Клапан ЕГР: виды, принцип работы, неисправности и не только

Клапан ЕГР: виды, принцип работы, неисправности и не только

Конструкция автомобиля содержит в себе десятки разнообразных деталей. Опытные водители прекрасно разбираются в каждой из них. Эти знания помогают при диагностике различных поломок. Разбираясь в принципе работы и функциях компонентов авто, можно сделать выводы об имеющейся проблеме. В этой статье мы поговорим о такой немаловажной детали, как клапан ЕГР.

Вы узнаете, что собой представляет этот элемент, где находится клапан ЕГР в автомобиле, каковы его функции и принцип работы. Будут рассмотрены методы диагностики, чистки и глушения клапана.

Как работает ЕГР на турбодизеле

Главная функция системы EGR – это частичный возврат отработанного газа во впускной коллектор с целью дожигания. На дизельном двигателе такое решение позволяет добиться более мягкой и плавной работы двигателя, что улучшает его эксплуатационные качества и уменьшает расход горючего, а выхлоп снижает свою токсичность. Появление отработанных газов во впуске не меняет соотношения основных компонентов горючей смеси, мощность на разных режимах работы не теряется, и экономится топливо.

Принцип действия клапана ЕГР на дизелях – это соединение части отработанных газов с поступающим через впускной коллектор воздухом. В выхлопе двигателя содержатся окислы азота из-за повышенного нагрева газов в камере сгорания. При задействовании системы EGR, сгорание происходит при более низкой температуре, а уровень содержания вредных веществ в выхлопе становится меньше. На дизелях клапан открывается автоматически на холостых оборотах, а при нагрузке и максимальных мощностях закрывается.

Типы клапана EGR по управлению

Любой клапан предназначен для регулирования потока чего-либо путем открытия, перекрытия или закрытия канала или трубопровода. Клапан EGR осуществляет регулирование потока отработавших газов во впускной тракт двигателя внутреннего сгорания. Механическая часть клапана EGR чаще всего представляет собой шток с игольчатым или тарельчатым клапаном, через который при открытии проходят отработавшие газы. Непосредственно за приведение в движение штока клапана EGR отвечают механизмы трех типов.

Причины и признаки неисправности клапана egr

Основных причин неисправностей – две:

• малый объем выхлопных газов, проходящих через клапан системы рециркуляции;
• слишком большое количество проходящих через системный клапан выхлопных газов.

В результате неравномерного оседания твердых частиц из выхлопных газов клапан EGR начинает закрываться неплотно. В этом случае его нужно очистить и установить на прежнее место, однако перед этим необходимо освободить каналы от последствий оседания твердых частиц. Если этого не сделать, клапан вновь может засориться.

Принцип действия клапана EGR и что это такое

Инженеры и конструктора передовых автомобильных компаний ежедневно работают над усовершенствованием выхлопной системы автомобиля. Во время работы ДВС происходит выброс отработавших газов в окружающую среду, и уже давно известный факт, что эти газы содержат большое количество опасных для здоровья химических соединений. Наиболее вредоносными считаются оксид и диоксид азота. Отклонение концентрации этих веществ в воздухе от нормы провоцирует возникновение целого ряда заболеваний сердечной и дыхательной системы человека.

Наиболее рациональным способом уменьшения токсичности выхлопных газов на сегодняшний день считается применение системы EGR, принцип действия которой заключается в рециркуляции отработавших газов. Возгорание горючей смеси возможно только при высокой температуре и соответствующем давлении. Но, вся загвоздка заключается в том, что именно такие условия являются идеальными и для образования оксида, путем соединения кислорода с азотом.

Клапан EGR позволяет отправлять часть отработанных газов к порции свежего воздуха. Следствием этого становится снижение количества кислорода в смеси. Обедненная смесь нуждается совершенно в другой температуре. Для её возгорания уже не требуется 1400 и более градусов по Цельсию.

Многие водители считают, что клапан EGR уменьшает мощность двигателя, что пагубно сказывается на технических показателях авто. Именно по этой причине система пока что не нашла должного распространения на территории постсоветского пространства. Однако эксперименты и исследования показывают обратное: EGR не уменьшает мощность мотора, а увеличивает. Возможно это путем сокращения количества детонаций в бензиновом силовом агрегате.

Подводя промежуточные итоги, можно отметить, что клапан ЕГР позволяет:

• Повысить качество сгорания топлива;
• Уменьшить детонацию в двигателе;
• Снизить количество выброса вредных веществ;
• Обеспечить вспомогательный контроль токсичности отработанных газов.

Остается выяснить, по какому принципу работает клапан? Сегодня современные автомобили оснащаются ЭБУ, который является самым настоящим «мозговым центром». На основании полученных данных от различных датчиков (датчик ТНА, датчик уровня EGR) блок управления определяет оптимальное время для подачи отработанных газов во впускной коллектор. Подача газа возможна за счет сигнала от ЭБУ, усилиями которого открывается электромагнитный клапан, и создаются условия для разряжения в пневмоклапане.

Признаки неисправности клапана ЕГР

Неисправный клапан EGR, как правило, клинит в открытом или в закрытом состоянии, также случается, что клапан клинит постепенно, срабатывая с опозданием или периодически.

• Клапан заклинило в открытом состоянии. В этом случае бензиновый двигатель будет работать с перебоями на холостых, у дизельного мотора, как правило, наблюдается снижение тяги и появление черного дыма из выхлопной.
• Клапан заклинило в закрытом состоянии. В этой ситуации «работа» дизеля усугубится, и он начнет еще больше «дизелить», то есть вибрировать и шуметь. Бензиновые моторы, как правило, становятся не экономными, увеличивается их расход топлива и ухудшается динамика.
• Клапан тормозит или срабатывает с опозданиями. Такие нарушения в работе системы РОГ менее заметны и порою очень трудно определить, что что-то работает не так. Однако в основном наблюдаются проблемы на холостых оборотах, а в некоторых ситуациях на панели загорается соответствующий индикатор неисправности (MIL или CHECK), который указывает на проблемы с катализатором или лямбда-зондом.

Причины поломки клапана ЕГР

Выйти из строя клапан EGR может по многим причинам, основные из которых мы рассмотрим ниже, подробно остановившись на каждой из них.

Заклинивание механизма клапана

Пожалуй, чаще всего неисправность ЕГР возникает по причине заклинивания механизма клапана. Как можно понять из его работы, заклинить он может в закрытом или открытом состоянии, в зависимости от чего будут проистекать соответствующие проблемы.

Если клапан EGR останется в открытом состоянии при заклинивании, это приведет к тому, что все отработавшие газы и сопровождающие их продукты горения со временем окажутся в цилиндре. Связано это с тем, что клапан будет открыт даже при высоких оборотах, тогда как при стандартной работе он в этом режиме должен быть закрыт.

Обратите внимание: Система EGR может быть «подвязана» с другими системами, вследствие чего заедание ее в том или ином положении может сказываться на их работе.

Если клапан ЕГР в результате заклинивания окажется в закрытом состоянии, можно считать, что водителю повезло, по сути, вред от этого будет только окружающей среде.

Заклинивание механизма клапана чаще всего происходит по причине оседания на нем сажи, которая неотъемлемо присутствует среди продуктов горения топлива.

Чтобы избежать заклинивания клапана ЕГР, важно следить за качеством топлива, которое используется в автомобиле, а также за своевременной заменой масла. Заправляйте машину только на крупных заправках у проверенных поставщиков топлива, избегая малознакомые заправки.

Важно: В зависимости от качества исполнения системы EGR, ее срок службы может варьироваться от 150 до 200 тысяч километров пробега. Само собой, такой разброс пробега нужно рассматривать только в том случае, когда речь идет о работе системы при правильном уходе за двигателем с качественным топливом.

Проблемы с двигателем

Также вызывать неисправность клапана EGR может и сам двигатель, являясь катализатором его выхода из строя. Список проблем с двигателем, которые могут привести к выходу из строя системы ЕГР, обширен. В него входят как банальные причины, такие как несвоевременная замена воздушного фильтра, так и более серьезные проблемы, например, залегание поршневых колец.

Соответственно, если EGR вышел из строя по причине неисправного двигателя, первым делом следует провести диагностику ДВС, обнаружить и устранить неисправность, а уже после приступать к восстановлению самого клапана EGR. Если выполнить эти действия в обратной последовательности, навряд ли клапан проработает долго после ремонта.

Старение клапана ЕГР

Со временем клапан сам по себе выходит из строя, и происходит это тем быстрее, чем больше сажевых частиц на нем оседает. Сам по себе процесс оседания частиц сажи можно считать нормальным, поскольку они образуются в процессе горения смеси. Но здесь стоит отметить один важный нюанс. Уровень оксида азота, от которого должен защищать клапан окружающую среду, увеличивается с увеличением температуры. При этом число твердых сажевых частиц, наоборот, увеличивается при снижении температуры.

Отсюда можно сделать вывод, что специалисты по экологии хотят уменьшить выброс в окружающую среду оксидов азота, для чего нужно снижать температуру, но это ведет к тому, что образуются сажевые частицы, которые губят двигатель. Конструкторам моторов приходится искать компромисс между двумя крайностями, но полностью избежать процесса старения клапана EGR по причине оседания на нем сажевых частиц невозможно. Можно считать, что подобным образом система «стареет», уничтожая фактически сама себя, поскольку ее задача – снижение температуры.

Негерметичность системы

Самая понятная проблема из всех. Если система не будет герметична, в ней появится воздух извне. Поскольку данный воздух не учитывается в программе работы блока управления, он может негативно сказаться на работе системы.

Электронные проблемы

Нельзя не отметить и электронные неисправности, которые могут вести к выходу из строя системы EGR. Среди них наиболее часто возникают такие проблемы как разрыв цепи актуатора или датчика положения клапана. Если произошла такая неисправность, возникнет несоответствие между рассчитанным программное и физическим положением клапана.

Основные признаки некорректной работы клапана ЕГР

В ходе эксплуатации клапан рециркуляции покрывается смолистым веществом: частичками из паров масла от маслоотделителя, частичками сажи из выхлопов. Интенсивному образованию сажи способствует низкое качество топлива. Со временем и пройденными тысячами километров налет утолщается даже в исправном двигателе, а в изношенном процесс ускоряется еще больше. Это может приводить к возникновению разного рода поломок, когда устройство застревает в открытом либо закрытом положении, функционирует неправильно или прогорает.

О неисправности клапана могут говорить:

• рост уровня выброса вредных веществ. Данный «симптом» водитель вряд ли заметит, разве что только решит измерить уровень токсичности выхлопов;
• увеличение расхода топлива;
• неустойчивый холостой ход, плавающие обороты;
• потеря мощности двигателя;
• рывки при резком нажатии на педаль газа;
• засоренный сажевый фильтр;
• черный дым из выхлопной трубы;
• загоревшийся на приборной панели значок «Check Engine». Он появляется, когда датчики посылают в блок управления сигналы о неправильной работе двигателя.

Все эти признаки характерны не только для дефектов EGR-системы – указанные «симптомы» появляются и при поломках иных узлов и запчастей авто, что осложняет диагностирование. Встречаться признаки могут и в «комплекте»: по два одновременно, причем возможен вариант, когда «симптомы» то появляются, то исчезают. Проявляются они по-разному и потому, что клапан из-за скопившегося нагара может заклинить в разных положениях.

Заподозрить, что в некорректном функционировании мотора виновны «капризы» клапана ЕГР, может только профессиональный автомеханик после проверки работоспособности различных узлов и датчиков. При этом несерьезно относиться к поломке не стоит: неисправный клапан, например, способен вывести из строя турбонагнетатель или перевести мотор в аварийный режим.

У клапана большой ресурс эксплуатации, но он функционирует в сложных условиях, поэтому все же выходит из строя через определенное количество пройденных километров. В современных автомобилях это происходит быстрее – не из-за низкого качества деталей, а из-за автомобильной электроники, которая настроена на низкий уровень токсичных веществ в выхлопах в связи с жесткими требованиями экологических норм.

Не будь таким зелёным: как правильно отключать EGR

Пока буржуйские суды разбираются с буржуйскими же инженерами, которые никак не хотят сделать автомобиль достаточно экологичным, наши сограждане стройными рядами едут в сервисы отключать систему рециркуляции отработавших газов. Почему так происходит? Об этом сегодня мы и поговорим: что такое EGR, почему она выходит из строя, и как с этим бороться.

Give Peace a Chance!

Д ать миру шанс призывал Джон Леннон, валяясь голышом на кровати во время очередной своей акции протеста. Гораздо серьёзнее к этому отнеслись экологи, которые в попытке дать миру хотя бы какой-то шанс на спасение заставляют производителей “душить” автомобильные моторы до потери сознания. Внедрение EGR (Exhaust Gas Recirculatiоn) должно было сократить содержание в выхлопе оксидов азота NOx.

В общем-то, это единственная задача, которую решает система рециркуляции отработавших газов. Есть несколько вариантов исполнения этой системы, но принцип работы EGR всегда одинаковый: определённое количество отработавших газов через клапан поступает обратно в двигатель. Такая рециркуляция позволяет снизить температуру горения, особенно в бензиновых моторах. А как раз высокая температура — условие появления оксидов азота.

Ни на что другое EGR не влияет. Это — чисто “экологическая” фишка современного мотора. К сожалению, ресурс у неё достаточно ограничен, и приходит время, когда система перестаёт работать как положено (точнее, вообще перестаёт). И тогда исключение всей системы из управления двигателем становится хорошим выходом из ситуации. Для большей убедительности скажем, что исправный EGR и так не работает на высоких оборотах или в аварийном режиме – при таких условиях заводской программой блока управления предусмотрено его полное закрытие.

Бояться отключения EGR не надо: единственным неприятным последствием станет повышенное содержание оксидов азота в выхлопе, но если на одну чашу весов поставить какие-то неведомые азоты, а на другую — беспроблемную эксплуатацию автомобиля, то второе, конечно же, перевесит. Ибо экология — экологией, а нервы дороже.

Как и почему перестаёт работать EGR?

Есть несколько вариантов типичных поломок EGR. Это заклинивание клапана, разрывы цепи актуатора или датчика положения клапана и неучтённый подсос (или утечка) воздуха. Внутри каждого варианта тоже можно выделить несколько типов поломок, поэтому чуть рассмотрим каждую из таких поломок отдельно.

Самый распространённый случай — заклинивание клапана.

Все мы прекрасно знаем, что при горении топлива образуется сажа. Со временем её количество, оседающее в клапане, затрудняет его подвижность. И клапан, естественно, клинит. Тут возможны два варианта: либо он остаётся в закрытом варианте, либо в открытом. Тут как повезёт, и больше повезёт, если клапан останется в закрытом положении. В этом случае сажа хотя бы не попадает в ДВС. Кстати, иногда практикуется такой способ отключения EGR — клапан просто программно закрывают. Почему это не лучший способ — чуть позже.

Открытое положение плохо прежде всего тем, что все отходы горения прямиком летят в цилиндры. Если посмотреть на то, как работает EGR, то можно увидеть интересную картину: во многих режимах работы двигателя клапан закрыт и не принимает никакого участия в работе мотора — например, на высоких оборотах и при большой нагрузке. Если говорить очень грубо, то закрытое положение — более естественное и вреда никакого не приносит. Если, конечно, ошибка EGR не вносит изменений в работу других систем, которые бывают связаны с рециркуляцией.

Так как заклинивание клапана — наиболее частая неисправность EGR, рассмотрим, что чаще всего является причиной, и как можно попытаться отсрочить кончину клапана.

В целом, конечно, понятно, что основной враг клапана — плохое масло и нестабильное качество топлива. В большей степени это относится к дизельным двигателям, хотя во многом применимо и к бензину. Хотя нас и убеждают в том, что качество наших бензина и солярки вполне на уровне европейских, на деле это справедливо только для крупных сетевых заправок, да и то не для всех. Рынок заведомо плохого топлива, как бензинового, так и дизельного, в России всё ещё существует и даже процветает.

Важное условия долгой жизни EGR — хорошее и своевременное техобслуживание. Ясно, что забитый сажевый фильтр и масло, которое последний раз меняли в один день с падением Берлинской стены, никак не способствуют долголетию EGR. Кстати, при хороших условиях система вполне может жить 150-180 тысяч километров. Правда, она изначально должна быть нормальной, а не такой конструктивно ущербной, как, например, на некоторых SsangYong.

Вторая распространённая причина — неисправность самого двигателя. Тут вариантов может быть множество. Любая причина, повышающая дымность выхлопа, гарантированно снизит ресурс EGR. Например, грязный воздушный фильтр, утечки наддувного воздуха, текущая форсунка или залегшие поршневые кольца. Это очень важный фактор, особенно для тех, кто в силу своих убеждений будет восстанавливать работоспособность EGR. Ремонт обычно недешёвый, поэтому прежде чем заниматься системой рециркуляции, нужно убедиться, что сам ДВС исправен. В противном случае есть вероятность в самом ближайшем будущем опять остаться с заклинившим клапаном.

И, наконец, самая парадоксальная причина заклинивания клапана — это его самоубийство. Да, как ни странно, у клапана EGR есть конструктивная склонность к суициду. Тут опять придётся чуть-чуть углубиться в физику работы мотора. Сделаем это совсем не сильно, только немного прикоснёмся к этому процессу.

Итак, представим график, на котором по одной оси будет температура горения смеси, по другой — уровень оксидов азота и интенсивность партикуляции (появления твёрдых частиц в отработавших газах). Если нарисовать кривую NOх, то она будет расти с ростом температуры. А вот кривая, показывающая количество твёрдых сажевых частиц, будет наоборот, падать. В определённой точке они пересекутся.

Сложность в том, что чем меньше будет оксидов азота в выхлопе, тем лучше экологам, но хуже двигателю — больше выброс партикуляров (сажевых частиц). Задача инженеров — найти максимально сбалансированное решение: надо и сократить NOx в отработавших газах, и не сократить ресурс мотора. И всё же в любом случае это решение будет компромиссным, и чем меньше будет оксидов в выхлопе, тем сложнее получится жизнь EGR из-за засорения клапана сажей. Вот так и получается, что эта система в ходе работы губит себя сама, исключительно только выполняя свою работу по снижению в выхлопе NOx. От этого, к сожалению, никуда не деться.

Вторая ошибка, менее распространённая, — это разрывы цепи актуатора или датчика положения клапана. В этом случае ошибка будет выглядеть как несоответствие между заданным и фактическим положением клапана. Впрочем, и в первом случае будет то же самое, поэтому диагностику надо проходить качественную, а не где попало.

И, наконец, третья ошибка — неучтённый воздух. Тут речь идёт о простой негерметичности системы.

Так как природа ошибок во всех трёх случаях разная, то и методы ремонта и отчасти диагностики тоже отличаются. Разумеется, они также зависят и от конструкции мотора. Например, часто ошибкам EGR сопутствуют ошибки измерения потока воздуха, то есть ошибки датчика расходомера воздуха (MAF-sensor). А в старых системах с вакуумным управлением бывают ошибки по наддуву турбин. Так что к диагностике нужно относиться серьёзно.

Итак, допустим, что мы нашли неисправность, и теперь хотим от неё избавиться. Как это можно сделать?

Решение проблем с EGR

Я не любитель маркированных списков, но тут он будет как нельзя кстати. Итак, устранить неисправность можно следующими способами:

• замена клапана на новую оригинальную деталь;
• использование китайских аналогов;
• удаление EGR из системы с программным отключением;
• программное закрытие клапана.

О первом способе мы уже говорили. Он не самый простой и дешёвый, но вполне имеет право на существование. Главное помнить, что если система вышла из строя раньше положенного срока (тысячах на ста пробега или меньше), то, скорее всего, есть какая-то проблема в моторе. Её нужно обязательно найти и устранить, иначе замена клапана может повториться в ближайшем будущем, и вы просто выкинете деньги на ветер. Точнее, на выхлоп.

О втором способе говорить не будем вообще. Тут без комментариев.

Наиболее дешевый и надежный — третий способ. Именно им обычно и пользуются при отключении EGR .

Итак, тут надо разделить механическую и программную часть работы. Что требуется сделать с механикой?

В общем-то, задача сводится к тому, чтобы перекрыть поток через клапан. Первое, что делают — ставят заглушку. Многие считают, что сделать это легко. Отчасти это так и есть. Но не надо пытаться ставить на пути горячих выхлопных газов заглушку из тоненького паронита или пивной банки. Такие заглушки прогорают очень быстро, иногда они вообще держатся до первого хорошего нажатия на педаль газа. Заглушку надо делать из стали, лучше нержавейки, причём её толщина должна быть минимум 2,5-3 мм.

Если с тем, чтобы заварить клапан или демонтировать его и поставить диффузор обычно нет сложностей, то демонтаж клапана с охладителем может быть сложным. Если у клапана есть свой охладитель, то на подающий и отводящий патрубки EGR просто ставят заглушки. Так, например, поступают в случае работы с моторами BMW М-серии. А вот, например, у моторов Volkswagen или BMW серии N автономного контура нет, тут систему охлаждения приходится “кольцевать”.

Если с механической частью работы в большинстве сервисов всё же справляются, то вот с программной частью ошибки встречаются регулярно. Итак, что нужно сделать с софтом?

Во-первых, запретить клапану открываться. Тут вроде бы всё ясно, если программист знает, как найти в прошивке соответствующие карты EGR, но вот дальше всё может быть гораздо сложнее: надо исключить ошибки по системе EGR, то есть полностью удалить ее из программы.

Вот тут некоторые программисты сильно перебарщивают и удаляют всё, что попадётся под руку. Часто их вмешательство затрагивает всю систему диагностики, после чего устранение последствий становится процессом долгим и сложным. И, как правило, дорогим (время — деньги, это очевидно).

Помимо этого следует отключить аварийный режим, в который отправляет нерабочий EGR. И, наконец, на некоторых автомобилях нужно перекалибровать карты по воздуху (поток воздуха через MAF), если софт не делает это автоматически. Иногда об этом тоже забывают, и ЭБУ сходит с ума, пытаясь понять, какой пришёл воздух, откуда в нём столько кислорода, и что ему теперь делать с этой непонятной смесью.

А теперь последний способ — программно дать команду на закрытие клапана EGR. Этот метод можно использовать не всегда. Например, он оправдан, когда физический доступ к EGR затруднён из-за конструктивных особенностей автомобиля. И он совсем невозможен, если клапан уже заклинил: программа такой клапан с места не сдвинет. Тут выход один — разбирать и делать всё по-человечески.

Надёжность этого метода не всегда абсолютна. В первую очередь из-за того, что не всегда можно гарантировать, что клапан перекрыт полностью. Это может привести к попаданию сажи и прочих отходов горения в цилиндры, так и к неучтённому количеству воздуха, поступающего через неплотный клапан. Поэтому предпочтительнее всё же глушить EGR полностью: одновременно механически и программно.

Быть или не быть?

Остался последний вопрос: когда мне ехать в сервис на удаление EGR? Допустим, мы смогли вас убедить, что ничего страшного не произойдёт, если от этой капризной системы избавиться полностью. Когда лучше это сделать?

О ресурсе клапана я уже говорил: тысяч до 150 километров при хорошем ТО волноваться не надо. Если посмотреть на статистику, то на дизельные машины по причине выхода из строя EGR приходится около 80% обращений в сервис, и только 20% — на бензиновые. Что логично, ибо сажи в солярке больше.

В любом случае обязательно придётся следить за состоянием мотора. Своевременная замена масла, фильтров, качественное топливо — это обязательное условие. Но со временем всё равно что-то начнёт изнашиваться. И если форсунку можно отремонтировать или заменить (хотя на большинстве современных дизельных моторов это тоже достаточно дорого), то менять кольца без явных признаков износа мотора только ради работы EGR, наверное, не совсем разумно. Тем более что ресурс цилиндропоршневой группы всё же больше, чем клапана EGR, который будет загибаться регулярно даже при небольшом и далеко не критичном износе ЦПГ. Приходится сделать неутешительный вывод: восстановление работоспособности EGR – вещь зачастую экономически неоправданная и почти бесполезная.

Одновременно не стоит забывать, что в горящей лампочке «Check engine» и уходе в “аварию” далеко не всегда виновата система рециркуляции. Причину этих печальных явлений установит только диагностика — так же, как и причины повышенной дымности, плохой динамики и повышенного расхода топлива.

За помощь в подготовке материала благодарим компанию «Лаборатория Скорости» (СПб, ул. Химиков, д. 2, (812) 385-50-70)