Hệ thống tuần hoàn khí xả: Van đường nạp, Van cửa nạp, Thiết bị lọc & chuyển đổi xúc tác

Hệ thống tuần hoàn khí xả (EGR) (tái sử dụng khí xả)

Mục đích chính của hệ thống tuần hoàn khí xả để giảm lượng khí NOX  có trong khí thải. Với hệ thống EGR, một phần khí thải được đưa quay lại buuồng đốt khí động cơ chỉ chịu một phần tải, việc này không chỉ giảm hàm lượng oxi, mà còn giảm nhiệt độ dẫn đến giảm lượng NOX  . Nếu lượng khí thải tuần hoàn lại quá nhiều (>40%), muội than, CO, HC và suất tiêu hao nhiên liệu lại tăng lên do thiếu oxi trong buồng đốt. Để tuần hoàn khí xả một đường ống được nối giữa cổ xả và cổ nạp, trên đường ống có một van điều khiển (van EGR). Van này có thể được điều khiển bằng điện hoặc bằng van điện từ.

Hệ thống tuần hoàn khí xả (EGR) cho động cơ CRDi

Trong các loại động cơ trang bị hệ thống nhiên liệu CRDi, hoạt động của hệ thống EGR được điều khiển theo một vòng kín, khối lượng không khí nạp (thường tỉ lệ nghịch với lượng khí thải tái sử dụng) được đo bằng cảm biến MAF được đưa đến ECM và so sáng với giá trị lượng khí thải được tuần hoàn, nếu số liệu không phù hợp, ECM sẽ gửi tín hiệu đến van EGR để điều chỉnh lượng khí thải quay lại buồng đốt. Để nâng cao hiệu quả của hệ thống EGR người ta sử dụng van EGR là van điện và lắp thêm cảm biến ô xi ở cổ xả để lấy thêm thông tin hàm lượng ôxy có trong khí thải. Với hệ thống EGR, luôn phải duy trì độ chênh áp giữa cổ xả và cổ nạp, do vậy người ta phải lắp thêm một van ở đường nạp gọi là van ACV để ngăn không cho không khí từ hệ thống nạp đi sang hệ thống thải. Đối với các động cơ hiện đại, khí thải trước khi tuần hoàn lại buồng đốt được làm mát bằng nước.

Van đường nạp (ACV)

Chức năng của van ACV để giảm áp suất trong đường nạp để tăng lượng khí thải tuần hoàn lại buồng đốt. Đối với các động cơ có trang bị thêm bộ lọc muội than trên ống xả, khi cần đốt muội để làm sạch bộ lọc, van ACV sẽ đóng một phần để tăng nhiệt độ khí thải để đốt muội. Van ACV cũng đóng khi bạn tắt máy để tránh rung động mạnh cho động cơ.
Cơ cấu điều khiển van ACV có thể là mô tơ điện hoặc van chân không. Điều khiển bằng mô tơ điện cho độ chính xác cao hơn, điều khiển nhạy hơn và ổn định hơn.

Van cửa nạp (Van điều khiển xoáy lốc cửa nạp) (SCV)

Khi tốc độ động cơ thấp, tốc độ dòng khí nạp đi vào buồng đốt thấp, hiệu ứng xoáy lốc thấp, khả năng xé tơi và hòa trộn nhiên liệu thấp dẫn đến cháy không hết, công suất thấp và lượng khí độc hại có trong khí thải cao. Mỗi xi lanh có hai đường nạp, một trong hai đường nạp được lắp van SCV, tại tốc độ thấp, một đường nạp được van SCV đóng lại dẫn đến tăng tốc độ dòng khí nạp, tăng hiệu ứng xoáy lốc, tăng độ xé tơi nhiên liệu do đó tăng công xuất và giảm khí thải. Các van SCV được dẫn động bởi mô tơ điện (VSA). Để chống kẹt và làm sạch muội các bon tích tụ trên van, SCV mở và đóng hoàn toàn hai lần khi bạn tắt chì khóa điện.

Thiết bị chuyển đổi xúc tác

Thiết bị chuyển đổi xúc tác dùng để giảm nồng độ HC và CO có trong khí thải, bộ chuyển đổi xúc tác không góp phần làm giảm lượng NOX do động cơ diesel luôn sử dụng một lượng không khí nhiều hơn nhiều lần so với mức cần thiết để đốt cháy nhiên liệu do đó nồng độ ô xy trong khí thải cao nên nó không thể khử nguyên tử ô xy trong phần tử NOX . Bộ chuyển đổ xúc tác gồm một hộp bằng inôx, bên trong có chứa một vật chất gốm có kết cấu dạng tổ ong, trên bề mặt của kết cầu này thường được phủ một lớp mỏng các kim loại quý như Platinum hoặc palladium. Khi khí thải đi qua kết cấu này, dưới tác dụng xúc tác của các kim loại quý, phần lớn HC và CO sẽ được đốt cháy thành CO2 và H2O.

Thiết bị lọc xúc tác

Chúng ta đều biết một đặc tính của động cơ diesel là tạo thành muội than và các muội sulfat trong khí thải. Để đáp ứng yêu cầu bảo vệ môi trường (Euro 3 & Euro 4) các xe lắp động cơ diesel thường lắp thêm một thiết bị lọc xúc tác tích hợp và nằm sau thiết bị chuyển đổi xúc tác. Lọc xúc tác là một kết cấu dạng tổ ong có rất nhiều các lỗ nhỏ. Một nửa số lỗ được bịt kín ở mặt trước, nửa còn lại bịt kín ở mặt sau. Thành ngăn cách giữa các lỗ có kết cẫu rỗng gồm vô vàn các lỗ nhỏ li ti. Khi khí thải đi qua, các hạt muội lớn sẽ được giữa lại. Sau một thời gian sử dụng, các muội than sẽ làm tắc lọc và được cảm biến chênh áp suất phát hiện, khi đó ECM sẽ điều khiển động cơ chạy chế độ đốt muộn, thải hết chất bẩn ra ngoài và làm sạch toàn bộ lọc.