Hệ Thống Tuần Hoàn Khí Thải Động Cơ Ô Tô Erg

 

Hệ Thống Tuần Hoàn Khí Thải Động Cơ Ô Tô ERG

HỆ THỐNG TUẦN HOÀN KHÍ THẢI ĐỘNG CƠ Ô TÔ ERG

  ► TIÊNG ANH CHUYÊN NGÀNH Ô TÔ QUA HÌNH ẢNH (PHẦN 16) - HỆ THỐNG XỬ LÍ KHÍ THẢI

Các hợp chất Oxit Nitơ  NOx ( NO, NO2, N2O5, N2O.... ) có trong khí thải của xe cơ giới là loại chất độc hại đối với môi trường và sức khỏe con người cần phải được hạn chế. Trong động cơ đốt trong,  NOx được hình thành chủ yếu ở điều kiện áp suất và nhiệt độ cao (từ 2500 độ F ) . Vì vậy, để giảm lượng phát thải  NOx sinh ra trong quá trình cháy người ta có một số giải pháp chính sau đây:


-     Làm giầu hỗn hợp không khí- nhiên liệu để hạ nhiệt độ cháy. Tuy nhiên , giải pháp này sẽ làm tăng lượng chất ô nhiễm HC và CO;
-     Giảm bớt tỷ số nén của động cơ và góc đánh lửa sớm. Giải pháp này có ảnh hưởng xấu đến công suất và tính kinh tế nhiên liệu của động cơ;
-     Sử dụng hệ thống tuần hoàn khí thải  EGR ( Exhaust Gas Recirculation System), dưới đây được viết tắt là “ hệ thống EGR”.


Trong số các giải pháp vừa nêu thì việc sử dụng hệ thống EGR để giảm phát thải NOx là phương án hữu hiệu và hay được sử dụng nhất.
 Về thực chất thì hệ thống EGR  không phải là một cái gì mới lạ; nó đã bắt đầu được  đưa vào sử dụng  từ thập niên 70 của thể kỷ trước.

Hệ thống này không chỉ  được sử dụng cho động cơ đốt trong mà còn cho các loại Turbin. Theo /1/, việc sử dụng hệ thống EGR cho phép giảm tới 60% lượng NOx có trong khí thải của động cơ. Ngoài tác dụng làm giảm lượng NOx, hệ thống EGR còn có tác dụng giảm đáng kể độ ồn đối với động cơ Diezen và giảm suất tiêu hao nhiên liệu đối với động cơ xăng.


Như ta đã biết ở quá trình nạp xả, trong xy lanh luôn tồn tại một lượng khí sót còn lại của chu trình cháy trước đó; lượng khí sót này phụ thuộc rất nhiều vào góc giao nhau giữa các xupáp nạp, xupáp xả của hệ thống phối khí. Qua nghiên cứu, người ta thấy lượng khí sót này có ảnh hưởng  tới nhiệt độ cháy và lượng NOx . Trong một số tài liệu, người ta gọi hiệu ứng này với cái tên “ Tuần hoàn khí thải tự nhiên”.

Cũng  trên cơ sở của hiện tượng này, hệ thống tự động điều chỉnh thời gian đóng mở  xupáp ( CVVT- Continuos Variable Valve Timing ) ở một số loại động cơ  cũng có tác dụng nhất định đến việc giảm lượng NOx có trong khí thải. Tuy nhiên, phương án này cũng chỉ cho phép giảm lượng NOx  trong một giới hạn nhất định nào đó; để giảm NOx nhiều hơn  thì người ta cần phải sử dụng hệ thống EGR.

Hệ Thống Tuần Hoàn Khí Thải Động Cơ Ô Tô ERG

Hình 1. Sơ đồ nguyên lý của hệ thống EGR.
1-      Động cơ     2- Đường ống nạp  3-Bầu lọc khí   4- Van chân không   5-Bộ điều khiển điện tử
6-      Van điều khiển lượng khí xả tuần hoàn  7- Đường ống xả   8-  Bộ xử lý Catalic

Nguyên lý làm việc của hệ thống EGR

Là  dùng van và ống dẫn để đưa một lượng khí thải phù hợp quay trở lại trộn lẫn với khí tươi  trong đường ống nạp trước khi nạp vào xy lanh (hình 1 ). Sự có mặt của phần khí thải có trong hỗn hợp nhiên liệu- không khí ở buồng cháy có các tác dụng cụ thể sau đây:
-         Làm giảm hàm lượng khí Oxy có trong cùng một lượng hỗn hợp;
-         Làm giảm nhiệt độ buồng cháy do nhiệt dung của khí xả  lớn hơn nhiệt dung của không khí;
-         Cản trở và làm giảm tốc độ lan tràn màng lửa trong buồng cháy ( giảm tốc độ cháy ).


Tất cả các điều  này dẫn tới việc làm giảm áp suất, nhiệt độ cháy và từ đó làm giảm lượng NOx được hình thành. Trong hình 2 cho thấy kết quả thử nghiệm ảnh hưởng của lượng khí thải tuần hoàn đến lượng NOx đối với động cơ BMW 3.0, tại số vòng quay 2500 vg/min: ở chế độ công tác 72Nm, khi đưa một lượng khí thải bằng 8% thể tích hỗn hợp thì so với trường hợp không có khí thải tuần hoàn ( 0 % ) hàm lượng NOx giảm từ 2500 ppm xuống còn 900 ppm; Ở chế độ công tác 96 Nm, khi  lượng khí thải tuần hoàn bằng 14,2 % thể tích hỗn hợp thì hàm lượng NOx  giảm từ 3200 ppm xuống còn 1000 ppm.


Hệ Thống Tuần Hoàn Khí Thải Động Cơ Ô Tô ERG

Hình 2. Ảnh hưởng của lượng khí thải tuần hoàn đến NOx của động cơ BMW 3.0, tại  vòng quay 2500 vg/min /2/.


Ngoài tác dụng chính vừa nêu thì riêng đối với các loại  động cơ  xăng, việc sử dụng hệ thống EGR còn có tác dụng trong việc làm giảm suất tiêu hao nhiên liệu. Điều này có thể được lý giải như sau: ở động cơ xăng.việc điều chỉnh công suất được thực hiện theo nguyên lý thay đổi lượng hỗn hợp không khí - nhiên liệu nạp vào xy lanh thông qua việc điều khiển độ đóng mở của bướm ga ( điểu chỉnh về lượng ) và tổn thất trên đường nạp lại phụ thuộc vào độ đóng mở của bướm ga.

Khi  làm việc ở chế độ phụ tải, tại cùng một điểm công tác, việc trộn khí thải lẫn với khí tươi sẽ cho phép người ta mở to bướm ga hơn so với trường hợp không trộn khí thải  và như vậy sẽ có tác dụng giảm bớt các tổn thất phát sinh do lực cản của bướm ga. Kết quả thí nghiệm động cơ xăng cho thấy, ở chế độ phụ tải , việc sử dụng hệ thống EGR điều khiển tự động có thể cho phép giảm tới 5 %  suất tiêu hao nhiên liệu so với động cơ không trang bị hệ thống này /3/.
Hệ thống EGR thế hệ đầu có kết cấu rất đơn giản và chủ yếu được sử dụng trên các động cơ lắp chế hòa khí. Độ đóng mở của van điều khiển lưu lượng khí thải phụ thuộc chủ yếu vào độ chân không ở  chế hòa khí và điều này dễ dẫn tới  các sự cố khi xử dụng. Khi khởi động ở nhiệt độ thấp, bướm gió của bộ chế hòa khí thường được đóng bớt lại để làm tăng độ chân không và làm đậm hỗn hợp nhiên liệu- không khí; Vì vậy, nhiều khi ở chế độ này, độ chân không trong đường nạp đã đủ lớn để mở van điều khiển lưu lượng khí thải của hệ thống EGR  và  làm ảnh hưởng xấu đến khả năng khởi động và tăng tốc của động cơ.
Nhược điểm này được khắc phục vào những năm 80 của thế kỷ trước thông qua việc sử dụng hệ thống EGR điều khiển điện tử ( hình 1 ). Ở hệ thống này, độ chân không trong đường nạp chỉ là một trong số các tham số được thu thập để xử lý và điều chính độ đóng mở của Van điều khiển khí thải tuần hoàn. Ngoài ra, để có thể kiểm soát  sự hoạt động của hệ thống EGR, người ta đã cài đặt vào Hệ thống OBD  ( Onboard Diagnostic System – xin xem Tạp chí Đăng kiểm số 1 & 2/2008) một số tính năng kiểm soát    các bộ phận trong hệ thống EGR như nhiệt độ, áp suất trong ống nạp, độ đóng mở của van điều khiển  khí xả tuần hoàn....
Về mặt kỹ thuật, việc trang bị hệ thống EGR cũng làm nẩy sinh một số mâu thuẫn nhất định, cụ thể là giữa việc giảm lượng khói đen với giảm lượng NOx. Việc lượng khí thải tuần hoàn làm giảm  nhiệt độ cháy sẽ có tác dụng làm giảm NOx nhưng lại làm tăng một cách đáng kể lượng khói đen do nhiên liệu không cháy hết. Ngoài ra, việc hòa trộn quá nhiều khí thải cũng có thể   làm giảm công suất của động cơ. Riêng ở động cơ xăng, khi nhiệt độ cháy giảm sẽ làm tăng đáng kể lượng CO và HC có trong khí thải.

Để giải quyết vấn đề này, người ta phải tiến hành các thí nghiệm nhằm tìm ra  lượng khí thải tuần hoàn tối ưu cho các chế độ làm việc của từng loại động cơ. Kết quả nghiên cứu cho thấy, việc hòa trộn khí thải đề giảm lượng NOx  đem lại  hiệu quả khi động cơ làm việc ở khu vực phụ tải;  Tuy nhiên, tuần hoàn khí xả  không có ảnh hưởng tích cực đối với chế độ chạy cầm chừng và chế độ toàn tải, trong một số trường hợp còn làm giảm công suất của động cơ.

Đối động cơ Diezen, lượng khí thải hòa trộn tối đa  khoảng 60% thể tích khí nạp vào xy lanh; ở động cơ phun xăng trực tiếp tỷ lệ này vào khoảng 50% và   đối với động cơ sử dụng chế hòa khí là 20%. Trường hợp sử dụng hệ thống EGR mà lượng NOx  vẫn vượt quá tiêu chuẩn cho phép thì thường phải xử lý tiếp bằng hệ thống Catalic gắn trên đường xả.
Một vấn đề nữa hay phát sinh trong quá trình sử dụng hệ thống EGR là hiện tượng,  sau một thời gian làm việc, các đường ống dẫn và van điều khiển khí thải tuần hoàn thường bị tắc bởi muội than ( hình 3 )  dẫn tới việc làm giảm công suất và tăng suất tiêu hao nhiên liệu của động cơ. Vì vậy cần có các thiết bị cảnh báo về tình trạng của van cũng như thực hiện đầy đủ  chế độ bảo dưỡng định kỳ theo quy định của nhà sản xuất đối với hệ thống EGR.

Hệ Thống Tuần Hoàn Khí Thải Động Cơ Ô Tô ERG

Hình 3. Sau một thời gian sử dụng, van điều khiển khí thải tuần hoàn thường bị  tắc bởi muội  than.
Dù vẫn còn một số vấn đề như vừa nêu nhưng ngày nay, hầu hết các loại ô tô con đạt tiêu chuẩn Euro 2, Euro 3 đều lắp hệ thống EGR và để đạt tiêu chuẩn Euro 4, Euro 5 thì hệ thống EGR là  loại thiết bị không thể thiếu được trên xe.

MÔ MEN XOẮN LÀ GÌ, CÔNG SUẤT VÀ Ý NGHĨA TRÊN Ô TÔ


Mọi chi tiết xin liên hệ :
Công ty cổ phần OBD Việt Nam
Hotline: 0913 92 75 79

 

Tin liên quan

Danh mục tin tức

Tin xem nhiều

Phân Tích Mã Lỗi P1219 Trên Hyundai County 2014 D4DD

Van điều khiển cung cấp (SCV) là Solenoid. ECM điều khiển thời điểm mở và đóng van, kiểm soát lượng ..

Tháo Lắp Bơm Nhiên Liệu Cao Áp

Tiếp xúc với nhiên liệu cao áp có thể gây ra thương tích cá nhân hoặc thiệt mạng. Chờ 60 ..

Đánh Giá Các Dòng Máy Chẩn Đoán Autel Cùng OBD Việt Nam

Autel là một trong những nhà sản xuất và cung cấp các công cụ chẩn đoán, thiết bị và phụ ..

Phân Tích Mã Lỗi P0091 Trên Mazda Động Cơ L4-2.5L

Khi PCM điều khiển van solenoid điều áp tắt, nhưng điện áp mạch điều khiển van solenoid điều áp thấp ..

Chuyển Giao Fcar C8-W Cho Anh Trọng Ở Quận 12

Là dòng máy chẩn đoán đa năng vừa được ra mắt vào giữa tháng 3 năm 2020, với những ưu ..

Vui lòng điền vào mẫu dưới đây, để chúng tôi có thể cung cấp cho bạn thông tin cập nhật về những thông tin mới của chúng tôi