ข้ามไปเนื้อหา

ระบบหมุนเวียนไอเสีย

จากวิกิพีเดีย สารานุกรมเสรี

ระบบหมุนเวียนไอเสีย หรือ อีจีอาร์ (exhaust gas recirculation; EGR) เป็นเทคนิคหรือวิธีการลดการปล่อยก๊าซไนโตรเจนออกไซด์ (NOx) ในเครื่องยนต์สันดาปภายใน เทคโนโลยีนี้ใช้ได้กับทั้งเครื่องยนต์เบนซิน เครื่องยนต์ดีเซล หรือเครื่องยนต์ไฮโดรเจนบางรุ่น[1] ระบบนี้ทำงานโดยการหมุนเวียนไอเสียบางส่วนกลับเข้าไปยังห้องเผาไหม้ของเครื่องยนต์อีกครั้ง ไอเสียจะไปแทนที่อากาศบริสุทธิ์ (ไอดี) บางส่วน ทำให้ปริมาณออกซิเจน (O2) ในห้องเผาไหม้ลดลง เมื่อปริมาณออกซิเจนลดลง ปริมาณเชื้อเพลิงที่สามารถเผาไหม้ได้ภายในกระบอกสูบก็จะลดลง ส่งผลให้อุณหภูมิสูงสุดภายในกระบอกสูบลดลงตามไปด้วย ปริมาณไอเสียที่หมุนเวียนกลับเข้าไปจะขึ้นอยู่กับสภาพการทำงานของเครื่องยนต์ในขณะนั้น

ภายในห้องเผาไหม้ของเครื่องยนต์ แก๊สไนโตรเจนออกไซด์ (NOx) เกิดขึ้นจากการผสมกันของ ไนโตรเจนและออกซิเจนที่อุณหภูมิสูง โดยปกติจะเกิดขึ้นในช่วงที่แรงดันภายในห้องเผาไหม้ถึงจุดสูงสุด ในเครื่องยนต์ที่จุดระเบิดด้วยหัวเทียน ระบบ EGR นอกจากจะช่วยลดการเกิด NOx แล้ว ยังมีข้อดีเสริมอีกอย่างคือ ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการทำงานของเครื่องยนต์ เนื่องจากการนำไอเสียกลับเข้าไปผสมกับอากาศ ทำให้ส่วนผสมของอากาศกับเชื้อเพลิงเบาบางลง ช่วยให้เปิดลิ้นปีกผีเสื้อ (throttle) ได้กว้างขึ้น ส่งผลให้พลังงานที่สูญเสียไปกับการดูดอากาศเข้าห้องเผาไหม้ลดลง เครื่องยนต์เบนซินไดเรกต์อินเจ็กชั่นเทอร์โบของมาสด้าที่ใช้ชื่อว่า “สกายแอคทีฟ” (SkyActiv) อาศัยหลักการนำไอเสียกลับมาหมุนเวียนและลดอุณหภูมิลง เพื่อลดอุณหภูมิภายในห้องเผาไหม้ ช่วยให้เครื่องยนต์สามารถทำงานที่แรงสูงขึ้นโดยไม่ต้องปรับอัตราส่วนผสมระหว่างอากาศกับเชื้อเพลิงให้เข้มข้นขึ้น (enrich) เพื่อป้องกันการน็อกของเครื่องยนต์[2]

ในเครื่องยนต์เบนซิน ไอเสียที่เป็นแก๊สเฉื่อย (inert exhaust) จะเข้าไปแทนที่ส่วนผสมที่สามารถเผาไหม้ได้บางส่วนภายในห้องเผาไหม้ ส่งผลให้ปริมาณส่วนผสมที่พร้อมเผาไหม้ลดลง โดยที่อัตราส่วนระหว่างอากาศกับเชื้อเพลิง (air-fuel ratio) ไม่เปลี่ยนแปลง สำหรับเครื่องยนต์ดีเซล ไอเสียจะเข้าไปแทนที่ออกซิเจนส่วนเกินในส่วนผสมก่อนการเผาไหม้[3] เนื่องจากก๊าซไนโตรเจนออกไซด์ (NOx) เกิดขึ้นจากการที่ไนโตรเจนและออกซิเจน ผสมกันที่อุณหภูมิสูง ดังนั้น การที่ระบบ EGR ช่วยลดอุณหภูมิภายในห้องเผาไหม้ ย่อมส่งผลให้ปริมาณ NOx ที่เกิดขึ้นจากกระบวนการเผาไหม้ลดลงตามไปด้วย ก๊าซที่ถูกนำกลับเข้ามาใหม่ผ่านระบบ EGR จะมี ไนโตรเจนออกไซด์ และคาร์บอนมอนอกไซด์ (CO) อยู่ในปริมาณที่ใกล้เคียงกับสภาวะสมดุล (near equilibrium) ซึ่งปริมาณของ NOx และ CO ที่อยู่ในห้องเผาไหม้ตั้งแต่แรกนั้น จะช่วยยับยั้งการเกิดไอเสียเหล่านี้และมลพิษอื่น ๆ เพิ่มเติม เมื่อพิจารณาค่าเฉลี่ยในช่วงเวลาหนึ่ง อย่างไรก็ตาม คุณสมบัติทางเคมีของเชื้อเพลิงก็มีผลต่อปริมาณของไอเสียที่สามารถนำกลับมาใช้ในระบบ EGR ยกตัวอย่างเช่น เมทานอลสามารถทนต่อ EGR ได้มากกว่าน้ำมันเบนซิน

อ้างอิง

[แก้]
  1. "Mazda's description of their hydrogen rotary engine". คลังข้อมูลเก่าเก็บจากแหล่งเดิมเมื่อ 3 June 2021. สืบค้นเมื่อ 2021-06-04.
  2. Mazda’s Innovative 4-Cyl. Engine Pulls Like Big V-6. Ward's, 9 November 2017
  3. "Exhaust Emissions and Driveability – Chrysler Corporation, 1973". คลังข้อมูลเก่าเก็บจากแหล่งเดิมเมื่อ 26 July 2014. สืบค้นเมื่อ 24 February 2011.