Первый раз в Euro 4 класс (ч. 2)

(Окончание. Начало см. «ОС» №7, 2011 г.)

Каталитический нейтрализатор и сажевый фильтр

О возможности выхода из строя каталитических нейтрализаторов из-за низкого качества реагента уже говорилось. Нейтрализатор может выйти из строя и от перегрева в результате догорания несгоревшего топлива в выпускной трубе. Неполное сгорание топлива в камере сгорания происходит из-за переобогащения смеси, нарушения угла опережения впрыска либо прогорания выпускных клапанов. Конечно, двигатель с такими неисправностями может выйти из строя гораздо раньше, чем нейтрализатор, тем не менее эти неисправности обязательно ухудшат эффективность нейтрализатора. В результате оплавляется керамический носитель и перекрываются каналы, по которым проходят отработавшие газы (ОГ), в выпускной системе повышается противодавление, ухудшается наполнение цилиндров и снижается мощность, особенно на больших оборотах и скоростях. В конце концов двигатель может совсем заглохнуть. Каталитический нейтрализатор с оплавленным носителем восстановить невозможно, но прежде, чем ставить новый, следует устранить причину неисправности, иначе новый агрегат долго не прослужит.

Ресурс оригинального каталитического нейтрализатора может быть сопоставим с ресурсом грузовика: 800 000. 1 000 000 км при условии, что он не будет отравлен, например, соединениями кремния или фосфора. Соединения кремния входят в состав некоторых охлаждающих жидкостей и автомобильных смазок. Если охлаждающая жидкость попадет в камеру сгорания при пробое прокладки, соединения кремния попадут в ОГ и с ними – в нейтрализатор. Соединения фосфора могут содержаться в моторном масле и при увеличенных зазорах в направляющих втулках стержней клапанов или износе маслосъемных поршневых колец с маслом, попадающим в камеру сгорания, отравят нейтрализатор. Конечно, двигатель может выйти из строя раньше и тем самым «спасти» нейтрализатор, но рассчитывать на это не стоит.

Как правило, сажевые фильтры не нуждаются в обслуживании в течение первых лет работы, если не нарушают правила эксплуатации автомобиля. Сажевые фильтры магистральных грузовиков часто не требуют специальной регенерации: сажа выгорает самопроизвольно во время движения с большой скоростью и нагрузкой, когда сажевый фильтр прогревается до температуры 220. 250 °С. Однако коммунальные, развозные, строительные грузовики, работающие с частыми остановками и на холостом ходу, с длительным пребыванием в городских пробках, нуждаются в активной регенерации, которая выполняется специальной системой, впрыскивающей определенное количество топлива в выпускной тракт перед сажевым фильтром. Регенерация выполняется автоматически «под управлением» бортовой системы машины, поэтому сажевые фильтры не нуждаются в большом объеме обслуживания – обычно это только удаление золы, оставшейся после выжигания сажи, которая не удаляется самопроизвольно.

Водитель должен следить за величиной противодавления в системе выпуска, и когда оно достигнет определенной величины, это означает, что сажевый фильтр засорился. Фильтр следует снять с машины и очистить от золы. Это простая операция. В Европе продаются специальные установки, позволяющие продувать фильтр в обратном направлении. Такая установка представляет собой камеру, в которую помещают фильтр. Удаленная из фильтра зола остается в камере. Вся процедура очистки занимает 30…40 мин. Предлагаются также очищающие жидкости для промывки сажевых фильтров. Некоторые западные производители машин предлагают программы очистки или обмена сажевых фильтров, а компания Volvo Trucks, например, не разрешает владельцам самостоятельно очищать сажевый фильтр, допуская лишь сервисное обслуживание.

Оставшаяся после выжигания сажи зола считается опасным токсичным веществом, поэтому при ее извлечении из фильтра нужны меры предосторожности, чтобы она не попала в воздух.

В некоторых случаях для обслуживания грузовиков Euro 4 и Euro 5 потребуется специнструмент для точной центровки сажевого фильтра относительно трубы выпускной системы. Для извлечения картриджа сажевого фильтра обычно специальный инструмент не нужен. В конструкции применяются легкосъемные крепления, например, ленточного типа.

Периодичность замены сажевого фильтра составляет от 300 000 до 500 000 км пробега.

Система EGR

Принцип работы системы EGR подробно описан в литературе. Основные компоненты системы – это клапан EGR, система каналов, по которым происходит рециркуляция, промежуточный охладитель рециркулируемых газов, сажевый фильтр, клапан системы принудительной вентиляции картера PCV, а также ряд датчиков, например, датчик обратного давления в системе выпуска.

Об особенностях обслуживания сажевых фильтров уже говорилось.

Для удовлетворения требований новых экологических норм в дизельных двигателях экологического класса Euro 4 и выше с технологией EGR пришлось увеличить степень рециркуляции ОГ, что в свою очередь привело к увеличению тепловой нагрузки на двигатель по сравнению с моделями класса Euro 3. Поэтому их системы охлаждения комплектуют более мощными или дополнительными радиаторами. Кроме того, рециркулируемые ОГ охлаждаются перед подачей в камеру сгорания, и эта система промежуточного охлаждения также потребует обслуживания. Воздействию самых высоких температур подвергается промежуточный охладитель отработавших газов – температура охлаждающей жидкости в нем самая высокая во всей системе охлаждения, и меняется она быстрее всего. Если в промежуточном охладителе ОГ возникнет местное кипение ОЖ, возможна разгерметизация охладителя и вытекание ОЖ в систему рециркуляции ОГ, поэтому заполнение системы охлаждения жидкостью должно выполняться очень квалифицированно и тщательно, исключая при этом возможность образования воздушных пробок, ведь они быстро станут причиной прекращения циркуляции и закипания ОЖ в данном контуре. Если в верхних трубопроводах системы охлаждения есть резьбовые пробки для выпуска воздуха, ими обязательно следует воспользоваться при заполнении системы или при проверке ее состояния. Данные винтовые пробки не предназначены для других целей, кроме выпуска воздуха из системы. В некоторых случаях советуют даже приподнимать переднюю часть автомобиля при заправке системы охлаждения, чтобы воздушные пробки лучше удалялись из охладителя EGR и отопителя. Для больших автохозяйств можно порекомендовать использовать для заправки систем охлаждения вакуумный насос, создающий в системе небольшое разрежение. С таким приспособлением заправлять систему гораздо удобнее.

С течением времени внутри радиаторов накапливаются грязь и твердые отложения. Для эффективной очистки засоренных изнутри радиаторов охлаждения рекомендуется применять ультразвуковые установки, особенно для двухходовых радиаторов, которые невозможно хорошо очистить практически никаким иным способом.

Давление открытия парового клапана пробки системы охлаждения следует регулярно проверять. Например, для двигателей Cummins давление срабатывания выпускного клапана пробки составляет 1 бар (103 кПа).

Клапан EGR

На грузовиках с дизельными двигателями применяются клапаны рециркуляции ОГ (клапаны EGR) щелевого типа и типа заслонки. Более современные клапаны-заслонки, как правило, не нуждаются в техобслуживании.

Клапаны EGR щелевого типа имеют электрический либо пневматический привод управления. Клапаны EGR с диафрагменным управлением бывают двух типов: работающие от «положительного давления» и от «разрежения». Оба типа клапанов связаны с системой выпуска, давление или разрежение в которой и управляет их работой. Очевидно, что клапаны двух типов не взаимозаменяемы.

Клапан должен периодически очищаться, так как в процессе работы в нем накапливаются сажа и нагар, которые препятствуют протеканию ОГ в камеры сгорания двигателя. При засорении клапан будет заедать, он не сможет закрываться или вообще застрянет в открытом положении. В результате дозирование рециркулируемых ОГ нарушится и в выхлопе появится черный дым, топливная экономичность двигателя ухудшается, а уровень токсичных составляющих в ОГ растет, двигатель будет неустойчиво работать или глохнуть на холостом ходу. Включится система ограничения крутящего момента. В таком случае в качестве временной меры можно порекомендовать заглушить канал рециркуляции – до того, как клапан будет очищен или заменен.

Прежде чем списывать клапан EGR как неисправный, следует попытаться его очистить: возможно, сажа и нагар – единственная причина «неисправности». Чтобы снять, очистить и установить на место клапан EGR, надо всего несколько минут. Не рекомендуется промывать клапан растворителями: они могут повредить диафрагму. Нагар следует удалять механическим способом. Но если удалить затвердевший нагар отверткой и металлической щеткой не удается, надо осторожно смочить его специальной жидкостью для снятия нагара, «безопасной для каталитических нейтрализаторов», в противном случае жидкость может отравить нейтрализатор. Однако делать эту работу надо аккуратно, чтобы не повредить клапан.

Также следует очистить от сажи и нагара отверстия системы рециркуляции во впускном и выпускном коллекторах. Отложения обычно скапливаются на углах и выступах на стенках каналов. Каналы впускного коллектора необходимо проверить с помощью зеркала и подсвечивающей лампы. При необходимости можно снять впускной коллектор и очистить каналы. Рекомендуется применять для очистки щетку для форсунок, отвертку и изогнутую проволоку. После очистки важно удалить из клапана и трубопровода все остатки сажи вакуумным насосом или с помощью продувки сжатым воздухом через шланги такого диаметра, чтобы они входили в каналы клапана. Затем следует протереть очищенные поверхности растворителем или жидкостью для очистки. Установить клапан на место следует с новой прокладкой.

Некоторые специалисты рекомендуют снимать и очищать клапан EGR от отложений каждый раз при замене моторного масла, добавлять очищающие присадки в топливо, меньше давать двигателю работать на холостом ходу, несколько раз в неделю давать ему работать с высокими нагрузками.

Очистка клапана EGR не всегда эффективна: надо помнить, что внутри него еще находится датчик положения клапана, который тоже бывает неисправен. Поэтому при осмотре и проверке клапана EGR важно выполнить тест на «положение и ход» клапана. Если имеется указатель температуры клапана EGR, можно отслеживать состояние по этому показателю: если температура существенно выше 38 °С, клапан может быть неисправен.

В некоторых дизелях класса Euro 4 и выше в системе вентиляции картера устанавливается фильтр, который также следует периодически заменять.

Моторное масло и качество топлива

Использование в автомобилях «Euro 4 и выше» сажевых фильтров потянуло за собой использование только качественного топлива «Euro 4» и специального масла. При интенсивной рециркуляции ОГ (система EGR) увеличивается проникновение сажи в моторное масло. Картерные газы, в том числе не сгоревшее топливо, окисляют масло, существенно сокращая срок его службы. Если сажа накапливается в масле и не диспергируется должным образом, она собирается в агломераты, которые засоряют фильтр, откладываются на поверхностях деталей и увеличивают вязкость масла. Ухудшается интенсивность охлаждения маслом, устойчивость масляной пленки и возникает сухое трение металла по металлу, при этом агломераты сажи играют роль абразива, еще больше увеличивая износ трущихся поверхностей.

Как уже говорилось, применение EGR приводит к повышению уровня рабочих температур в двигателе, а с каждым повышением рабочей температуры на 10 °С интенсивность окисления моторного масла удваивается. Температура масла в поддоне двигателей уровня Euro 5 примерно на 20 °С выше, чем у моторов Euro 4. Поэтому категорически не рекомендуется использовать в двигателях Euro 4 и выше моторные масла, предназначенные для двигателей более низких экологических классов. Масла старых марок не содержат достаточного количества присадок, диспергирующих сажу. Масла старых марок могут работать в новых двигателях, но это приведет, во-первых, к потере гарантии, и, во-вторых, они будут способствовать сокращению срока службы сажевого фильтра, т. е. увеличению стоимости эксплуатации.

Для дизелей грузовых автомобилей классов Euro 4 и Euro 5 созданы масла, по классификации API обозначающиеся CJ-4, а по европейской классификации это класс Е9-08. Это масла с малой сульфатной зольностью и низким содержанием фосфора и серы. Благодаря такому составу эти масла с более эффективными диспергирующими присадками обладают улучшенными защитными свойствами, повышенной устойчивостью к окислению, высоким и низким температурам, обеспечивают длительную эффективную работу сажевых фильтров, каталитических окислительных нейтрализаторов и, как заявляется, даже увеличение интервалов ТО.

Размер пор в масляном фильтре должен быть не более 20 мкм, чтобы эффективно задерживать частицы сажи. Чем эффективнее будет масляный фильтр, тем дольше прослужит масло, увеличится интервал его замены.

Качество топлива серьезно влияет на ресурс двигателя. Дизельные двигатели класса Euro 4 и выше рассчитаны на работу на низкосернистом топливе. В процессе сгорания топлива образуются две кислоты, и одна из них серная, возникающая за счет серы, содержащейся в дизтопливе. Источник образования другой кислоты – азот, содержащийся в воздухе. Наличие в топливе воды также способствует образованию кислот. Кислоты разлагают антикоррозионные присадки в моторном масле, тем самым сокращая срок его службы. К тому же топливо низкого качества будет сгорать не полностью, увеличится количество лаковых отложений на деталях и сажи, попадающей в масло и в сажевый фильтр. Все это актуально в основном для двигателей с EGR.

В заключение отмечу, что интервалы ТО для грузовиков Euro 4 и Euro 5 с системой SCR не изменяются по сравнению с автомобилями Euro 3. В список работ лишь добавляется обслуживание систем снижения токсичности ОГ. Например, на грузовиках Volvo по сравнению с обслуживанием автомобилей класса Euro 3 добавляется только замена фильтра реагента (стоимость около 80 евро), по крайней мере первые три года. Напротив, у грузовиков с сиcтемой EGR сроки ТО меняются очень существенно.

Редакция благодарит специалистов компаний Volvo Trucks, ООО «Силовые агрегаты» Группы ГАЗ и «Русбизнесавто» за помощь в подготовке статьи

Нарушение работы EGR

Одним из негативных последствий засорения каналов системы рециркуляции и/ или отключения клапанов EGR является то, что кислоты и влага из ОГ с течением времени накапливаются в охладителе ОГ. Если через охладитель не будет проходить поток ОГ или поток будет слабым, воздействие кислоты и влаги со временем приведет к сквозной коррозии бачков и трубок охладителя. То есть, если отсоединится (или будет отсоединен!) разъем электрического управления клапана EGR, в долговременной перспективе это может вызвать более серьезные неисправности, чем заедание клапана.

Чем отличается Евро-4 от Евро-5

Экологический евростандарт под названием «Евро» был введён в 1992, он регулирует качество любого вида горючего для автомобилей (бензин, ДТ). Разделение горючего на виды на основе европейского стандарта базируется на содержании в составе топлива определённых веществ, загрязняющих природу.

Выделяют стандарты Евро-1, Евро-2, Евро-3, Евро-4, Евро-5 и Евро-6. Во множестве стран по закону можно продавать только такие новые авто, у которых класс потребляемого горючего составляет Евро-5 или Евро-6.

Отличие Евро-4 от Евро-5 состоит в присутствии в составе топлива таких веществ, как сера, соли тяжёлых металлов, ведущих к повышению объёма угарного и углекислого газов, а также азотных оксидов в выхлопных газах авто, что влияет на состояние природы и работу самой машины.

Статистика доли выделения выхлопных газов легковыми авто в 2019 году

Бензин: отличие евро 4 от евро 5

Учитывая отличия Евро-4 от Евро-5 для бензина, при наличии выбора предпочтительнее пользоваться топливом Евро-5, поскольку сера в нём содержится в меньшем объёме по сравнению с Евро-4. Применение горючего Евро-5 не ухудшает состояние авто, даже старого и работающего на бензине с низким октановым числом.

Чем выше класс топлива по стандарту Евро, тем более чистый оно имеет состав. Это очень важно для обеспечения качества и непрерывности функционирования мотора. Горючее, имеющее низкую концентрацию серы, позволяет продлить жизнь магистралям, свечам, форсункам, благодаря чему существенно снижается количество образующегося внутри камер сгорания нагара.

Бензин класса Евро-5 является более благоприятным для лямбда-зондов, а также для выхлопных катализаторов. Улучшаются показатели разгона авто и его динамические характеристики, уменьшаются затраты горючего.

Отличие составов бензинового топлива Евро-4 и Евро-5

Инструкции к самым современным авто должны содержать указание на октановое число применяемого горючего, а также классификацию его на основе стандартов Евро. При указании бензина Евро-5 нежелательно использование горючего, относящегося к более низкому классу.

Основа химического состава данных категорий топлива одна и та же. Такое горючее является углеводородным, сырьём для него выступает нефть. Распространено заблуждение, что более высокое октановое число топлива указывает на его большую чистоту.

Однако октановое число показывает только детонационную устойчивость, но никак не чистоту. А стандарты Евро определяют уровень очищенности горючего, наличие в его составе веществ, вредных для природы, к примеру, бензин с числом 92 бывает класса Евро-5, а бензин 95 может относиться и к классу Евро-4.

Дизель: отличие Евро 4 от Евро 5

Действующие в РФ нормативные акты позволяют сейчас производить ДТ лишь трёх классов: Евро-3, 4 и 5, в которых соответственно содержится 300, 50 и 10 мг серы на кг. В 2010 в РФ были введены выхлопные нормы Евро-4. В 2011 техрегламент изменили. В 2015 в России запретили ДТ класса Евро-3, а в 2016 — и ДТ класса Евро-4.

ДТ Евро-4

В этом дизельном топливе допустимо наличие серы в количестве не более 50 мг на кг. От концентрации данного вещества в ДТ зависит концентрация двуокиси серы в выхлопном газе.

ДТ класса Евро-4 вспыхивает при +55, аналогично ДТ класса Евро-5. Однако концентрация угарного газа в первом равна 1,5 г на кВт*ч, а во втором она намного меньше. На ароматические полициклические углеводороды приходится до 2 процентов от общей массы. Евро-4 совпадает с российским стандартом «вид II».

Отличие составов дизельного топлива Евро-4 и Евро-5

ДТ Евро-5

В этом дизельном топливе соответственно изменениям, которые были внесены в ГОСТ, допустимо содержание до 10 мг на кг серы. В случае, если данный показатель выше, топливо негативно влияет на устойчивость к коррозии разных частей мотора, сокращая срок эксплуатации таких деталей, как форсунки, катализатор, кольца поршней, подшипники.

Максимально допустимое цетановое число, непосредственно влияющее на продуктивность дизельного двигателя, в горючем класса Евро-5 равно 51. Евро-5 совпадает с российским стандартом «вид III».

Двигатель Евро-4 и Евро-5: различия

Главным визуальным различием является размещение датчика, показывающего масляное давление. В двигателях Евро-4 местом его установки является кронштейн фильтра для масла в головке цилиндрового блока.

Главные изменения, которые были сделаны в моторах для соответствия их критериям Евро-5:

• Обновление калибровок калькулятора мотора.
• Обновление каталитического процесса нейтрализатора.
• Обновление насоса для масла, создание регуляции расхода и давления (в насосе для масла Евро-4 есть исключительно регуляция расхода без давления).
• Наличие насоса, который предназначен для охлаждающей жидкости и имеет электромагнитную муфту.
• Наличие вкладышей коленвала, имеющих проточки, что уменьшает потребности в масле, а также минимизирует трение.
• Изменение в размещении датчика, показывающего масляное давление.
• Обновление вакуумного насоса (его шумность в Евро-5 ниже, чем в Евро-4).

Периодичность техосмотров одна и та же — в Евро-5 не уменьшается масляный ресурс. Стоимость при переходе на класс Евро-5 увеличилась, поскольку используются электронные дополнительные составляющие и дорогостоящие материалы для выхлопной системы.

Самосвал в случае перехода на стандарт Евро-5 дорожает приблизительно на 300 000 рублей. Поставки самосвалов класса Евро-5 в РФ запланированы только на осень, на складах ранее был создан крупный запас таких машин класса Евро-4, сейчас подходящий к концу.

Вне сомнения, расходы на использование современных авто выросли относительно расходов на авто более ранних поколений, однако в этом нет корыстной уловки изготовителей, это необходимое требование экологического стандарта для сохранения окружающей среды.

Экологический стандарт Евро-5: в чем отличие от Евро-4

Европейский экологический стандарт предусмотрен для всех типов дизельного и бензинового топлива. Введение нормативов предусматривает классификацию горючего, а также выбрасываемых автотранспортом опасных и вредных для экологии веществ.

В числе загрязняющих веществ отмечают выхлопные газы, которые выпускает в процессе работы двигатель транспортного средства. К таковым относят и вредные испарения самого топлива. Классификация осуществляется по содержимому выхлопов и испарений, в том числе производных углеводородов – CmHn, оксида углерода – CO, оксида азота – NОx. В числе опасных веществ и различные дисперсные частицы.

Евро-4

В России данный норматив начал действовать в 2014 году. Предусматривает сокращение выбросов NOx и твердых частиц (сажи, PM) в 2 раза по сравнению с Евро-3.

Для этого используется дополнительная система очистки SCR (впрыск AdBlue) или EGR (рециркуляция ОГ). Среди особенностей новой системы то, что часть выпускаемых газов снова поступает во впуск для снижения температуры рабочего процесса в камере сгорания. Это позволяет значительно сократить содержание оксидов азота в выхлопах.

Конструктивно двигатели стандартов Е-3 и Е-4 идентичные, за исключением дополнительной системы очистки. Однако у системы существуют существенные недостатки – повышенная вероятность износа ЦПГ, а также необходимость частого обновления масла.

Евро-5

В России стандарт внедрен с 2018 года, он предусматривает снижение выбросов оксида азота и сажи в 5 раз по сравнению с показателями Е-4, в 10 раз относительно Е-3.

Дополнительно к ранее используемой системе очистки EGR в моторе устанавливаются:

• дроссельная заслонка на впуске,
• новые поршни с измененной формой камеры сгорания,
• турбокомпрессор с изменяемой геометрией,
• система вентиляции картерных газов закрытого типа,
• сажевый фильтр, улавливающий мелкие частицы.

Актуальность использования сажевого фильтра

Важно понимать, что выбросы сажи и оксида азота находятся в обратной зависимости. Это означает, что чем меньше будет в выхлопах NOx, тем больше становится PM, и наоборот. С NOx мы боремся еще большим уменьшением температуры в камере сгорания (еще большая часть отработавших газов возвращается в цилиндр), соответственно температура падает и углерод просто не догорает, т.е. сажа образуется сильнее. Для устранения возникшей проблемы и требуется сажевый фильтр, который до определенного момента накапливает сажу. Затем ее требуется прожигать за счет дополнительного объема топлива.

Трассовый режим, с поездками под нагрузкой, фильтр будет самостоятельно прожигаться за счет повышения температуры нагрева выхлопной системы до 350 градусов. При отсутствии подобных режимов эксплуатации предусматривается возможность использования третьего подвпрыска, так называемый поствпрыск на такте выпуска (для двигателей Е-3 и Е-4 реализован только двухфазный впрыск). На поствпрыск необходима дополнительная порция топлива.

Разница топлива

Дизтопливо Е-4 должно содержать менее 50 мг/кг3 серы. Степень содержания диоксида серы в выхлопных газах зависит от объема серы в дизельном топливе.

Топливо стандартов Е-4 и Е-5 имеет температуру вспышки 550 С. Но различается содержание СО: в Евро-4 этот показатель составляет 1,5 г/кВт*ч, а в Евро-5 он значительно меньше. Массовая доля полициклических ароматических углеводородов составляет менее 2%.

Дизель Е-5 должен иметь в составе менее 10 мг/кг3 серы. В случае повышения данного показателя в топливе, которое применяется для двигателей внутреннего сгорания под Евро-5, появляется отрицательное влияние на коррозийную стойкость элементов силового агрегата, а также сокращается ресурс работы форсунок, катализатора, подшипников и поршневых колец.

Барьер цетанового числа (оно напрямую влияет на эффективность работы дизельного двигателя) в топливе класса Е-5 составляет 51.

Источник Источник Источник Источник Источник http://os1.ru/article/7325-perviy-raz-v-euro-4-klass-osobennosti-ekspluatatsii-i-tehobslujivaniya-gruzovikov-s-dvigatelyami-euro-4-i-vyshe
Источник Источник http://autoshas.ru/chem-otlichaetsya-evro-4-ot-evro-5.html
Источник http://vektornpo.ru/articles/ekologicheskiy-standart-evro-5-v-chem-otlichie-ot-evro-4