Hệ thống tuần hoàn khí thải
nội dung
Với yêu cầu ngày càng cao của các tiêu chuẩn môi trường, các hệ thống bổ sung dần được bổ sung vào một chiếc ô tô hiện đại nhằm thay đổi chế độ hoạt động của động cơ đốt trong, điều chỉnh thành phần của hỗn hợp nhiên liệu không khí, trung hòa các hợp chất hydrocacbon có trong khí thải, v.v.
Các thiết bị như vậy bao gồm chuyển đổi xúc tác, người hút thuốc, AdBlue và các hệ thống khác. Chúng tôi đã nói về chúng một cách chi tiết. Bây giờ chúng ta sẽ tập trung vào một hệ thống nữa, mà mọi người lái xe có nghĩa vụ theo dõi sức khỏe của nó. Đây là khí thải tuần hoàn. Chúng ta hãy xem xét bản vẽ của hệ thống trông như thế nào, nó hoạt động như thế nào, có những loại nào và nó có những ưu điểm gì.
Hệ thống tuần hoàn khí ô tô là gì
Trong tài liệu kỹ thuật và mô tả về xe, hệ thống này được gọi là EGR. Việc giải mã chữ viết tắt này từ tiếng Anh có nghĩa đen là "tuần hoàn khí thải". Nếu bạn không đi sâu vào chi tiết các sửa đổi khác nhau của các hệ thống, thực tế, đây là một van tuần hoàn được lắp trên đường ống nối ống nạp và ống xả.
Hệ thống này được lắp đặt trên tất cả các động cơ hiện đại có trang bị bộ điều khiển điện tử. Điện tử cho phép bạn điều chỉnh chính xác hơn các cơ chế và quy trình khác nhau trong bộ nguồn, cũng như trong các hệ thống có công việc liên quan chặt chẽ đến hoạt động của động cơ đốt trong.
Tại một thời điểm nhất định, nắp EGR mở nhẹ, do đó khí thải một phần đi vào hệ thống nạp động cơ (để biết thêm thông tin về thiết bị và nguyên lý hoạt động của nó, hãy đọc trong một bài đánh giá khác). Kết quả là luồng không khí trong lành được trộn một phần với khí thải. Về vấn đề này, câu hỏi được đặt ra: tại sao lại cần khí thải trong hệ thống nạp, nếu cần một lượng oxy vừa đủ cho động cơ hoạt động hiệu quả? Nếu có một lượng nhất định oxy chưa cháy trong khí thải, đầu dò lambda có thể hiển thị điều này (nó được mô tả chi tiết đây). Hãy cố gắng đối phó với sự mâu thuẫn dường như này.
Mục đích của hệ thống tuần hoàn khí thải
Không có gì bí mật đối với bất kỳ ai rằng khi nhiên liệu và không khí nén trong xi lanh bị đốt cháy, không chỉ có năng lượng khá được giải phóng. Quá trình này đi kèm với việc thải ra một lượng lớn các chất độc hại. Nguy hiểm nhất trong số này là các oxit nitơ. Một phần chúng được chống lại bởi một bộ chuyển đổi xúc tác, được lắp đặt trong hệ thống xả của ô tô (hệ thống này bao gồm những yếu tố nào và nó hoạt động như thế nào, hãy đọc riêng).
Một khả năng khác để giảm hàm lượng các chất đó trong khí thải là thay đổi thành phần của hỗn hợp không khí-nhiên liệu. Ví dụ, bộ điều khiển điện tử tăng hoặc giảm lượng nhiên liệu phun vào phần không khí trong lành. Đây được gọi là sự bần cùng hóa / làm giàu MTC.
Mặt khác, càng nhiều oxy vào xi lanh, nhiệt độ cháy của hỗn hợp không khí / nhiên liệu càng cao. Trong quá trình này, nitơ được giải phóng từ sự kết hợp của sự phân hủy nhiệt của nhiên liệu xăng hoặc dầu diesel và nhiệt độ cao. Nguyên tố hóa học này tham gia phản ứng oxy hóa với oxy mà không có thời gian để đốt cháy. Hơn nữa, tốc độ hình thành các oxit này liên quan trực tiếp đến nhiệt độ của môi trường làm việc.
Mục đích của hệ thống tuần hoàn là chính xác để giảm lượng oxy trong phần không khí trong lành. Do sự hiện diện của một lượng nhỏ khí thải trong thành phần của VTS, một quá trình làm mát nhẹ của quá trình cháy trong xi lanh được cung cấp. Trong trường hợp này, năng lượng của quá trình tự nó không thay đổi, vì cùng một thể tích tiếp tục chảy vào xi lanh, chứa lượng oxy cần thiết để đốt cháy nhiên liệu.
Dòng khí thường được coi là trơ, vì nó là sản phẩm của quá trình đốt cháy HTS. Vì lý do này, tự nó, nó không còn khả năng cháy nữa. Nếu một lượng khí thải nhất định được trộn vào một phần mới của hỗn hợp không khí-nhiên liệu, nhiệt độ cháy sẽ giảm nhẹ. Do đó, quá trình oxy hóa nitơ sẽ kém hoạt động hơn. Đúng như vậy, sự tuần hoàn làm giảm một chút sức mạnh của bộ phận điện, nhưng chiếc xe vẫn giữ được tính năng động của nó. Nhược điểm này không đáng kể đến mức hầu như không thể nhận thấy sự khác biệt trong vận chuyển thông thường. Nguyên nhân là do quá trình này không xảy ra ở các chế độ công suất của động cơ đốt trong, khi tốc độ của nó tăng lên. Nó chỉ hoạt động ở vòng tua thấp và trung bình (đối với động cơ xăng) hoặc không tải và ở vòng tua thấp (đối với động cơ diesel).
Vì vậy, mục đích của hệ thống EGR là giảm độc tính của khí thải. Nhờ đó, chiếc xe có nhiều cơ hội hơn để phù hợp với các tiêu chuẩn môi trường. Nó được sử dụng trên bất kỳ động cơ đốt trong hiện đại nào, bất kể là xăng hay diesel. Cảnh báo duy nhất là hệ thống không tương thích với một số đơn vị được trang bị bộ tăng áp.
Nguyên tắc hoạt động chung của hệ thống tuần hoàn khí thải
Mặc dù ngày nay có một số loại hệ thống trong đó kết nối của ống xả với đầu vào thông qua van khí nén được thực hiện, chúng có một nguyên tắc hoạt động chung.
Không phải lúc nào van sẽ mở. Khi động cơ nguội khởi động, chạy ở tốc độ không tải, và khi nó đạt tốc độ trục khuỷu tối đa, bướm ga vẫn phải đóng. Ở các chế độ khác, hệ thống sẽ hoạt động, và buồng đốt của mỗi nhóm xi-lanh-pít-tông sẽ nhận một lượng nhỏ sản phẩm đốt cháy nhiên liệu.
Nếu thiết bị sẽ hoạt động ở tốc độ không tải của động cơ hoặc trong quá trình đạt đến nhiệt độ hoạt động (về những gì nó sẽ xảy ra, hãy đọc đây), thiết bị sẽ trở nên không ổn định. Hiệu suất tối đa của van EGR chỉ đạt được khi động cơ chạy ở gần vòng tua máy trung bình. Trong các chế độ khác, nồng độ của các oxit nitơ thấp hơn nhiều.
Khi động cơ nóng lên, nhiệt độ cháy trong các khoang không cao nên tạo thành một lượng lớn các oxit nitơ, và một lượng nhỏ khí thải không cần thiết để quay trở lại các xi lanh. Điều tương tự cũng xảy ra ở tốc độ thấp. Khi động cơ đạt tốc độ tối đa, nó sẽ phát huy công suất cực đại. Nếu van được kích hoạt, nó sẽ chỉ can thiệp, do đó, ở chế độ này, hệ thống sẽ ở trạng thái không hoạt động.
Bất kể loại hệ thống nào, yếu tố quan trọng trong chúng là một tấm ngăn chặn sự xâm nhập của khí thải vào hệ thống nạp. Do nhiệt độ cao của dòng khí chiếm nhiều thể tích hơn dòng khí được làm mát nên khí thải cần được làm mát để hiệu suất đốt cháy của HTS không giảm. Đối với điều này, có một bộ làm mát bổ sung hoặc bộ làm mát liên kết với hệ thống làm mát động cơ. Mạch điện ở mỗi dòng xe có thể khác nhau nhưng đều sẽ có bộ tản nhiệt ổn định quá trình duy trì nhiệt độ tối ưu cho thiết bị.
Đối với động cơ diesel, van trong chúng mở ở XX. Chân không trong hệ thống nạp hút khí thải vào các xi lanh. Ở chế độ này, động cơ nhận được khoảng 50% lượng khí thải (liên quan đến không khí trong lành). Khi tốc độ tăng lên, bộ truyền động van điều tiết dần dần chuyển nó đến vị trí đóng. Về cơ bản đây là cách hoạt động của động cơ diesel.
Nếu chúng ta nói về một đơn vị xăng, thì nồng độ khí thải cao trong đường nạp sẽ làm cho động cơ đốt trong hoạt động kém. Do đó, trong trường hợp này, hoạt động của hệ thống hơi khác một chút. Van mở khi động cơ đạt tốc độ trung bình. Hơn nữa, hàm lượng xả trong một phần BTC mới không được vượt quá 10 phần trăm.
Người lái xe tìm hiểu về sự tái tạo không chính xác bằng tín hiệu Check Engine trên bảng điều khiển. Dưới đây là những sự cố chính mà một hệ thống như vậy có thể mắc phải:
- Cảm biến mở nắp bị hỏng. Thông thường, ngoài liều lượng không chính xác và bóng đèn bật sáng ngăn nắp, không có gì nghiêm trọng xảy ra.
- Hư hỏng van hoặc cảm biến của nó. Nguyên nhân chính của sự cố này là do tiếp xúc thường xuyên với khí nóng thoát ra từ động cơ. Tùy thuộc vào loại hệ thống, sự phá vỡ của phần tử này có thể đi kèm với sự cạn kiệt hoặc ngược lại làm giàu MTC. Nếu động cơ sử dụng một hệ thống kết hợp được trang bị các cảm biến như MAF và MAP, thì khi không tải, hỗn hợp sẽ trở nên quá giàu và ở tốc độ trục khuỷu cao, BTC sẽ gầy đi đáng kể.
Khi hệ thống bị lỗi, xăng hoặc dầu diesel cháy kém, do đó sẽ xảy ra các trục trặc kèm theo, ví dụ như tuổi thọ làm việc của chất xúc tác bị giảm mạnh. Đây là cách hoạt động của động cơ trong thực tế với cơ chế hồi lưu khí xả bị lỗi.
Để ổn định chạy không tải, bộ phận điều khiển sẽ điều chỉnh hoạt động của hệ thống nhiên liệu và đánh lửa (nếu là bộ phận chạy xăng). Tuy nhiên, anh ta không thể đối phó với nhiệm vụ này ở chế độ tạm thời, vì việc mở bướm ga làm tăng đáng kể độ chân không và áp suất khí thải tăng mạnh, do đó nhiều khí thải chảy qua van điều tiết mở hơn.
Kết quả là động cơ không nhận được lượng oxy cần thiết cho quá trình đốt cháy hoàn toàn nhiên liệu. Tùy thuộc vào mức độ hỏng hóc, xe có thể bị giật, cháy sai, mất ổn định hoặc hoàn toàn không có XX, động cơ đốt trong có thể khởi động kém, v.v.
Bôi trơn dạng sương mù có trong đường ống nạp của thiết bị. Với việc tiếp xúc thường xuyên với khí thải nóng, bề mặt bên trong của ống góp, van, bề mặt bên ngoài của kim phun và bugi sẽ nhanh chóng bị bám cặn carbon. Trong một số trường hợp, nhiên liệu đánh lửa có thể xảy ra trước khi BTC đi vào xi lanh (nếu bạn nhấn mạnh bàn đạp ga).
Đối với tốc độ không tải không ổn định, trong trường hợp van Ugr bị hỏng, nó có thể biến mất hoàn toàn hoặc có thể tăng đến giới hạn tới hạn. Nếu xe được trang bị hộp số tự động, thì người lái xe trong trường hợp thứ hai sẽ sớm phải tốn tiền sửa hộp số tự động. Vì mỗi nhà sản xuất thực hiện quy trình tuần hoàn khí thải theo cách riêng của mình nên sự cố của hệ thống này mang tính chất riêng lẻ. Ngoài ra, hậu quả của việc này bị ảnh hưởng trực tiếp bởi tình trạng kỹ thuật của bộ nguồn, hệ thống đánh lửa và hệ thống nhiên liệu.
Việc vô hiệu hóa hệ thống sẽ làm cho động cơ diesel hoạt động khó khăn hơn khi không tải. Động cơ xăng sẽ tiêu thụ nhiên liệu kém hiệu quả. Trong một số trường hợp, chất xúc tác đóng cục nhanh hơn do lượng lớn muội than xuất hiện do sử dụng hỗn hợp nhiên liệu không khí không chính xác. Lý do là các thiết bị điện tử của một chiếc ô tô hiện đại được thiết kế cho hệ thống này. Để ngăn thiết bị điều khiển thực hiện sửa đổi cho tuần hoàn, bạn cần phải viết lại nó, như với điều chỉnh chip (đọc về quy trình này đây).
Các loại hệ thống tuần hoàn
Trong một chiếc ô tô hiện đại, một trong ba loại hệ thống EGR có thể được lắp đặt trên bộ nguồn:
- Phù hợp với tiêu chuẩn sinh thái Euro4. Đây là một hệ thống áp suất cao. Cánh đảo gió nằm ngay giữa ống nạp và ống xả. Ở lối ra khỏi động cơ, cơ cấu này đứng trước tuabin. Trong trường hợp này, một van điện khí nén được sử dụng (trước đây, một van tương tự cơ khí nén đã được sử dụng). Hành động của một chương trình như sau. Van tiết lưu đóng cửa - động cơ chạy không tải. Chân không trong đường nạp nhỏ, vì vậy cánh đảo gió được đóng lại. Khi bạn nhấn ga, chân không trong khoang tăng lên. Kết quả là, áp suất ngược được tạo ra trong hệ thống nạp, do đó van mở hoàn toàn. Một lượng khí thải nhất định được đưa trở lại các xi lanh. Trong trường hợp này, tuabin sẽ không hoạt động, do áp suất khí thải thấp, và chúng không thể quay bánh công tác của nó. Các van khí nén không đóng sau khi mở cho đến khi tốc độ động cơ giảm xuống giá trị thích hợp. Trong các hệ thống hiện đại hơn, thiết kế tuần hoàn bao gồm các van bổ sung và cảm biến điều chỉnh quá trình phù hợp với chế độ động cơ.
- Phù hợp với tiêu chuẩn sinh thái Euro5. Hệ thống này là áp suất thấp. Trong trường hợp này, thiết kế được sửa đổi một chút. Van điều tiết nằm ở khu vực phía sau bộ lọc hạt (về lý do tại sao nó cần và cách hoạt động, hãy đọc đây) trong hệ thống xả, và trong cửa nạp - phía trước bộ tăng áp. Ưu điểm của việc sửa đổi như vậy là khí thải có thời gian để nguội đi một chút, và do chúng đi qua bộ lọc, chúng được loại bỏ muội than và các thành phần khác, do đó thiết bị trong hệ thống trước đó có tuổi thọ làm việc ngắn hơn. Sự sắp xếp này cung cấp hồi lưu khí xả cũng ở chế độ tăng áp, vì khí thải hoàn toàn đi qua cánh quạt tuabin và quay nó lên. Nhờ có một thiết bị như vậy mà hệ thống không làm giảm công suất động cơ (như một số người lái xe nói, nó không bị "nghẹt" động cơ). Trong nhiều mô hình xe hơi hiện đại, bộ lọc hạt và chất xúc tác được tái sinh. Do van và bộ cảm biến của nó nằm xa bộ phận nạp nhiệt của ô tô nên chúng không thường bị hỏng sau một số quy trình như vậy. Trong quá trình tái sinh, van sẽ được đóng lại vì động cơ cần thêm nhiên liệu và nhiều oxy hơn để tạm thời tăng nhiệt độ trong DPF và đốt cháy muội than trong nó.
- Phù hợp với tiêu chuẩn sinh thái Euro6. Đây là một hệ thống kết hợp. Thiết kế của nó bao gồm các yếu tố là một phần của các thiết bị được mô tả ở trên. Vì mỗi hệ thống này chỉ hoạt động ở chế độ riêng nên hệ thống nạp và xả của động cơ đốt trong được trang bị van từ cả hai loại cơ cấu tuần hoàn. Khi áp suất trong đường ống nạp thấp, một giai đoạn điển hình cho chỉ báo Euro5 (áp suất thấp) được kích hoạt và khi tải tăng lên, giai đoạn này được kích hoạt, được sử dụng trên ô tô tuân thủ hệ sinh thái Euro4 (áp suất cao) Tiêu chuẩn.
Đây là cách hoạt động của các hệ thống thuộc loại tuần hoàn bên ngoài (quá trình diễn ra bên ngoài bộ nguồn). Ngoài nó ra, có một loại cung cấp nguồn cung cấp khí thải bên trong. Nó có thể giải quyết một số khí thải như thể nó đang đi vào đường ống nạp. Chỉ quá trình này được đảm bảo bằng cách quay nhẹ trục cam. Đối với điều này, một bộ dịch pha được lắp đặt bổ sung trong cơ cấu phân phối khí. Phần tử này, trong một chế độ vận hành nhất định của động cơ đốt trong, thay đổi một chút thời gian của van (nó là gì và chúng có giá trị gì đối với động cơ, nó được mô tả riêng).
Trong trường hợp này, cả hai van của xi lanh đều mở tại một thời điểm nhất định. Nồng độ khí thải trong phần BTC tươi phụ thuộc vào thời gian các van này mở. Trong quá trình này, đầu vào sẽ mở ra trước khi piston đạt đến tâm điểm chết trên và đầu ra đóng ngay trước TDC của piston. Do trong khoảng thời gian ngắn này, một lượng nhỏ khí thải chảy vào hệ thống nạp và sau đó được hút vào xi lanh khi piston di chuyển về phía BDC.
Ưu điểm của việc sửa đổi này là phân phối khí thải trong xi lanh đều hơn, cũng như tốc độ của hệ thống cao hơn nhiều so với trường hợp tuần hoàn bên ngoài.
Các hệ thống tuần hoàn hiện đại bao gồm một bộ tản nhiệt bổ sung, bộ trao đổi nhiệt cho phép khí thải được làm mát nhanh chóng trước khi đi vào đường nạp. Không thể chỉ định cấu hình chính xác của một hệ thống như vậy, vì các nhà sản xuất ô tô thực hiện quy trình này theo các sơ đồ khác nhau và các phần tử điều khiển bổ sung có thể được đặt trong thiết bị.
Van tuần hoàn khí
Riêng biệt, cần đề cập đến các loại van EGR. Chúng khác nhau ở cách chúng được quản lý. Theo cách phân loại này, tất cả các cơ chế được chia thành:
- Van khí nén. Loại thiết bị này ít được sử dụng nữa. Chúng có nguyên lý hoạt động chân không. Cánh đảo gió được mở ra nhờ chân không tạo ra trong đường nạp.
- Điện khí nén. Một van điện được điều khiển bởi ECU được kết nối với van khí nén trong một hệ thống như vậy. Các thiết bị điện tử của hệ thống trên bo mạch phân tích các chế độ của động cơ và điều chỉnh hoạt động của van điều tiết theo đó. Bộ điều khiển điện tử nhận tín hiệu từ các cảm biến về nhiệt độ và áp suất không khí, nhiệt độ nước làm mát, v.v. và, tùy thuộc vào dữ liệu nhận được, kích hoạt ổ điện của thiết bị. Điểm đặc biệt của các van như vậy là van điều tiết trong chúng có thể mở hoặc đóng. Chân không trong hệ thống nạp có thể được tạo ra bởi một bơm chân không bổ sung.
- Điện tử. Đây là sự phát triển gần đây nhất của các cơ chế. Các van điện từ hoạt động trực tiếp từ các tín hiệu từ ECU. Ưu điểm của sửa đổi này là hoạt động trơn tru của chúng. Nó đạt được thông qua ba vị trí van điều tiết. Điều này cho phép hệ thống tự động điều chỉnh liều lượng khí thải phù hợp với chế độ động cơ đốt trong. Hệ thống không sử dụng chân không trong đường nạp để điều khiển van.
Lợi ích của hệ thống tuần hoàn
Trái ngược với suy nghĩ của nhiều người rằng hệ thống thân thiện với môi trường của xe không có lợi cho hệ thống truyền lực, tuần hoàn khí thải có một số lợi ích. Ai đó có thể không hiểu tại sao lại lắp đặt hệ thống làm giảm công suất của động cơ đốt trong, nếu có thể sử dụng thêm các chất trung hòa (nhưng trong trường hợp này, hệ thống xả sẽ là "vàng" theo đúng nghĩa đen, vì kim loại quý được dùng để trung hòa các chất độc hại) . Vì lý do này, chủ sở hữu của những máy như vậy đôi khi được thiết lập để vô hiệu hóa hệ thống. Mặc dù có những nhược điểm, tuần hoàn khí thải thậm chí còn có lợi cho bộ phận điện.
Dưới đây là một số lý do cho quá trình này:
- Trong động cơ xăng, do chỉ số octan thấp (về giá trị và vai trò của thông số này ảnh hưởng đến động cơ đốt trong, hãy đọc riêng) thường xảy ra hiện tượng kích nổ nhiên liệu. Sự hiện diện của sự cố này sẽ được chỉ ra bởi cảm biến cùng tên, được mô tả chi tiết đây... Sự hiện diện của hệ thống tuần hoàn giúp loại bỏ tác động tiêu cực này. Mặc dù có vẻ mâu thuẫn, nhưng ngược lại, sự hiện diện của van egr có thể làm tăng công suất của thiết bị, chẳng hạn, nếu bạn đặt thời điểm đánh lửa khác cho lần đánh lửa sớm hơn.
- Điểm cộng tiếp theo cũng áp dụng cho động cơ xăng. Trong van tiết lưu của các ICE thường xảy ra sụt áp lớn, do đó có một tổn thất công suất nhỏ. Hoạt động của tuần hoàn cũng có thể làm giảm hiệu ứng này.
- Còn đối với động cơ diesel, ở chế độ XX, hệ thống cho động cơ đốt trong hoạt động nhẹ nhàng hơn.
- Nếu ô tô vượt qua kiểm soát môi trường (ví dụ: khi qua biên giới với các nước EU, thủ tục này là bắt buộc), thì việc tái chế sẽ làm tăng cơ hội vượt qua kiểm tra này và được thông qua.
Trong hầu hết các kiểu xe ô tô, hệ thống tuần hoàn không dễ tắt và để động cơ hoạt động ổn định mà không có hệ thống này, cần phải thực hiện các cài đặt bổ sung của bộ điều khiển điện tử. Việc cài đặt phần mềm khác sẽ ngăn ECU phản hồi khi thiếu tín hiệu từ các cảm biến EGR. Nhưng không có chương trình nhà máy nào như vậy, vì vậy việc thay đổi cài đặt thiết bị điện tử, chủ sở hữu xe hơi tự chịu rủi ro và nguy hiểm.
Tóm lại, chúng tôi cung cấp một video hoạt hình ngắn về cách tuần hoàn hoạt động trong động cơ:
Câu hỏi và trả lời:
Làm thế nào để kiểm tra van EGR? Các tiếp điểm của van được cấp điện. Một cú nhấp chuột sẽ được nghe thấy. Các thủ tục khác tùy thuộc vào vị trí lắp đặt. Về cơ bản, cần phải ép nhẹ màng chân không trong khi động cơ đang chạy.
Van EGR dùng để làm gì? Đây là yếu tố cần thiết để giảm hàm lượng các chất độc hại trong khí thải (một số khí được dẫn vào đường ống nạp) và tăng hiệu suất của tổ máy.
Van EGR nằm ở đâu? Nó phụ thuộc vào thiết kế của động cơ. Bạn cần tìm nó trong khu vực của đường ống nạp (trên chính đường ống nạp hoặc trên đường ống kết nối đường ống nạp vào động cơ).
Làm thế nào để một van xả hoạt động? Khi mở bướm ga nhiều hơn, do sự chênh lệch áp suất trong ống nạp và ống xả, một phần khí thải được hút vào hệ thống nạp của động cơ đốt trong thông qua van EGR.
