Tìm hiểu về " Hệ thống tuần hòa khí xả trên xe ô tô EGR"

Hệ thống tuần hoàn khí thải là gì ?

Hệ thống tuần hoàn khí thải là cụm các chi tiết làm nhiệm vụ lọc sạch khí xả của động cơ và đồng thời đưa luồng khí xả này quay ngược trở lại hệ thống hút của động cơ để lọc lại 1 lần nữa. Hệ thống tuàn hoàn khí xả là 1 hệ thống khép kín. Nó giúp hạn chế tối đa lượng khí độc hại gây ôi nhiễm môi trường, ngoài ra khi khí xả quay ngược trở lại hệ thống hút giúp cho nhiên liệu dễ dàng đốt cháy hơn.

Đối với các dòng xe ô tô có tiêu chuân Euro 4 trở lên bắt buộc phải có hệ thống tuần hoàn khí xả. Hệ thống tuần hoàn khí xả tiếng anh được dịch là Exhaust  Gas  Recirculation, và được viết tắt bởi 3 chữ cái đầu là EGR

Nguyên lý làm việc của hệ thống tuần hòa khí xả EGR

Sau khi làm lạnh nạp trở lại xilanh động cơ, làm cho nó tham gia lại vào quá trình cháy; Nguyên lý: 3 nguyên tử của thể khí CO2 & H2O có nhiệt dung tương đối cao trong khí thải đã tăng nhiệt dung hỗn hợp khí, đã làm nhiệt độ trong xilanh trước điểm cháy của hỗn hợp khí cháy giảm đi, nó cũng làm cho nhiệt độ của quá trình cháy hạ xuống;  Dẫn đến lượng O2 trong hỗn hợp khí trong xilanh giảm nhỏ, làm cho suất tốc độ cháy & suất tốc độ phóng nhiệt giảm nhỏ; Như vậy ảnh hưởng của một loạt hiệu ứng này có tác dụng hạ thấp quá trình sinh ra NOx.

Kết cấu của hệ thống tuần hòa khí xả EGR

1、Độ mở & lượng khí thải tuần hoàn của van EGR căn cứ vào mỗi chủng loại động cơ mà tiến hành thử nghiệm định chuẩn, căn cứ vào tinh trạng công tác mà tiến hành khống chế ; 

2、Kết quả công tác không cần thiết tiến hành đo kiểm, không cần tiến hành đo kiểm đối với NOx khí thải đuôi xe. 

Bộ làm mát khí thải của hệ thống tuần hòa khí xả EGR

Đặc tính công năng ：

Mục đích là làm lạnh dòng khí thải thông qua phương thức trao đổi nhiệt, sau khi nhiệt độ thích hợp lại được nạp vào động cơ; Kết cấu bộ làm lạnh của EGR kiểu ống, có cánh tản nhiệt, trong bộ làm lạnh của EGR có thiết kế đường dẫn khí thải & đường dẫn dung dịch làm lạnh.

Yêu cầu lắp đặt：

Bộ làm lạnh EGR hợp thành trên động cơ, vị trí lắp, hướng chảy của dung dịch làm lạnh của Yuchai đều được tối ưu hóa phối lắp. Nghiêm cấm thay đổi hướng dẫn chạy của dòng dung dịch làm lạnh; Nếu miệng ra của dung dịch làm lạnh của bộ làm lạnh của EGR là điểm cao nhất của hệ thống làm mát động cơ, đề nghị cần để đường thông dẫn dung dịch làm lạnh của bộ EGR đến bình nước phụ (bình nước trương nở), để tránh “nước động cơ sôi ”;  Cần cố gắng tránh nhiệt bức xạ xung quanh bộ làm lạnh EGR, khi cần thiết cần áp dụng các biện pháp che chắn phòng ngừa. 

Van khống chế của hệ thống tuần hòa khí xả EGR

Định nghĩa chân cắm của đầu cắm EGR

Thứ tự    đầu cắm Chân ECU  Định nghĩa  Thứ tự

1        A22   Điện nguồn cảm biến vị trí      1 A19         Mạch dẫn động (+)

2        A20   Mạch dẫn động (-)                   2 A12         Dây tín hiệu cảm biến vị trí

3        A40   Dây tiếp địa cảm biến vị trí     3                

4        *                                                         4 A40        Dây tiếp địa cảm biến vị trí

5        A12   Dây tín hiệu cảm biến vị trí     5 A20         Mạch dẫn động (-)

6        A19   Mạch dẫn động (+)                            6 A22         Điện nguồn cảm biến vị trí

            Tham số quan trọng

          * Điện áp quy chiếu của cảm biến vị trí van EGR:                              5±.5V

          * Phạm vi điện áp ở trạng thái đóng hết của van EGR                      0.8-1.0V

          * Phạm vi điện áp ở trạng thái mở hết của van EGR                         4.3-4.5V

 Giới thiệu đặc tính máy điện 1 chiều ( lấy máy 4FB sử dụng van EGR làm ví dụ)

Máy điện quay 4.5 vòng ứng với hành trình nâng của van:  6mm.

Điện áp công tác: 6V-16.5V;       Điện áp định mức: 12V.

Dòng điện duy trì lớn nhất :  1.1A @ 140º  C amb temp. nếu : > 1.1A (< 5 gy)

Dòng điện lên đỉnh cao nhất : 6A (< 20 mgy).

Trở trong : 2.4 Ω.

Mômen xoăn đầu ra định mức: 1.5Ncm

Mômen xoăn đầu ra lớn nhất : 7.5Ncm

Nhiệt độ chịu đựng được của lõi sắt cao nhất : 200 ºC;

Nhiệt độ chịu đựng được của thân máy cao nhất : 180 ºC;

Nhiệt độ bánh răng -40 ºC đến 160 ºC.

Cầu H bên trong ECU cung cấp dòng điện dẫn động.

Khống chế tín hiệu do PWM, phạm vi tần số: 1-5 kHz

Giải phóng của DOC& POC

DOC（Diesel Oxidation Catalyst）Bộ xúc tác - oxi hóa diesel.  Công năng：Thông qua xúc tác hóa & oxi hóa để hạ thấp HC & CO trong khí thải đuôi xe, hiệu quả có thể đạt được khoảng 50％~90%； DOC đồng thời có thể oxi hóa các chất hữu cơ (SOF) trong vi hạt bụi khí thải, tổng lượng hạt bụi chiếm khoảng 20%~40%;

POC（Particulate Oxidation Catalyst ）

Bộ xúc tác – oxi hóa vi hạt.

Công năng：Lớp phủ ngoài là tầng kim loại quý, nó sẵn có công năng xúc tác hóa-oxi hóa có tính chọn lọc; thu gom hạt C trong khí thải đuôi xe cũng như NOx bị oxi hóa.

Hệ thống POC không cần tái sinh & làm sạch; hiệu suất có thể đạt đến 50%；

Giới thiệu bộ xúc tác oxi hóa động cơ diesel DOC

»  Tác dụng chủ yếu: Dưới tác dụng của kim loại quý như bạch kim (Pt) làm tăng nhanh tốc độ oxi hóa

HC/CO/SOF/PAH thành CO2 & H2O. HC/CO có thể hạ thấp đến 90%, PM có thể hạ thấp 20% – 30%.       

»  Hiệu suất chuyển hóa:

• Đặc biệt mẫn cảm với nhiệt độ khí thải (< 200ºC);

• Tỷ lệ thành phần bạch kim có ảnh hưởng rất lớn đến hiệu suất chuyển hóa & độ bền lâu;

»  Các phản ứng khác (ứng dụng trong SCR & DPF):

• Chuyển hóa SO2 thành SO3 sau đó hấp phụ nước thành acid sufuric dạng PM; bạch kim càng tác dụng mạnh lệch phía oxi hóa đối với SO2;

• Oxi hóa NO thành NO2 (trị số đạt cao nhất ở 350 ºC) hoặc muối (tăng PM);

• Phản ứng Oxi hóa cần thiết phải giải phóng nhiệt lượng. Bởi vậy nhiệt độ sau DOC tăng cao 10-20 ºC;

Nguyên lý tái sinh POC là cháy khử vi hạt:

Dưới tác dụng oxi hóa trước bộ xúc tác DOCNO+O2—〉NO2，cũng như bản thân diesel được đốt cháy trong xilanh lượng NO2 sản sinh một lượng nhất định, NOx nạp vào POC, dưới tác dụng xúc tác hóa của tầng kim lọai quý đặc biệt, phân tử NO2 kén nhiệt độ tương đối thấp (khoảng 250°C) nếu khống có thể gẫy nứt, năng lượng cần thiết là 305kj/mol，NO2—〉NO+O，O sản sinh đốt cháy vi hạt C đã được thu nạp sinh ra CO2. Chính là cơ lý chủ yếu khử vi hạt C trong diesel của xe ôtô, phần lớn trong hành trình công tác thông thường đều thỏa mãn tái sinh trong POC, nhiệt độ ( từ 250°C đên 500°C), từ đó các hạt bụi được khử một cách hiệu quả.

DOC&POC

Định nghĩa cảm biến chênh áp

Chẩn đoán bộ thu nạp vi hạt

Để hệ thống thu nạp hạt oxi hóa hoạt động（DOC+POC)  trên hệ thống này có lắp cảm biến chênh áp, nội dung chẩn đoán chủ yếu là sự cố trên  mạch của cảm biến chênh áp, chẩn đoán tính hợp lý của cảm biến chênh áp, đầucủa hệ thống oxi hóa thu nạp hạt loại bỏ chẩn đoán. Ở trạng thái bình thường, độ chênh áp ở 2 đầu hệ thống thu nạp oxi hóa hạt trong phạm vi nhất định, khi trị số chênh áp giới hạn vượt quá đầu mút (giới hạn trên) báo hệ thống thu nạp vi hạt bị tắc; khi trị số chênh áp 2 đầu nhỏ hơn trị số sử dụng bình thường (giới hạn dưới) báo rằng hệ thống  thu nạp oxi hóa vi hạt bị loại bỏ. 

Định nghĩa cảm biến chênh áp

Tham số chủ yếu của cảm biến chênh áp:

Điện áp đầu vào(Vcc)：  5.0±0.25VDC

Dòng điện đầu vào：  10mA  Max

Mức áp lực：18kPa(EGR)/35kPa(POC)/100Kpa(DPF)

phạm vi nhiệt độ công tác:  -40~135℃;

Độ tinh(hoàn toàn mới):±2%Vcc、Độ tinh(sau khi lão hóa):±3%Vcc

Điện áp đầu ra：  10%~90%Vcc ;  Thời gian hưởng ứng：  <10ms

Điện trở phụ tải： trên 5kΩ   

Ghi chú: (1) Điện nguồn (2) Tiếp địa (3) Tín hiệu

 Vì sao kết quả xử lý của hệ thống EGR+DOC+POC không có trang bị đo kiểm ??

Trong thực nghiệm tính năng, chúng ta định hướng sẵn hiệu suất công tác của DOC & POC, do đó ở mỗi trạng thái công tác của động cơ, từ trong thực nhiệm chúng ta có thể lấy ra lượng tàn dư chất có hại khí thải đuôi xe tương đối chuẩn xác, cho nên không cần tiến hành đo kiểm lại

Giải thích sự cố thường gặp của khống chế điện tử

Sự cố thường gặp của EGR