KlayThompson
Tài xế O-H
HỆ THỐNG TUẦN HOÀN KHÍ XẢ: NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC, THIẾT KẾ, LỢI ÍCH & HẠN CHẾ
Động cơ Diesel có xu hướng phát thải khí Nitrogen Oxide (NOx) cao hơn ra môi trường gây nguy hại cho sức khỏe con người. Nguyên nhân dẫn đến việc này là do nhiệt độ cao trong xilanh vì động cơ diesel có tỷ số nén cao hơn. Để kiểm soát và làm giảm lượng NOx, các nhà sản xuất sử dụng công nghệ tuần hoàn khí thải – Exhaust Gas Re-circulation (EGR).
Tái tuần hoàn khí thải là kỹ thuật được sử dụng để giảm Nito Oxide ở cả động cơ đốt trong sử dụng nhiên liệu diesel cũng như xăng.
Khí thải được hòa trộn vào nhiên liệu, oxy và các sản phẩm cháy làm tăng nhiệt dung riêng của xilanh, điều này giúp làm giảm nhiệt độ ngọn lửa.
Trong động cơ SI (Spark-Ignited), 5 đến 15% lượng khí thải được chuyển trở lại buồng nạp bởi hệ thống tuần hoàn khí xả EGR. Đại lượng tối đa được giới hạn bởi sự cần thiết để duy trì nhiệt lượng liên tục trước khi sự cháy diễn ra. Lượng khí thải tuần hoàn quá mức trong hệ thống các chi tiết được thiết lập không đáp ứng được nhu cầu gây nên mất lửa và đốt cháy không hoàn toàn. Mặc dù EGR gây nên sự cháy chậm đáng kể, nhưng điều này phần lớn có thể được bù lại bằng cách tăng thời gian đánh lửa. Hệ thống tuần hoàn khí thải EGR có tác động đến hiệu suất động cơ, điều này phần lớn phụ thuộc vào thiết kế động cơ, và đôi khi dẫn đến sự cân nhắc lựa chọn giữa hiệu suất và lượng khí thải NOx trong thiết kế.
- Giảm sự tổn thất điều tiết: Việc bổ sung khí thải trơ và hệ thống nạp có nghĩa là với một công suất đầu ra nhất định, bướm ga phải được mở thêm để tăng lượng hòa khí nạp vào xilanh, do đó tăng áp suất buồng góp và giảm sự tổn thất điều tiết.
- Giảm sự thải nhiệt: Giảm nhiệt độ đốt cháy cực đại không chỉ làm giảm sự hình thành NOx mà còn làm giảm sự tổn thất nhiệt năng cho bề mặt buồng đốt, điều này để lại nhiều nhiệt lượng có ích chuyển đang sang cơ năng trong hành trình giãn nở - sinh công.
- Giảm sự phân giải hóa học: Giảm nhiệt độ cháy cực đại giúp sản sinh nhiều năng lượng nhạy hơn ở gần điểm chết trên.
Do hệ thống tuần hoàn một phần khí thải nên sau một thời gian sử dụng, van có thể bị các cặn cacbon ngăn không cho nó hoạt động bình thường và ổn định. Van EGR bị tắc đôi khi có thể được làm sạch, nhưng việc thay thế là cần thiết nếu van bị lỗi trong quá trình hoạt động.
THIẾT KẾ
Van EGR được điều chỉnh bởi áp suất chân không, quyết định lượng khí thải được đưa vào các xilanh. Nó bao gồm một lò xo màng chịu lực chân không và được liên kết với một van điều khiển sự thoát khí thải. Áp suất chân không được hiệu chỉnh chuyển từ cổng tín hiệu nằm phía trên bướm ga, kết nối với buồng chân không EGR.
Khi không hoạt động, van EGR ở vị trí đóng do lực lò xo và cổng chân không thấp hơn. Các kỹ sư đã thiết kế nó bởi vì nếu khí thải tuần hoàn ở trạng thái không tải, thì nó sẽ gây ra tình trạng không hoạt động / không ổn định. Trong lúc mở van tiết lưu tác dụng vào cổng chân không và dần dần mở van côn. Điều này làm cho khí thải theo dòng vào đường ống nạp.
LỢI ÍCH
Hệ thống tuần hoàn khí thải đưa một phần khí thải trở lại vào buồng đốt. Logic đằng sau hệ thống EGR rất đơn giản. Khí thải có nhiệt độ nóng hơn so với khí “trong lành” nạp vào động cơ. Vì vậy, lượng khí thải làm giảm đáng kể thể tích hòa khí bị đốt cháy do không đủ lượng oxy và khí thải không có gì để đốt vì là khí trơ, không chứa nhiên liệu và oxy.
Do đó, nó dẫn đến việc nhiệt lượng sinh ra thấp hơn và nhiệt độ xilanh cũng thấp hơn. Khi không có đủ nhiệt độ, khả năng hình thành Nito oxide cũng bị giảm. Khí thải trong xilanh cũng hạn chế nhiệt độ cao điểm. Nó cũng làm giảm tổn thất phát sinh do bướm ga ở động cơ xăng trong khi cải thiện tuổi thọ động cơ thông qua việc giảm nhiệt độ xilanh. Bộ chuyển đổi xúc tác 3 giai đoạn tiếp tục giảm lượng NOx trong khí thải xuống mức được chấp nhận theo tiêu chuẩn khí thải.
Các kỹ sư đã thiết kế ra hệ thống EGR theo cách nó tuần hoàn khí thải chỉ khi động cơ tạo thành NOx, Do đó, hệ thống EGR không ảnh hưởng đến chế độ hoạt động toàn tải. Hệ thống tuần hoàn khí thải cũng có một van điều khiển trong đường chân không giúp ngăn sự hoạt động của EGR ở nhiệt độ động cơ thấp. Hệ thống này rất hữu ích đặc biệt là ở động cơ diesel nơi mà bộ chuyển đổi xúc tác không thể kích thích quá trình khử hóa học do hàm lượng oxy cao. Vì vậy, lượng khí thải NOx vẫn không thay đổi ở các điều kiện vận hành.
- Tìm hiểu hệ thống thông khí hộp trục khuỷu PCV
- Tìm hiểu về supercharger
- Tìm hiểu về bánh đà kép - Dual Mass Flywheel (DMF)
KlayThompson
)
