6.3. Системы снижения токсичности и выпуска отработавших газов
Все бензиновые модели приспособлены для заправки неэтилированным топливом. Помимо этого, системы их питания разработаны с учетом последних жестких требований к охране окружающей среды и позволяют достаточно эффективно понизить токсичность выпускаемых в атмосферу отработавших газов. В стандартную комплектацию всех моделей входит система вентиляции картера. Большинство бензиновых моделей оборудованы каталитическим преобразователем и системой улавливания топливных испарений (EVAP) (см. выше в настоящей Главе).
На всех дизельных моделях также обеспечен строгий контроль за составом отработавших газов и предусмотрена система вентиляции картера. На некоторых моделях устанавливается каталитический преобразователь. Еще более полному уничтожению токсичных составляющих способствует введение на отдельных моделях системы рециркуляции отработавших газов (EGR). На оборудованных системой турбонаддува автомобилях EGR может использоваться в паре системой компенсации изменений атмосферного давления.
Ниже более подробно описаны принципы функционирования отдельных систем и устройств, использование которых способствует снижению токсичности отработавших газов.
Бензиновые модели
Система вентиляции картера
Система позволяет снизить уровень эмиссии в атмосферу содержащихся в картерных газах углеводородов. Блок двигателя выполнен герметично, прорывающиеся в него в обход поршневых колец из камер сгорания газы вместе с масляными испарениями принудительно выводятся из картера во впускной трубопровод, и уничтожаются в процессе нормального функционирования двигателя. Прежде чем попасть во впускной трубопровод картерные газы прогоняются через сетчатый маслоотделитель.
При повышении глубины разрежения во впускном трубопроводе (холостые обороты, торможение двигателем) картерные газы высасываются из двигателя. Если глубина разрежения невысока (акселерация, движение с полностью открытой дроссельной заслонкой), газы выталкиваются за счет относительного повышения давления внутри картера. Если двигатель сильно изношен, давление в его картере будет постоянно повышенным (за счет более интенсивного продувания газов из камер сгорания в обход поршневых колец), что обеспечивает постоянный возврат части газового потока при любом давлении во впускном трубопроводе.
Каталитический преобразователь и l-зонд
С целью снижения уровня эмиссии в атмосферу токсичных продуктов сгорания
в систему выпуска некоторых моделей устанавливается каталитический преобразователь.
При этом включенный в систему выпуска кислородный датчик (l-зонд) обеспечивает
обратную связь с ECU системы управления двигателем. На основании анализа получаемой
от датчика информации об уровне содержания в отработавших газах кислорода ECU
осуществляет мгновенную корректировку состава воздушно-топливной смеси, постоянно
поддерживая оптимальные условия для функционирования каталитического преобразователя.
l-зонд оборудован встроенным электрическим нагревательным элементом, функционированием
которого через реле кислородного датчика осуществляет ECU системы управления
двигателем. Рабочий наконечник датчика регистрирует уровень содержания в отработавших
газах О2 и функционирует эффективно только при достаточно высоких рабочих температурах,
поддержание которых и обеспечивает нагревательный элемент. Датчик вырабатывает
напряжение, амплитуда которого прямо пропорциональна уровню содержания кислорода
в отработавших газах. При впрыскивании в двигатель переобогащенной воздушно-топливной
смеси содержание кислорода в продуктах сгорания достаточно невелико, и датчик
вырабатывает низковольтный сигнал. По мере обеднения смеси амплитуда вырабатываемого
датчиком сигнала повышается. Наиболее полному сгоранию смеси с минимальным
содержанием токсичных составляющих в продуктах сгорания соответствует соотношение
содержания бензина к воздуху 1 : 14.7, т.е. на одну весовую часть воздуха должна
приходиться одна весовая часть топлива. Данное соотношение называется стехиометрическим
числом. Вблизи данной точки изменение амплитуды вырабатываемого датчиком сигнала
происходит широкими скачками, ECU при этом незамедлительно вырабатывает команду
на соответствующую корректировку состава воздушно-топливной смеси за счет изменения
времени открывания инжекторов/форсунок.
Система улавливания топливных испарений (EVAP)
Данная система позволяет существенно снизить уровень эмиссии в атмосферу несгоревших углеводородных соединений. Система устанавливается на модели, оборудованные каталитическим преобразователем. Крышка заливной горловины топливного бака закрывается герметично. Позади радиатора, на левой стенке двигательного отсека установлен угольный адсорбер, аккумулирующий в себе топливные испарения, выделяющиеся в баке во время стоянки автомобиля. Продувка адсорбера после запуска двигателя осуществляется по команде ECU системы управления. Специальный клапан, открываясь, обеспечивает вывод скопившегося в адсорбере топлива во впускной тракт, откуда оно поступает в камеры сгорания и выжигается в процессе нормального функционирования двигателя.
Во избежание нарушения стабилизации оборотов холостого хода и для защиты каталитического преобразователя от эффекта воздействия переобогащенной смеси клапан продувки угольного адсорбера открывается только после того, как двигатель не прогреется до нормальной рабочей температуры и не окажется под нагрузкой. Далее ECU вырабатывает команды на периодические включения-выключения электромагнитного клапана. В процессе таких модуляций и происходит вывод скопившегося в адсорбере топлива во впускной тракт двигателя.
Система выпуска
Информация по функционированию системы выпуска представлена в разделе Система выпуска отработавших газов - общая информация, снятие и установка.
Дизельные модели
Система вентиляции картера
См. выше подраздел "Бензиновые модели - системы вентиляции картера".
Каталитический преобразователь
Каталитический преобразователь входит в комплектацию отдельных моделей и представляет собой помещенную в металлический контейнер мелкоячеистую сетку с включениями каталитических металлов. Сквозь сетку прогоняются разогретые до высокой температуры отработавшие газы двигателя. Катализатор способствует ускоренному окислению таких соединений, как монооксид углерода (СО), не до конца сгоревшие углеводородные соединения, сажа и т.п., позволяя существенно снизить токсичность выхлопа.
Система рециркуляции отработавших газов (EGR)
Система обеспечивает рециркуляцию части отработавших газов во впускной тракт двигателя и включения их в процесс горения воздушно-топливной смеси. При этом снижается уровень содержания в продуктах сгорания токсичных оксидов азота (NOx).
Объем рециркуляции контролируется электронным блоком управления системы.
Функциональная схема системы рециркуляции отработавших газов (EGR)
|
|
|
1 — Воздухоочиститель
|
5 — Клапан EGR
|
Система функционирует при температуре охлаждающей жидкости 60°С и нагрузке не выше регулировочного значения переключателя (2) на ТНВД. Блок управления открывает электромагнитный клапан (7), контролирующий функционирование всей системы. Создаваемое расположенным на конце распределительного вала вакуумным насосом разрежение заставляет срабатывать установленный в выпускном коллекторе клапан EGR (5), причем это срабатывание происходит только при открытом клапане управления (7).
Дополнительно, впускной трубопровод оборудован пластинчатой заслонкой, позволяющей
корректировать соотношение состава смеси подаваемых во впускной тракт отработавших
газов с всасываемым в двигатель воздухом. Кроме того, заслонка предотвращает
подачу в трубопровод отработавших газов при работающем на холостых оборотах
или под низкой нагрузкой двигателе, когда клапан в выпускном коллекторе полностью
открыт.
Блок управления системы вырабатывает команды на основании анализа поступающей
на него информации о температуре охлаждающей жидкости и частоте вращения двигателя
(датчик ВМТ).
Система компенсации изменений атмосферного давления
Система позволяет приостановить корректировку опережения момента впрыска с целью снижения уровня задымленности при определенных соотношениях температуры двигателя и атмосферного давления. Система функционирует совместно с системой преднакала (см. Система преднакала - дизельные модели), используя информацию, поступающую от датчика температуры охлаждающей жидкости и датчика-выключателя атмосферного давления.
Система выпуска
Информация по функционированию системы выпуска представлена в разделе Система выпуска отработавших газов - общая информация, снятие и установка.