Hệ thống tuần hoàn khí thải EGR: Cấu tạo và nguyên lý hoạt động

Hệ thống tuần hoàn khí thải EGR được phát minh từ đầu những năm 1970, đóng vai trò quan trọng trong việc giảm đáng kể lượng khí thải NOx độc hại ra ngoài môi trường. Bài viết này sẽ đi sâu khám phá cấu tạo, nguyên lý hoạt động và tầm quan trọng của hệ thống EGR trên ô tô.

Hệ thống tuần hoàn khí thải EGR xe ô tô là gì?

Hệ thống tuần hoàn khí thải EGR là một hệ thống kiểm soát khí thải trên động cơ đốt trong. Chức năng chính của nó là đưa một phần nhỏ khí thải từ buồng xả trở lại buồng đốt thông qua đường nạp. 

Mục đích không phải là tái sử dụng năng lượng từ khí thải, mà là để thay đổi thành phần và nhiệt độ của hỗn hợp cháy bên trong xi-lanh, từ đó giảm lượng khí thải độc hại, đặc biệt là NOx.

Mục đích ra đời của hệ thống EGR trên ô tô

Mục đích cốt lõi và quan trọng nhất của hệ thống EGR là giảm thiểu lượng khí thải NOx được tạo ra trong quá trình đốt cháy nhiên liệu.

Khí NOx (bao gồm NO, NO₂, N₂O₅…) được hình thành khi nhiệt độ và áp suất trong buồng đốt rất cao, đặc biệt ở điều kiện động cơ tải trung bình và cao, khiến khí Nitơ (N₂) trong không khí phản ứng với Oxy (O₂) ở nhiệt độ cao.

Chính vì vậy, hệ thống EGR ra đời như một giải pháp hiệu quả để kiểm soát và giảm lượng NOx phát thải, đáp ứng các tiêu chuẩn khí thải ngày càng chặt chẽ trên toàn cầu.

Kết quả từ một vài nghiên cứu cho thấy EGR có hiệu quả trong việc cắt giảm tới 60% khí NOx phát sinh từ quá trình đốt cháy. Đây là một trong những công nghệ giúp đáp ứng các tiêu chuẩn khí thải ngày càng cao như EURO 4 góp phần bảo vệ môi trường.

Hệ thống EGR cũng được đánh giá là dễ ứng dụng và có chi phí hợp lý, đó là lý do nó được trang bị rộng rãi trên nhiều dòng xe.

Cấu tạo của hệ thống EGR trên ô tô

Hệ thống EGR trên ô tô có thể có cấu tạo hơi khác nhau tùy thuộc vào loại động cơ, đời xe và nhà sản xuất. Tuy nhiên, các bộ phận chính thường bao gồm:

• Van EGR (EGR Valve): Bộ phận điều khiển trung tâm, quyết định lưu lượng khí thải được đưa từ đường xả sang đường nạp. Van có thể được điều khiển bằng chân không hoặc phổ biến hơn là điều khiển điện tử bởi ECU động cơ.

• Hệ thống ống dẫn khí thải (EGR Passage/Pipe): Các đường ống hoặc rãnh dẫn khí thải có khả năng chịu nhiệt cao, nối từ đường ống xả tới đường ống nạp.
• Các cảm biến và Bộ điều khiển động cơ (ECU): ECU nhận tín hiệu từ các cảm biến (vị trí bướm ga, tốc độ động cơ, nhiệt độ nước làm mát, lưu lượng khí nạp…) để tính toán chính xác lượng khí thải cần tuần hoàn và điều khiển van EGR đóng/mở phù hợp với điều kiện hoạt động của động cơ.
• Bộ làm mát khí thải EGR: Trước khi hòa trộn với khí nạp, khí thải nóng sẽ được làm mát bằng dung dịch làm mát động cơ. Việc làm mát này là cần thiết để tránh làm tăng nhiệt độ khí nạp, điều có thể làm giảm hiệu suất động cơ, đồng thời giúp giảm nhiệt độ buồng đốt hiệu quả hơn nữa, tối ưu hóa việc giảm NOx.

Những bộ phận này đóng vai trò thiết yếu trong việc kiểm soát khí thải. Khi cần bảo dưỡng hoặc thay thế các chi tiết trong hệ thống EGR, việc lựa chọn phụ tùng chất lượng là vô cùng quan trọng. Hãy liên hệ Phụ tùng Đức Anh qua Zalo/Hotline: 0979722210 để được tư vấn chi tiết và nhanh chóng.

Nguyên lý hoạt động của hệ thống EGR trên ô tô

Dựa trên kiến thức ô tô, nguyên lý hoạt động của hệ thống EGR là đưa một lượng khí thải phù hợp trở lại buồng đốt để làm giảm nhiệt độ cháy và nồng độ oxy trong hỗn hợp nạp.

Khi động cơ hoạt động ở chế độ tải trung bình hoặc cao (điều kiện dễ phát sinh nhiều NOx), ECU sẽ phân tích dữ liệu từ các cảm biến. Xác định lượng khí thải tối ưu cần tuần hoàn, ECU sẽ gửi tín hiệu điều khiển mở van EGR.

Một phần khí thải từ đường ống xả được dẫn qua ống dẫn đi vào đường ống nạp, hòa trộn với không khí sạch và nhiên liệu. Hỗn hợp mới này (không khí + nhiên liệu + khí thải) đi vào buồng đốt. Sự hiện diện của các khí trơ từ khí thải làm loãng hỗn hợp, giảm lượng oxy tham gia phản ứng và hấp thụ nhiệt.

Kết quả là nhiệt độ đỉnh của quá trình cháy giảm xuống. Khi nhiệt độ buồng đốt thấp hơn, phản ứng hóa học tạo NOx bị hạn chế mạnh mẽ.

Lượng khí thải tuần hoàn được kiểm soát chặt chẽ:

• Trên động cơ xăng, tỷ lệ khí thải tuần hoàn thường dao động trong khoảng 5% – 15% lượng khí nạp. Nếu tỷ lệ này vượt quá cao (trên 15%), có thể gây khó khăn khi khởi động và khiến động cơ hoạt động không ổn định.
• Trên các động cơ diesel hiện đại có sử dụng bộ làm mát khí thải, tỷ lệ khí thải tuần hoàn có thể cao hơn đáng kể, thậm chí lên tới khoảng 50% lượng khí nạp trong một số điều kiện, do động cơ diesel ít nhạy cảm với việc loãng hỗn hợp nạp hơn động cơ xăng.

Hệ thống EGR thường không hoạt động khi động cơ chạy không tải, khởi động lạnh hoặc ở tải rất cao (khi cần công suất tối đa), bởi lúc đó việc tuần hoàn khí thải không cần thiết để giảm NOx hoặc có thể ảnh hưởng tiêu cực đến hiệu suất động cơ.

Tại sao nên sử dụng hệ thống EGR cho xe ô tô

Hệ thống EGR được áp dụng rộng rãi trên hầu hết các loại xe ô tô động cơ đốt trong hiện đại vì những lợi ích thiết thực sau:

• Giảm phát thải NOx hiệu quả: Đây là vai trò chính, giúp xe đáp ứng các tiêu chuẩn khí thải quốc tế và đóng góp vào việc cải thiện chất lượng không khí. Việc giảm tới 60% lượng NOx là minh chứng rõ ràng cho hiệu quả này.
• Hỗ trợ đáp ứng tiêu chuẩn khí thải: Công nghệ EGR là một phần quan trọng giúp động cơ đạt các tiêu chuẩn khắt khe như EURO 4.
• Cải thiện hiệu quả nhiên liệu và giảm kích nổ (động cơ xăng): Bằng cách giảm nhiệt độ cháy, EGR giúp giảm hiện tượng kích nổ trong động cơ xăng, cho phép ECU điều khiển thời điểm đánh lửa tối ưu hơn, từ đó có thể mang lại hiệu quả sử dụng nhiên liệu tốt hơn trong một số điều kiện hoạt động.
• Chi phí ứng dụng hợp lý: So với một số công nghệ xử lý khí thải phức tạp khác, EGR có chi phí sản xuất và tích hợp vào động cơ tương đối cạnh tranh.

Hệ thống tuần hoàn khí thải EGR đóng vai trò thiết yếu trong việc giảm ô nhiễm khí NOx, giúp xe ô tô ngày càng thân thiện hơn với môi trường. Để bảo dưỡng hoặc thay thế các phụ tùng trong hệ thống EGR hãy liên hệ Phụ Tùng Đức Anh qua 0979722210 để được tư vấn chi tiết.