Температура выхлопа дизельного двигателя: Температура выхлопных газов: газ против дизель

Содержание

Температура выхлопных газов дизельного двигателя – АвтоТоп

Температура – отработавший газ

Температура отработавших газов в моторных цилиндрах двухтактных газомоторных двигателей и компрессоров колеблется от 350 до 480 С, а в четырехтактных газомоторных двигателях при номинальной нагрузке от 510 до 520 С. [1]

Температура отработавших газов в выпускной трубе четырехтактных двигателей зависит от типа двигателей и составляет для карбюраторных двигателей 750 – ь 850 К и для дизелей 600 – ь 700 К. [2]

Температура отработавших газов не должна быть ниже 70 С. [3]

Температура отработавших газов зависит в основном от тех же факторов, что и температура в конце процесса расширения. Дальнейшее обеднение смеси приводит к снижению температуры отработавших газов, так как, несмотря на увеличение продолжительности сгорания, максимальна температура цикла уменьшается. [4]

Температура отработавших газов в двигателе внутреннего сгорания достаточно высока, поэтому водяные пары, содержащиеся в них, не могут конденсироваться и уносят с собой скрытую теплоту парообразования.

[5]

Температура отработавших газов ( при выпуске из цилиндра) по мере увеличения догорания на линии расширения повышается. Обычно в дизелях на участке догорания выделяется 10 – 20 % всего тепла, введенного с топливом в цилиндр. Тепло, полученное при догорании, является с точки зрения превращения его в механическую работу менее ценным. Догорание происходит в условиях уменьшенной концентрации кислорода при понижающихся давлении и температуре. В современных дизелях средняя скорость выделения тепла за процесс сгорания составляет примерно 150 – 300 ккал / кг град; за время догорания она снижается примерно с 40 – 50 ккал / кг град до нуля. [6]

Температура отработавших газов зависит от частоты вращения коленчатого вала, состава смеси, скорости распространения фронта пламени, момента зажигания или впрыска и других факторов. [7]

Температура отработавших газов зависит от нагрузки и скоростного режима двигателя. С увеличением частоты вращения и нагрузки повышается температура отработавших газов. [9]

Температуру отработавших газов регулируют путем изменения подачи порции топлива насосами, что осуществляется перемещением регулирующей рейки в ту или иную сторону. При увеличении выхода рейки путем ввертывания регулировочного винта подача топлива увеличивается, а при уменьшении ( винт вывертывают) подача топлива уменьшается. Передвижение рейки топливного насоса на одну риску изменяет температуру отработавших газов примерно на 22 – 25 С. [10]

Температуру отработавших газов регулируют изменением количества подаваемого топлива обоими насосами данного цилиндра. При этом нельзя спиливать или передвигать упор, установленный на рейке насоеа при определении его подачи на стенде. [11]

Температуру отработавших газов в нейтрализаторах повышают, уменьшая теплопотери теплоизоляцией корпуса нейтрализатора, применяя специальные экраны, используя тепло реакции окисления, а также кратковременно уменьшая угол опережения зажигания. [12]

Повышение температуры отработавших газов против максимально установленной ( 430 С) или при разности температуры между отдельными цилиндрами более 60Э С может привести к появлению трещин на головке или задиру поршней.

Поэтому температуру отработавших газов проверяют при всех реостатных испытаниях дизель-генераторной установки, как правило, при максимальной мощности дизеля и 850 об / мин коленчатого вала и температуре выходящей воды из дизеля 70 – 80 С, масла 60 – 75 С. [13]

Наиболее точно определение температуры отработавших газов может быть выполнено калориметрическим методом. Но применение его в условиях обычных испытаний довольно сложно. [14]

У дизеля Д100 температуру отработавших газов и давление сгорания корректируют изменением регулируемых параметров обоих топливных насосов данного цилиндра. После регулировки нагрузки по цилиндрам проверяют величину выхода реек топливных насосов. Считают нормальным, когда разность зазоров между упором рейки и корпусом насоса для всех насосов дизеля Д100 не превышает 0 3 мм, а дизеля Д50 – 0 1 мм. [15]

Условия работы дизельного двигателя основаны на различных соотношениях, которые являются типичными для следующих процессов.

В дизельном двигателе топливо впрыскивается непосредственно в сильно сжатый горячий воздух, результатом чего будет самовоспламенение топлива.

Таким образом, дизельный двигатель не связан с ограничениями по зажиганию подобно двигателю с искровым зажиганием (бензиновый двигатель). Поэтому, считая, что количество воздуха в камере сгорания остается постоянным, то необходимо будет регулировать только количество топлива.

Система впрыска топлива имеет, таким образом, решающее значение для работы двигателя. При всех оборотах и нагру нагрузках система отвечает за дозировку топлива и за его равномерное распределение при подаче. В дополнение к этому нужно принимать во внимание давление и температуру поступающего воздуха.

Таким образом, в каждый момент времени при работе двигателя требуется следующее:

  • правильное количество впрыскиваемого топлива;
  • правильный момент впрыска;
  • правильное давление впрыска;
  • правильная временная последовательность;
  • правильное расположение точки в камере сгорания.

В дополнение к требованиям по оптимальному смесеобразованию, для дозировки необходимо принимать во внимание такие рабочие ограничения для конкретного двигателя и конкретного автомобиля, которые перечислены ниже:

  • ограничение по дымности;
  • ограничение по давлению сгорания;
  • ограничение по температуре выхлопных газов;
  • ограничения по оборотам двигателя и крутящему моменту;
  • ограничения для конкретного автомобиля и нагрузок.

Ограничение по дымности

Так как значительная часть процесса смесеобразования имеет место при сгорании, то происходит локальное переобогащение и увеличение черного дыма в выхлопе, которое происходит даже при умеренном избытке воздуха. Соотношение «воздух-топливо», которое приводит к выбросам дыма, находящимся у разрешенного предела, является критерием того, насколько качественно используется воздух. Двигатели с предкамерой работают при ограничении по дымности с избытком воздуха в 10 — 25%, тогда как двигатели с непосредственным впрыском имеют избыток воздуха в 40 — 50%.

Ограничение по давлению сгорания

У дизельных двигателей из-за того, что испаренное топливо, смешанное с воздухом, сгорает резко при сильном сжатии в процессе воспламенения, будем говорить о «жестком» или «шумном» сгорании. Высокие пиковые давления, которые будут результатом этого, требует довольно крепких двигателей. Усилия, которые образуются при сгорании, становятся причиной периодически изменяющейся нагрузки на детали двигателя и на основе их размеров и срока службы эти детали накладывают ограничения на давление при сгорании.

Ограничение по температуре выхлопных газов

Ограничение по температуре выхлопных газов дизельного двигателя определяется по высоким термическим нагрузкам деталей двигателя, окружающим горячую камеру сгорания, по тепловому сопротивлению выхлопной системы и по температурной зависимости концентрации токсичных веществ в выхлопных газах.

Ограничение по оборотам двигателя

Подача избыточного воздуха в дизельном двигателе и регулирование количества топлива уже производятся с учетом того, что при постоянном числе оборотов мощность двигателя зависит лишь от количества впрыскиваемого топлива. Если топливо подается в дизельный двигатель без соответствующего уменьшения крутящего момента, то обороты двигателя возрастут. Если количество впрыскиваемого топлива не уменьшится до того, как будут достигнуты критические обороты двигателя, то двигатель «перекрутиться» и может выйти из строя. В связи с этим для дизельных двигателей абсолютно необходимо ограничение оборотов или их регулирование.

Когда дизельный двигатель используется как привод какого-либо механизма, обуславливается определенное число оборотов, которое поддерживается постоянным или остается в допустимых пределах независимо от нагрузки.

Когда дизельный двигатель используется на автомобиле, то водитель должен иметь возможность, пользуясь педалью акселератора («газа»), выбирать желаемую скорость, причем обороты двигателя не должны упасть ниже предела холостого хода во избежание остановки при отпускании педали. Поэтому мы сделаем различие между регуляторами с изменяемым числом оборотов и регуляторами минимального и максимального числа оборотов в качестве систем управления.

Принимая во внимание все специфические требования, можно определить характерные кривые (графики) для рабочего диапазона двигателя. Эти графики показывают количество впрыскиваемого топлива как функцию числа оборотов и нагрузки, а также компенсации требуемой температуры и давления воздуха. Количество впрыскиваемого топлива соответствует средней потребности всех цилиндров и среднему количеству при определенном числе оборотов.

Рис. 1. Количество впрыскиваемого топлива; 2. Обороты двигателя; 3. Запуск; 4. Холостой ход; 5. Полная нагрузка; 6. Двигатель с турбонаддувом; 7. Контроль крутящего момента; 8. Двигатель без наддува; 9. Коррекция атмосферного давления; 10. Температурная компенсация; 11. Регулирование оборотов.

Как показывает следующий пример, конкретные рабочие условия предъявляют высокие требования к точности работы системы впрыска. Количество топлива при полной нагрузке для 4-цилин-дрового 4-тактного двигателя с мощностью 75 кВт и удельным расходом топлива в 200 г/кВт ч делает необходимым общий расход топлива в 15 кг/час. Это эквивалентно 288000 ходам впрыска за 1 час для 4-тактного двигателя, работающего при 2400 об/мин.

Переходя к одному ходу впрыска, это будет означать количество топлива в 59 мм3 за один ход впрыска. По сравнению с этим примером, дождевая капля имеет объем примерно в 30 мм3. Система впрыска топлива должна обеспечить такую точную дозировку для одного цилиндра и для однородного распределения в отдельном цилиндре в многоцилиндровом двигателе.

Удельный расход топлива

Рис. Удельный расход топлива:
1. Бензиновый двигатель. Дизельный двигатель: 2. Предкамера/вихревая камера; 3. Непосредственный впрыск; За. Турбонаддув; Зв. Достижимая возможность; 4. Удельный расход топлива; 5. г/кВт; 6. Число оборотов: 2500-3000 об/мин; 7. Среднее давление; 8. Бар.

Теоретически определенное количество впрыскиваемого топлива служит в качестве исходной величины для конструирования системы впрыска. Характеристика полной нагрузки ограничивается путем ограничения по дымности двигателя в диапазоне более низких оборотов и путем допустимой температуры выхлопных газов или деталей в диапазоне более высоких оборотов. Действительно требуемые количества топлива определяются на двигателе в соответствии с эмпирическими величинами. Системы обычно конструируются в предположении высоты на уровне моря, т.е. величины мощности уменьшаются до этого уровня: если двигатель работает на высоте, превышающей уровень моря, то количество топлива должно быть скорректировано в соответствии с барометрической формулой, известной из физики.

Уменьшение плотности воздуха на 7% на каждые 1000 м высоты используется как исходная величина.

Однако, в противоположность удельному расходу топлива, который определяется на теплом двигателе при постоянных условиях проверки, лишь расход топлива в движении обеспечит величины, используемые на практике.

Автомобили, в частности, работают главным образом на коротких расстояниях с частыми запусками холодного двигателя и в диапазоне низких оборотов. Необходимое обогащение на холодном двигателе приведет к явным различиям в расходе топлива.

Сравнительный расход топлива после запуска холодного двигателя (10 ° С )

Рис. Сравнительный расход топлива после запуска холодного двигателя (10 ° С ):
1. Бензиновый двигатель 1,1л-37кВт; 2. Дизельный двигатель 1,5л-37 кВт; 3. Расход топлива, л; 4. Пройденное расстояние, км.

Есть много споров нужен ли EGR на дизеле, система нужная, много плюсов, но как всегда есть и минусы, чего больше, каждый в праве выбирать сам.

После покупки и установки двигателя OM 603 TD, была необходимость снять турбину и выхлопной подающий газы на турбину коллектор, на этом коллекторе есть клапан EGR, при снятии и осмотре этого клапана обнаружилось около 5-8 мм липкой массы на стенках клапана и подающей воздух в цилиндры трубы. Первое решение помыть и поставить все на место, но изучив тему подробней, EGR — удалю.

Подборку статей, и рассуждений в интернете выкладываю для рассмотрения и обсуждения.

Всё о EGR (система рециркуляции выхлопных газов)
Назначение и принцип действия
Как известно, наиболее токсичными составляющими выхлопных газов автомобилей являются углеводороды, оксиды углерода и оксиды азота. С первыми двумя довольно эффективно справляется каталитический нейтрализатор, оксиды же азота «отсеиваются» им недостаточно. Для уменьшения вредных выбросов оксидов азота и была создана EGR (Exhaust Gas Recirculation) – система рециркуляции выхлопных газов. Она не предназначена для улучшения технических характеристик мотора, а устанавливается исключительно из экологических соображений.
Идея заключается в том, чтобы на определенных режимах работы двигателя подавать некоторую часть отработанных газов из выпускного коллектора во впускной. Повышенное содержание окислов азота в выбросах ДВС вызывается высокой температурой в камере сгорания. Катализатором реакции горения является кислород: чем больше кислорода – тем выше температура. А если подмешать к воздуху выхлопные газы, то содержание кислорода в нем уменьшится. В результате температура сгорания смеси и, соответственно, токсичность выхлопных газов понижаются.
EGR устанавливается и на бензиновые (кроме турбированных), и на дизельные двигатели. За счет избытка воздуха в дизеле образуется большее количество оксидов азота. Кроме улучшения экологических показателей (выброс NOx снижается до 50%), имеются еще некоторые «побочные» положительные последствия. В бензиновых моторах порция выхлопных газов, снижая разряжение во впускном коллекторе, уменьшает насосные потери, что способствует снижению расхода топлива на 2-3%. Работа при пониженной температуре в бензиновых двигателях снижает риск возникновения детонации, а работа дизельных моторов становится более мягкой. Выброс сажи у дизелей с системой EGR уменьшается на10%.
Алгоритм работы EGR зависит от типа двигателя. В дизелях клапан открывается на холостом ходу и подает до 50% объема воздуха на впуске. С ростом оборотов клапан пропорционально закрывается до полного закрытия при максимальной нагрузке. При прогреве мотора клапан также полностью закрыт. В бензиновых двигателях EGR не включается на холодном двигателе, на холостом ходу и на оборотах максимального крутящего момента. При низкой и средней нагрузке система обеспечивает 5-10% подаваемого на впуск воздуха.
Стоит отметить, что EGR зачастую превращается в головную боль для наших автомобилистов. Система довольно капризна, при ее работе (особенно на отечественном топливе) клапан EGR, впускной коллектор и находящиеся в нем датчики покрываются нагаром, что приводит к нестабильной работе двигателя. Клапан EGR – деталь дорогостоящая, поэтому многие автовладельцы вместо его замены прибегают к глушению всей системы.
А почему EGR не устанавливается на бензиновые турбодвигатели? На атмосферных двигателях система работает практически только на средних оборотах. А на моторах с турбонаддувом рабочий диапазон еще меньше — и выходит, что цель не оправдывает средства. Поэтому производители применяют другие способы снижения выбросов NOx: жидкостное охлаждение наддувочного воздуха (что снижает температуру в камере сгорания) и бесступенчатую систему изменения фаз газораспределения (обеспечивающую внутреннюю рециркуляцию отработавших газов). При внутренней рециркуляции часть выхлопных газов попадает обратно в цилиндр в моменты перекрытия клапанов, когда одновременно открыты и впускной и выпускной клапаны. Технически перекрытие можно организовать и с помощью подбора формы кулачков распредвала, но в этом случае рециркуляция будет осуществляться на всех режимах работы двигателя. В системах же бесступенчатого регулирования перекрытие клапанов по команде блока управления происходит только в необходимых режимах.

Типы конструкций
Хотя принцип работы всех систем одинаков, их конструктивное исполнение отличается большим разнообразием. В любой системе EGR главной деталью является клапан. Отличия состоят в способе управления его работой и, соответственно, составе элементов. Впервые EGR появились на американских автомобилях еще в начале 70-х годов прошлого века. Они были пневмомеханическими, то есть управлялись только разряжением впускного коллектора. Как и любая механическая система, она не отличалась высокой точностью работы. С внедрением электронных систем управления двигателем EGR стали электропневматическими (Euro-2 и -3), а в дальнейшем появились и полностью электронные (Euro-4 и -5).

Клапан EGR может устанавливаться на впускном коллекторе, во всасывающем тракте, или непосредственно на блок дроссельных заслонок. Так как в дизельных двигателях система EGR перепускает большее количество отработанных газов, то и клапаны в таких системах имеют перепускное отверстие большего диаметра по сравнению с бензиновыми. В некоторых дизелях, особенно турбированных, давление на впуске может превышать давление на выпуске, что делает невозможным рециркуляцию выхлопных газов. В таких случаях для создания необходимого пониженного давления во впускной трубопровод устанавливаются регулирующие (вихревые) заслонки.

В пневмомеханических системах клапан удерживается в закрытом состоянии пружиной. При подаче разрежения в вакуумную полость мембрана преодолевает сопротивление пружины и открывает клапан. Выхлопные газы по каналу проходят в задроссельную зону впускного коллектора. Патрубок клапана EGR подключается к впускному коллектору в области дроссельной заслонки. На холостых оборотах и при торможении дроссельная заслонка закрыта, разрежение над заслонкой практически отсутствует, клапан EGR закрыт. При средних нагрузках двигателя дроссельная заслонка приоткрыта, и так как под ней возникает разрежение, то клапан EGR открывается. При полной мощности дроссельная заслонка открыта, разрежение в области дроссельной заслонки слабое, клапан EGR будет закрыт.

В электропневматических системах работой клапана управляет контроллер двигателя на основании показаний датчиков. В зависимости от того, какой датчик является основным, различают четыре типа систем:
с датчиком противодавления выхлопных газов;
с датчиком температуры выхлопных газов;
с датчиком положения клапана EGR;
с датчиком давления на впуске МАР (либо датчиком массового расхода воздуха МАF) вместе с датчиком кислорода (лямбда — зондом).

Кроме того, используются и другие датчики системы управления двигателем, например: датчик положения дроссельной заслонки, температуры охлаждающей жидкости и др. На разных двигателях состав датчиков может меняться. ЭБУ в нужные моменты подает управляющие сигналы на электроклапан, который подключает или отключает источник разрежения к пневмоклапану EGR, Электроклапан имеет только два положения: открыт и закрыт. В более совершенных системах используется электропневматический преобразователь, который обеспечивает плавное регулирование степени рециркуляции. Для создания разряжения в некоторых конструкциях EGR может использоваться вакуумный насос.
В электронных системах EGR управление клапаном осуществляет непосредственно блок управления двигателем без использования вакуума. Существует две основные конструкции цифровых клапанов EGR: с тремя или двумя разновеликими отверстиями. Отверстия закрываются соленоидами в разных комбинациях. При трех отверстиях можно получить 7 различных уровней рециркуляции, при двух отверстиях – три уровня. Еще более совершенным является клапан, степень открытия которого определяет ЭБУ через шаговый электродвигатель. Таким образом, получается плавное регулирование потока выхлопных газов.
На некоторых двигателях в системе EGR применяется дополнительное охлаждение газов. Для этого клапан рециркуляции включается в штатную систему охлаждения. Такая мера позволяет еще больше снизить выброс оксидов азота.
Неисправности и обслуживание
Со временем детали системы EGR даже в исправном двигателе покрываются нагаром. Больше подвержены этому явлению дизеля из-за содержащейся в их «выхлопе» сажи. Частые поездки на короткие расстояния ускоряют процесс загрязнения. А в неисправном двигателе он усиливается многократно. Причинами могут быть применение некачественного топлива, нарушения в работе системы питания, общий износ двигателя, повышенное содержание масла во впускном тракте. Излишек масла появляется при неисправностях системы вентиляции картера, изношенных маслосъемных колпачках или направляющих клапанов, неисправностях турбокомпрессора (износ подшипников, забитая маслосливная магистраль), завышенном уровне масла или применении масла, несоответствующего двигателю.
От отложений нагара в первую очередь страдает клапан EGR. Нагар мешает клапану плотно закрываться, нарушает подвижность штока. В конечном итоге клапан в каком-то положении заклинивает, что приводит к нарушениям в работе двигателя. Проявляются эти нарушения по-разному, в зависимости от того, в каком положении «завис» клапан. Кроме того, последствия заклинивания клапана разнятся в зависимости от типа двигателя и особенностей конструкции самой системы EGR. Чаще всего неисправности системы EGR приводят к неравномерному холостому ходу (плаванье оборотов, заниженные или завышенные обороты) и двигатель часто глохнет. Также могут наблюдаться рывки и хлопки в глушителе при разгоне и дергания и хлопки на впуске при сбросе оборотов, падение мощности, затрудненный запуск. На бензиновых моторах появляется детонация и пропуски воспламенения, а работа дизелей становится «жесткой». На турбодизельных моторах незакрывающийся клапан EGR снижает производительность турбины. На некоторых автомобилях блок управления при нарушениях в работе системы EGR переводит двигатель в аварийный режим.
Иногда клапан EGR под воздействием высоких температур прогорает, что равносильно его заклиниванию в открытом состоянии. Причинами прогара могут быть неправильная работа системы управления клапаном, высокое противодавление выхлопных газов, неисправный перепускной клапан турбокомпрессора. Иногда к таким последствиям приводит тюнинг двигателя с целью поднятия давления наддува.
Необходимо отметить, что все вышеописанные неприятности характерны для пневмоклапанов, управляемых разряжением. Электрические же клапана гораздо меньше подвержены закоксовыванию. Парадоксально, но их ресурс ниже, чем у пневмоклапанов из-за механического износа подвижных деталей. Увеличившиеся зазоры забиваются сажей, причем очистке клапан не поддается, необходима только замена.
Однако не во всех проблемах, связанных с пневмо — EGR, повинен клапан. Иногда виноваты детали вакуумной системы или управляющие элементы. Поэтому не стоит торопиться демонтировать клапан, вначале нужно проверить, подается ли на него разряжение. На большинстве автомобилей вакуумом управляются не только клапан EGR, но и, например, клапан регулирования давления турбокомпрессора, заслонки во впускном коллекторе, заслонки климатической установки, усилитель тормозов и т.д. (все зависит от конкретной модели). Повреждение любой вакуумной трубки или заедание клапана, подсос воздуха во впускном коллекторе скажется на работе EGR. К нарушениям может приводить и неисправный управляющий электроклапан, подающий разрежение на пневмоклапан, и неисправный датчик, входящий в систему управления EGR.
Ресурс различных систем EGR составляет от 70 до 100 тысяч километров (в отечественных условиях около 50 тысяч). После этого ее компоненты подлежат замене. Это в идеале. Однако желающих платить немалые деньги находится немного. Несложное и своевременное обслуживание системы поможет продлить ей жизнь. В пневмоклапане EGR необходимо периодически очищать седло и шток от нагара с помощью жидкости для очистки карбюратора. Делать это нужно осторожно, чтобы жидкость, агрессивная к резине, при попадании на диафрагму клапана не повредила ее. В системах с управляющим электроклапаном в нем, как правило, имеется фильтр, защищающий вакуумную систему от загрязнения. Его необходимо очищать.

Когда EGR начинает давать сбои, многие автовладельцы предпочитают заглушить ее. Как правило, это делается с помощью вырезанной из тонкой жести прокладки, устанавливаемой под клапан. Среди специалистов мнения о глушении системы расходятся. Одни считают его совершенно безвредным, а некоторые даже полезным. Вторые же полагают, что в результате повышается температура в камере сгорания, а это увеличивает риск появления трещин в головке блока цилиндров.

Простое механическое глушение клапана и удаление вихревых заслонок (там, где они есть) не всегда приводит к желаемым результатам. На турбодизелях возможны проблемы с регулированием давления наддува и повышенным износом турбины. На современных двигателях клапан EGR необходимо «удалять» и программно – перепрошивкой блока управления. В противном случае контроллер будет постоянно выдавать ошибку или даже переводить двигатель в аварийный режим.
источник: Работа EGR

Как известно, единственно верного мнения не бывает, потому привожу еще такую информацию:
На сегодняшний день среди как владельцев автомобилей, так и среди многих Диагностов бытует мнение о бесполезности системы рециркуляции отработанных газов. Аргументы приводятся самые разные. Действительно, мощности автомобилю она не добавляет, а для Диагностов лишняя головная боль при выявлении неисправностей системы управления двигателем. Единственный и неоспоримый «плюс» системы — снижение содержания оксидов азота в выхлопе. Правда в связи с низкой экологической культурой нашего общества этот аргумент никак не перевешивает те "минусы", о которых говорили выше. Но так ли всё обстоит на самом деле? Недавно, для себя сделал настоящее открытие, которое в корне изменило моё отношение к этой проблеме.
Оказывается, не всё так просто, как может показаться на первый взгляд. Для этого вспомним ещё раз назначение этого клапана и в целом всей системы.
Клапан EGR-жизненно важный элемент контроля выпускных газов современного двигателя внутреннего сгорания. Его задача минимизировать образование оксидов азота (NOx), образующихся в процессе сгорания топлива. Клапан возвращает часть выхлопных газов обратно в камеру сгорания, разбавляя топливо – воздушную смесь, тем самым понижая температуру в камере ниже 2500 градусов F. Именно с этого уровня начинается образование оксидов азота.
Неправильное функционирование клапана ухудшает работу двигателя. Если клапан открыт в большей степени, чем необходимо – двигатель начинает неустойчиво работать на различных режимах, уменьшение степени рециркуляции отработанных газов ведёт к снижению мощности на некоторых режимах работы и к возможному появлению детонации, как следствию высокой температуры в камере сгорания. Так же, теряется контроль образования оксидов азота. То есть, это и есть случай простого глушения канала клапана EGR. Образовавшиеся при этом оксиды азота попадают с пропущенными мимо компрессионных колец выхлопными газами в полость блока двигателя и начинают непосредственно контактировать с моторным маслом.
А теперь внимание! Контакт оксидов азота с моторным маслом приводит к его деградации! Они, (NOx), укорачивают срок службы масла, увеличивая его азотирование и уменьшая способность масла к нейтрализации кислот, а также снижая его моющие свойства. В результате таких преобразований масло начинает густеть и (или) в нём появляются сгустки «грязи». Понятное дело, что всё это реально приближает капитальный ремонт двигателя, но это уже другая тема. Оптимальные настройки двигателя и заявленный производителями срок службы моторного масла, вот что такое правильная работа системы EGR и её клапана!

К выше написанному привожу цитату лучшего друга, инженера-конструктора по образованию, в мнении которого по вопросам связанным с дизельными двигателями никогда не сомневался
Цитата:
Температура повышается это да…Но проникновение оксидов азота чрез кольца и деградация масла это конечно бред…От части это правильно, но это настолько мало, что этим даже в формулах пренебрегают при конструировании камеры сгорания… У обычного СО намного больше плотность проникновения и то о деградации им картерного масла никто не говорит…К примеру капля воды(Та которая аш два о) при попадании в масло деградирует масло в сотни раз больше чем отработавшие газы за весь срок службы двигателя…Если так интересна механическая часть, то надо почитать литературки про проектирование выпускного коллектора, системы турбоннаддува, промежуточного охлаждения наддувочного воздуха при применении ЕГР…И узнать, что снятие егр(либо его глушение, либо неправильная работа клапана) приведут к изменению фаз газораспределения в сторону большей продувки выпускнго клапана, а следовательно применению другого распредвала, коллектора и остальных деталей, что для двигателя очень важно… Поэтому применение любых систем связанных с использованием отработавших газов только «душит» двигатель, но хорошо влияет на качество отработавших газов…В доказательство могу предоставить протоколы испытаний двигателей любого экологического стандарта с предоставлением характеристик и температурных режимов двигателя…
и еще одно:

Цитата:
Вспомнил ещё… Общался я как-то с одним конструктором по этой проблемке…Так вот если подойти к автомобилю со стороны выхлопной трубы и провести пальцем по внутреннему диаметру этой трубы, то вся рука будет в саже…А сажа это несгорешее топливо, оксиды серы и грубых металлов…Так вот ЕГР и перепускает эту сажу обратно во впускной коллектор и саму камеру сгорания…Сажа как известно не горит, и все эти металлы несгоревшие царапают стенки цилиндра, ДЕГРАДИРУЮТ масло, забивают все датчики во впускном коллекторе, ухудшаю распыл форсунок и бла бла бла…

Вся эта информация приводится, чтобы вы, прочитав, сами пришли к мнению глушить вам егр или нет и каковы возможны последствия.
На своем авто я заглушил EGR, перед этим отмыл подающую трубу от сажи и нагара.
Работа была проделана в процессе Запуск двигателя OM603 и женидьба кузова.

Температура выхлопных газов дизельного двигателя на выходе

В предыдущих частях своего опуса я расписал как мог процессы смесеобразования и горения в дизельном двигателе, так сказать, сами по себе. Сферический конь в вакууме.

На самом же деле и сгорание и подготовка к нему происходят во вполне реальных "климатических" условиях.

Одним из факторов, сильно влияющих на эти условия, является ЕГР — система рециркуляции выхлопных газов.

Я уже писал, что в дизельном двигателе из-за того, что топливо сгорает локально, в зонах с сильно обогащённой и переобогащённой смесью — дифференциация температур чрезвычайно высока. Вокруг каждой частички топлива ЛОКАЛЬНЫЕ температуры сгорания сильно выше чем в "бензиновых" моторах. Именно поэтому в дизельном двигателе вместе с топливом сгорает даже инертный в обычных условиях азот.

Азота окисляется мизер(от общего количества азота в воздухе), бОльшая часть его окислов при снижении температуры тут же разлагается — потому особого прихода энергии от его сгорания заметить невозможно, но те соединения азота, что выбрасываются с выхлопными газами даже в малом количестве являются основной головной болью дизелестроителей. Эффективных средств нейтрализации всех получающихся соединений азота в выхлопных газах придумать пока не удалось — и потому основным направлением снижения азотистых выбросов является минимизация их образования. А для этого нужно МАКСИМАЛЬНО ЗАМЕДЛИТЬ скорость сгорания топлива — чтобы энергия сгорания каждой капельки топлива успевала рассеиваться в окружающее пространство.

Вариантов замедления сгорания есть несколько, но эффективнейший на сегодняшний день — подмешать часть выхлопных газов к свежему воздуху во впускном коллекторе.

На "бензинках" этот трюк получается хорошо — так как в их выхлопных газах кислорода практически не остаётся ни на одном из режимов. Выхлопные газы дизеля содержат много кислорода даже на максимальной мощности, но тем не менее при рециркуляции КОНЦЕНТРАЦИЯ кислорода в камере сгорания заметно снижается и на режимах частичной мощности, что влечёт за собой и снижение скорости сгорания топлива. Бинго!

Правда на режимах частичной мощности кислорода в выхлопе дизеля настолько много, что для получения хоть какого-то эффекта к свежему воздуху приходится подмешивать до 50% выхлопных газов — потому при рециркуляции выхлопных газов СРЕДНЯЯ температура в камере сгорания ДИЗЕЛЯ значительно ПОВЫШАЕТСЯ(!) даже при наличии охладителя рециркулируемых газов — задержка воспламенения дизельного топлива уменьшается, жёсткость дизельного цикла снижается. Полная аналогия повышения степени сжатия двигателя.
Но при этом МАКСИМАЛЬНЫЕ температуры снижаются из-за замедления сгорания топлива — давление в камере сгорания нарастает плавнее — это тоже снижает жёсткость дизельного цикла.
Лепотенюшка?

К сожалению у рециркуляции полно отрицательных последствий:

1). Снижение эффективности сгорания топлива негативно воздействует на КПД дизельного двигателя.
Часть дизельного топлива просто не успевает сгорать в условиях бОльшего дефицита кислорода в камере сгорания — это уменьшает количество выделяющейся тепловой энергии. Медленно сгорающее топливо больше энергии успевает передать стенкам камеры сгорания — потому и система охлаждения нужна несколько более мощная, потому и меньшее количество тепловой энергии преобразуется в механическую.
Увеличивается расход топлива.
2). Раскалённые выхлопные газы значительно повышают температуру воздуха, поступающего в цилиндры — плотность воздуха снижается. Кислорода в смеси свежего воздуха и выхлопных газов тоже значительно меньше, чем в свежем воздухе. Ну а чем меньше кислорода — тем меньше топлива мы можем сжечь. Тем меньше мощности мы получим на коленвалу двигателя.
Работа ЕГР вызывает снижение эффективной мощности двигателя.
Снижение это настолько велико, что при приближении к максимальной мощности дизельного двигателя рециркуляцию полностью блокируют несмотря на то, что именно на этом режиме образование окислов азота максимально.
3). Рециркуляция значительно меняет тепловой баланс двигателя.
Считается, что с выхлопными газами двигатель избавляется от 32% выделяющегося тепла. Система охлаждения выводит из двигателя в районе 27% образующегося тепла:

Считаем на пальцах:
Если закольцевать около половины выхлопных газов — то отвод теплоты через систему выхлопа тоже уменьшится в два раза. Системе охлаждения двигателя придётся дополнительно отводить 16% выделяющейся теплоты — уже не 27, а 43% от общего количества. Почти в два раза больше обычного. Получается, что система охлаждения вынуждена работать с полной отдачей и на режимах частичной мощности. Но привод системы охлаждения редко рассчитан на такие трюки — помпа, вентилятор — всё активное оборудование чаще всего имеет привод от коленвала и вращается со скоростью, пропорциональной не нагрузке на систему охлаждения(как это делают системы с электроприводом), а оборотам коленвала. Всё это приводит к тому, что система охлаждения перестаёт справляться с теплоотводом ИМЕННО на режимах частичной мощности, когда этого безобразия от неё совсем не ждут.
4). Рециркуляция лавинообразно увеличивает выбросы недогоревшего топлива. Главный их представитель на дизельном двигателе — сажа. Кристаллы углерода являются замечательным абразивом. И если абразивы из свежего воздуха отфильтровывают воздушным фильтром, то абразивы из выхлопушки гоняются по кругу. На некоторых режимах ЕГР до 50% выхлопных газов подаёт на впуск — соответственно половина сажи предыдущего цикла сгорания вновь поступает в цилиндры. Огромное количество сажи налипает на промасленные стенки цилиндров не только на циклах рабочего хода и выпуска, но и на циклах впуска "свежего" воздуха и его сжатия — приблизительно на треть ускоряя насыщение моторного масла сажевыми частицами.
Огромное количество сажи и повышенная температура в цилиндрах значительно(на 20-30-40%) сокращают ресурс моторного масла. Производители моторных масел однозначно относят наличие ЕГР к факторам, серьёзно ужесточающим условия работы масел в двигателе. Про нелёгкую жизнь масла в прямовпрысковом дизельном двигателе подробнее поговорим в отдельной статье, а пока подробнее остановимся на том, какой замечательный "коктейль" образуют масло и сажа во впускном коллекторе любого двигателя:

При работе двигателя автомобиля образуются продукты сгорания, которые отличаются высокой температурой и токсичностью. Для их охлаждения и отвода из цилиндров, а также для снижения уровня загрязнения окружающей среды в конструкции предусмотрена система выпуска отработавших газов. Другая функция данной системы — уменьшение шума, возникающего при работе двигателя. Выпускная (выхлопная) система состоит из последовательной цепи элементов, каждый из которых выполняет определенную функцию.

Конструкция системы выпуска

Основной задачей системы выпуска является эффективный отвод отработавших газов из цилиндров двигателя, снижение их токсичности и уровня шума. Зная, из чего состоит выхлопная система в автомобиле, вы сможете лучше понимать принципы ее работы и причины возможных неполадок. Устройство стандартной выхлопной системы зависит от вида используемого топлива, а также от применяемых экологических стандартов. Выхлопная система может состоять из следующих элементов:

  • Выпускной коллектор — выполняет функцию отвода газов и охлаждения (продувки) цилиндров двигателя. Он выполняется из термостойких материалов, поскольку температура выхлопных газов в среднем варьируется от 700°С до 1000°С.
  • Приемная труба — представляет собой трубу сложной формы с фланцами для крепления к коллектору или турбонагнетателю.
  • Каталитический нейтрализатор (устанавливается в бензиновых двигателях экологического стандарта Евро-2 и выше) — устраняет из отработавших газов наиболее вредные компоненты CH, NOx, СО, преобразуя их в водяной пар, углекислый газ и азот.
  • Пламегаситель — устанавливается в системах выпуска отработавших газов автомобилей вместо катализатора или сажевого фильтра (в качестве бюджетной замены). Он предназначен для снижения энергии и температуры потока газов, выходящих из выпускного коллектора. В отличие от катализатора, не снижает количество токсичных компонентов в отработавших газах, а лишь снижает нагрузку на глушители.
  • Лямбда-зонд — служит для контроля уровня кислорода в составе отработавших газов. В системе может быть один или два кислородных датчика. На современных двигателях (рядных) с катализатором устанавливается 2 датчика.
  • Сажевый фильтр (обязательная часть системы выхлопа дизельного двигателя) — удаляет сажу из выхлопных газов. Может совмещать в себе функции катализатора.
  • Резонатор (предварительный глушитель) и основной глушитель — снижают уровень шума выхлопных газов.
  • Трубопроводы — соединяют отдельные элементы выхлопной автомобильной системы в единую систему.

Принцип работы системы выхлопа

В классическом варианте для бензиновых двигателей выхлопная система автомобиля работает следующим образом:

  • Выпускные клапана двигателя открываются, и отработавшие газы с остатками не сгоревшего топлива выбрасываются из цилиндров.
  • Газы из каждого цилиндра попадают в выпускной коллектор, где объединяются в один поток.
  • По приемной трубе отработавшие газы из выпускного коллектора проходят через первый лямбда-зонд (кислородный датчик), который фиксирует количество кислорода в составе выхлопа. На основе этих данных электронный блок управления корректирует топливоподачу и состав топливовоздушной смеси.
  • Далее газы попадают в катализатор, где вступают в химическую реакцию с металлами-окислителями (платиной, палладием) и металлом-восстановителем (родий). Рабочая температура газов при этом не должна быть ниже 300°С.
  • На выходе из катализатора газы проходят второй лямбда-зонд, с помощью которого происходит оценка исправности работы каталитического нейтрализатора.
  • Далее очищенные отработавшие газы попадают в резонатор, а затем в глушитель, где потоки выхлопа преобразуются (сужаются, расширяются, перенаправляются, поглощаются), что снижает уровень шума.
  • Из основного глушителя отработавшие газы уже попадают в атмосферу.

Система выхлопа дизельного двигателя имеет некоторые особенности:

  • Выходя из цилиндров, отработавшие газы попадают в выпускной коллектор. Температура выхлопных газов дизельного двигателя варьируется в диапазоне 500-700 °С.
  • Далее они попадают в турбокомпрессор, осуществляющий наддув.
  • После этого выхлоп проходит через кислородный датчик и попадает в сажевый фильтр, в котором удаляются вредные компоненты.
  • В завершении выхлоп проходит через автомобильный глушитель и выходит в атмосферу.

Эволюция системы выхлопа неразрывно связана с ужесточением экологических стандартов эксплуатации автомобиля. Так например, начиная с категории Евро-3, установка катализатора и сажевого фильтра для бензиновых и дизельных моторов обязательна, а их замена на пламегаситель считается нарушением закона.

Температура – отработавший газ

Температура отработавших газов в моторных цилиндрах двухтактных газомоторных двигателей и компрессоров колеблется от 350 до 480 С, а в четырехтактных газомоторных двигателях при номинальной нагрузке от 510 до 520 С. [1]

Температура отработавших газов в выпускной трубе четырехтактных двигателей зависит от типа двигателей и составляет для карбюраторных двигателей 750 – ь 850 К и для дизелей 600 – ь 700 К. [2]

Температура отработавших газов не должна быть ниже 70 С. [3]

Температура отработавших газов зависит в основном от тех же факторов, что и температура в конце процесса расширения. Дальнейшее обеднение смеси приводит к снижению температуры отработавших газов, так как, несмотря на увеличение продолжительности сгорания, максимальна температура цикла уменьшается. [4]

Температура отработавших газов в двигателе внутреннего сгорания достаточно высока, поэтому водяные пары, содержащиеся в них, не могут конденсироваться и уносят с собой скрытую теплоту парообразования. [5]

Температура отработавших газов ( при выпуске из цилиндра) по мере увеличения догорания на линии расширения повышается. Обычно в дизелях на участке догорания выделяется 10 – 20 % всего тепла, введенного с топливом в цилиндр. Тепло, полученное при догорании, является с точки зрения превращения его в механическую работу менее ценным. Догорание происходит в условиях уменьшенной концентрации кислорода при понижающихся давлении и температуре. В современных дизелях средняя скорость выделения тепла за процесс сгорания составляет примерно 150 – 300 ккал / кг град; за время догорания она снижается примерно с 40 – 50 ккал / кг град до нуля. [6]

Температура отработавших газов зависит от частоты вращения коленчатого вала, состава смеси, скорости распространения фронта пламени, момента зажигания или впрыска и других факторов. [7]

Температура отработавших газов зависит от нагрузки и скоростного режима двигателя. С увеличением частоты вращения и нагрузки повышается температура отработавших газов. [9]

Температуру отработавших газов регулируют путем изменения подачи порции топлива насосами, что осуществляется перемещением регулирующей рейки в ту или иную сторону. При увеличении выхода рейки путем ввертывания регулировочного винта подача топлива увеличивается, а при уменьшении ( винт вывертывают) подача топлива уменьшается. Передвижение рейки топливного насоса на одну риску изменяет температуру отработавших газов примерно на 22 – 25 С. [10]

Температуру отработавших газов регулируют изменением количества подаваемого топлива обоими насосами данного цилиндра. При этом нельзя спиливать или передвигать упор, установленный на рейке насоеа при определении его подачи на стенде. [11]

Температуру отработавших газов в нейтрализаторах повышают, уменьшая теплопотери теплоизоляцией корпуса нейтрализатора, применяя специальные экраны, используя тепло реакции окисления, а также кратковременно уменьшая угол опережения зажигания. [12]

Повышение температуры отработавших газов против максимально установленной ( 430 С) или при разности температуры между отдельными цилиндрами более 60Э С может привести к появлению трещин на головке или задиру поршней. Поэтому температуру отработавших газов проверяют при всех реостатных испытаниях дизель-генераторной установки, как правило, при максимальной мощности дизеля и 850 об / мин коленчатого вала и температуре выходящей воды из дизеля 70 – 80 С, масла 60 – 75 С. [13]

Наиболее точно определение температуры отработавших газов может быть выполнено калориметрическим методом. Но применение его в условиях обычных испытаний довольно сложно. [14]

У дизеля Д100 температуру отработавших газов и давление сгорания корректируют изменением регулируемых параметров обоих топливных насосов данного цилиндра. После регулировки нагрузки по цилиндрам проверяют величину выхода реек топливных насосов. Считают нормальным, когда разность зазоров между упором рейки и корпусом насоса для всех насосов дизеля Д100 не превышает 0 3 мм, а дизеля Д50 – 0 1 мм. [15]

Тепло ДВС и ГТУ. Анализ температурного уровня и тепловой мощности, отводимой в дизельных ДВС. Часть №4.

Содержание:

   4. АНАЛИЗ ТЕМПЕРАТУРНОГО УРОВНЯ И ТЕПЛОВОЙ МОЩНОСТИ, ОТВОДИМОЙ В ДИЗЕЛЬНЫХ ДВС

   Наравне с двигателями внутреннего сгорания, работающих на природном газе, бензине и прочих топлив, воспламенение которых происходит от свечи зажигания, широкое применение получили двигатели, работающие на дизельном топливе, где принцип работы, а следовательно и термодинамических цикл двигателя в значительной степени отличается от цикла двигателем внутреннего сгорания со свечой зажигания. Отличие в цикле, главным образом, характеризуется степенью сжатия в ступени двигателя, что в свою очередь отражается на температуре выхлопных газов двигателя. 

   На рисунке №9 представлена зависимость температуры выхлопных газов дизельного двигателя после турбины турбонаддува от электрической мощности генератора, привод которого осуществляет дизельных двигатель. 

Рисунок №9. Зависимость температуры выхлопных газов дизельного двигателя 

после турбины турбонаддува от электрической мощности генератора.

   Минимальное значение температуры выхлопных газов равно 452°С при электрической мощности 1 020 кВт, а максимальное значение температуры выхлопных газов равно 586°С при электрической мощности 88 кВт. Сравнивая эти данные, которые были приведены на рисунке №5, можно сделать вывод о том, что в дизельных двигателях температура выхлопных газов примерно на 1,15 раз выше, чем в газовых двигателях. Как уже было отмечено выше, это принципиальным образом зависит от термодинамических процессов, а также от принципа работы двигателей. 

   На рисунке №10 представлена зависимость тепловой мощности, уносимой продуктами сгорания дизельного топлива от электрической мощности генератора. При построение графика принималось во внимание, что тепловая мощность, уносимая продуктами сгорания топлива получается при охлаждении продуктов сгорания от температуры газа при выходе из турбины компрессора наддува до температуры 120 °С. Для получения тепловой мощности, которая получится при полном охлаждении продуктов сгорания – т.е. до температуры окружающей среды, которую можно принять 25°С – можно воспользоваться коэффициентом пересчета, равным 1,15 … 1,35. Это среднее отношение тепловой мощности, которая получена при охлаждении выхлопных газов до температуры 25°С к тепловой мощности, которая получена при охлаждении выхлопных газов до температуры 120°С. Данный коэффициент получен для двигателей, работающих на природном газе или ему подобных газах и является в известной степени приближенным. 

Рисунок №10. Зависимость тепловой мощности, уносимой продуктами сгорания дизельного топлива 

от электрической мощности генератора (левая шкала). Зависимость доли теплоты в общем 

тепловом балансе, которая уносится выхлопными газами, от электрической мощности.

   На рисунке №11 представлена зависимость тепловой мощности, отводимой с рубашкой охлаждения двигателя в зависимости от электрической мощности генератора, привод которого осуществляется двигателем. 

   На рисунке №12 представлена зависимость тепловой мощности, отводимой с рубашкой охлаждения и с выхлопными газами при их охлаждении до температуры 120 °С от электрической мощности генератора, привод которого осуществляется двигателем. 

Рисунок №11. Зависимость тепловой мощности, отводимой с рубашкой охлаждения 

двигателя в зависимости от электрической мощности генератора, 

привод которого осуществляется двигателем по левой шкале. 

Доля теплоты по правой шкале.

Рисунок №12. Зависимость тепловой мощности, отводимой с рубашкой 

охлаждения и с выхлопными газами при их охлаждении до температуры 120 °С 

от электрической мощности генератора, привод которого осуществляется двигателем. 

Доля теплоты по правой шкале.

Из представленных соотношений можно в первом приближении оценить долю теплоты, которая покидает двигатель с рубашкой охлаждения, с выхлопными газами, а также тепло охлаждения воздуха в интеркулере. 

© Н.Д. Денисов-Винский


Измерение температуры выхлопных газов автомобилей с датчиками от TT Electronics

Многие разработчики интересуются датчиками для измерения температуры выхлопных газов для экологически чистых двигателей. Важная часть информации необходимой для сокращения выбросов дизельных двигателей внутреннего сгорания заключается в знании температуры выхлопных газов — давайте подробнее рассмотрим эту тему. Начиная с начала 90-х годов для защиты окружающей среды, законодатели во всем мире начали ограничивать количество загрязняющих веществ, выделяемых автотранспортными средствами. При этом, не смотря на озабоченность по поводу выбросов CO2 бензиновыми двигателями, основной акцент делается на выбросы дизельными двигателями.

В результате, несмотря на все негативные моменты, на сегодняшний день дизельные транспортные средства значительно чище, чем 10-15 лет назад. Было сделано много улучшений, но одно из самых важных это датчики, которые измеряют температуру выхлопных газов непосредственно в выхлопной трубе. Начиная с момента введения в 2008 году стандарта выбросов EURO 5, который требует использования сажевых фильтров для дизельных двигателей, TT Electronics активно участвует в выполнении этого требования.

Сажевые фильтры требуют температурного зондирования для процесса регенерации
Чтобы быть эффективными, сажевые фильтры должны регулярно регенерироваться во время работы. Регенерация — это процесс внутреннего горения, который начинается при температуре около 500°C и происходит без какого-либо участия водителя. Ввиду того, что происходящая химическая реакция является экзотермической, во время нее достигаются температуры в диапазоне от 700°С до 800°С, что в свою очередь позволяет сжигать накопленную сажу. В дополнение к мониторингу давления, который в данной статье обсуждаться не будет, определение температуры в этом процессе играет наиважнейшую роль.

Разработки такого рода TT Electronics начали вести в 2005 году. В то время TT Electronics смогла приобрести лицензию на очень надежную конструкцию температурного датчика. Впоследствии, основываясь на многолетнем опыте разработки температурных датчиков и благодаря дополнительным инвестициям в инженерные разработки, TT Electronics усовершенствовала конструкцию датчика выхлопных газов для массового производства.

Термопарные датчики PT 200

Прочная конструкция является ключевой для суровых условий эксплуатации в выхлопной трубе дизельных двигателей

Результатом является очень надежный датчик температуры, основанный на пассивном измерительном элементе сопротивления, который выдает различные значения сопротивления при разных температурах. В качестве материала сопротивления используется платина, так как этот элемент характеризуется номинальным сопротивлением 200 Ом при 0°C (термопары PT 200).

Важнейшим преимуществом этого высокотемпературного датчика является его прочная конструкция. Измерительный элемент встроен в монолитно закрытую трубку, изготовленную из специальной нержавеющей стали с использованием специальной керамической порошковой смеси. Безпузырьковое заполнение наконечника датчика гарантирует, что вибрация двигателя не повлияют на его срок службы. Кроме того, датчик может быть согнут в диапазоне от 0° до 120°, а специально разработанные уплотнители гарантируют долгий срок службы даже в суровых условиях использования в выхлопной трубе и вокруг нее.

Следующий уровень высокотемпературных конструкций — до 1200°C

Опыт, накопленный TT Electronics за последние несколько лет, позволил разработать новое поколение высокотемпературных датчиков. Целью этой разработки было создание датчика, подходящей для использования в транспортных средствах для измерения температуры до 1200°C, что имеет место в бензиновых двигателях.

Доступны различные электронные интерфейсы

Электрический сигнал обрабатывается электронным способом. Пользователи могут выбирать между различными цифровыми интерфейсами. На сегодняшний день TT Electronics реализовала PWM, SENT и CAN (в соответствии с SAE J1939). Как и весь датчик, электронный блок соответствует классу защиты IP69K (с его соединительным разъемом).
PT 200 подходит для измерения температуры в диапазоне от −40°C до 1200°C. Благодаря широкому диапазону рабочих температур датчик можно использовать в любой точке выхлопной трубы бензиновых двигателей. Производители двигателей с турбонаддувом могут также использовать этот датчик в выпускном коллекторе (перед турбонагнетателем), чтобы предупреждать о чрезмерных температурах, которые может быть опасны для турбонагнетателя.

Для следующего поколения бензиновых двигателей потребуются двойные датчики высокой температуры

С введение новейшего экологического стандарта (EURO 6c), бензиновые двигатели с прямым впрыском также должны будут оснащаться фильтрами твердых частиц. Они используют несколько иные процессы регенерации, которые, подобно фильтрам твердых частиц в дизельных двигателях, должны работать при более высоких температурах и требуют измерения температуры в двух точках.
Именно для этого применения TT Electronics разработала термопарный датчик в виде двойного модуля, который объединяет два датчика с одним электронным блоком. Помимо преимуществ, связанных с затратами, это позволяет устанавливать датчики с допусками +/- 1°C.

Температура продуктов сгорания, выходящих газов, температура выхлопных газов, температура выпуска, вытяжная температура, температура выхлопа, температура выхлопных газов, температура отходящих газов - различные процессы, природный газ, сжиженный газ...





Адрес этой страницы (вложенность) в справочнике dpva.ru:  главная страница  / / Техническая информация / / Физический справочник / / Тепловые величины: теплоемкость, теплопроводность, температуры кипения, плавления, пламени. Удельные теплоты сгорания и парообразования. Термические константы. Коэффициенты теплообмнена и расширения / / Температуры, кипения, плавления, прочие... Перевод единиц измерения температуры. Воспламеняемость.  / / Температура продуктов сгорания, выходящих газов, температура выхлопных газов, температура выпуска, вытяжная температура, температура выхлопа, температура выхлопных газов, температура отходящих газов - различные процессы, природный газ, сжиженный газ...

Поделиться:   

Температура продуктов сгорания, выходящих газов, температура выхлопных газов, температура выпуска, вытяжная температура, температура выхлопа, температура выхлопных газов, температура отходящих газов - различные процессы, природный газ, сжиженный газ, дизтопливо и т.д...

Применение, тип процесса, технология, типичные температуры. Температура отходящих газов
(°C) (°F)
Термическое оксидирование кремния (травление) / Chemical Oxidation

730 - 800

1350 - 1475

Печь отжига, отжигательная печь, отжиговая печь, печь для отжига /Annealing furnace

590 - 650

1,100 - 1,200

Сжигание в кипящем слое, горение в псевдоожиженном слое, сжигание в псевдоожиженном слое, сжигание топлива в топке котла с кипящим слоем / Fluidized-bed combustion

870 - 980

1,600 - 1,800

Газовые котлы на природном  газе с вытяжным колпаком (подсосом воздуха) /  Natural-gas fired heating appliance with draft hood

182

360

Газовые котлы на сжиженном газе с вытяжным колпаком (подсосом воздуха) / Liquefied-petroleum gas-fired heating appliance with draft hood

182

360

Газовые котлы на без вытяжного колпака (прямая тяга) / Gas-fired heating appliance, no draft hood

238

460

Стекловаренная печь; стеклоплавильная печь / Glass melting furnace

650 - 870

1,200 - 1,600

Котлы и обогреватели на жидком топливе домашние естественная вентиляция / Oil-fired heating appliance, residential

293

560

Котлы и обогреватели на жидком топливе принудительная вентиляция, мощностью от 100-120КВт / Oil-fired heating appliance, forced draft over 400.000 Btu/h

182

360

Обычная мусоросжигательная печь или печь для дожига, для прокаливания, муфельная печь, печь для кремации (кремационная печь) / Conventional incinerator

760

1,400

Обычная мусоросжигательная печь или печь для дожига, для прокаливания, муфельная печь, печь для кремации (кремационная печь) с контролируемым наддувом / Controlled air incinerator

982 - 1,316

1,800 - 2,400

Крематор – универсальный утилизатор медицинских отходов / pathological incinerator

982 - 1,538

1,800 - 2,800

Выхлоп (отходящие газы) газовой турбины / Gas turbine exhaust

370 - 590

700 - 1,100

Выхлоп дизеля / Diesel exhaust

540 - 650

1,000 - 1,200

Выхлоп бензинового двигателя / Gasoline engine exhaust

760-980

1400 - 1800

Печи для обжига керамики / Ceramic kilns

982 - 1,316

1,800 - 2,400

Поиск в инженерном справочнике DPVA. Введите свой запрос:
Поиск в инженерном справочнике DPVA. Введите свой запрос:

Рост рынка датчиков температуры выхлопных газов

По мере повышения рабочих температур двигателей растет и рынок датчиков температуры выхлопных газов (EGT). В настоящей статье мы рассмотрим причины, по которым эти теплозащитные датчики становятся все более важной частью современного автомобиля, а также то, как благодаря партнерству с поставщиком оригинальных компонентов системы управления двигателем, таким как Delphi Technologies, они могут стать не менее важной частью вашего бизнеса.  

Несколько лет назад вы могли бы определить, насколько мощным и быстрым был автомобиль, по объему его двигателя. Но не сегодня! Стремясь к соблюдению все более строгих законов о выбросах, производители транспортных средств находят более действенные способы получения большей мощности из меньшего количества топлива. Эта тенденция носит название «даунсайзинг» (уменьшение рабочего объема двигателя). Что же получается в результате? Меньшие по объему, более экономичные двигатели, которые благодаря использованию турбокомпрессоров и нагнетателей имеют такую же, если не большую мощность, чем их предшественники.

Все это звучит очень позитивно, верно? Однако есть и обратная сторона. Как и во всех системах с наддувом, двигатель и его внутренние компоненты подвергаются воздействию повышенного давления и температуры. Это делает их более уязвимыми к повреждениям. Эта проблема существовала до тех пор, пока не появились датчики температуры выхлопных газов. 

Первоначально разработанные для отслеживания состояния каталитического нейтрализатора датчики температуры выхлопных газов в последние годы становятся все более сложными. Теперь их основная задача — защита основных компонентов дизельных и бензиновых двигателей от высоких температур. Таким образом, если датчик обнаруживает выделение слишком большого количества тепла, ЭБУ вмешивается в работу двигателя и принимает соответствующие меры для понижения температуры, например, путем снижения давления наддува в случае с турбокомпрессором, или увеличения количества впрыскиваемого топлива в случае с каталитическим нейтрализатором. В дизельных двигателях они также используются для контроля температуры дизельного сажевого фильтра (DPF), с целью достижения правильной температуры для его регенерации. Все это делает их важной частью любого современного автомобиля ...

 ... а также вашего бизнеса! На многих современных автомобилях устанавливается более трех этих компонентов, часто выходящих из строя, и в своей автомастерской вы наверняка столкнетесь с вышедшими из строя датчиками, которым требуется высококачественная замена. Чтобы помочь вам воспользоваться этой быстро растущей возможностью, мы недавно добавили датчики температуры выхлопных газов в нашу обширную линейку электронных автокомпонентов. Благодаря использованию тонкопленочных резисторных датчиков температуры последнего поколения они обеспечивают большую защиту от воздействия окружающей среды и механических нагрузок, а также обладают улучшенным временем отклика — менее 11 миллисекунд при резком повышении температуры до 300 °C — и широким диапазоном рабочих температур — от -40 °C до 900 °C. Новая линейка продуктов включает в себя более 55 деталей, охватывающих более 480 модификаций автомобилей (в зависимости от производителя/модели/размера двигателя), включая такие модели, как Audi A3, Volkswagen Golf и Vauxhall/Opel Astra.

По мере развития тенденции к уменьшению объема двигателя вырастут и рабочие температуры двигателей. Вырастут и возможности для участников вторичного рынка. Поэтому, чтобы получить свою долю прибыли на этом быстро растущем рынке, выбирайте качественные датчики температуры выхлопных газов от поставщика оригинальных компонентов системы управления двигателем, такого как Delphi Technologies.
 

Рабочая температура дизельного двигателя – как достичь и контролировать?

Какова рабочая температура дизельных двигателей и какие у них особенности? Эти вопросы, а также многие другие будут рассмотрены ниже.

Особенности дизельного двигателя

Итак, прежде чем затрагивать какие-либо конкретные параметры, следует определиться, что же, вообще, представляет собой дизельный двигатель. История данного типа моторов начинается в далеком 1824 году, когда известный французский физик выдвинул теорию о том, что можно произвести нагрев тела до необходимой температуры путем изменения его объема. Другими словами, осуществив стремительное сжатие.

Однако практическое применение этот принцип нашел спустя несколько десятилетий, и в 1897 году был выпущен первый в мире дизель-мотор, его разработчиком является немецкий инженер Рудольф Дизель. Таким образом, принцип работы подобного двигателя заключается в самовоспламенении распыленного топлива, взаимодействующего с разогретым в процессе сжатия воздухом. Сфера применения такого мотора довольно обширна, начиная со стандартных автомобилей, грузовиков, сельскохозяйственной техники и заканчивая танками и судостроением.

Достоинства и недостатки дизельного мотора

Теперь же следует сказать пару слов обо всех плюсах и минусах подобных конструкций. Начнем с положительных сторон. Моторы данного типа работают практически на любом горючем, поэтому к качеству последнего не предъявляются какие-либо серьезные требования, более того, с увеличением его массы и содержания атомов углерода повышается и теплотворная способность движка, а, следовательно, и его эффективность. Его КПД иногда переваливает за отметку 50%.

Автомобили с такими моторами более «отзывчивые», а все благодаря высокому значению вращающего момента на низких оборотах. Поэтому такой агрегат приветствуется на моделях спортивных машин, где нельзя не газовать от души. Кстати, именно этот фактор поспособствовал широкому распространению данного типа мотора на большие грузовые авто. Да и количество СО в составе выхлопных газов дизельных моторов значительно ниже, чем у бензиновых, что также является несомненным преимуществом. Кроме того, они намного экономичнее, да и раньше топливо стоило значительно ниже бензина, хотя на сегодняшний день их цены практически сравнялись.

Что же насчет недостатков, так они носят следующий характер. В связи с тем, что во время рабочего процесса возникает огромная механическая напряженность, детали дизельного двигателя должны быть более мощными и качественными, а, значит, и более дорогостоящими. Кроме того, это сказывается и на развиваемой мощности, причем не с самой лучшей стороны. Экологическая сторона вопроса сегодня очень важна, поэтому ради снижения выброса выхлопных газов общество готово платить за более «чистые» моторы и развивают это направление в исследовательских лабораториях.

Еще одним значительным минусом является вероятность застывания топлива в холодное время года, так что если вы живете в регионе, где преобладают довольно низкие температуры, то дизельное авто не самый лучший вариант. Выше было сказано, что к качеству горючего не предъявляются серьезные требования, однако это касается только лишь масляных примесей, а вот с механическими ситуация обстоит намного серьезней. Детали агрегата очень чувствительны к подобным добавкам, кроме того, они быстро выходят из строя, а ремонт довольно сложный и дорогостоящий.

Основные параметры агрегатов на дизеле

Прежде чем отвечать на вопрос, какая рабочая температура у дизельного двигателя, стоит немного уделить внимание и его основным параметрам. К ним относится тип агрегата, в зависимости от количества тактов могут быть четырех- и двухтактные моторы. Также немалое значение имеет количество цилиндров с их расположением и порядком работы. На мощность транспортного средства существенно влияет и крутящий момент.

Теперь же рассмотрим непосредственно влияние степени сжатия газово-топливной смеси, которой, собственно говоря, и определяется рабочая температура в цилиндрах дизельного двигателя. Как уже было сказано вначале, мотор работает за счет воспламенения паров топлива при взаимодействии их с раскаленным воздухом. Таким образом происходит объемное расширение, поршень поднимается и, в свою очередь, толкает коленчатый вал.

Чем большим будет сжатие (температура также повышается), тем интенсивнее происходит выше описываемый процесс, а, следовательно, и повышается значение полезной работы. Количество топлива остается неизменным.

Однако имейте в виду, что для наиболее эффективной работы двигателя топливно-воздушная смесь должна равномерно гореть, а не взрываться. Если же сделать степень сжатия очень большой, это приведет к нежелательному результату – неконтролируемому воспламенению. Кроме того, подобная ситуация не только способствует недостаточно эффективной работе агрегата, но и ведет к перегреву и повышенному износу элементов поршневой группы.

Фазы сгорания топлива и природа выхлопных газов

Как же осуществляется процесс сгорания топливно-воздушной смеси в дизельных моторах и какая при этом температура в камере? Итак, весь процесс работы двигателя можно разделить на четыре основные стадии. На первой происходит впрыскивание горючего в камеру сгорания, происходящее под высоким давлением, что и является началом всего процесса. Затем хорошо распыленная смесь самовоспламеняется (вторая фаза) и горит. Правда, далеко не всегда топливо во всем объеме достаточно хорошо перемешивается с воздухом, есть еще и зоны, имеющие неравномерную структуру, они начинают гореть с некоторым запозданием. На данном этапе вероятно возникновение ударной волны, но она не страшна, так как не приводит к детонации. Температура же, царящая в камере сгорания, достигает 1700 К.

Во время третьей фазы образуются капли из неотработанной смеси, они при повышенных температурах превращаются в сажу. Такой процесс, в свою очередь, приводит к высокой степени загрязнения выхлопных газов. В этот период температура еще более возрастает на целых 500 К и достигает значения 2200 К, при этом всем давление, напротив, постепенно понижается.

На последнем же этапе происходит догорание остатков топливной смеси, чтобы она не выходила в составе выхлопных газов, существенно загрязняя атмосферу и дороги. Для этой стадии характерен недостаток кислорода, это происходит из-за того, что его большая часть уже сгорела на предыдущих фазах. Если подсчитать все количество потраченной энергии, то она будет составлять около 95 %, оставшиеся же 5% теряются в связи с неполным сгоранием горючего.

Регулируя степень сжатия, а точнее, доведя ее до максимально допустимого значения, можно немного снизить расход топлива. В этом случае температура отработанных выхлопных газов дизельного двигателя будет находиться в пределах от 600 до 700 °С. А вот в аналогичных карбюраторных моторах ее значение может достигнуть целых 1100 °С. Поэтому получается, что во втором случае теряется намного больше тепла, а выхлопных газов вроде как больше.

Рабочая температура двигателя зимой – как стартовать правильно?

Наверняка не только владельцы транспортных средств, на которых стоит дизельный мотор, знают, что автомобиль следует прогреть несколько минут перед началом движения, особенно это актуально в холодное время года. Итак, рассмотрим особенности данного процесса. Первыми подвергаются нагреву поршни и только потом уже блок цилиндров. Поэтому температурные расширения этих деталей отличаются, а не разогревшееся до нужной температуры масло имеет густую консистенцию и не поступает в необходимом количестве. Таким образом, если начать газовать на недостаточно прогретом авто, то это негативно скажется на резиновой прокладке, расположенной между вышеуказанными деталями и элементами двигателя.

Однако опасность представляет и чрезмерно длительное прогревание движка, потому как в это время все детали работают, так сказать, на износ. А, следовательно, и их эксплуатационный срок сокращается. Как же правильно осуществить данную процедуру? Сначала необходимо на холостых оборотах довести температуру жидкости до отметки 50 °С и после этого начать движение, но только на пониженной передаче, не превышающей 2500 об/мин. После того как масло нагреется до отметки, когда рабочая температура равна 80 °С, можно и прибавить оборотов двигателя.

Мнение эксперта

Руслан Константинов

Эксперт по автомобильной тематике. Окончил ИжГТУ имени М.Т. Калашникова по специальности «Эксплуатация транспортно-технологических машин и комплексов». Опыт профессионального ремонта автомобилей более 10 лет.

Если во время движения дизельный двигатель не способен выйти на рабочую температуру, это однозначно один из симптомов неисправности, так как КПД снижен. Из-за падения мощности снижаются динамические характеристики, при этом увеличивается расход топлива. Подобные проблемы могут указывать на несколько неисправностей:
• система охлаждения неисправна;
• компрессия в цилиндрах низкая.
Если дизельная силовая установка не прогрелась до рабочей температуры, то во время движения под нагрузкой дизтопливо не сгорает полностью, в результате образуется нагар, топливные форсунки засоряются, сажевый фильтр быстро выходит из строя, изнашиваются различные элементы дизельного мотора и это далеко не полный список последствий.
Например, если забьет форсунки подачи топлива, дизтопливо будет не распыляться, а в лучшем случае заливаться в камеры сгорания, соответственно топливо не может полностью сгореть, на поршнях сначала образуется нагар, а позже из-за перегрева поверхность может попросту прогореть. Если прогорит выпускной клапан, в цилиндре упадет компрессия, давления сжатия будет недостаточно для воспламенения топливной смеси. Соответственно и рабочая температура для такого двигателя будет исключена, запуск будет одинаково

Все эти методы помогут сберечь мотор, если он все-таки работает зимой, а вот как быть, если он отказывается реагировать на ваши действия? Тут тяжело что либо советовать уже по факту проблемы, проще ее не допустить. Это стало возможным благодаря новому изобретению производителей топлива – присадкам, которые помогают составу не парафинзироваться. Кроме возможности добавлять их самостоятельно, вы можете приобретать уже готовую солярку с оптимальными пропорциями этих добавок. В большинстве регионов с низкой зимней температурой она появляется на заправках уже в первые небольшие морозы, называется часто как ДТ-Арктика.

Оцените статью: Поделитесь с друзьями!

Exhaust Gas - обзор

Датчик кислорода в выхлопных газах

Вспомните из главы 4, что количество кислорода в выхлопных газах используется в качестве косвенного измерения соотношения воздух / топливо на впуске. В результате одним из наиболее важных датчиков автомобильных двигателей, используемых сегодня, является датчик кислорода в выхлопных газах (EGO). Этот датчик часто называют лямбда-датчиком от греческой буквы лямбда ( λ ), которая обычно используется для обозначения коэффициента эквивалентности (как определено в главе 4):

(5.61) λ = воздух / топливо (воздух / топливо при стехиометрии)

Когда соотношение воздух / топливо находится на стехиометрии, значение для λ равно 1. Когда топливно-воздушная смесь бедная, состояние представлено как λ > 1. И наоборот, когда топливовоздушная смесь богатая, условие представлено как ( λ <1).

Два типа используемых датчиков EGO основаны на использовании активных оксидов двух типов материалов. В одном используется диоксид циркония (ZrO 2 ), а в другом - диоксид титана (TiO 2 ).Первый тип традиционно используется чаще всего. Рис. 5.22A представляет собой фотографию традиционного датчика EGO ZrO 2 . На рис. 5.22B схематично изображена установка датчика на выхлопной системе. На рис. 5.22C схематично показана конструкция отдельных компонентов и то, как выхлопные газы воздействуют на датчик EGO.

Рис. 5.22. Изображение датчика EGO. (A) Изображение примерного датчика EGO; (B) Иллюстративная установка; и (C) Воздействие выхлопных газов.

По сути, датчик EGO состоит из секции в форме гильзы из ZrO 2 с тонкими платиновыми электродами внутри и снаружи ZrO 2 . Внутренний электрод подвергается воздействию воздуха, а внешний электрод подвергается воздействию выхлопных газов через пористое защитное покрытие.

Упрощенное объяснение работы датчика EGO основано на распределении ионов кислорода. Ионы кислорода имеют два лишних электрона, поэтому ионы заряжены отрицательно. ZrO 2 имеет тенденцию притягивать ионы кислорода, которые накапливаются на поверхности ZrO 2 непосредственно внутри платиновых электродов.

Платиновая пластина на стороне сравнения воздуха ZrO 2 подвергается гораздо более высокой концентрации ионов кислорода, чем сторона выхлопных газов. Сторона опорного воздуха становится электрически более отрицательной, чем сторона выхлопных газов; следовательно, на материале ZrO 2 существует электрическое поле, и в результате возникает напряжение В, или . Полярность этого напряжения положительна на стороне выхлопных газов и отрицательна на стороне опорного воздуха ZrO 2 .Величина этого напряжения зависит от концентрации кислорода в выхлопных газах и от температуры датчика.

Количество кислорода в выхлопных газах выражается парциальным давлением кислорода. По сути, это парциальное давление представляет собой ту часть общего давления выхлопных газов, которая немного выше (но почти равна атмосферному давлению), что связано с концентрацией кислорода в составном выхлопном газе. Парциальное давление кислорода выхлопных газов для богатой смеси изменяется в диапазоне 10 - 16 –10 - 32 атмосферного давления.Парциальное давление кислорода для бедной смеси составляет примерно 10 - 2 атм. Следовательно, для богатой смеси существует относительно низкая концентрация кислорода в выхлопе и более высокое выходное напряжение датчика EGO. Для полностью нагретого датчика EGO выходное напряжение составляет около 1 В для богатой смеси и около 0,1 В для бедной смеси.

Желательные характеристики EGO

Характеристики датчика EGO, которые желательны для типа системы управления топливом с ограниченным циклом, который обсуждался в главе 4, следующие:

1.

Резкое изменение напряжения при стехиометрии

2.

Быстрое переключение выходного напряжения в ответ на изменение содержания кислорода в выхлопных газах

3.

Большая разница в выходном напряжении датчика между богатой и бедной смесью

4.

Стабильное напряжение в зависимости от температуры выхлопных газов

Характеристики переключения

Время переключения для датчика EGO также необходимо учитывать в приложениях управления.Идеальная характеристика для регулятора предельного цикла показана на рис. 5.23. Стрелка, указывающая вниз, указывает на изменение V o , когда соотношение воздух / топливо изменялось от богатого до бедного. Стрелка вверх указывает на изменение V o при изменении соотношения воздух / топливо от бедной до богатой. Обратите внимание, что этот датчик EGO имеет характеристики переключения с гистерезисом. Модель идеального датчика EGO была использована в главе 4 для объяснения управления топливом с обратной связью, в котором гистерезис был пренебрежимо мал.

Рис. 5.23. Характеристики переключения идеального датчика EGO.

На рис. 5.24 показаны фактические характеристики отношения напряжение датчика к эквивалентному соотношению для обычного коммерчески доступного (полностью нагретого) датчика EGO. Сравнение характеристик этого датчика с характеристиками идеального датчика показывает, что падение напряжения от богатой смеси к бедной имеет конечный наклон и происходит на бедной стороне стехиометрии. Кроме того, напряжение на клеммах датчика EGO является непрерывной функцией λ .Это напряжение также является непрерывной функцией λ для перехода от бедной к богатой, но имеет очень крутой наклон при λ = 1.

Рис. 5.24. Напряжение коммерческого датчика ЭГО в сравнении с λ .

Температура влияет на время переключения и выходное напряжение. Время переключения при двух температурах показано на рис. 5.25. Обратите внимание, что время на деление вдвое больше для дисплея при 350 ° C, чем при 800 ° C. Это означает, что время переключения составляет примерно 0,1 с при 350 ° C, тогда как при 800 ° C оно составляет около 0.05 с. Это изменение времени переключения 2: 1 из-за изменения температуры.

Рис. 5.25. Переходные процессы переключения датчика ЭГО. (A) при 350 ° C и (B) при 800 ° C.

Температурная зависимость выходного напряжения датчика EGO очень важна. График на рис. 5.26 показывает температурную зависимость выходного напряжения датчика EGO для бедной и богатой смесей и для двух различных сопротивлений нагрузки 5 и 0,83 МОм. Выходное напряжение датчика EGO для богатой смеси находится в диапазоне примерно 0,80–1.0 В для диапазона температуры выхлопных газов 350–800 ° C. Для бедной смеси это напряжение находится примерно в диапазоне 0,05–0,07 В для того же диапазона температур.

Рис. 5.26. Температурные характеристики датчика ЭГО.

При определенных условиях контроль топлива с помощью датчика EGO будет работать в режиме разомкнутого контура, а для других условий он будет работать в режиме замкнутого контура (как будет объяснено в главе 6). Датчик EGO не следует использовать для управления при температурах ниже примерно 300 ° C, потому что разница между богатым и обедненным напряжениями быстро уменьшается с температурой в этой области.Это важное свойство датчика частично отвечает за необходимость работы системы управления подачей топлива в режиме разомкнутого контура при низких температурах выхлопных газов. Работа в замкнутом контуре с выходным напряжением EGO, используемым в качестве входа ошибки, не может начаться, пока температура датчика EGO не превысит 300 ° C. Работа в режиме без обратной связи нежелательна, поскольку регулирование выбросов выхлопных газов не так надежно, как работа с обратной связью, особенно когда автомобиль стареет и параметры двигателя могут изменяться. Хотя важно ускорить переход от разомкнутого к замкнутому циклу (особенно во время запуска холодного двигателя), напряжение датчика EGO должно быть достаточным для замкнутого цикла.

Насколько жарко слишком жарко?

EGT вызывают серьезную озабоченность, потому что дизельный двигатель может начать работать чрезмерно горячим при длительной нагрузке, например, при буксировке в гору, резком ускорении и т. Д. Проблема часто более заметна на дизелях с механическим управлением, у которых отсутствует отказоустойчивость или средства защиты. прерывания подачи топлива в случае начала перегрева двигателя. Дизели с электронным управлением могут подавать топливо независимо от действий водителя, скорости двигателя и нагрузки, если обнаружена проблема.EGT вызывают наибольшую озабоченность в сильно модифицированных дизельных двигателях, особенно тех, которые имеют компоненты или устройства, которые значительно улучшают соотношение воздух-топливо.

Соотношение воздух-топливо в дизельных двигателях

Стехиометрическое соотношение воздуха и топлива при сгорании дизельного топлива составляет 14,6: 1. При этом соотношении все имеющееся топливо теоретически вступает в реакцию со всем присутствующим воздухом и полностью сгорает. Однако дизельный двигатель отличается от других циклов внутреннего сгорания тем, что он может работать в широком диапазоне соотношений A / F без каких-либо неблагоприятных осложнений (например, свечей зажигания в газовых двигателях, работающих на богатой смеси).Дизельный двигатель будет работать относительно холодно, когда соотношение A / F бедное или больше стехиометрического. Для бедной смеси имеется избыточное количество доступного воздуха, хотя теоретически все доступное топливо сгорает. Напротив, дизельный двигатель будет иметь тенденцию работать относительно горячим, когда соотношение A / F больше или меньше стехиометрического. В богатых условиях имеется чрезмерное количество топлива и, следовательно, недостаточно кислорода для полного сгорания всего топлива.В результате при работе на богатой смеси из выхлопной трубы выделяется сажа (черный дым). Чем выше соотношение A / F, тем больше дыма и тем выше температура выхлопных газов (EGT).

На практике дизельный двигатель не может полностью сжечь топливо при стехиометрическом соотношении A / F. Это явление связано с тем, что дизельное топливо и воздух не воспламеняются как однородная смесь в камере сгорания - воздух и топливо смешиваются только после впрыска топлива и почти мгновенно самовоспламеняются.Таким образом, топливу и воздуху просто не хватает времени, чтобы смешаться и полностью сгореть при стехиометрическом соотношении A / F в двигателе с воспламенением от сжатия. Поскольку несгоревшее и / или частично сгоревшее топливо является по существу отработанным двигателем, дизельные двигатели обычно работают на обедненной смеси со стехиометрическим соотношением.

Что касается температуры выхлопных газов, то чем богаче смесь A / F, тем выше EGT и тем больше образуется черного дыма (сажи). Дым имеет тенденцию появляться в виде легкой дымки в диапазоне A / F 16-18: 1, но EGT, как правило, поддаются контролю в этих условиях.Однако по мере того, как A / F падает и дым становится гуще, EGT могут резко возрасти до опасного уровня.

EGT - Как жарко слишком жарко

Абсолютно максимальный безопасный диапазон EGT является спорным. Наше универсальное практическое правило, независимо от марки / модели / года двигателя, - не превышать 1250 ° F и не работать в диапазоне от 1200 ° F до 1250 ° F в течение длительного периода времени. Это относительно консервативная точка зрения, однако 1) двигатели и их компоненты дороги в замене и 2) это очень управляемый диапазон.В гонках и катании на санях вы обнаружите, что многие высокопроизводительные двигатели будут испытывать температуру выхлопных газов значительно выше этой границы, но важно помнить, что эти двигатели созданы для такого рода злоупотреблений. Чтобы оправдать эту рекомендацию, важно понимать несколько ключевых факторов, ограничивающих устойчивость двигателя к высоким температурам выхлопных газов.

Прежде всего, высокая температура выхлопных газов является результатом высокой температуры сгорания и неэффективного горения - если температура выхлопных газов составляет 1200 ° F, температура сгорания значительно выше.С учетом этого заводские поршни широко изготавливаются из алюминиевого сплава. Алюминий в его элементарной форме имеет температуру плавления примерно 1200 ° F. К счастью, поток тепла в поршень затруднен из-за того, что сгорание происходит быстро, а поршень постоянно охлаждается. Однако чем выше температура, которой подвергается поверхность поршня, и чем дольше это тепло успевает передать, тем выше риск того, что материал начнет уступать место.

Сплавы железа и стали, такие как те, что используются в турбокомпрессорах, более устойчивы к нагреванию и поглощают тепло гораздо медленнее.Однако турбина может вращаться со скоростью более 100 000 об / мин, создавая огромную центробежную силу на вращающемся колесе турбины. По мере увеличения температуры выхлопных газов вероятность отказа растет в геометрической прогрессии. Это в дополнение к тому, что масло может начать закипать в подшипниках турбокомпрессора. По этим причинам важно учитывать влияние EGT на турбокомпрессор и нагрузку, которую он оказывает на его компоненты. Кроме того, головки цилиндров сегодня могут быть из алюминия или чугуна.Постоянное воздействие высоких температур создает риск выхода из строя прокладки головки блока цилиндров. Поскольку материал поглощает тепло, головка блока цилиндров может начать деформироваться и / или предел текучести болтов головки может быть значительно снижен.

Из-за этих факторов, помимо высокой стоимости замены или ремонта, мы предпочитаем проявлять осторожность в отношении управления EGT.

Основы пирометра

Пирометр - это устройство, которое считывает и отображает температуру выхлопных газов.Типичный пирометр включает пирометр или сам пирометр, термопару и откалиброванную электрическую схему. Термопара - это, по сути, датчик температуры, который основан на принципе напряжения, создаваемого контактирующими разнородными металлами. При контакте двух разнородных металлов возникает небольшое напряжение, пропорциональное температуре двух металлов. Таким образом, датчик пирометра считывает напряжение (порядка милливольт) на термопаре. В установке пирометра термопару обычно называют просто «зондом».Датчик устанавливается в выхлопной системе, часто в выпускном коллекторе или на входе турбокомпрессора. Пирометр почти мгновенно передает текущее значение EGT водителю. Постоянный контроль пирометра имеет первостепенное значение для модифицированных дизельных двигателей и является хорошей практикой даже на складе.

Датчик пирометра должен быть установлен либо в выпускном коллекторе, либо на входе турбокомпрессора. Установка пирометра на спускной трубе турбокомпрессора не идеальна, поскольку температура выхлопных газов на выходе из турбокомпрессора всегда меньше, а в некоторых случаях значительно меньше температуры на входе в турбокомпрессор.Это связано с тем, что турбонагнетатель является устройством для утилизации отработанной энергии - поскольку турбонагнетатель преобразует отработанное тепло двигателя на стороне турбины в сжатый воздух на стороне компрессора, энергия извлекается из входящего потока отработавших газов, тем самым снижая его температуру на стороне турбины. выход за счет преобразования энергии через турбину. Поэтому полезно знать только температуру на входе в турбокомпрессор.

EGT Management

Чрезмерно высокие температуры выхлопных газов являются результатом высокого соотношения A / F и обычно чаще встречаются в модифицированных двигателях.Это не означает, что заводской двигатель должен быть способен преодолевать уклон при полной нагрузке, не испытывая высокого состояния EGT, что подтверждает тот факт, что даже серийный автомобиль может извлечь выгоду из установки пирометра. Двигатели, как правило, сталкиваются с проблемами EGT, когда в топливную систему были внесены значительные модификации без соответствующих поддерживающих модификаций для системы управления воздухом. Большие форсунки, модифицированные топливные насосы высокого давления и агрессивная настройка будут способствовать высокой температуре выхлопных газов в заводских турбо-системах.

Чтобы уменьшить EGT, рассмотрите следующие обновления воздушного потока:

• Модификации клапана сброса давления для увеличения максимального давления наддува (выход на стороне осторожности).
• Модернизация турбокомпрессора и / или замена турбонагнетателя на модернизированный агрегат, отвечающий повышенным требованиям к воздушному потоку.
• Неоригинальная система впуска воздуха.
• Впрыск воды для снижения температуры выхлопных газов по мере необходимости.
• Модернизированный интеркулер или установка интеркулера в приложениях, у которых его нет.
• Свободнопоточная выхлопная система.

Основные сведения о температуре выхлопных газов - Diesel Power Magazine

Фото 2/2 | Основы температуры выхлопных газов Diesel Tech flames

Во-вторых, после давления масла, температура выхлопных газов (EGT) может быть наиболее критическим рабочим параметром вашего дизельного двигателя, потому что чрезмерное EGT может вызвать множество проблем, которые подпадают под категорию расплавления, как в переносном, так и в буквальном смысле. У каждого материала есть точка плавления, у некоторых ниже, чем у других, и когда что-то становится слишком горячим, дорогие детали внутри или прикрепленные к вашему двигателю начинают свариваться или распадаться на выхлопную трубу.

Многие люди знают, что чрезмерное EGT - это нехорошо, но равное количество людей немного сбивает с толку из-за всех подбрасываемых чисел относительно того, что на самом деле составляет высокий EGT и где разместить датчик датчика EGT, поскольку их выхлопной тормоз или большая водосточная труба есть штуцер, а у коллектора - нет. Здесь мы дадим вам несколько подсказок с оговоркой, что каждый двигатель отличается, и, как и оценки пробега EPA, ваш EGT будет отличаться. Также обратите внимание, что, как и любую температуру, EGT можно измерить по многим шкалам, поэтому для единообразия каждое значение температуры, упомянутое в этой статье, дается в градусах Фаренгейта.

Одним из элементов путаницы является очевидное отсутствие стандарта в измерении и установке пределов EGT. В то время как один производитель двигателей может сказать, что максимальное значение EGT измеряется на расстоянии не более 6 дюймов от головки цилиндров, между цилиндрами № 3 и 4, в центре трубы, другой производитель будет использовать другую формулу. Хорошая новость заключается в том, что большинство инженеров основывают EGT на «температуре на входе в турбину», то есть в потоке выхлопных газов непосредственно перед их входом в турбокомпрессор.

Вы можете измерить EGT в каждом выпускном отверстии, как это делают многие разработчики двигателей, но поскольку этот поток газа представляет собой индивидуальный импульс, среднее значение не такое высокое, как у турбины.Кроме того, вам понадобится довольно дорогая термопара и система сбора данных для точного измерения таких быстрых колебаний.

При достаточной настойчивости часто можно найти максимальное значение EGT либо для входящей, либо для выходной турбины; последнее часто является результатом измерения одного и того же двигателя одновременно в двух точках. Однако дельта не может считаться постоянной для разных двигателей или состояний настройки одного и того же двигателя.

Другой элемент включает условия, в которых измеряется максимальный EGT.Очевидно, что стенды с двигателями и испытательные стенды довольно согласованы, но если вы тащите этот тяжелый игрушечный ящик на 7 процентов с включенным кондиционером, потому что на улице 110 градусов, ваш двигатель может достичь максимального EGT быстрее, чем во время тестов строителей. , и он может не так сильно падать между входом и выходом турбины из-за потока воздуха под капотом.

Все чаще и чаще обычные турбокомпрессоры с изменяемой геометрией создают различные перепады давления на турбонагнетателе, поскольку при движении лопастей температура и давление в выхлопе изменяются.При максимальной нагрузке WOT и высоком наддуве разница между входом турбины и выходом турбины имеет тенденцию совпадать с обычным турбонаддувом, но нагрузки с частичной дроссельной заслонкой на средних оборотах не могут.

Если вы помните школьную химию, ту кастрюлю с макаронами, которую вы варили вчера вечером, или последний раз, когда вы случайно оперлись на воздушный компрессор, вы вспомните, что температура повышается с давлением. Фактически, это принцип, который приводит в действие ваш дизельный двигатель, используя сжатие для выработки тепла, достаточного для запуска процесса сгорания.

Когда выхлопные газы выходят из вашего двигателя через турбонагнетатель, тепловая энергия и давление в них используются для приведения в движение крыльчатки компрессора, тем самым рассеивая некоторую тепловую энергию в выхлопных газах. В результате пиковое значение EGT обычно падает на 300-400 градусов между входом турбины (TI) и выходом турбины (TO).

Подчеркните слово «пик» в приведенном выше обобщении, потому что без некоторого давления наддува будет расходоваться мало тепловой энергии при прохождении выхлопных газов через турбину. На холостом ходу турбокомпрессор практически не работает, и измеримая разница в EGT впереди или позади него не будет столь значительной.Следует также помнить, что отношения давлений турбокомпрессора (давление в компрессоре к давлению на выходе из компрессора) не всегда коррелируют с уровнями наддува.

Чтобы лучше понять, как обычно обстоят дела с числами, мы обратились к Banks Engineering, Edge Products и TTS Power Systems. Мы также оснастили тестовый мул пирометром Westach с двойным считыванием и идентичными датчиками, причем одна термопара находится на коллекторе коллектора примерно на 1 дюйм перед корпусом турбокомпрессора, а другая - в выхлопном тормозе примерно на 1 дюйм позади колеса турбины.

Мул - это ранний пикап Dodge с 12-клапанным двигателем Cummins 5.9 и роторным ТНВД Bosch. Даже с меньшим по размеру корпусом с перепускными клапанами, большим промежуточным охладителем и «отрегулированным» насосом этот двигатель не соответствует уровням мощности современных грузовиков: последнее шасси демонстрировало мощность 228 л.с. при 2400 об / мин и 643 фунт-фут при 1350 об / мин. Однако с полностью механической системой впрыска правая нога имеет прямое управление топливной нагрузкой (без электронного управления перепускным клапаном или VGT), а с механической коробкой передач мы могли курить ее по своему желанию.Дым означает не полностью сгоревшее топливо и более высокий EGT, поэтому характеристики можно было легко заметить, не вытаскивая этот ящик с игрушками за город.

Показания нашего тестового мула совпали с предсказаниями; цифры являются приблизительными из-за шкалы датчиков и переходных процессов. Хотя мы не совсем достигли проектного максимума этого двигателя, мы получили до 1200 турбин на входе и 875 турбин на выходе, а при полном открытии дроссельной заслонки и сильном наддуве дельта (разница) оставалась в диапазоне 300-350 градусов в диапазоне 1200 об / мин. где это повышение доступно.В крейсерских условиях с наддувом 5-7 фунтов на квадратный дюйм средний перепад на турбонаддуве составлял 100-150 градусов, а на холостом ходу разница была меньше ширины стрелки на манометре. При включенном выхлопном тормозе и противодавлении от 30 до 40 фунтов на квадратный дюйм вход и выход турбины были почти идентичны, как и следовало ожидать. Посмотрите на прилагаемые графики дополнительные примеры различных условий.

Опрос производителей двигателей выявил некоторые ограничения, все измеряемые как температура на входе в турбину, для пикапов '06 модельного года; Информация за 2007 год все еще дорабатывается, поскольку меняются виды топлива и увеличиваются размеры двигателей.Все три пикапных дизеля доступны в других рабочих циклах, приложениях и номиналах, а также из-за изменений материалов, оборудования, такого как поршни, клапаны и седла, коллекторы, турбины и т. эти приложения. Обратите внимание, что это рекомендации, так как многие переменные влияют на долговечность двигателя.

Duramax 6.6L в звукоснимателях GM (Kodiak / Top Kick и G-Van используют другой рейтинг) имеет ограничение в 1365 непрерывных звуков, из которых 1435 разрешены для переходных процессов продолжительностью пять минут или меньше.

Ford обозначил EGT как информацию о развитии, которую он не раскрывает, и эту точку зрения поддержал производитель Power Stroke, International. Фактически, International не часто использует этот термин с появлением турбин с изменяемой геометрией, но допускает, что с точки зрения дизайна обычно предполагается, что максимальное EGT (на входе турбины) при полной нагрузке будет около 1200 на уровне моря, выше на уровне моря. высота. International также напомнила нам, что существует множество факторов, влияющих на надежность и долговечность, и давать оценку EGT одеялу было бы безответственно.В сочетании с тем, что мы приобрели на вторичном рынке, штатный 6,0-литровый Power Stroke, работающий нормально, вероятно, не будет показывать больше 1200, и большинство тюнеров послепродажного обслуживания стараются удерживать ограничение на уровне 1250.

Нам также не удалось получить максимальное значение EGT или подобное от Cummins Engine. Основываясь на показаниях серийных двигателей и опыте послепродажного обслуживания (прочтите об обломках), кажется, что 1350 - это безопасное число для двигателей P7100 и более поздних версий. Как и в случае со всеми другими двигателями, если вы получите исходные данные до модификации, у вас будет хорошее представление о том, что можно считать безопасным в долгосрочной перспективе.

Поскольку расход топлива способствует нагреву, вы можете использовать пирометр для индикации экономии - круиз на 500-600 вместо 700-800, вероятно, улучшит экономию топлива. Выхлопной дым указывает на несгоревшее топливо и означает высокий EGT, но большинство термопар пирометра приборной панели не улавливают всплесков, когда вы нажимаете дроссель и создаете клуб дыма, и этот кратковременный высокий EGT не повредит двигатель.

Какую точку крепления датчика вы используете? Любой из вариантов подходит для стандартного двигателя, хотя предпочтение, особенно для модифицированного двигателя, - это турбина.Большинство инженеров используют температуру на входе турбины - турбину гораздо легче повредить, чем выхлопную трубу, и это исключает любую переменную перепада давления. Фактически, некоторые из сервисных центров, с которыми мы говорили, больше даже не измеряют выход турбины, потому что вход турбины всегда является более высоким и более быстрым показателем во время разработки, а электроника, которая сливает топливо на основе показаний EGT, должна получать питание от турбины.

Некоторые потребители беспокоятся о поломке датчика термопары и выходе из строя турбонагнетателя, но это случается крайне редко; мы не слышали о таком событии десятилетиями.Кроме того, если он стал настолько горячим, что термопара стала мягкой или устала, вероятно, этому предшествовало катастрофическое событие, которое имело место в предыдущих работах. Куда бы вы ни поместили зонд, сделайте EGT последним датчиком, который вы просматриваете перед отключением, чтобы вы не запекали масло в смазочных каналах и не решали судьбу турбо.

Возможно, что угодно сломается. Но если вы следите за гонками на дизельном топливе и видели двигатель трактора Cummins, который сломался при наддуве 100 фунтов на квадратный дюйм, вы знаете, что отказались не прокладка головки, турбо или термопара - это был блок двигателя!

Power Stroke EGT Эти данные взяты за 2006 год.0L Power Stroke в условиях частичной нагрузки. Обратите внимание, что при более низких настройках дроссельной заслонки выделяется меньше тепла и падение давления на турбонагнетателе ниже. Аномалия «впитывания тепла» показана в последней строке, когда грузовик завершил длительное движение (обратите внимание на скорость) и дроссельная заслонка закрыта, поэтому температура на входе турбины упала быстрее, чем на выходе из турбины, из-за всего тепла, накопленного в турбине. и его чугунный корпус.

} 9024 %
об / мин Температура на входе турбины Температура на выходе из турбины Delta TPS миль / ч
3, {{{900}}} 950 } 230 22% 55.7
3,800 1,060 790 270 {{{57}}}% 53,0
2,500 1,030 {{} 27019 {{} 270 60% 53,8
2,500 660 540 120 0% 44,4
2,400 980 7502 980 7502
1,700 1040 800 {{{240}}} 48% 54,1
650 (холостой ход) 690 705 702 65,8

Duramax EGTA Stock '05 Duramax LLY был протестирован в условиях полной нагрузки, все при полностью открытой дроссельной заслонке. По мере увеличения оборотов двигателя и снижения температуры на входе температура на выходе из турбины падает еще быстрее, что позволяет предположить, что заправка увеличивается, а наддув остается постоянным - это невозможно сказать без дополнительных данных.

об / мин Температура на входе в турбину Температура на выходе из турбины Дельта
3, {{200}}} 1,235 810

020
425 3 865 390
2,800 1,270 900 370
2, {{600}}} 1,280 925 2,470 902 902 902 902 902 902 902 925 355 935 335

Почему EGT важен | Банки Power

Отслеживание температуры выхлопных газов может сэкономить большие деньги

Пирометр температуры выхлопных газов (EGT) может быть одним из самых важных измерителей на автомобиле с турбодизельным двигателем.Он может предупреждать водителя о ситуациях, которые потенциально могут повредить двигатель, а также может использоваться в качестве руководства для оптимизации экономии топлива.

Дизельные двигатели не прочны. Помимо работы на дизельном топливе или заправки топливного бака бензином вместо дизельного топлива, мало что может повредить или убить дизельный двигатель быстрее, чем чрезмерная температура выхлопных газов (EGT), но, как ни странно, дизельные пикапы или автодома не оборудованы. с пирометром в качестве стандартного оборудования для контроля EGT.Во время нормальной эксплуатации таких транспортных средств EGT обычно остается в безопасных пределах, но могут возникать ситуации, когда EGT становится слишком высоким, вызывая серьезное повреждение двигателя без какого-либо предупреждения для водителя. Пирометр, отображающий EGT дизеля, может предупредить водителя об опасных условиях до того, как произойдет такое повреждение. Вероятно, поэтому пирометр Banks DynaFact является одним из самых популярных предметов, которые мы продаем, и почему пирометр DynaFact входит в состав многих наших энергосистем.

Пирометр - это датчик температуры, предназначенный для измерения высоких температур, превышающих те, которые можно измерить с помощью обычного термометра.Он состоит из датчика температуры (термопары), который помещается в зону измерения потока. Зонд подключается к манометру, который находится на безопасном расстоянии от источника высокой температуры. На дизельном топливе это означает, что датчик пирометра устанавливается в выпускном коллекторе или сразу после выхода турбины турбокомпрессора, а датчик устанавливается в кабине водителя. Цель состоит в том, чтобы измерить и отобразить EGT в градусах Фаренгейта (F.). Если датчик расположен перед турбинной частью турбокомпрессора, EGT также может называться температурой на входе в турбину.Как и следовало ожидать, EGT, измеренный после турбонаддува, называется температурой на выходе из турбины.

Можно упомянуть, что некоторые механики опасаются установки термопары пирометра в выпускной коллектор из-за опасений, что зонд сломается или сгорит и ударит в турбокомпрессор. Такой кусок постороннего материала, попавший в турбину, может вызвать серьезные повреждения, которые, в свою очередь, могут сломать крыльчатку компрессора турбонагнетателя, посылая осколки во впускную систему двигателя, где могут возникнуть еще большие повреждения.Хотя описанный выше сценарий пугает, он маловероятен. Сегодняшние качественные пирометры оснащены термопарами, покрытыми нержавеющей сталью, чтобы предотвратить подобные случаи. Чрезвычайно редко можно найти механика по дизельному оборудованию, который может честно сказать, что он когда-либо видел термопару, которая вышла из строя и упала в турбонаддув дизельного пикапа или автодома. С хорошим пирометром такого просто не бывает.

Установка термопары пирометра до или после турбины обычно зависит от выбора подходящего места для установки или удобства.Следует отметить, что когда EGT измеряется после турбины, температура на выходе турбины при полном открытии дроссельной заслонки или при большой нагрузке обычно будет на 200–300ºF ниже, чем EGT, измеренная в выпускном коллекторе. Падение температуры после турбонаддува указывает количество тепловой энергии в общем потоке выхлопных газов, которая использовалась для приведения в действие турбонагнетателя. Падение температуры через турбину также связано с общим потоком и скоростью потока через турбину. При частичном открытии дроссельной заслонки, при небольшой нагрузке, такой как крейсерский режим, EGT на выходе турбины может достигать 500 ° F.ниже, чем температура на входе в турбину, но общий поток выхлопных газов намного меньше, чем при полностью открытой дроссельной заслонке. На высоких оборотах турбины (при большой нагрузке) выхлопные газы просто не успевают отдать столько тепловой энергии, сколько они проходят через турбину. Из-за этого расхождения установка термопары в выпускной коллектор считается более точной. Все EGT, обсуждаемые в оставшейся части этой статьи, будут относиться к температурам на входе в турбину.

В банках мы рекомендуем установку качественного пирометра на любой турбодизельный автомобиль.Это недорогое обновление, которое позволяет водителю уберечь свой двигатель от проблем с EGT, и оно даже может быть руководством к оптимальной экономии топлива, но об этом позже. Для получения дополнительной информации о пирометре Бэнкса см. Датчики Banks DynaFact.

Так почему же важен EGT? EGT - это показатель того, насколько горячий процесс сгорания в цилиндрах, и количество «догорания», которое происходит в выпускном коллекторе. EGT также напрямую связан с соотношением воздух / топливо. Чем богаче соотношение воздух / топливо в дизеле, тем выше будет EGT.Две вещи могут создать богатую смесь при больших нагрузках или при полностью открытой дроссельной заслонке: первая - это слишком много топлива, а вторая - недостаточно воздуха. Это кажется достаточно простым, но это вторая часть, недостаточное количество воздуха, из-за которой могут возникнуть проблемы с серийным, немодифицированным грузовиком или автодомом. Все, что ограничивает поток всасываемого воздуха или плотность всасываемого воздуха, ограничивает массу воздуха, попадающую в цилиндры. Думайте об этом как о количестве кислорода, попадающем в цилиндры, чтобы поддерживать сгорание топлива. Это может включать: загрязненный или ограниченный воздухоочиститель, частично заблокированный воздухозаборник, высокую температуру наружного воздуха, большую высоту, ограниченный поток воздуха к радиатору или интеркулеру или через них, а также высокую температуру воды.Датчик температуры воды в автомобиле предупредит о проблеме с системой охлаждения, но другие проблемы вряд ли можно будет заметить без пирометра, если водитель не заметит чрезмерного дыма выхлопных газов. Пирометр также реагирует быстрее, чем датчик температуры воды, поэтому он позволяет водителю быстрее обнаружить проблему и избежать поломки двигателя. Ограничительная выхлопная система также может уменьшить поток воздуха через двигатель, что приведет к богатому состоянию. Любое из вышеперечисленных условий может привести к чрезмерному EGT, если транспортное средство интенсивно работает, например, тянет тяжелый груз, движется с постоянной высокой скоростью, подвергается преодолению длинного подъема и т.

Мы уже упоминали, что чрезмерный EGT может вызвать повреждение двигателя или турбокомпрессора, но давайте уточним. Какие детали выйдут из строя в первую очередь, зависит от конструкции и материалов, используемых в различных частях турбодизеля, но обычно все начинается с турбокомпрессора. При длительном чрезмерном EGT квадратные углы на внешних концах лопаток, где материал на турбинном колесе самый тонкий, могут раскалиться, а затем расплавиться, что приведет к скруглению квадратных углов.Если вы или ваш механик обнаружите этот признак до того, как произойдет что-то более серьезное, считайте, что вам очень повезло, потому что вскоре после плавления наконечников колесо турбины выходит из равновесия и вытирает подшипники турбокомпрессора, что может или не может привести к выходу из строя вала и разрушение турбинных и компрессорных колес. Чрезмерное количество EGT также может вызвать эрозию или растрескивание корпуса турбины. В крайних случаях высокий EGT может привести турбокомпрессор в состояние превышения скорости, которое превышает расчетную рабочую скорость из-за дополнительной тепловой энергии.В этом случае может произойти взрыв крыльчатки турбины или крыльчатки компрессора. Если турбонаддув не пойдет первым, чрезмерный EGT, если он будет продолжаться, приведет к повреждению поршней. Такое повреждение может включать в себя деформацию поршня, плавление, горение, отверстия, трещины и т. Д. Это повреждение является накопительным, поэтому, если вы слегка обожжете верхнюю часть поршня, двигатель может продолжать работать без проблем, но в следующий раз, когда вы запустите чрезмерное количество EGT, больше повреждений может быть выполнено, и так далее, пока не произойдет сбой. Выход из строя поршня может быть катастрофическим - это значит, что очень дорого .Как минимум потребуется капитальный ремонт двигателя, а это тоже дорого. Чрезмерный EGT также может вызвать растрескивание выпускного коллектора и головки блока цилиндров. Выхлопные клапаны также могут выйти из строя из-за высокого EGT. В числе первых деталей двигателя будут повреждены детали из алюминия, поскольку алюминий имеет более низкую температуру размягчения и плавления, чем сталь или чугун. Поршни дизелей изготавливаются из алюминия, и все большее число дизелей также используют алюминиевые головки блока цилиндров.

Ранее мы упоминали, что чрезмерные EGT происходят из-за богатой топливно-воздушной смеси, что может быть вызвано слишком большим количеством топлива.Слишком много топлива обычно является результатом модификации турбодизеля для увеличения мощности. Не все дизели доработаны для обеспечения скорости или максимальной тяги; некоторые дизели модифицированы для улучшения характеристик буксировки и прохождения. На рынке есть много продуктов, которые утверждают, что увеличивают мощность дизельного двигателя, но почти все они увеличивают подачу топлива на полную мощность, не обращая внимания на EGT. Энергосистемы Бэнкс отличаются от других энергосистем Бэнкс благодаря передовой инженерии, обширным испытаниям и откалиброванному управлению топливом. Банковские системы, от Git-Kits до первоклассных PowerPack, спроектированы и построены таким образом, чтобы избежать чрезмерного EGT.Системы Banks Power спроектированы для обеспечения максимальной надежности Power и .

Итак, большой вопрос в том, что является чрезмерным EGT? Если все работает правильно, 1250–1300 ° F является безопасной температурой на входе в турбину, даже для продолжительной работы, миля за милей. При температуре выше 1300 ° F все может начать нервничать. Помните, чрезмерное повреждение EGT является кумулятивным. При температуре выше 1400 градусов по Фаренгейту вы обычно играете против сложенной колоды, и проигрыш - лишь вопрос времени.Чем выше EGT, тем короче это время.

Существуют некоторые исключения из вышеупомянутых ограничений EGT, если водитель готов обменять некоторый риск повреждения двигателя на короткие рывки максимальной мощности или производительности, например, на быстрое ускорение, соревнования по дрэг-рейсингу или даже грузовик. тянуть событие. Чтобы удовлетворить эту потребность, Бэнкс разработал линейку Big Hoss и линейку Six-Gun Diesel Tuner с дополнительным скоростным погрузчиком. Эти гоночные продукты позволяют работать при EGT выше 1300 градусов, но в отличие от производителей конкурирующих дизельных тюнеров, которые не устанавливают ограничений на чрезмерное EGT, Бэнкс по-прежнему строит ограничения с помощью Speed-Loader и регулируемых стопоров EGT для 7.3-литровая система Ford PS Six-Gun. Продукты Six-Gun и Speed-Loader не предназначены для использования в автодомах или пикапах, буксирующих прицепы. Владельцу дома на колесах с дизельным двигателем или пикапа, используемого для буксировки прицепа, всегда лучше перестраховаться и придерживаться ограничения в 1300 °, и энергосистемы Banks для этих транспортных средств обеспечивают такую ​​безопасную работу.

Как мы указывали ранее, высокие EGT являются результатом слишком большого количества топлива для доступного воздуха. Если вы видите, что EGT поднимаются выше 1300 ° F, самый быстрый способ уменьшить количество топлива, поступающего в двигатель, - это нажать педаль акселератора.Другое возможное решение - переключиться на пониженную передачу, если ваша скорость позволяет это. Например, в то время как двигатель может быть способен производить достаточно мощности, чтобы тянуть нагрузку на пятой передаче при высоких EGT, работа на четвертой передаче при более низких EGT определенно облегчает работу двигателя, пока не будет превышена красная линия оборотов двигателя.

Чрезмерно высокие значения EGT означают перерасход топлива, поэтому «движение по пирометру» для удержания EGT в безопасной зоне может фактически улучшить экономию топлива. Некоторые водители доверяют этой процедуре. Это верно даже тогда, когда EGT ниже опасной точки.Конечно, вождение с помощью пирометра может доставлять неудобства и отвлекает водителя от дороги. Тем не менее, другие водители не обладают технической проницательностью или не до конца понимают динамику того, что мы только что обсудили. Кроме того, некоторые водители просто не хотят, чтобы их беспокоили. Это возвращает нас к проектированию энергосистем Банка. Все системы Banks (за исключением гоночных продуктов Banks, см. Раздел «Гонки на дизельном топливе» в другом месте на этом сайте) спроектированы так, чтобы в первую очередь улучшить способность двигателя к воздушному потоку.Увеличивая поток воздуха в дизельном топливе, можно добавлять топливо точно откалиброванным образом для увеличения мощности при сохранении приемлемого соотношения воздух / топливо, которое не создает чрезмерного EGT. Все силовые системы для Ford Power Strokes '94-04, турбодизелей Dodge / Cummins '94-04 с 5.9L и турбодизелей Cummins 5.9L и 8.3L '93-02 для автодомов оснащены системой калибровки топлива Banks OttoMind для правильного добавления топлива, чтобы соответствовать увеличенному потоку воздуха таким образом, чтобы поддерживать пиковое EGT ниже 1300 ° F. Каждая система питания имеет свой собственный специально откалиброванный OttoMind для уровня мощности системы на этом конкретном автомобиле.Калибровка разработана в соответствии с рекомендациями производителя двигателя EGT и проведенными Банками обширными испытаниями. Системы питания для 24-клапанных пикапов Dodge / Cummins 5.9L '98-04 и автодомов Cummins 5.9L ISB и 8.3L ISC '98-02 получили дополнительное преимущество эксклюзивного TLC 2 от Banks (контроль ограничения температуры), который встроен в OttoMind. TLC 2 контролирует EGT и автоматически уменьшает количество топлива, добавляемого OttoMind, чтобы температура EGT не превышала 1300º F.Функция TLC 2 недоступна для Ford Power Strokes, поскольку она несовместима с компьютерной электроникой Ford.

До сих пор мы говорили о пиковых устойчивых EGT на полной мощности или при большой нагрузке, и, конечно, EGT необходимо ограничивать для надежности двигателя и турбокомпрессора. В остальное время EGT турбодизеля будет ниже, обычно ниже 1000 ° F, а иногда и намного ниже. Такие низкие EGT не представляют угрозы. Фактически, чем ниже EGT для данной скорости и нагрузки, тем эффективнее работает двигатель.Большинство владельцев заметят снижение EGT на крейсерских скоростях после установки энергосистемы Бэнкса на свои турбодизели, и это хорошие новости.

Как снизить температуру выхлопных газов в дизельном двигателе

Натали Лида

turbo image by Elijahu с Fotolia.com

Температура выхлопных газов, также называемая EGT, измеряет температуру газов, выходящих из выхлопного коллектора дизельного автомобиля. Чрезмерная температура выхлопных газов является основной причиной отказа дизельного двигателя, поскольку высокие температуры могут привести к свариванию металлических компонентов или к катастрофическому отказу.Датчик, известный как пирометр, - лучший способ контролировать температуру выхлопных газов и позволяет водителям определять количество тепла, выделяемого в цилиндрах дизельного двигателя. Установка запасных частей для регулирования температуры выхлопных газов продлит срок службы двигателя и поможет повысить производительность.

Шаг 1

Обеспечьте дополнительный поток воздуха к двигателю, установив послепродажный воздухозаборник холодного воздуха вместо стандартного воздушного фильтра. Высокая температура выхлопных газов вызвана слишком большим количеством топлива и недостатком воздуха в цилиндрах дизельного двигателя.Содействуйте эффективному расходу топлива и снижению температуры выхлопных газов, позволяя большему количеству чистого воздуха поступать в двигатель и изменяя соотношение воздуха и топлива.

Шаг 2

Установите свободно проточную выхлопную систему большого диаметра. Позвольте выхлопным газам выходить из транспортного средства 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.В то время как метанол помогает сжечь избыток топлива в цилиндрах, разбрызгивание воды из комплекта впрыска воды / метанола поможет охладить горячий воздух, выходящий из турбонагнетателя автомобиля. Комплекты вода / метанол способны обеспечить дополнительную мощность, а также снизить температуру выхлопных газов примерно на 200 градусов.

Ссылки

Вещи, которые вам понадобятся

  • Воздушный фильтр вторичного рынка
  • Выхлопная система вторичного рынка
  • Комплект для впрыска воды / метанола
Другие статьи

Разбираемся с вашими датчиками: Датчик температуры выхлопных газов

Спасибо ever - жесткое законодательство по выбросам, датчики температуры выхлопных газов становятся все более популярными в современных автомобилях.А поскольку они часто выходят из строя, они становятся все более популярными. Здесь мы объясняем, что делает датчик температуры выхлопных газов, почему и как он выходит из строя, и как его заменить, чтобы вы могли воспользоваться этой быстрорастущей возможностью обслуживания с качественным ремонтом, выполненным с учетом лучших практик.

Что такое датчик температуры выхлопных газов?

Как следует из названия, датчик температуры выхлопных газов измеряет температуру выхлопных газов. Затем эта информация передается обратно в блок управления двигателем или ЭБУ, где предпринимаются соответствующие действия.В бензиновых двигателях его основная роль заключается в защите ключевых компонентов от более высоких температур, характерных для двигателей меньшего размера, поэтому, если датчик обнаруживает чрезмерные температуры, ЭБУ будет снижать температуру, снижая давление наддува в случае турбокомпрессора, например, или увеличение количества топлива, впрыскиваемого в каталитический нейтрализатор. В дизельных двигателях датчики температуры выхлопных газов также используются для контроля температуры сажевого фильтра (DPF), чтобы установить правильную температуру для регенерации, уменьшая вредные выбросы.Нередко на выхлопе устанавливают три или более датчика; один перед турбокомпрессором, один перед сажевым фильтром и третий после сажевого фильтра.

Как работают датчики температуры выхлопных газов?

Есть два типа датчиков температуры выхлопных газов; один с чувствительным элементом с положительным температурным коэффициентом (PTC), а другой с отрицательным температурным коэффициентом (NTC), единственная разница заключается в том, как они измеряют температуру. Элемент NTC имеет высокое сопротивление при низких температурах и низкое сопротивление при высоких температурах.Другими словами, его сопротивление уменьшается с повышением температуры. В то время как в элементе PTC, наиболее распространенном типе, сопротивление увеличивается в соответствии с температурой. В любом случае сопротивление в блоке управления двигателем назначается температуре и предпринимаются соответствующие действия.

Почему выходят из строя датчики температуры выхлопных газов?

Одной из частых причин выхода из строя датчика температуры выхлопных газов является воздействие чрезмерно высоких температур - в некоторых случаях более 900 ° C - именно от этого они защищают другие компоненты.Как и все проводные датчики, сильная вибрация также может ослабить внутренние соединения, а любые изгибы или скручивания могут привести к разрыву провода, что делает их особенно уязвимыми для повреждения при замене других компонентов в выхлопной системе. Все это, наряду с загрязнением другими жидкостями, такими как масло или антифриз, может повлиять на характеристики чувствительности датчика, вынуждая его выходить за пределы допуска и давать неточные показания.

Каковы симптомы неисправности датчика температуры выхлопных газов?

Неисправный датчик температуры выхлопных газов может негативно повлиять на систему нейтрализации выхлопных газов автомобиля, что приведет к появлению следующих симптомов:

  • Контрольная лампа двигателя: если ЭБУ обнаруживает проблему с датчиком или сигналом, он включает контрольную лампу двигателя.
  • Пониженная топливная эффективность: если датчик выдает неправильное напряжение, процесс регенерации DPF может занять больше времени, что приведет к увеличению расхода топлива.
  • Ненужная регенерация DPF: неисправные датчики также могут привести к ненужной регенерации, причиняя неудобства владельцу транспортного средства.
  • Неудачный тест на выбросы: ложное показание может привести к неисправности системы рециркуляции отработавших газов без включения контрольной лампы двигателя. Это может привести к сбою теста на выбросы.
  • Отказ компонента: повышение температуры выхлопных газов также может способствовать преждевременному выходу из строя других выхлопных или внутренних компонентов двигателя.

Как устранить неисправность датчика температуры выхлопных газов?

Чтобы диагностировать неисправный датчик температуры выхлопных газов, выполните следующие действия:

  • Проведите проверку электроники и считайте коды неисправностей с помощью диагностического прибора.
  • Осмотрите разъемы на предмет признаков коррозии или ослабленных соединений.
  • Проверьте проводку на предмет обрывов или повреждений, которые могут вызвать короткое замыкание на массу.
  • Осмотрите датчик на предмет скопления загрязнений и при необходимости очистите чистой сухой тканью.
  • Для проверки датчика используйте отдельное устройство измерения ИК и сравните показания с данными в реальном времени, полученными при использовании диагностического прибора. Запустите двигатель, чтобы температура выхлопных газов увеличилась, и сравните показания.
  • При включенном зажигании автомобиля и отключенном разъеме датчика EGT измерьте напряжение на разъеме датчика - должно быть 5 вольт. Если нет, то проследите провод обратно к ЭБУ и проверьте там питание.

Каковы распространенные коды неисправностей датчика температуры выхлопных газов?

Общие коды неисправностей включают:

  • P0544: Датчик температуры ОГ, банк 1, датчик 1 - неисправность электрической цепи
  • P0546: Датчик температуры отработавших газов, ряд 1, датчик 1 - высокий уровень входного сигнала
  • P2033: Температура ОГ, ряд 1, датчик 2 - высокий уровень сигнала
  • P247A: Датчик температуры выхлопных газов, ряд 1, датчик 3 - вне допустимого диапазона
  • P0549: Датчик температуры ОГ, ряд 2, датчик 1 - высокий уровень сигнала
  • P2031: Температура ОГ, ряд 1, датчик 2 - неисправность электрической цепи

Обратите внимание, что по своей конструкции датчики PTC будут продолжать передавать дезинформацию в ЭБУ без установки диагностического кода неисправности.

Как заменить датчик температуры выхлопных газов?

Если температура выхлопных газов неверна, его необходимо заменить - просто следуйте практическому совету:

  • Найдите неисправный датчик. Обратите внимание, что положение может варьироваться в зависимости от их функции; до или после турбокомпрессора, каталитического нейтрализатора и сажевого фильтра, а также в системе снижения выбросов NOX.
  • Затем отсоедините электрический разъем и открутите датчик с помощью торцевого ключа, стараясь не повредить близлежащие компоненты.
  • Подготовьте новый датчик, при необходимости нанеся противозадирный состав на резьбу. Обращайтесь осторожно, чтобы не повредить компонент.
  • Установите новый датчик температуры выхлопных газов и затяните с требуемым моментом в соответствии с рекомендациями производителя транспортного средства.
  • Установите на место электрический разъем, а затем отрицательную клемму аккумуляторной батареи.
  • Теперь снова подключите диагностический прибор и удалите все связанные коды неисправностей.
  • Включите зажигание и убедитесь, что индикатор проверки двигателя не горит и выхлопная система работает правильно.
  • Наконец, проведите дорожное испытание.

Управление температурой выхлопных газов для дизельных двигателей Оценка концепций двигателя и стратегий калибровки с учетом штрафа на топливо

Образец цитирования: Хонардар, С., Буш, Х., Шнорбус, Т., Северин, К. и др., "Управление температурой выхлопных газов для дизельных двигателей. Оценка концепций двигателей и стратегий калибровки в отношении штрафов за топливо", SAE Technical Документ 2011-24-0176, 2011 г., https: // doi.org / 10.4271 / 2011-24-0176.
Загрузить Citation

Автор (ы): Шараре Хонардар, Хартвиг ​​Буш, Торстен Шнорбус, Кристофер Северин, Андреас Ф. Кольбек, Томас Корфер

Филиал: Институт двигателей внутреннего сгорания, RWTH Ахенский университет, FEV Motorentechnik GmbH

Страницы: 23

Событие: 10-я Международная конференция по двигателям и транспортным средствам

ISSN: 0148-7191

e-ISSN: 2688-3627

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *