Hệ thống tuần hoàn khí thải EGR (Exhaust Gas Recirculation) đóng vai trò quan trọng trong việc xử lý khí thải ô tô. Giúp giảm đáng kể lượng khí NOx độc hại phát thải ra môi trường. Bài viết sau đây sẽ giúp bạn hiểu rõ về cấu tạo, nguyên lý hoạt động và tầm quan trọng của hệ thống xử lý khí thải ô tô EGR trong các phương tiện hiện đại.

Hệ thống tuần hoàn khí thải EGR là gì?

Hệ thống tuần hoàn khí thải EGR là giải pháp kỹ thuật để xử lý khí thải ô tô. Đặc biệt là giảm thiểu lượng khí NOx (oxit nitơ) phát sinh trong quá trình đốt cháy nhiên liệu. Xử lý khí thải ô tô EGR hoạt động dựa trên nguyên lý đưa một phần khí thải đã được làm mát quay trở lại buồng đốt. Nhằm hạ nhiệt độ cháy và hạn chế sự hình thành NOx.

Hệ thống này xuất hiện lần đầu vào những năm 1970 và đã trở thành một trong những công nghệ quan trọng giúp các nhà sản xuất ô tô đáp ứng các tiêu chuẩn khí thải ngày càng nghiêm ngặt trên toàn cầu. Xử lý khí thải EGR giúp giảm ô nhiễm. Ngoài ra, còn góp phần nâng cao hiệu suất nhiên liệu của động cơ trong một số điều kiện hoạt động.

Cấu tạo và các thành phần chính của hệ thống EGR

Van EGR – Trái tim của hệ thống xử lý khí thải EGR

Van EGR là thành phần trung tâm trong hệ thống xử lý khí thải ô tô EGR. Có nhiệm vụ điều chỉnh lượng khí thải được đưa quay lại buồng đốt. 

Hiện nay có hai loại van EGR chính:

– Van EGR điện tử. Hoạt động dựa trên tín hiệu từ ECU (bộ điều khiển động cơ). Cho phép kiểm soát chính xác lượng khí thải tuần hoàn theo các điều kiện vận hành.

– Van EGR cơ khí: Được điều khiển bằng chân không, thường xuất hiện trong các mẫu xe đời cũ.

Van EGR thường được làm từ kim loại chịu nhiệt và có cấu tạo phức tạp để đảm bảo độ bền cũng như khả năng vận hành ổn định trong môi trường nhiệt độ cao.

Bộ làm mát EGR – Hạ nhiệt khí thải

Bộ làm mát EGR là một thành phần không thể thiếu trong hệ thống xử lý khí thải ô tô. Có nhiệm vụ giảm nhiệt độ của khí thải trước khi đưa quay lại buồng đốt. Thành phần này thường được thiết kế dạng bộ trao đổi nhiệt, sử dụng nước làm mát từ hệ thống làm mát động cơ để hạ nhiệt khí thải.

Việc làm mát khí thải không chỉ giúp hạn chế sự hình thành NOx mà còn ngăn ngừa các vấn đề có thể phát sinh khi đưa khí nóng trở lại buồng đốt, đảm bảo hiệu quả tối ưu cho quá trình xử lý khí thải EGR.

Cảm biến và bộ điều khiển

Để đảm bảo hệ thống EGR hoạt động hiệu quả, một loạt cảm biến được tích hợp để theo dõi các thông số như:

– Cảm biến nhiệt độ khí thải

– Cảm biến áp suất khí nạp

– Cảm biến vị trí van EGR

– Cảm biến lưu lượng khí

Tất cả dữ liệu từ các cảm biến này được gửi đến ECU. Giúp bộ điều khiển động cơ có thể tính toán và điều chỉnh chính xác lượng khí thải cần tuần hoàn trong từng điều kiện vận hành, tối ưu hóa hiệu quả xử lý khí thải ô tô EGR.

Nguyên lý hoạt động của hệ thống tuần hoàn khí thải EGR

Quá trình tuần hoàn khí thải

Quá trình tuần hoàn khí thải trong hệ thống xử lý khí thải ô tô EGR diễn ra qua một chuỗi các bước. Khi động cơ hoạt động, một lượng khí thải được lấy từ ống xả và dẫn qua bộ làm mát EGR để hạ nhiệt. Van EGR điều chỉnh mức độ mở đóng của mình theo tín hiệu từ ECU. Giúp kiểm soát lượng khí thải đưa vào đường nạp. Khí thải đã làm mát sau đó được đưa vào đường nạp, trộn với không khí mới và nạp vào xi-lanh. Hỗn hợp này tham gia vào quá trình đốt cháy, giảm lượng khí NOx phát sinh. Quá trình tuần hoàn khí thải chiếm khoảng 5-15% tổng lượng khí nạp. Tùy thuộc vào điều kiện vận hành và yêu cầu xử lý khí thải của từng loại động cơ.

Cơ chế giảm NOx của hệ thống EGR

Hệ thống xử lý khí thải ô tô EGR giảm phát thải NOx thông qua ba cơ chế chính:

– Giảm nhiệt độ cháy. Khí thải có khả năng hấp thụ nhiệt tốt hơn không khí thông thường. Giúp hạ nhiệt độ buồng đốt, từ đó hạn chế sự hình thành NOx (cần nhiệt độ trên 1600°C để tạo thành).

– Giảm nồng độ oxy. Việc thay thế một phần không khí nạp bằng khí thải làm giảm hàm lượng oxy trong hỗn hợp, hạn chế phản ứng oxy hóa nitơ.

– Thay đổi tỷ lệ nhiệt dung. Sự hiện diện của CO₂ và H₂O từ khí thải làm tăng nhiệt dung của hỗn hợp. Góp phần làm giảm nhiệt độ đỉnh trong quá trình cháy.

Lợi ích và hạn chế của hệ thống xử lý khí thải EGR

Lợi ích

Hệ thống xử lý khí thải ô tô EGR mang lại nhiều lợi ích đáng kể trong việc giảm thiểu ô nhiễm môi trường:

– Giảm đáng kể lượng khí NOx phát thải (có thể giảm tới 50-60%)

– Đáp ứng các tiêu chuẩn khí thải nghiêm ngặt như Euro 6

– Cải thiện hiệu suất nhiên liệu ở một số chế độ vận hành

– Giảm nhiệt độ đỉnh trong buồng đốt, góp phần kéo dài tuổi thọ động cơ

– Chi phí thấp hơn so với một số công nghệ xử lý khí thải ô tô khác

Hạn chế và vấn đề thường gặp

Hệ thống EGR cũng tồn tại một số hạn chế và vấn đề thường gặp:

– Có thể làm giảm công suất động cơ nếu không được thiết kế và điều chỉnh phù hợp

– Dễ bị tắc nghẽn do muội than và cặn bẩn tích tụ

– Yêu cầu bảo dưỡng định kỳ để đảm bảo hoạt động hiệu quả

– Có thể gây tăng phát thải hạt (PM) ở động cơ diesel nếu không kết hợp với các hệ thống lọc phù hợp

Bảo dưỡng và xử lý sự cố hệ thống EGR

Để đảm bảo hệ thống xử lý khí thải ô tô EGR hoạt động hiệu quả, cần thực hiện bảo dưỡng định kỳ bao gồm:

– Kiểm tra và vệ sinh van EGR mỗi 30.000-50.000 km

– Vệ sinh bộ làm mát EGR để loại bỏ cặn bẩn tích tụ

– Kiểm tra các ống dẫn khí và kết nối để phát hiện rò rỉ

– Cập nhật phần mềm ECU nếu có

Các dấu hiệu cho thấy hệ thống xử lý khí thải EGR gặp sự cố bao gồm đèn check engine sáng, động cơ hoạt động không ổn định, tăng mức tiêu thụ nhiên liệu và giảm công suất. Trong trường hợp này, nên đưa xe đến cơ sở bảo dưỡng chuyên nghiệp để được kiểm tra và xử lý.

Hệ thống tuần hoàn khí thải EGR đóng vai trò quan trọng trong việc xử lý khí thải ô tô. Đặc biệt là giảm phát thải NOx độc hại. Mặc dù còn một số hạn chế nhất định, công nghệ xử lý khí thải ô tô EGR vẫn đang được cải tiến liên tục và tiếp tục là một giải pháp hiệu quả về mặt chi phí để đáp ứng các tiêu chuẩn khí thải ngày càng nghiêm ngặt. Việc hiểu rõ về cấu tạo và nguyên lý hoạt động của hệ thống xử lý khí thải EGR không chỉ giúp chủ xe bảo dưỡng đúng cách mà còn nâng cao ý thức về tầm quan trọng của công nghệ này trong nỗ lực bảo vệ môi trường và sức khỏe cộng đồng. Truy cập ngay website  www.madinchem.com để cập nhật các bài viết hữu ích khác.