Общая информация Scania P / G / R Series с 2004 по 2016 год (+ обновления 2009 - 2013 годов)

1. Общая информация

Впускной коллектор

Дроссельная заслонка с электроприводом (М34)

На рисунке показан 9-литровый двигатель грузового автомобиля, однако расположение идентично для всех типов двигателей.

16-литровый газовый двигатель

Дроссельная заслонка с электроприводом (М42)

Дроссельная заслонка с электроприводом

1. Турбокомпрессор с изменяемой геометрией.
2. Моторный тормоз.
3. Клапан впрыска V185.
4. Клапан EGR.
5. Блок клапанов V184.
6. Датчик давления T122.
7. Датчик давления T166.
8. Электрический привод дроссельной заслонки.

Двигатели с системой снижения токсичности отработавших газов могут быть оснащены либо пневматической дроссельной заслонкой, либо электрической дроссельной заслонкой. Здесь описывается электрическая дроссельная заслонка.

Дроссельная заслонка - это регулируемая заслонка, расположенная между впускным трубопроводом от интеркулера и впускным коллектором головок цилиндров. Дроссельная заслонка предназначена для регулирования подачи воздуха к цилиндрам двигателя на автомобилях с системой снижения токсичности отработавших газов. Дроссельная заслонка активируется при определенных условиях работы, когда необходимо ограничить количество поступающего в двигатель воздуха для поддержания температуры отработавших газов выше +200°C.

Управление дроссельной заслонкой осуществляется посредством электродвигателя, M42, встроенного в дроссельную заслонку. Положение дроссельной заслонки определяется блоком управления двигателем. Блок управления двигателем посылает к электродвигателю запрос на управление дроссельной заслонкой посредством сообщения CAN. Электронный блок управления в электродвигателе преобразует сообщение CAN в механическое перемещение. Блок управления двигателем также получает информацию о текущем положении.

Электродвигатель получает напряжение через отдельный предохранитель. При наличии неисправности, препятствующей нормальному управлению дроссельной заслонкой, генерируются коды неисправности.

Датчик T166 измеряет давление перед дроссельной заслонкой, а датчик T122 измеряет давление во впускном коллекторе. Блок управления двигателем получает информацию о температуре и перепаде давления в системе нейтрализации отработавших газов и принимает решение о том, в каком положении должна находиться заслонка.

При подаче напряжения на дроссельную заслонку выполняется автоматическая проверка положения заслонки. При закрывании дроссельной заслонки выполняется автоматическая проверка перемещения заслонки. Если проверки указывают на наличие неисправности, в блок управления посылаются коды неисправности и заслонка устанавливается в открытое положение. Заслонка полностью открыта при отсутствии подачи питания к ней.

A. Заслонка в полностью открытом положении. B. Заслонка в полностью закрытом положении.

Дроссельная заслонка с электроприводом, 9-литровые двигатели [PDE этанол]

1. Воздух от фильтра очистки воздуха.
2. Турбокомпрессор.
3. Отработавшие газы к глушителю.
4. Охладитель наддувочного воздуха.
5. Теплообменник.
6. Дроссельная заслонка с электроприводом M42.

Дроссельная заслонка - это заслонка, расположенная между впускным трубопроводом от интеркулера и впускным коллектором головок цилиндров. Дроссельная заслонка контролирует поток воздуха, идущий к цилиндрам, следующим образом:

• Полностью открытая заслонка (она всегда полностью открыта, исключая режим торможения двигателем). Примерно 30% воздуха от турбокомпрессора проходит через теплообменник, где воздух нагревается прогретой охлаждающей жидкостью, поступающей от двигателя, и примерно 70% воздуха проходит через охладитель наддувочного воздуха.
• Торможение двигателем. Заслонка полностью закрыта. Весь воздух от турбокомпрессора проходит через теплообменник, где он нагревается горячей охлаждающей жидкостью, поступающей от двигателя.

Дроссельная заслонка перемещается из полностью открытого в полностью закрытое положение электровигателем М42, встроенным в неё. Блок управления двигателем определяет, должна ли дроссельная заслонка быть полностью открытой или полностью закрытой. Блок управления двигателем посылает к электродвигателю запрос на управление дроссельной заслонкой посредством сообщения CAN. Электронный блок управления в электродвигателе преобразует сообщение CAN в механическое перемещение. Блок управления двигателем также получает информацию о текущем положении.

Электродвигатель получает напряжение через отдельный предохранитель. При наличии неисправности, препятствующей нормальному управлению дроссельной заслонкой - открыванию или закрыванию, генерируются коды неисправности.

При подаче напряжения на дроссельную заслонку выполняется автоматическая проверка положения заслонки. При закрывании дроссельной заслонки выполняется автоматическая проверка перемещения заслонки. Если проверки указывают на наличие неисправности, в блок управления посылаются коды неисправности и заслонка устанавливается в открытое положение. Заслонка полностью открыта при отсутствии подачи питания к ней.

Электрический привод дроссельной заслонки

Двигатели с системой снижения токсичности отработавших газов могут быть оснащены либо пневматической дроссельной заслонкой, либо электрической дроссельной заслонкой. Здесь описывается электрическая дроссельная заслонка.

Дроссельная заслонка - это регулируемая заслонка, расположенная между впускным трубопроводом от интеркулера и впускным коллектором головок цилиндров. Дроссельная заслонка предназначена для регулирования подачи воздуха к цилиндрам двигателя на автомобилях с системой снижения токсичности отработавших газов. Дроссельная заслонка активируется при определенных условиях работы, когда необходимо ограничить количество поступающего в двигатель воздуха для поддержания температуры отработавших газов выше +200°C.

Управление дроссельной заслонкой осуществляется посредством электродвигателя, M42, встроенного в дроссельную заслонку. Положение дроссельной заслонки определяется блоком управления двигателем. Блок управления двигателем посылает к электродвигателю запрос на управление дроссельной заслонкой посредством сообщения CAN. Электронный блок управления в электродвигателе преобразует сообщение CAN в механическое перемещение. Блок управления двигателем также получает информацию о текущем положении.

Электродвигатель получает напряжение через отдельный предохранитель. При наличии неисправности, препятствующей нормальному управлению дроссельной заслонкой, генерируются коды неисправности.

Датчик T166 измеряет давление перед дроссельной заслонкой, а датчик T122 измеряет давление во впускном коллекторе. Блок управления двигателем получает информацию о температуре и перепаде давления в системе нейтрализации отработавших газов и принимает решение о том, в каком положении должна находиться заслонка.

При подаче напряжения на дроссельную заслонку выполняется автоматическая проверка положения заслонки. При закрывании дроссельной заслонки выполняется автоматическая проверка перемещения заслонки. Если проверки указывают на наличие неисправности, в блок управления посылаются коды неисправности и заслонка устанавливается в открытое положение. Заслонка полностью открыта при отсутствии подачи питания к ней.

Пневматическая дроссельная заслонка

Двигатели с системой нейтрализации отработавших газов могут быть оснащены либо пневматической дроссельной заслонкой, либо электрической дроссельной заслонкой. Здесь описывается пневматическая дроссельная заслонка.

Дроссельная заслонка - это регулируемая заслонка, расположенная между впускным трубопроводом от интеркулера и впускным коллектором головок цилиндров. Дроссельная заслонка предназначена для регулирования подачи воздуха к цилиндрам двигателя на автомобилях с системой нейтрализации отработавших газов. Дроссельная заслонка активируется при определенных условиях работы, когда необходимо ограничить количество поступающего в двигатель воздуха для управления температурой отработавших газов.

Дроссельная заслонка (1) управляется сжатым воздухом. Настройка дроссельной заслонки определяется блоком управления двигателем посредством следящего клапана с электронным управлением в блоке клапанов V107, расположенном на задней части двигателя. Следящий клапан управляет давлением воздуха, подаваемого к цилиндру дроссельной заслонки (2). Давление воздуха действует на подпружиненный поршень в цилиндре, управляющем положением заслонки. На цилиндре дроссельной заслонки установлен датчик положения Т162 (3), регистрирующий положение поршня в цилиндре. Датчик передает сообщения в блок управления двигателем.

Настройка дроссельной заслонки регулируется при выключении блока управления двигателем. Дроссельная заслонка полностью открыта при отсутствии давления в пневматической системе.

Теплообменник (9-литровые двигатели [PDE этанол])

В жидкостном теплообменнике часть наддувочного воздуха подогревается охлаждающей жидкостью двигателя. Такой подогрев обеспечивает более стабильное сгорание, благодаря чему двигатель работает более плавно и снижаются выбросы углеводородов.

1. Воздух от фильтра очистки воздуха.
2. Турбокомпрессор.
3. Отработавшие газы к глушителю.
4. Охладитель наддувочного воздуха.
5. Теплообменник.
6. Дроссельная заслонка с электроприводом M42.

Ниже дано описание теплообменника и электрической дроссельной заслонки при следующих рабочих условиях: холодный двигатель, прогретый двигатель и торможение двигателем при прогретом двигателе.

Холодный двигатель: Электрическая дроссельная заслонка M42 полностью открыта. Поток наддувочного воздуха от турбокомпрессора распределяется следующим образом: примерно 30% проходит через теплообменник и 70% проходит через охладитель наддувочного воздуха. Теплообменник не нагревает наддувочный воздух, когда охлаждающая жидкость двигателя холодная. Поэтому, когда двигатель холодный, содержание углеводородов в отработавших газах немного выше.

Горячий двигатель: Электрическая дроссельная заслонка M42 полностью открыта. Поток наддувочного воздуха от турбокомпрессора распределяется следующим образом: примерно 30% проходит через теплообменник и 70% проходит через охладитель наддувочного воздуха. Теплообменник нагревает наддувочный воздух с помощью горячей охлаждающей жидкости двигателя. Нагретый наддувочный воздух формирует более благоприятные условия для сгорания: температура сгорания выше и, следовательно, содержание углеводородов в отработавших газах ниже.

Торможение двигателем (при прогретом двигателе): Электрическая дроссельная заслонка M42 полностью закрыта. Весь поток надуувочного воздуха от турбокомпрессора проходит через теплообменник, где он нагревается от горячей охлаждающей жидкости двигателя. Нагретый наддувочный воздух направляется в двигатель и в систему снижения токсичности отработавших газов, где он помогает поддерживать температуру, обеспечивая очистку отработавших газов после торможения двигателем.

Выпускной коллектор с сильфоном и коллектором турбокомпрессора

9-литровые двигатели [PDE, этанол]

9-литровый газовый двигатель

13-литровые двигатели с EGR [XPI]

16-литровый двигатель [XPI]

Турбокомпрессор, интеркулер

Клапан обхода турбины

Назначение клапана обхода турбины заключается в уменьшении расхода газов за турбиной, чтобы не превысить максимально допустимую скорость вращения турбокомпрессора.

Когда давление в корпусе компрессора становится слишком большим, клапан обхода турбины открывается. Отработавшие газы движутся, минуя турбину, по байпасному каналу, и частота вращения турбокомпрессора снижается.

Некоторые двигатели имеют клапан обхода турбины с электрическим управлением. Клапан обхода турбины с электрическим приводом управляется блоком управления двигателем посредством блока клапанов, V107. Блок управления двигателем посылает сигнал к блоку клапанов, который, в свою очередь, открывает пропорциональный клапан, направляющий сжатый воздух к клапану обхода турбины.

Если имеется электрическая неисправность в системе управления клапаном обхода турбины, будут сгенерированы коды неисправности, и двигатель не будет работать правильно.

Клапан обхода турбины с электроприводом также открывается при частичной нагрузке, для оптимизации расхода топлива.

Турбокомпрессор с клапаном обхода турбины

1. Впуск воздуха.
2. Подвод воздуха к двигателю.
3. Выход отработавших газов из двигателя.
4. Выход отработавших газов в атмосферу.
5. Клапан обхода турбины.
6. Перепускной канал.
7. Компрессор.
8. Турбина.

Турбокомпрессор с клапаном обхода турбины с электрическим приводом:

1. Впуск воздуха.
2. Подвод воздуха к двигателю.
3. Выход отработавших газов из двигателя.
4. Выход отработавших газов в атмосферу.
5. Клапан обхода турбины.
6. Перепускной канал.
7. Компрессор.
8. Турбина.
9. Напорная магистраль от блока клапанов, V107.

Разгрузочный клапан

Двигатель оснащен двумя разгрузочными клапанами, расположенным на близком расстоянии один от другого. Точное местоположение зависит от типа транспортного средства.

При быстром закрытии дроссельной заслонки впускного трубопровода в трубопроводе наддувочного воздуха может возникнуть сверхдавление. Чтобы исключить этот риск и защитить турбокомпрессор, газовый двигатель оснащен двумя разгрузочными клапанами, которые при необходимости стравливают избыточное давление на сторону впуска.

Стандартный турбокомпрессор

Расположение

9- и 13-литровые двигатели [PDE, XPI, газовые двигатели]

16-литровые двигатели [PDE]

16-литровый двигатель [XPI]

Описание

Турбокомпрессор состоит из турбины и компрессора. Турбина приводится в действие отработавшими газами двигателя. Компрессор сжимает воздух на впуске в двигатель.

Колеса компрессора и турбины расположены на одном валу. Между компрессором и турбиной расположен корпус подшипников.

При увеличении мощности двигателя расход выходящих из него отработавших газов возрастает. Это приводит к увеличению частоты вращения турбины и, следовательно, компрессора. Таким образом, массовый расход воздуха автоматически приспосабливается к потребностям двигателя, и поэтому не требуется отдельная система регулирования.

Колеса компрессора и турбины вращаются с очень высокой скоростью. При полной мощности частота вращения равна приблизительно 100000 об/мин. В то же самое время температура около рабочего колеса турбины выше 600°C. Это предъявляет к вращающимся частям высокие требования по их балансировке, охлаждению и смазке. В случае повреждения колес турбины или компрессора необходимо заменить турбокомпрессор.

Турбокомпрессоры некоторых типов оснащаются клапаном обхода турбины. Назначение клапана обхода турбины заключается в уменьшении расхода газов за турбиной, чтобы не превысить максимально допустимую скорость вращения турбокомпрессора.

Когда давление в корпусе компрессора становится слишком большим, клапан обхода турбины открывается. Отработавшие газы движутся, минуя турбину, по байпасному каналу, и частота вращения турбокомпрессора снижается.

Вал между турбиной и компрессором установлен в двух радиальных подшипниках, которые свободно вращаются (в тонкой масляной пленке), и упорном подшипнике в корпусе подшипников. Корпус подшипников уплотняется со стороны турбины и компрессора с помощью уплотнительных колец.

Засорение воздушного фильтра приведет к образованию чрезмерного разрежения во впускном трубопроводе. В этом случае возникает риск поступления масляного тумана из корпуса подшипников. Это также может привести к повышенному расходу топлива, повышенной температуре отработавших газов и более высокой частоте вращения турбокомпрессора.

При износе уплотнительных колец, расположенных со стороны рабочего колеса турбины, отработавшие газы двигателя на холостом ходу имеют сизый цвет.

Посторонние частицы, например, песчинки или частицы металла, попадая в компрессор или турбину, приводят к разрушению лопаток их колес. Это ведет к появлению дисбаланса и износу подшипников. Мощность двигателя снизится, и если двигатель будет по-прежнему работать, снижение расхода поступающего в него воздуха может привести к перегреву и выходу его из строя. Этот тип перегрева нельзя определить по показаниям указателя температуры охлаждающей жидкости двигателя.

Даже небольшие утечки в трубопроводе между воздухоочистителем и турбокомпрессором приведут к отложению грязи на колесе компрессора. Давление наддува снижается, что вызывает увеличение температуры отработавших газов и выбросов дыма и приводит к снижению срока службы двигателя.

Утечки в выпускной трубе между головкой цилиндра и турбокомпрессором приводят к снижению давления наддувочного воздуха.

Турбокомпрессор с изменяемой геометрией

Подобно турбокомпрессору с постоянной геометрией турбокомпрессор с регулируемым сопловым аппаратом состоит из турбины и компрессора. Турбина приводится в действие отработавшими газами двигателя, а компрессор сжимает воздух, входящий в двигатель. Колеса компрессора и турбины расположены на одном валу. Между компрессором и турбиной расположен корпус подшипников.

В турбокомпрессоре имеется перемещаемое в продольном направлении сопловое кольцо, используемое для управления шириной зазора на впуске в турбину. Когда кольцевое сопло перемещается так, чтобы зазор уменьшился, обеспечивается более высокое давление отработавших газов. Более высокое давление отработавших газов приводит к увеличению скорости газов, что вызывает увеличение частоты вращения турбины и поэтому увеличение расхода воздуха, поступающего в двигатель

Перемещение кольцевого сопла управляется с помощью электродвигателя, который управляется блоком управления двигателем. Этим турбокомпрессор с регулируемым сопловым аппаратом отличается от обычного, в котором объем воздуха, входящего в двигатель напрямую зависит от мощности и который не имеет какой-либо специальной системы регулирования.

Электродвигатель изменяет положение кольцевого сопла после получения сообщения CAN от блока управления двигателем. Электронный блок управления в электродвигателе преобразует сообщение CAN в механическое перемещение. Блок управления двигателем также получает информацию о текущем положении. Если коммуникация CAN с блоком управления двигателем прерывается, электродвигатель устанавливает сопловое кольцо в положение, при котором обеспечивается предварительно заданная ширина зазора.

Блок управления двигателем посылает напряжение питания к электродвигателю. Если подача напряжения прерывается, под действием отработавших газов сопловое кольцо перемещается в положение максимального открывания, т.е. максимальной ширины зазора, благодаря чему происходит снижение давления наддувочного воздуха и, следовательно, мощности двигателя.

Путем регулирования ширины зазора на впуске турбины изменяется скорость отработавших газов и, тем самым, объем воздуха, подаваемого в двигатель.

A. Отработавшие газы.

1. Компрессор.
2. Турбина.
3. Кольцевое сопло, способное перемещаться в осевом направлении.

Колеса компрессора и турбины вращаются с очень высокой скоростью. Когда двигатель работает на полную мощность, частота вращения может достигать 100000 об/мин. В то же самое время температура около рабочего колеса турбины выше 600°C. Это предъявляет к вращающимся частям высокие требования по их балансировке, охлаждению и смазке. В случае повреждения колес турбины или компрессора необходимо заменить турбокомпрессор.

Вал установлен в двух радиальных подшипниках и одном упорном подшипнике, и свободно вращается (в тонком слое смазки) в корпусе подшипников. Корпус подшипников уплотняется со стороны турбины и компрессора с помощью сальников типа поршневых.

Засорение воздушного фильтра приведет к образованию чрезмерного разрежения во впускном трубопроводе. В этом случае возникает риск поступления масляного тумана из корпуса подшипников.

При износе сальников, расположенных со стороны рабочего колеса турбины, отработавшие газы двигателя на холостом ходу имеют сизый цвет.

Попадание в турбину или в компрессор посторонних объектов, таких как частицы песка или металлическая стружка, может повредить лопатки. Это ведет к появлению дисбаланса и износу подшипников. Мощность двигателя уменьшается, и если двигатель будет по-прежнему продолжать работать, уменьшение поступления в него воздуха может привести к перегреву и выходу его из строя. Этот тип перегрева нельзя определить по показаниям указателя температуры охлаждающей жидкости двигателя.

Даже небольшие утечки в трубопроводе между воздушным фильтром и турбокомпрессором приведут к отложению грязи на колесе компрессора. Давление наддува снижается, что вызывает увеличение температуры отработавших газов и выбросов дыма и приводит к снижению срока службы двигателя.

Утечки в выпускной трубе между головкой цилиндра и турбокомпрессором приводят к снижению давления наддувочного воздуха.

Интеркулер

Интеркулер используется для охлаждения воздуха, поступающего от турбокомпрессора.

Выходная мощность двигателя, наряду с прочими (второстепенными) факторами зависит от количества топлива, эффективно сжигаемого в цилиндрах.

Холодный воздух имеет более высокую плотность и на единицу объёма содержит больше кислорода, чем воздух нагретый. Воздух нагревается при сжатии в турбокомпрессоре. Если воздух охладить, его плотность увеличивается и увеличивается количество кислорода, подаваемого к двигателю. Это позволяет сжигать большее количество топлива.

Если большее количество топлива сжигается, это ведет к более высокой мощности, более низкому расходу топлива и более низкой токсичности выхлопа. Охлаждение воздуха уменьшает температуру рабочего цикла и тех деталей двигателя, которые омываются продуктами сгорания, что снижает термическую нагрузку несмотря на рост мощности.

Система впуска состоит из трубопроводов, которые подают воздух от турбокомпрессора к интеркулеру. Наддувочный воздух охлаждается воздухом, проходящим снаружи охладителя наддувочного воздуха. Охлаждённый воздух поступает во впускной коллектор, откуда он распределяется к цилиндрам двигателя.

Турбокомпаунд

Потери энергии дизельного двигателя

При сгорании дизельное топливо генерирует огромное количество энергии в форме тепла. Приблизительно 44 % этой энергии используется для движения автомобиля. 56 % теряется, и двигатель требует охлаждения.

Приблизительно 35% потерь приходится на систему выпуска и еще приблизительно 21% - на систему охлаждения. Часть тепла в системе охлаждения используется для обогрева кабины, но это только малая доля.

Когда отработавшие газы покидают камеру сгорания, их температура равна приблизительно 700°C. За турбиной турбокомпрессора эта температура падает приблизительно до 600°C.

Разница в 100°C означает, что часть тепловой энергии используется для инициирования вращения турбины турбокомпрессора. Остающееся тепло, 600°C, отводится через выпускную трубу.

Работа турбокомпаунда

Работа турбокомпаунда базируется на полезном использовании большей доли тепловой энергии, присутствующей в отработавших газах, благодаря наличию силовой турбины (1). Силовая турбина расположена в выпускной трубе, за турбокомпрессором (2) и горным тормозом. Силовая турбина аналогична используемой в турбокомпрессоре.

Отработавшие газы, идущие от двигателя, вращают турбину турбокомпрессора с высокой скоростью, в то время как компрессорная секция турбокомпрессора подает воздух с высоким содержанием кислорода для обеспечения процесса сгорания. Отработавшие газы проходят через моторный тормоз и идут к силовой турбине в блоке турбокомпаунда, который вращается со скоростью приблизительно 50000 об/мин.

Мощность передается через шестерню (3) к гидравлической муфте (4), которая выравнивает разницу в скорости между вторичным валом блока турбокомпаунда и коленчатым валом. Через другую зубчатую передачу, состоящую из шестерни гидравлической муфты, промежуточной шестерни и шестерни коленчатого вала, мощность затем передается к маховику двигателя (5) и далее к коробке передач.

В сравнении с обычным двигателем турбокомпаунд предлагает ряд преимуществ. По сравнению с идентичным двигателем без блока турбокомпаунда выходная мощность и крутящий момент выше, а расход топлива ниже.

Масло для турбокомпаунда поступает из системы смазки двигателя. Как и масло, используемое в турбокомпрессоре, масло для турбокомпаунда очищается масляным фильтром.

Система рециркуляции отработавших газов

Общие сведения о системе

9-литровые газовые двигатели

Система EGR активна при частоте вращения в диапазоне 900 - 2 100 об/мин, когда температура охлаждающей жидкости превышает 50°C.

Задача системы EGR заключается в том, чтобы отводить часть отработавших газов обратно в двигатель. За счет смешивания впускаемого воздуха с отработавшими газами происходит уменьшение количества кислорода, а это приводит к более низкой температуре в камере сгорания. Это уменьшает количество оксидов азота, NOx, в отработавших газах.

Уменьшение выделения оксидов азота дает возможность удовлетворить требования стандартов на токсичность выхлопа и оптимизировать мощность двигателя и расход топлива.

Поток воздуха и отработавших газов

Часть отработавших газов, покидающих двигатель через выпускной коллектор, с помощью клапана EGR направляется через охладитель EGR, где они охлаждаются.

Охлажденные отработавшие газы отводятся назад к стороне впуска и смешиваются с впускаемым воздухом.

Управление расходом

Блок управления двигателем управляет расходом отработавших газов. Блок управления регулирует содержание EGR, то есть количество отработавших газов, которые возвращаются в двигатель. Уровень измеряется в процентах, например, доля EGR 10% означает, что 10% от общего расхода в двигателе - это отработавшие газы и 90% - это воздух.

Датчик массового расхода воздуха измеряет количество поступающего в двигатель воздуха и сообщает об этом блоку управления двигателем. Блок управления также принимает информацию от датчиков давления и температуры воздухозабора, а также от датчика давления в системе выпуска. Блок управления использует информацию от датчиков, чтобы рассчитать общее количество газов (воздуха и отработавших газов), которые поступают в цилиндры. Измеряя общее количество газов и вычитая это значение из значения расхода, определяемого датчиком массового расхода, блок управления рассчитывает содержание газов EGR.

Чтобы увеличить точность измерений и избежать неправильных значений, блок управления закрывает клапан EGR на предварительно заданное время, что позволяет избежать прохождения каких-либо газов назад в цилиндры. Блок управления сравнивает значение, полученное от датчика массового расхода, с расчетным значением количества газов, входящих в цилиндры. Эти два значения должны быть одинаковыми. Если значения не согласованы, блок управления выполняет калибровку датчика массового расхода. Система настраивается в движении, когда двигатель запускается и прогревается.

Если возникает неисправность, которая приводит к неспособности блока управления управлять элементами, как ожидается, генерируется код неисправности. Контрольная лампа на щитке приборов включается, и блок управления уменьшает мощность двигателя, и это длится до тех пор, пока неисправность не будет устранена.

Холодный двигатель

Пока двигатель не прогреется, клапан EGR закрыт. Поэтому никакие отработавшие газы не циркулируют.

Прогретый двигатель

После прогрева двигателя клапан EGR открыт и отработавшие газы при этом циркулируют в системе EGR. Когда подача топлива резко увеличивается, блок управления двигателем уменьшает долю EGR. Это предназначено для того, чтобы компенсировать недостаток воздуха, который возникает, прежде чем турбокомпрессор начинает наддув.

Условия выключения

Блок управления выключает систему EGR, если:

• Температура наддувочного воздуха падает ниже предписанного значения. Существует вероятность замерзания во впускном коллекторе.
• Автомобиль эксплуатируется так высоко над уровнем моря, что давление воздуха оказывает воздействие на характеристики двигателя.
• Температура охлаждающей жидкости слишком высокая. При очень высокой температуре охлаждающей жидкости блок управления закрывает клапан EGR, чтобы избежать нагружения двигателя дополнительным теплом от охладителя EGR.
• Активизирован ограничитель количества белого дыма.
• Имеется риск замерзания системы EGR при очень низкой наружной температуре.

9- и 13-литровые двигатели (исполнение 1)

Система EGR активна при частоте вращения в диапазоне 800 - 2100 об/мин, когда температура охлаждающей жидкости превышает 50°C (13-литровые двигатели) или 68°C (9-литровые двигатели).

Схема прохождения газов на 6-цилиндровом двигателе. Для 5-цилиндрового двигателя в целом аналогично.

Отработавшие газы из камеры сгорания разделяются на две части: первая часть газов идет к турбине в турбокомпрессоре с регулируемым сопловым аппаратом, а другая часть идет к клапану EGR. Система EGR включается и выключается с помощью клапана EGR, а для управления составом EGR используется турбокомпрессор с регулируемой геометрией.

Отработавшие газы имеют очень высокую температуру, и для получения хороших динамических характеристик двигателя необходимо дать отработавшим газам возможность остыть. Для этого используется охладитель EGR с водяным охлаждением, устанавливаемый на двигатель.

Охлажденные отработавшие газы смешиваются с входящим воздухом.

Управление расходом

Блок управления двигателем управляет расходом отработавших газов. Блок управления регулирует содержание EGR, то есть количество отработавших газов, которые возвращаются в двигатель, путем управления турбокомпрессором с регулируемой геометрией. Уровень измеряется в процентах, например, доля EGR 10% означает, что 10% от общего расхода в двигателе - это отработавшие газы и 90% - это воздух.

Датчик массового расхода воздуха измеряет количество поступающего в двигатель воздуха и сообщает об этом блоку управления двигателем. Блок управления также принимает информацию от датчиков давления и температуры воздухозабора, а также от датчика давления в системе выпуска. Блок управления использует информацию от датчиков, чтобы рассчитать общее количество газов (воздуха и отработавших газов), которые поступают в цилиндры. Измеряя общее количество газов и вычитая это значение из значения расхода, определяемого датчиком массового расхода, блок управления рассчитывает содержание газов EGR.

Чтобы увеличить точность измерений и избежать неправильных значений, блок управления закрывает клапан EGR на предварительно заданное время, что позволяет избежать прохождения каких-либо газов назад в цилиндры. Блок управления сравнивает значение, полученное от датчика массового расхода, с расчетным значением количества газов, входящих в цилиндры. Эти два значения должны быть одинаковыми. Если значения не согласованы, блок управления выполняет калибровку датчика массового расхода.

Система настраивается в движении, когда двигатель запускается и прогревается.

Если возникает неисправность, которая приводит к неспособности блока управления управлять элементами, как ожидается, генерируется код неисправности. Контрольная лампа на щитке приборов включается, и блок управления уменьшает мощность двигателя, и это длится до тех пор, пока неисправность не будет устранена.

Холодный двигатель

Пока двигатель не прогреется, клапан EGR закрыт. Поэтому никакие отработавшие газы не циркулируют.

Прогретый двигатель

После прогрева двигателя клапан EGR открыт и отработавшие газы при этом циркулируют в системе EGR. Положение кольцевого сопла в турбокомпрессоре с изменяемой геометрией регулирует количество отработавших газов.

Когда подача топлива резко увеличивается, блок управления двигателем уменьшает долю EGR. Это предназначено для того, чтобы компенсировать недостаток воздуха, который возникает, прежде чем турбокомпрессор начинает наддув.

Условия выключения

Блок управления выключает систему EGR, если:

• Температура наддувочного воздуха падает ниже предписанного значения. Существует вероятность замерзания во впускном коллекторе.
• Автомобиль тормозится с использованием моторного тормоза-замедлителя. Когда активируется моторный тормоз-замедлитель, заслонка EGR закрыта.
• Автомобиль эксплуатируется так высоко над уровнем моря, что давление воздуха оказывает воздействие на характеристики двигателя.
• Температура охлаждающей жидкости слишком высокая. При очень высокой температуре охлаждающей жидкости блок управления закрывает клапан EGR, чтобы избежать нагружения двигателя дополнительным теплом от охладителя EGR.
• Активизирован ограничитель количества белого дыма.
• Имеется риск замерзания системы EGR при очень низкой наружной температуре.

13-литровые двигатели (исполнение 2)

Система EGR активна во всем диапазоне частоты вращения и, когда температура охлаждающей жидкости превышает 55°C.

Отработавшие газы из камеры сгорания разделяются на две части: первая часть газов идет к турбине в турбокомпрессоре с регулируемым сопловым аппаратом, а другая часть идет к клапану EGR. Система EGR включается и выключается с помощью клапана EGR, а для управления составом EGR используется турбокомпрессор с регулируемой геометрией.

Отработавшие газы имеют очень высокую температуру, и для получения хороших динамических характеристик двигателя необходимо дать отработавшим газам возможность остыть. Это выполняется в две стадии:

1. На первой стадии отработавшие газы проходят через охладитель EGR с водяным охлаждением, который расположен на двигателе.

2. На второй стадии отработавшие газы проходят через охладитель EGR с воздушным охлаждением, который установлен над интеркулером.

Некоторые двигатели оснащены только охладителем EGR с водяным охлаждением, и поэтому охлаждение выполняется только в одну стадию.

Охлажденные отработавшие газы смешиваются с входящим воздухом.

Между охладителем EGR с водяным охлаждением и охладителем EGR с воздушным охлаждением установлен обходной клапан. Когда наружная температура становится настолько низкой, что возникает вероятность замерзания конденсата, присутствующего в охладителе EGR с воздушным охлаждением, обходной клапан отключает прохождение отработавших газов к охладителю EGR с воздушным охлаждением, и отработавшие газы идут напрямую во впускной тракт двигателя.

Управление расходом

Блок управления двигателем управляет расходом отработавших газов. Блок управления регулирует содержание EGR, то есть количество отработавших газов, которые возвращаются в двигатель, путем управления турбокомпрессором с регулируемой геометрией. Уровень измеряется в процентах, например, доля EGR 10% означает, что 10% от общего расхода в двигателе - это отработавшие газы и 90% - это воздух.

Датчик массового расхода воздуха измеряет количество поступающего в двигатель воздуха и сообщает об этом блоку управления двигателем. Блок управления также принимает информацию от датчиков давления и температуры воздухозабора, а также от датчика давления в системе выпуска. Блок управления использует информацию от датчиков, чтобы рассчитать общее количество газов (воздуха и отработавших газов), которые поступают в цилиндры. Измеряя общее количество газов и вычитая это значение из значения расхода, определяемого датчиком массового расхода, блок управления рассчитывает содержание газов EGR.

Чтобы увеличить точность измерений и избежать неправильных значений, блок управления закрывает клапан EGR на предварительно заданное время, что позволяет избежать прохождения каких-либо газов назад в цилиндры. Блок управления сравнивает значение, полученное от датчика массового расхода, с расчетным значением количества газов, входящих в цилиндры. Эти два значения должны быть одинаковыми. Если значения не согласованы, блок управления выполняет калибровку датчика массового расхода.

Система настраивается в движении, когда двигатель запускается и прогревается.

Если возникает неисправность, которая приводит к неспособности блока управления управлять элементами, как ожидается, генерируется код неисправности. Контрольная лампа на щитке приборов включается, и блок управления уменьшает мощность двигателя, и это длится до тех пор, пока неисправность не будет устранена.

Холодный двигатель

Пока двигатель не прогреется, клапан EGR закрыт. Поэтому никакие отработавшие газы не циркулируют.

Прогретый двигатель

После прогрева двигателя клапан EGR открыт и отработавшие газы при этом циркулируют в системе EGR. Положение кольцевого сопла в турбокомпрессоре с изменяемой геометрией регулирует количество отработавших газов.

Когда подача топлива резко увеличивается, блок управления двигателем уменьшает долю EGR. Это предназначено для того, чтобы компенсировать недостаток воздуха, который возникает, прежде чем турбокомпрессор начинает наддув.

Условия выключения

Блок управления выключает систему EGR, если:

• Температура наддувочного воздуха падает ниже предписанного значения. Существует вероятность замерзания во впускном коллекторе.
• Автомобиль тормозится с использованием моторного тормоза-замедлителя. Когда активируется моторный тормоз-замедлитель, заслонка EGR закрыта.
• Автомобиль эксплуатируется так высоко над уровнем моря, что давление воздуха оказывает воздействие на характеристики двигателя.
• Температура охлаждающей жидкости слишком высокая. При очень высокой температуре охлаждающей жидкости блок управления закрывает клапан EGR, чтобы избежать нагружения двигателя дополнительным теплом от охладителя EGR.
• Активизирован ограничитель количества белого дыма.
• Имеется риск замерзания системы EGR при очень низкой наружной температуре.

16-литровые двигатели

Система EGR активна при частоте вращения в диапазоне 900 - 2100 об/мин, когда температура охлаждающей жидкости превышает 50°C.

Отработавшие газы из камеры сгорания разделяются на две части: первая часть газов идет к турбине в турбокомпрессоре с регулируемым сопловым аппаратом, а другая часть идет к клапану EGR. Система EGR включается и выключается с помощью клапана EGR, а для управления составом EGR используется турбокомпрессор с регулируемой геометрией.

Отработавшие газы имеют очень высокую температуру, и для получения хороших динамических характеристик двигателя необходимо дать отработавшим газам возможность остыть. Для этого служит одна стадия, на которой отработавшие газы проходят через охладитель EGR с водяным охлаждением, расположенный на двигателе.

Охлажденные отработавшие газы смешиваются с входящим воздухом.

Управление расходом

Блок управления двигателем управляет расходом отработавших газов. Блок управления регулирует содержание EGR, то есть количество отработавших газов, которые возвращаются в двигатель, путем управления турбокомпрессором с регулируемой геометрией. Уровень измеряется в процентах, например, доля EGR 10% означает, что 10% от общего расхода в двигателе - это отработавшие газы и 90% - это воздух.

Датчик массового расхода воздуха измеряет количество поступающего в двигатель воздуха и сообщает об этом блоку управления двигателем. Блок управления также принимает информацию от датчиков давления и температуры воздухозабора, а также от датчика давления в системе выпуска. Блок управления использует информацию от датчиков, чтобы рассчитать общее количество газов (воздуха и отработавших газов), которые поступают в цилиндры. Измеряя общее количество газов и вычитая это значение из значения расхода, определяемого датчиком массового расхода, блок управления рассчитывает содержание газов EGR.

Чтобы увеличить точность измерений и избежать неправильных значений, блок управления закрывает клапан EGR на предварительно заданное время, что позволяет избежать прохождения каких-либо газов назад в цилиндры. Блок управления сравнивает значение, полученное от датчика массового расхода, с расчетным значением количества газов, входящих в цилиндры. Эти два значения должны быть одинаковыми. Если значения не согласованы, блок управления выполняет калибровку датчика массового расхода.

Система настраивается в движении, когда двигатель запускается и прогревается.

Если возникает неисправность, которая приводит к неспособности блока управления управлять элементами, как ожидается, генерируется код неисправности. Контрольная лампа на щитке приборов включается, и блок управления уменьшает мощность двигателя, и это длится до тех пор, пока неисправность не будет устранена.

Холодный двигатель

Пока двигатель не прогреется, клапан EGR закрыт. Поэтому никакие отработавшие газы не циркулируют.

Прогретый двигатель

После прогрева двигателя клапан EGR открыт и отработавшие газы при этом циркулируют в системе EGR. Положение кольцевого сопла в турбокомпрессоре с изменяемой геометрией регулирует количество отработавших газов.

Когда подача топлива резко увеличивается, блок управления двигателем уменьшает долю EGR. Это предназначено для того, чтобы компенсировать недостаток воздуха, который возникает, прежде чем турбокомпрессор начинает наддув.

Условия выключения

Блок управления выключает систему EGR, если:

• Температура наддувочного воздуха падает ниже предписанного значения. Существует вероятность замерзания во впускном коллекторе.
• Автомобиль тормозится с использованием моторного тормоза-замедлителя. Когда активируется моторный тормоз-замедлитель, заслонка EGR закрыта.
• Автомобиль эксплуатируется так высоко над уровнем моря, что давление воздуха оказывает воздействие на характеристики двигателя.
• Температура охлаждающей жидкости слишком высокая. При очень высокой температуре охлаждающей жидкости блок управления закрывает клапан EGR, чтобы избежать нагружения двигателя дополнительным теплом от охладителя EGR.
• Активизирован ограничитель количества белого дыма.
• Имеется риск замерзания системы EGR при очень низкой наружной температуре.

Диффузор (только 9-литровые двигатели [PDE, HPI])

Функция диффузора заключается в том, чтобы при необходимости создавать разрежение на стороне впуска, чтобы газам было проще проходить от стороны выпуска к стороне впуска.

Во вставке диффузора имеется клиновая задвижка. Блок управления двигателем управляет пневматическим цилиндром управления через клапан, который приводит в действие клиновую задвижку. Клиновая задвижка имеет два положения - закрытое и открытое. Клиновая задвижка открыта при отсутствии давления.

В закрытом положении (малая зона) воздух ускоряется до высокой скорости, что приводит к всасыванию. Это известно как эффект сопла Вентури (диффузора). Таким образом на стороне впуска создается разрежение, чтобы газам было проще проходить от стороны выпуска к стороне впуска. Когда давление на сторонах выпуска и впуска находится в равновесии, потребность в использовании клиновой задвижки отсутствует, и клиновая задвижка остается полностью открытым.

Диффузор заменен смесителем, например, на двигателях с блоком турбокомпаунда, потому что давление на сторонах выпуска и впуска находится в равновесии.

Закрытое положение

Открытое положение

Клапан EGR

9-литровые двигатели [PDE, HPI]

Примечание:
Применимо к двигателям с блоком цилиндров 1-го поколения.

Количество отработавших газов, возвращаемых в двигатель, регулируется посредством заслонки в клапане EGR. Количество определяется тем, насколько открывается заслонка. Заслонка управляется пневматическим исполнительным устройством.

Исполнительное устройство управляется пропорциональным клапаном, который, в свою очередь, управляется блоком управления двигателем, таким образом, чтобы клапан EGR позволял проходить определенному количеству отработавших газов.

Когда на исполнительное устройство поступает небольшое количество воздуха, воздух проходит через уплотнение в поршне, обтекая шток поршня. Это вызывает свист. При увеличении количества воздуха уплотнение должно закрываться, чтобы никакой воздух не проходил.

9-, 13- и 16-литровые двигатели

Клапан EGR представляет собой заслонку. Заслонка может быть открыта или закрыта и определяет, должна ли система EGR быть включена или выключена. Пока двигатель не прогреется, клапан EGR закрыт.

Заслонка управляется пневматическим исполнительным устройством. Управление приводом осуществляется с помощью следящего клапана, которым в свою очередь управляется блоком управления двигателем, чтобы клапан EGR мог выпускать определенное количество отработавших газов.

Управление заслонкой регулярно проверяется. Это происходит только в режиме холостого хода.

Когда на исполнительное устройство поступает небольшое количество воздуха, воздух проходит через уплотнение в поршне, обтекая шток поршня. Это вызывает свист. При увеличении количества воздуха уплотнение должно закрываться, чтобы никакой воздух не проходил.

Применимо к 9- и 13-литровым двигателям [XPI] и 9-литровым двигателям [GAS]

16-литровые двигатели [XPI]

Охладитель EGR с воздушным охлаждением (только 13-литровые двигатели [XPI])

На автомобилях с охладителями EGR с воздушным охлаждением в дополнение к этому охладителю (см. рис.) также предусмотрен обходной клапан.

Обходной клапан установлен после охладителя EGR с водяным охлаждением. Когда наружная температура становится настолько низкой, что возникает вероятность замерзания конденсата, присутствующего в охладителе EGR с воздушным охлаждением, обходной клапан отключает прохождение отработавших газов к охладителю EGR с воздушным охлаждением, и отработавшие газы идут напрямую во впускной тракт двигателя.

Охладитель EGR с жидкостным охлаждением

Охладитель EGR с жидкостным охлаждением представляет собой теплообменник, в котором отработавшие газы охлаждаются перед подачей в цилиндры для рециркуляции.

Отработавшие газы текут из выпускного коллектора через охладитель EGR. Охладитель EGR снижает температуру отработавших газов EGR до заданного уровня. Охлажденные отработавшие газы EGR смешиваются с всасываемым воздухом, чтобы избежать высоких температур при сгорании. Это позволяет снизить количество оксидов азота в отработавших газах.

Охладитель должен быть оснащен клапаном для выпуска воздуха или иметь такую конструкцию, которая бы не позволяла образовываться воздушным пробкам в той части охладителя, где находится охлаждающая жидкость.

Глушитель, теплоизоляция

Блок клапанов (V184) / Клапан впрыска (V185)

Блок клапанов V184 включает в себя датчик давления, электромагнитный клапан, управляющий подачей топлива от стандартной топливной системы двигателя, и электромагнитный клапан, управляющий подачей сжатого воздуха через трехстороннюю муфту между компрессором и блоком клапанов V107 к клапану впрыска V185. Топливо подается для регенерации фильтра твердых частиц, а сжатый воздух подается для очистки магистрали и клапана впрыска от топлива. Работой блока клапанов управляет блок управления двигателем и блок управления ЕЕС3.

Клапан впрыска V185 впрыскивает топливо в выпускную трубу. Когда топливо попадает в окислительный каталитический нейтрализатор, происходит химическая реакция, повышающая температуру отработавших газов, в результате чего окисляется сажа в каталитическом нейтрализаторе. После впрыска в выпускную трубу соответствующего количества топлива, форсунка очищается сжатым воздухом, подаваемым от блока клапанов V184. Клапан впрыска управляется блоком управления двигателем и блоком управления ЕЕС3.

Снижение токсичности ОГ

Система снижения токсичности отработавших газов

Система снижения токсичности отработавших газов состоит из электронной системы управления снижения токсичности отработавших газов, EEC (Система снижения токсичности отработавших газов) с датчиками и электрическими элементами и контуром реагента. Другие элементы, участвующие в снижении токсичности отработавших газов: глушитель с каталитическими нейтрализаторами и бачок реагента, а также система впрыска топлива в отработавшие газы. Система снижения токсичности отработавших газов очищает и трансформирует вредные частицы и вещества, содержащиеся в отработавших газах.

Система управления снижением токсичности отработавших газов

Система управления снижением токсичности отработавших газов состоит из блока управления (EEC3), датчика NOx, датчика температуры и давления, датчика температуры и уровня реагента в бачке реагента, насоса реагента, дозатора реагента, клапана охлаждающей жидкости и шлангов реагента с электрическим подогревом, блока клапанов и клапана впрыска для впрыска топлива.

1. Блок управления EEC3.
2. Блок клапанов.
3. Клапан впрыска.
4. Клапан охлаждающей жидкости.
5. Датчик температуры.
6. Датчики уровня и температуры реагента в бачке реагента.
7. Шланги реагента с электрообогревом.
8. Насос реагента.
9. Дозатор реагента.
10. Датчик NOx.
11. Датчик давления.

Контур реагента

Контур реагента для снижения токсичности отработавших газов состоит из бачка реагента, датчика уровня и температуры (с соединениями для реагента и охлаждающей жидкости) в бачке реагента, насоса реагента, дозатора реагента и подогреваемых шлангов реагента (с электрическим подогревом или обогревом посредством охлаждающей жидкости). Охлаждающая жидкость двигателя используется для подогрева реагента в бачке реагента и насоса реагента при низкой наружной температуре.

Серый контур на рисунке - это контур реагента, а черный контур - контур охлаждающей жидкости.

1. Бачок реагента.
2. Клапан охлаждающей жидкости.
3. Двигатель.
4. Датчик уровня и температуры с соединениями для реагента и охлаждающей жидкости.
5. Шланг для реагента и охлаждающей жидкости.
6. Насос реагента.
7. Шланг реагента с электрообогревом.
8. Дозатор реагента.

Каталитический нейтрализатор SCR

Каталитический нейтрализатор SCR расположен в глушителе. Каталитический нейтрализатор SCR оснащен сердечником из диоксида кремния и титана. Каталитическим материалом является ванадий, который может причинить вред здоровью человека. Однако при нормальном использовании в каталитическом нейтрализаторе ванадий не представляет угрозы для здоровья. Также в каталитическом нейтрализаторе содержится вольфрам. Сведения по обращению с нейтрализатором при работе на станции технического обслуживания даны в описании процедуры.

Никакой ремонт или обслуживание каталитического нейтрализатора SCR не предусмотрены. Если в каталитическом нейтрализаторе SCR имеется неисправность, глушитель заменяется полностью.

Тепло инициирует реакцию реагента в каталитическом нейтрализаторе и его преобразование в аммиак. Аммиак вступает в реакцию с оксидами азота, содержащимися в отработавших газах, преобразуя их в азот и воду.

Температура в каталитическом нейтрализаторе очень важна для обеспечения его надлежащей работы. Если температура опускается ниже 200°C, реакция прекращается. Если температура очень высокая (близка к 600°C), что происходит лишь в исключительных случаях, реагент расходуется без снижения уровня выбросов NOx.

Когда каталитический нейтрализатор холодный, он может поглощать воду из воздуха. Когда после запуска двигателя каталитический нейтрализатор нагревается, вода испаряется, что проявляется в форме белого дыма, выходящего из выпускной трубы.

В оптимальных условиях видимые выделения отсутствуют, однако вполне нормально, если в течение тридцати секунд - одной минуты после запуска двигателя, до момента прогревания каталитического нейтрализатора, выделяется белый дым. Необходимое для этого время может варьироваться в зависимости от погоды, от того, как долго автомобиль был неподвижен, и от того, в каком режиме работает автомобиль, когда каталитический нейтрализатор прогревается снова.

В неблагоприятных обстоятельствах может присутствовать большое количество дыма. Этот белый дым не вреден, и количество его уменьшается по мере того, как каталитический нейтрализатор достигает рабочей температуры.

Противосажевый фильтр

В противосажевом фильтре отработавшие газы очищаются от сажевых частиц. Регенерация или окисление частиц приводит к тому, что твердые частицы сажи, собранные на противосажевом фильтре, преобразуются в газ. В результате этого фильтр очищается.

Помимо сажевых частиц, фильтр также улавливает золу, и поэтому противосажевый фильтр требуется заменять и механически очищать.

Сердечник противосажевого фильтра выполнен из коридерита, активным веществом является платина, в некоторых случаях – палладий. Зола в основном состоит из осадка моторного масла.

Пыль, заметная на глаз, которую требуется удалять при снятии противосажевого фильтра, в основном состоит из осадка материала графитовой прокладки, которая установлена на фильтре.