Công dụng
Hệ thống EGR được dùng để giảm lượng NOX trong khí xả. Như đã trình bày ở phần trên, nồng độ NOX tăng khi tăng ga hay tải lớn vì khi đó nhiệt độ cao trong buồng cháy sẽ thúc đẩy N2 tác dụng với O2 trong không khí. Vì vậy cách tốt nhất để giảm lượng NOX là giảm nhiệt độ trong buồng cháy.
Trong khí xả động cơ gồm hai thành phần chính là CO2 và hơi nước (H2O), chúng là các khí trơ nên không phản ứng với oxy. Hệ thống EGR có công dụng tuần hoàn lại những khí này qua ống góp nạp để giảm nhiệt độ của quá trình cháy. Khi hỗn hợp không khí : nhiên liệu và các khí xả được trộn với nhau sẽ làm giảm tỷ lệ hỗn hợp (nhạt hơn) và thêm vào một phần nhiệt lượng do khí xả mang đi. Chính vì vậy nhiệt độ cực đại trong buồng cháy sẽ giảm, do đó làm giảm lượng NOX.
Hệ thống EGR làm việc được nhờ vào bộ điều khiển chân không và van chân không điều khiển bằng nhiệt trên (hình 8.64). Van chân không được điều khiển bằng một thiết bị đóng mở dòng chân không từ mạch này sang mạch khác phụ thuộc vào nhiệt độ nước làm mát, hoạt động như sau:
- Khi nhiệt độ nước làm mát thấp, sáp nhiệt co lại, cho phép lò xo đẩy piston đi xuống phía dưới, hình a. Chân không được cấp vào cửa K còn không khí được cấp vào cửa J. Tương tự, chân không cũng được cấp vào cửa N cùng thời gian đó, không khí được cấp vào hai cửa còn lại là M và L.
- Khi nhiệt độ tăng, sáp nhiệt giãn nở, đẩy piston lên. Nó cho phép chân không được cấp vào các cửa L và N (hình b).
- Khi nhiệt độ tăng hơn nữa, piston bị đẩy lên cao hơn, chân không ngừng cấp vào cửa N và thay vào đó cấp cho cửa L và M (hình c).
Nguyên lý hoạt động của hệ thống EGR (dùng cho động cơ 4A-F)
- Khi động cơ lạnh (nhiệt độ nước làm mát dưới 50oC)
Hình 8.64. Cấu tạo và nguyên lý làm việc của van chân không điều khiển bằng nhiệt.
Nhiệt độ Thấp Cao Khí Chân không Piston Cần đẩy Màng Sáp nhiệt a) b) c)
Khi động cơ lạnh, cửa J và M của van chân không điều khiển bằng nhiệt được nối với nhau nên khí có thể đi từ J đến M qua van. Do đó áp suất khí quyển được dẫn vào từ cửa J của van qua cửa M và van một chiều đến phần trên của van EGR, giữ cho van một chiều đóng (hình 8.65).
- Khi động cơ ấm
Ø Bướm ga đóng hoàn toàn, động cơ chạy không tải
Tại thời điểm này, chân không của ống góp nạp không đi qua được cửa EGR và cửa “R” của bộ điều biến chân không EGR nên độ chân không cũng không tác dụng lên van EGR. Vì vậy van vẫn đóng và khí xả không được tuần hoàn lại.
Hơn nữa do động cơ ấm (nhiệt độ nước làm mát trên 56oC), các cửa K và M của van chân không điều khiển bằng nhiệt thông với nhau và độ chân không ống góp nạp tác dụng lên van một chiều, làm van một chiều đóng (hình 8.66).
Ø Bướm ga ở vị trí giữa van EGR và cửa “R” của bộ điều biến chân không EGR
Vào lúc này, lực chân không tác dụng lên van EGR được điều chỉnh theo tải bởi bộ điều biến
Van chân không điều khiển bằng nhiệt Đường ống nạp Đường ống xả Cửa EGR Cửa “R” Bộ điều biến chân
không EGR Van EGR
(đóng)
Hình 8.66. Hoạt động của hệ thống EGR khi động cơ ở chế độ không tải, bướm ga đóng hoàn.
toàn.
Van chân không điều khiển bằng nhiệt Bộ điều biến chân
không EGR Đường ống nạp Đường ống xả Van EGR (đóng) Van một chiều Cửa “R” Cửa EGR
chân không EGR như sau: độ chân không từ cửa EGR tác dụng lên cửa P của bộ điều biến chân không trong khi áp suất khí xả tác dụng lên buồng A.
Khi tải nhỏ, độ chân không trong buồng van EGR lớn và áp suất khí xả yếu. Lúc này, không khí sau khi đi qua lọc, được dẫn vào bộ điều biến chân không EGR nằm giữa cửa P và Q làm cho lực chân không tác dụng lên van EGR giảm và van EGR vẫn đóng kín.
Khi tải lớn, độ chân không trong buồng van EGR nhỏ và xảy ra quá trình ngược lại. Lúc này, không khí không được dẫn vào bộ điều biến chân không EGR nằm giữa cửa P và Q làm cho lực chân không tác dụng lên van EGR tăng và van EGR được mở ra (hình 8.67). Điều này đảm bảo cho lượng khí xả được tuần hoàn trở lại.
Ø Cửa “R” của bộ điều biến chân không EGR mở bởi bướm ga
Lúc này độ chân không từ cửa “R” của EGR tác dụng lên cửa R của bộ điều biến chân không, lực chân không tác dụng lên van EGR tăng. Điều này làm tăng độ mở của van và làm tăng lượng khí xả được tuần hoàn trở lại.
Van chân không điều khiển bằng nhiệt Đường ống nạp Đường ống xả Cửa “R” Cửa EGR Bộ điều biến chân
không EGR
Hình 8.67. Hoạt động của hệ thống EGR khi động cơ ở tải nhỏ và tải
lớn, bướm ga nằm giữa cửa EGR và cửa R.
Van chân không điều khiển bằng nhiệt Đường ống nạp Đường ống xả Cửa “R” Bộ điều biến chân
không EGR
Hình 8.68. Hoạt động của hệ thống EGR khi cửa “R” của
Ø Khi bướm ga mở hoàn toàn
Khi ở tải lớn, do bướm ga mở hoàn toàn nên độ chân không rất nhỏ, không đủ sức để mở van EGR. Khí xả không được tuần hoàn trở lại (hình 8.69).