя бы порядок чисел. Современные дизельные моторы работают при сильном избытке кислорода. Стехиометрическая смесь для них равна 1:14,5, а в реальной жизни соотношение топлива и воздуха в рабочей смеси может превышать 1:40, то есть, быть в 3-4 раза больше стехиометрического значения. При рециркуляции отработавшие газы замещают до 60% чистого воздуха на современных дизелях Евро 6 и около 30-50% – на старых моторах. Несложно подсчитать, что смесь в ходе такого замещения всё равно не станет переобогащённой: при исходном соотношении 1:40 при замещении 50% воздуха отработанными газами получится не менее 1:20. А это в любом случае бедная смесь, а не богатая, которая могла бы как-то существенно понизить температуру. За счёт более низкой удельной теплоёмкости отработавших газов, вероятно, температура воспламенения и может понизиться, но незначительно. Поэтому повторим ещё раз: задача EGR – понизить содержание кислорода для сокращения образования оксидов азота, а не снизить температуру воспламенения.
Если и это кому-то покажется недостаточно убедительным аргументом, то есть ещё один. Вспомним, в каких режимах в моторах с одноконтурной EGR осуществляется рециркуляция: только на холостом ходу и при нагрузке до 30%. А ведь если бы рециркуляция хоть как-то серьёзно влияла на температуру, было бы логично запускать её в совсем других режимах, предполагающих высокую нагрузку и температуру. Однако так не делают. Более того, в аварийных режимах перегрева или пограничных состояниях (например, по сигналам датчиков температуры охлаждающей жидкости или по датчику температуры головки блока) EGR не включается никогда. Если бы рециркуляция позволяла спасти мотор от перегрева, инженеры такой механизм защиты использовали бы обязательно! Но они этого не делают по простой причине: включение EGR никак не может понизить температуру мотора.
На этом разбор сего мифа можно было закончить, если бы не одна маленькая, но важная деталь: раз штатное отключение EGR во время работы мотора по алгоритмам производителя на его температуру не влияет, то неграмотное отключение в сервисе иногда действительно может привести к перегреву. Например, такое возможно, если EGR заглушить физически, но не отключить программно. Или в том случае, если EGR отключена и физически, и программно, но в прошивке это сделано «криво» – без учёта данных, которые должен считывать ЭБУ при выключении рециркуляции (как минимум это воздушный поток через датчик массового расхода воздуха, выпадение его замещения за счёт рециркуляции и соответствующие этому объём впрыска и угол опережения впрыска). Но это уже другая история.
EGR полезна не только экологии, но и двигателю
Системе рециркуляции часто приписывают свойства, которых у неё просто нет. Например, что эта система якобы даёт возможность установить более ранние углы опережения впрыска без детонации и сделать работу двигателя «мягче». Детонация на дизеле? Тут обойдемся без комментариев. Что касается углов впрыска, то их можно настроить и без рециркуляции – регулированием подачи топлива и тайминга. Зачем для этого EGR? Ещё более странно звучит предположение о том, что рециркуляция делает двигатель более экономичным. Такого эффекта можно достигнуть только повышением эффективности мотора – например, за счёт более полного сгорания топлива. Рециркуляция делает обратное: из-за снижения количества кислорода топливо сгорает не полностью (что доказывается повышением количества СО, СН и сажи в отработавших газах), так что о топливной экономичности речь идти не может.
Так неужели EGR не может принести осязаемую пользу двигателю? Может! С ней двигатель в морозы действительно прогревается на пару минут быстрее. Правда, покрываясь при этом сажей, но быстрее.
Отключать или нет?
Вроде бы теперь можно заявить со всей мужицкой прямотой: отключение EGR – дело нужное. Но не всё так однозначно.
Во-первых, если вы до невозможности радеете за экологию, то без EGR жить не сможете. Эта система действительно успешно борется с оксидами азота, хотя и увеличивает при этом выбросы СО, СН и сажи. С ними потом борются другие системы (сажевый фильтр и впрыск мочевины), и хотя борьба эта во всех своих проявлениях смешна и абсурдна, кому-то она необходима для сохранения душевного равновесия. Поэтому не будем брать на себя смелость рекомендовать отключать рециркуляцию всем подряд. С точки зрения техники это было бы правильно, с точки зрения морали – не совсем.
Во-вторых, даже если вы решите отключить EGR, у вас есть хорошие шансы испортить мотор. К сожалению, это не такая простая операция, как кажется, и именно по этой причине многие жалеют о том, что когда-то на неё согласились, и рассказывают о перегревах, расходе, жёсткой работе двигателя и других ужасах отключения рециркуляции. Многие предлагают решение проблемы с EGR, которое сводится к примитивному отключению ошибок и закрытию карт рабочего цикла клапана рециркуляции. На самом деле правильное отключение рециркуляции выглядит иначе.
В любом моторе в заводской прошивке так или иначе есть режим работы двигателя без EGR. Хорошие специалисты умеют этот режим находить в софте в ходе тщательного изучения заводских описаний блоков управления. Например, в Funktionsrahmen (рамках функционирования) – бюллетенях от Bosch и Continental. При грамотном включении режима мотор будет работать в совершенно штатном заводском режиме, но без участия EGR.
На практике идеальным примером реализации такого решения будет использование калибровок софта мотора от версии Евро-3 (без EGR) для версии такого же мотора под нормы Евро-4 и выше. Такое можно встретить и на наших Газелях с моторами Cummins, которые существуют и в версии Евро-3, и в версии Евро-5, или на некоторых Toyota со старыми агрегатами, которые выпускали для европейского рынка и арабских стран. Иногда можно просто заменить софт на другой, от версии того же мотора Евро-3, после чего двигатель будет работать в штатном режиме без EGR. Однако в этом случае могут замениться и некоторые другие данные, которые отражаются в ПО (например, VIN, пробег, какие-то индивидуальные элементы конфигурации), поэтому лучше переносить не весь софт, а именно калибровки от младшей экологической версии в софт реципиента. Умеют это немногие.
Другой способ реализации включения заводского режима без EGR – поиск в прошивке режима, в котором работа системы рециркуляции запрещается и мотор работает по заранее откалиброванным с завода картам работы «на чистом воздухе». Как правило, речь идёт об Engine Operation Mode #0, то есть нормальной работе двигателя (не старт, не прогрев, не регенерация сажевого фильтра, не аварийный режим). В Engine Operation Mode #0 предусмотрено множество ситуаций, при которых рециркуляция включена или выключена. Например, на большинстве ЭБУ вплоть до Евро-5 рециркуляция всегда отключена в режимах так называемого «большого впрыска» (Grosse Einspritzmenge) или в режимах перегрева охлаждающей жидкости. Если при калибровке задать те условия, при которых EGR отключена, постоянными, система в этом режиме работать не будет. При этом в других режимах, например, регенерации или прогреве ДВС (а также при сбросе избыточного давления турбонаддува, как это задумано в некоторых моторах PSA и JLR) клапан может открываться как ни в чем ни бывало – по команде из ЭБУ.
Сложнее всего провернуть эту операцию на моторах Евро-6 с двухконтурным EGR. Там предыдущие финты могут не сработать. Тут процедура по отключению будет немного сложнее. Если говорить коротко, то, зная исключения, используемые штатной функцией мониторинга, которая должна отключать рециркуляцию при тех или иных условиях, и имея подробные заводские описания, всегда можно «подсмотреть» у заводских инженеров, как именно реализованы поправки в тех режимах, когда EGR выключена системой мониторинга. Понимая, какие поправки вносятся в расчёт воздуха за счёт замещения рециркуляции, какие коррекции применяются к углам опережения впрыска и количеству топлива, применив математическое моделирование, можно изумительно точно спроектировать корректные режимы работы мотора без рециркуляции. Конечно, эта работа более сложная и требует гораздо больше времени и квалификации на изучение и расчёты, но она тоже вполне выполнима.
Итак, сделаем выводы. Первый будет звучать так: простым глушением клапана или отключением ошибок в софте EGR отключать нельзя. В этом случае как раз и возможно появление всех тех неприятных последствий, которых многие боятся. Карты рабочего цикла править тоже не надо. Зато нужно включить тот режим работы двигателя, в котором EGR никогда не используется. В этом случае двигатель будет работать исключительно по заводским калибровкам и проживёт долго и счастливо. Уж точно дольше, чем с абразивом в цилиндрах и моторном масле.
Ну а если внутренние убеждения не позволяют отказаться от EGR, желательно почаще промывать впуск и менять масло – не раз в 10 000 километров, а как минимум раз в 7500. Это хоть как-то поможет продлить жизнь мотору. Особенно если машина эксплуатируется в основном в городе, часто работает на холостых оборотах и редко ездит под нагрузкой.
За помощь в подготовке материала благодарим компанию «Лаборатория Скорости» (СПб, ул. Химиков, д. 2, (812)385-50-82)
Для комментирования вам необходимо авторизоваться