ข้ามไปเนื้อหา

การหมุนเวียนไอเสีย

จากวิกิพีเดีย สารานุกรมเสรี
(เปลี่ยนทางจาก ระบบหมุนเวียนไอเสีย)
ลิ้น EGR ตั้งอยู่ด้านบนของกล่องที่อยู่บนท่อร่วมไอดีของเครื่องยนต์ซ้าบ H ในซ้าบ 90 ปี 1987

การหมุนเวียนไอเสีย (อังกฤษ: Exhaust gas recirculation; ย่อ: EGR) เป็นเทคนิคที่ใช้ลดการปล่อยไนโตรเจนออกไซด์ (NOx)ในเครื่องยนต์สันดาปภายใน ทั้งเครื่องยนต์เบนซิน ดีเซล และเครื่องยนต์ไฮโดรเจนบางรุ่น[1] EGR ทำงานโดยนำไอเสียส่วนหนึ่งจากเครื่องยนต์กลับเข้าสู่กระบอกสูบอีกครั้ง ไอเสียจะเข้าไปแทนที่อากาศในห้องเผาไหม้ ทำให้ปริมาณออกซิเจน (O2) ลดลง การลดปริมาณออกซิเจนทำให้ปริมาณเชื้อเพลิงที่เผาไหม้ในกระบอกสูบลดลงตามไปด้วย ส่งผลให้อุณหภูมิสูงสุดในกระบอกสูบลดต่ำลง ปริมาณไอเสียที่นำกลับมาหมุนเวียนจริงนั้นแตกต่างกันไปตามตัวแปรเสริมการทำงานของเครื่องยนต์

ในกระบอกสูบ NOx เกิดจากการรวมตัวกันของไนโตรเจนและออกซิเจนในบรรยากาศภายใต้อุณหภูมิสูง และมักเกิดขึ้นที่จุดสูงสุดของแรงดันในกระบอกสูบ ในเครื่องยนต์จุดระเบิดด้วยประกายไฟ ประโยชน์เสริมจากการหมุนเวียนไอเสียผ่านลิ้น EGR ภายนอกคือช่วยเพิ่มประสิทธิภาพ เพราะการเจือจางส่วนผสมอากาศ-เชื้อเพลิงจะช่วยให้สามารถเปิดลิ้นปีกผีเสื้อได้กว้างขึ้นและลดการสูญเสียพลังงานจากการปั๊ม เครื่องยนต์เบนซินเทอร์โบ SkyActiv GDI ของมาสด้าใช้ไอเสียที่หมุนเวียนและถูกทำให้เย็นลงเพื่อลดอุณหภูมิในห้องเผาไหม้ ช่วยให้เครื่องยนต์สามารถทำงานที่ระดับบูสต์สูงขึ้นได้ก่อนที่จำเป็นต้องเพิ่มปริมาณเชื้อเพลิงในส่วนผสมอากาศ-เชื้อเพลิงเพื่อป้องกันอาการเครื่องยนต์เคาะ[2]

ในเครื่องยนต์เบนซิน ไอเสียที่ไม่เกิดการเผาไหม้นี้จะเข้าไปแทนที่ส่วนผสมที่สามารถติดไฟได้บางส่วนในกระบอกสูบ ทำให้ปริมาณส่วนผสมที่ใช้ในการเผาไหม้ลดลงโดยไม่มีผลกระทบต่ออัตราส่วนอากาศ-เชื้อเพลิง ในเครื่องยนต์ดีเซล ไอเสียจะเข้าไปแทนที่ออกซิเจนส่วนเกินในส่วนผสมก่อนการเผาไหม้[3] เนื่องจาก NOx จะก่อตัวขึ้นเมื่อส่วนผสมของไนโตรเจนและออกซิเจนถูกทำให้ร้อนในอุณหภูมิที่สูง อุณหภูมิในห้องเผาไหม้ที่ลดลงจากการทำงานของ EGR จึงช่วยลดปริมาณ ที่เกิดขึ้นจากกระบวนการเผาไหม้ได้ นอกจากนี้ ก๊าซที่ถูกนำกลับมาใช้ใหม่จากระบบ EGR ยังมีค่าความเข้มข้นของ NOx และ CO ในระดับใกล้เคียงกับจุดสมดุล ซึ่งการมีก๊าซเหล่านี้ในปริมาณเล็กน้อยตั้งแต่ต้นจะช่วยยับยั้งการก่อตัวของก๊าซเหล่านี้และมลพิษอื่น ๆ ได้เมื่อวัดค่าเฉลี่ยในช่วงเวลาหนึ่ง คุณสมบัติทางเคมีของเชื้อเพลิงแต่ละชนิดจะจำกัดปริมาณไอเสียที่สามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้ ตัวอย่างเช่น เมทานอลสามารถทนต่อการใช้ EGR ได้ดีกว่าน้ำมันเบนซิน[4]

ประวัติศาสตร์

[แก้]

EGR ในยุคแรกนั้นยังคงเป็นระบบที่ค่อนข้างดิบและหยาบ โดยบางระบบก็เป็นเพียงรูเล็กระหว่างท่อไอเสียและไอดีเท่านั้น ซึ่งจะปล่อยไอเสียเข้าไปยังท่อไอดีตลอดเวลาที่เครื่องยนต์ทำงาน สิ่งนี้ส่งผลให้เกิดปัญหาที่เลี่ยงไม่ได้ เช่น สตาร์ตติดยาก เดินเบาไม่เรียบ กำลังลดลง และสิ้นเปลืองเชื้อเพลิง[5] ต่อมาใน ค.ศ. 1973 ได้มีการพัฒนาระบบลิ้น EGR ที่ควบคุมด้วยสุญญากาศในท่อร่วมไอดีซึ่งจะเปิดหรือปิดเพื่อปล่อยไอเสียเข้าสู่ท่อร่วมไอดีในบางสภาวะเท่านั้น ระบบควบคุมมีความซับซ้อนมากขึ้นเมื่อผู้ผลิตยานยนต์เริ่มมีประสบการณ์มากขึ้น ตัวอย่างเช่น ระบบ "หมุนเวียนไอเสียควบคุมด้วยน้ำหล่อเย็น" ของฟ็อลคส์วาเกินใน ค.ศ. 1973 ซึ่งใช้เซ็นเซอร์อุณหภูมิน้ำหล่อเย็นเพื่อบล็อกสุญญากาศไปยังลิ้น EGR จนกว่าเครื่องยนต์จะถึงอุณหภูมิทำงาน[5] การทำเช่นนี้ช่วยป้องกันปัญหาด้านการขับขี่ที่เกิดจากการปล่อยไอเสียที่ไม่จำเป็น เนื่องจาก NOx จะก่อตัวขึ้นในสภาวะที่มีอุณหภูมิสูง โดยทั่วไปจะไม่เกิดขึ้นในขณะที่เครื่องยนต์เย็น นอกจากนี้ ลิ้น EGR ยังถูกควบคุมบางส่วนด้วยสุญญากาศที่ดึงมาจากเวนจูริของคาร์บูเรเตอร์ ซึ่งช่วยให้ควบคุมการไหลของ EGR ได้อย่างแม่นยำยิ่งขึ้น เฉพาะในช่วงที่เครื่องยนต์มีภาระที่ NOx มีแนวโน้มที่จะก่อตัวขึ้น[6] ต่อมามีการเพิ่มทรานสดิวเซอร์แรงดันย้อนกลับเข้าไปในการควบคุมลิ้น EGR เพื่อปรับการไหลของ EGR ให้เหมาะสมกับสภาวะการทำงานของเครื่องยนต์มากยิ่งขึ้น ปัจจุบันเครื่องยนต์สมัยใหม่ส่วนใหญ่จำเป็นต้องใช้ระบบหมุนเวียนไอเสียเพื่อผ่านมาตรฐานการปล่อย NOx อย่างไรก็ตาม นวัตกรรมล่าสุดได้นำไปสู่การพัฒนาเครื่องยนต์ที่ไม่จำเป็นต้องใช้ระบบนี้อีกต่อไป โดยเครื่องยนต์ไครส์เลอร์ Pentastar ขนาด 3.6 ลิตร เป็นหนึ่งในตัวอย่างที่ไม่ต้องใช้ EGR[7]

อีจีอาร์

[แก้]

ไอเสียมีทั้งไอน้ำและคาร์บอนไดออกไซด์ซึ่งทั้งสองอย่างมีอัตราส่วนความจุความร้อนที่ต่ำกว่าอากาศ การเพิ่มไอเสียเข้ามาจึงช่วยลดความดันและอุณหภูมิระหว่างการอัดไอเซนทรอปิกในกระบอกสูบ ส่งผลให้อุณหภูมิเปลวไฟแอเดียแบติกลดต่ำลง

ในเครื่องยนต์จุดระเบิดด้วยประกายไฟ (SI) โดยทั่วไป ไอเสียประมาณ 5 ถึง 15% จะถูกส่งกลับไปยังท่อร่วมไอดีในฐานะไอเสียหมุนเวียน (EGR) ปริมาณสูงสุดถูกจำกัดด้วยความจำเป็นที่ส่วนผสมจะต้องคงหน้าเปลวไฟต่อเนื่องในระหว่างการเผาไหม้ การใช้ EGR ที่มากเกินไปในระบบที่ตั้งค่าไม่ดีอาจทำให้เกิดการจุดระเบิดผิดพลาดและการเผาไหม้ไม่สมบูรณ์ แม้ EGR จะทำให้การเผาไหม้ช้าลงอย่างเห็นได้ชัด แต่ก็สามารถชดเชยได้ด้วยการเร่งจังหวะจุดระเบิด ผลกระทบของ EGR ต่อประสิทธิภาพเครื่องยนต์ส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับการออกแบบเครื่องยนต์จำเพาะ และบางครั้งก็นำไปสู่การประนีประนอมระหว่างประสิทธิภาพกับการลด NOx ในบางสถานการณ์ EGR ที่ทำงานอย่างถูกต้องตามทฤษฎีแล้วสามารถเพิ่มประสิทธิภาพของเครื่องยนต์เบนซินได้หลายกลไก:

  • ลดการสูญเสียจากการหรี่ลิ้นเร่ง การเพิ่มไอเสียเฉื่อยเข้าไปในระบบไอดีหมายความว่าสำหรับกำลังขับที่เท่ากัน ลิ้นปีกผีเสื้อจะต้องเปิดกว้างขึ้น ทำให้ความดันในท่อร่วมไอดีเพิ่มขึ้น และลดการสูญเสียจากการหรี่ลิ้นเร่ง[8]
  • ลดการคายความร้อน อุณหภูมิการเผาไหม้สูงสุดที่ลดลงไม่เพียงแต่ช่วยลดการก่อตัวของ NOx เท่านั้น แต่ยังลดการสูญเสียพลังงานความร้อนไปยังพื้นผิวห้องเผาไหม้ ทำให้มีพลังงานเหลือมากขึ้นสำหรับการแปลงเป็นพลังงานกลในระหว่างจังหวะขยายตัว
  • ลดการแตกตัวทางเคมี อุณหภูมิสูงสุดที่ต่ำลงทำให้พลังงานที่ปล่อยออกมาส่วนใหญ่ยังคงเป็นพลังงานสัมผัสใกล้ศูนย์ตายบน (TDC) แทนที่จะถูกผูกไว้ (ในช่วงต้นของจังหวะขยายตัว) ในการแตกตัวของผลผลิตการเผาไหม้ ผลกระทบนี้ถือว่าเล็กน้อยเมื่อเทียบกับสองข้อแรก

EGR มักไม่ถูกนำมาใช้ในขณะที่เครื่องยนต์ทำงานหนัก เนื่องจากจะทำให้กำลังสูงสุดลดลง เพราะไปลดประจุไอดี นอกจากนี้ยังไม่ใช้ EGR ขณะเครื่องยนต์เดินเบา (รอบต่ำ ไม่มีภาระ) เพราะจะทำให้การเผาไหม้ไม่เสถียร ส่งผลให้เครื่องยนต์เดินเบาไม่เรียบ

เนื่องจาก EGR นำไอเสียบางส่วนกลับมาใช้ใหม่ เมื่อเวลาผ่านไปลิ้น EGR อาจเกิดการอุดตันจากคราบเขม่า ซึ่งจะทำให้ลิ้นทำงานได้ไม่ถูกต้อง ลิ้น EGR ที่อุดตันบางครั้งสามารถทำความสะอาดได้ แต่ถ้าลิ้นเสียจำเป็นต้องเปลี่ยนใหม่

เครื่องยนต์ดีเซล

[แก้]
ลิ้น EGR อิเล็กทรอนิกส์สำหรับเครื่องยนต์ VW BMN

เนื่องจากเครื่องยนต์ดีเซลต้องอาศัยความร้อนจากการอัดอากาศเพื่อจุดระเบิดเชื้อเพลิง จึงมีความแตกต่างโดยพื้นฐานจากเครื่องยนต์จุดระเบิดด้วยประกายไฟ กระบวนการเผาไหม้ของเชื้อเพลิงดีเซลนั้น การเผาไหม้ที่สมบูรณ์ที่สุดจะเกิดขึ้นที่อุณหภูมิสูงสุด แต่น่าเสียดายที่การผลิตไนโตรเจนออกไซด์ (NOx) จะเพิ่มขึ้นเมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น ดังนั้น เป้าหมายของ EGR จึงเป็นการลดการผลิต NOx โดยการลดอุณหภูมิในการเผาไหม้ลง

ในเครื่องยนต์ดีเซลสมัยใหม่ โดยปกติแล้วไอเสียจาก EGR จะถูกทำให้เย็นลงด้วยอุปกรณ์แลกเปลี่ยนความร้อนเพื่อให้สามารถนำไอเสียที่หมุนเวียนกลับมาใช้ในปริมาณที่มากขึ้นได้ อย่างไรก็ดี ยังคงมี EGR ที่ไม่ได้มีการระบายความร้อนอยู่ด้วย มักถูกเรียกว่าการหมุนเวียนก๊าซร้อน (hot-gas recirculation หรือ HGR) ส่วนประกอบของ EGR แบบระบายความร้อนต้องเผชิญกับการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิที่เกิดขึ้นซ้ำ ๆ และอย่างรวดเร็ว ซึ่งอาจทำให้เกิดการรั่วไหลของน้ำหล่อเย็นและส่งผลให้เครื่องยนต์เสียหายรุนแรงได้[9][10]

ต่างจากเครื่องยนต์จุดระเบิดด้วยประกายไฟ เครื่องยนต์ดีเซลไม่ได้ถูกจำกัดด้วยความจำเป็นต้องมีแนวด้านหน้าเปลวไฟที่ต่อเนื่อง นอกจากนี้ เนื่องจากเครื่องยนต์ดีเซลทำงานโดยมีอากาศส่วนเกินเสมอ จึงได้รับประโยชน์ (ในแง่การลดปริมาณ NOx) จากอัตรา EGR ที่สูงถึง 50% อย่างไรก็ดี อัตรา EGR ที่ 50% นั้นเหมาะสมกับการทำงานของเครื่องยนต์ดีเซลในรอบเดินเบาเท่านั้นเนื่องจากเป็นช่วงที่มีอากาศส่วนเกินมาก

เนื่องจากเครื่องยนต์ดีเซลสมัยใหม่มักมีลิ้นปีกผีเสื้อ EGR จึงสามารถลดความจำเป็นในการหรี่ลิ้นปีกผีเสื้อได้ ทำให้ลดการสูญเสียพลังงานในลักษณะเดียวกันกับที่เกิดขึ้นในเครื่องยนต์เบนซิน ในเครื่องยนต์ดูดอากาศธรรมชาติ (กล่าวคือ ไม่มีเทอร์โบ) การลดการหรี่ลิ้นปีกผีเสื้อยังช่วยลดปัญหาการที่น้ำมันเครื่องถูกดูดผ่านแหวนลูกสูบเข้าไปในกระบอกสูบและทำให้เกิดคราบเขม่าจากน้ำมันเครื่องได้ด้วย (ประโยชน์ข้อนี้ใช้ได้กับเครื่องยนต์ที่ไม่มีเทอร์โบเท่านั้น)

โดยเฉพาะในเครื่องยนต์ดีเซล EGR มีข้อเสียร้ายแรงอย่างหนึ่งคือทำให้อายุการใช้งานของเครื่องยนต์สั้นลง ตัวอย่างเช่น เนื่องจาก EGR ส่งแก๊สไอเสียกลับเข้าสู่ท่อไอดีของกระบอกสูบโดยตรงโดยไม่มีการกรอง ไอเสียนี้จึงมีอนุภาคคาร์บอนปะปนอยู่ และเนื่องจากอนุภาคขนาดเล็กเหล่านี้มีฤทธิ์กัดกร่อน การหมุนเวียนของสารนี้กลับเข้าไปในกระบอกสูบจึงทำให้เครื่องยนต์สึกหรอมากขึ้น ทั้งนี้เป็นเพราะอนุภาคคาร์บอนเหล่านี้จะเล็ดลอดผ่านแหวนลูกสูบ (ทำให้เกิดการสึกหรอที่บริเวณรอยต่อระหว่างลูกสูบกับกระบอกสูบในกระบวนการ) และไปสิ้นสุดลงในน้ำมันเครื่องในห้องข้อเหวี่ยง ซึ่งจะทำให้เกิดการสึกหรอต่อไปทั่วทั้งเครื่องยนต์ เพียงเพราะขนาดที่เล็กจิ๋วของพวกมันสามารถลอดผ่านไส้กรองน้ำมันเครื่องทั่วไปได้ ทำให้พวกมันสามารถหมุนเวียนอยู่ได้เรื่อย ๆ (จนกว่าจะมีการเปลี่ยนถ่ายน้ำมันเครื่องครั้งต่อไป)[11]

ไอเสียซึ่งประกอบด้วยไนโตรเจน คาร์บอนไดออกไซด์ และไอน้ำเป็นส่วนใหญ่ มีค่าความจุความร้อนจำเพาะสูงกว่าอากาศ จึงยังคงช่วยลดอุณหภูมิสูงสุดของการเผาไหม้ได้ อย่างไรก็ตาม การเพิ่ม EGR เข้าไปในเครื่องยนต์ดีเซลจะไปลดอัตราส่วนความจุความร้อนจำเพาะของก๊าซที่เผาไหม้ในจังหวะกำลัง ซึ่งจะลดปริมาณกำลังที่ลูกสูบสามารถดึงออกมาได้ และทำให้ประสิทธิภาพทางอุณหพลศาสตร์ลดลง

EGR มีแนวโน้มจะลดความสมบูรณ์ของการเผาไหม้เชื้อเพลิงในระหว่างจังหวะกำลังของเครื่องยนต์ด้วย นี่เห็นได้ชัดจากปริมาณอนุภาคไอเสียที่เพิ่มขึ้น ซึ่งสอดคล้องกับการเพิ่มขึ้นของ EGR[12][13]

อนุภาคขนาดเล็ก (ส่วนใหญ่เป็นคาร์บอนหรือที่เรียกว่าเขม่า) ที่เผาไหม้ไม่หมดในจังหวะกำลังถือเป็นพลังงานที่สูญเปล่า เนื่องจากกฎระเบียบที่เข้มงวดขึ้นเกี่ยวกับอนุภาคขนาดเล็ก ผลกระทบของ EGR ที่ทำให้เกิดเขม่าเพิ่มขึ้นจึงจำเป็นต้องมีการควบคุมการปล่อยมลพิษเพิ่มเติมเพื่อชดเชยปริมาณอนุภาคขนาดเล็กที่เพิ่มขึ้น อุปกรณ์ที่ใช้ควบคุมเขม่าที่พบได้บ่อยที่สุดคือตัวกรองอนุภาคดีเซล (DPF) ซึ่งติดตั้งอยู่ท้ายเครื่องยนต์ในระบบไอเสีย อุปกรณ์นี้จะดักจับเขม่าไว้ แต่ทำให้ประสิทธิภาพการใช้เชื้อเพลิงลดลงเนื่องจากเกิดแรงดันย้อนกลับ

ตัวกรองอนุภาดีเซลมีข้อกำหนดเฉพาะในการใช้งานและการบำรุงรักษา ประการแรก เมื่อ DPF ดักจับอนุภาคเขม่า (ซึ่งเกิดขึ้นมากขึ้นจากการใช้ EGR) ตัว DPF เองก็จะค่อย ๆ เต็มไปด้วยเขม่า จากนั้น เขม่าเหล่านี้จะต้องถูกเผาออก ไม่ว่าจะด้วยวิธีแบบใช้หรือไม่ใช้ความร้อน

ที่อุณหภูมิสูงเพียงพอ ไนโตรเจนไดออกไซด์ซึ่งเป็นส่วนประกอบของสารมลพิษ NOx จะทำหน้าที่เป็นตัวออกซิไดซ์หลักของเขม่าที่ถูกดักจับใน DPF ที่อุณหภูมิทำงานปกติ กระบวนการนี้เรียกว่าการคืนสภาพแบบไม่ใช้ความร้อน ซึ่งมีประสิทธิภาพเพียงบางส่วนในการเผาเขม่าที่ถูกดักจับออกไป และโดยเฉพาะเมื่ออัตรา EGR สูง ประสิทธิภาพของการคืนสภาพจะลดลงไปอีก ซึ่งในทางกลับกัน ทำให้จำเป็นต้องมีการคืนสภาพ DPF แบบใช้ความร้อนเป็นระยะ โดยการเผาไหม้น้ำมันดีเซลโดยตรงในตัวเร่งปฏิกิริยาออกซิเดชันเพื่อเพิ่มอุณหภูมิไอเสียที่ไหลผ่าน DPF ให้สูงขึ้นอย่างมากจนถึงจุดที่เขม่าถูกเผาไหม้ด้วยออกซิเจนที่หลงเหลืออยู่ในไอเสียจนหมด

เนื่องจากทั้งเชื้อเพลิงดีเซลและน้ำมันเครื่องมีสิ่งเจือปนที่ไม่สามารถเผาไหม้ได้ (เช่น โลหะและแร่ธาตุ) การเผาเขม่า (PM) ใน DPF จึงทำให้เกิดสารตกค้างที่เรียกว่าเถ้า ด้วยเหตุนี้ หลังการคืนสภาพซ้ำกันหลายครั้ง ในที่สุด DPF ก็จะต้องถูกถอดออกมาทำความสะอาดในกระบวนการพิเศษภายนอก หรือไม่ก็ต้องเปลี่ยนใหม่

อย่างที่ได้กล่าวไปก่อนหน้านี้ การป้อนไอเสียที่มีออกซิเจนต่ำเข้าสู่ท่อไอดีของเครื่องยนต์ดีเซลทำให้มีอุณหภูมิการเผาไหม้ต่ำลง ซึ่งช่วยลดการปล่อย NOx นอกจากนี้ การแทนที่อากาศบริสุทธิ์บางส่วนด้วยก๊าซเฉื่อยจาก EGR ยังช่วยให้เครื่องยนต์สามารถลดปริมาณเชื้อเพลิงที่ฉีดได้โดยไม่ส่งผลกระทบต่ออัตราส่วนผสมอากาศ-เชื้อเพลิงในอุดมคติ จึงช่วยลดการสิ้นเปลืองเชื้อเพลิงในสถานการณ์ที่เครื่องยนต์มีภาระต่ำ (เช่น ขณะรถกำลังแล่นแบบลอยตัวหรือขับด้วยความเร็วคงที่) EGR จะไม่ลดทอนกำลังของเครื่องยนต์ในทุกกรณี เนื่องจากจะไม่มีการใช้งานระบบนี้ในสถานการณ์ที่เครื่องยนต์มีภาระสูง ซึ่งช่วยให้เครื่องยนต์ยังคงสามารถสร้างกำลังสูงสุดได้เมื่อจำเป็น แต่ก็ยังคงประหยัดเชื้อเพลิงได้แม้จะมีปริมาตรกระบอกสูบใหญ่เมื่อการทำงานที่ภาระบางส่วนก็เพียงพอต่อความต้องการกำลังของรถและผู้ขับขี่

EGR ไม่เกี่ยวข้องกับการหมุนเวียนไอระเหยน้ำมันเครื่องจากระบบระบายอากาศห้องข้อเหวี่ยง (PCV) เนื่องจาก PCV มีไว้เพื่อลดการปล่อยไอระเหยของน้ำมันเครื่องเท่านั้น และสามารถมีอยู่ในเครื่องยนต์ที่มีหรือไม่มี EGR ก็ได้ อย่างไรก็ดี ส่วนผสมสามอย่างที่เกิดจากการใช้ทั้ง EGR และ PCV ในเครื่องยนต์เดียวกัน (คือ ไอเสีย อากาศบริสุทธิ์ และไอระเหยน้ำมันเครื่อง) สามารถทำให้เกิดคราบเหนียวคล้ายยางมะตอยสะสมในท่อร่วมไอดีและลิ้นได้ ส่วนผสมนี้ยังสามารถสร้างปัญหาให้กับชิ้นส่วนต่าง ๆ เช่น แผ่นกั้นอากาศ หากมีการติดตั้งอยู่ (ปัญหาเหล่านี้ ซึ่งคล้ายกับวงจรป้อนกลับที่เป็นอันตราย จะยิ่งแย่ลงเมื่อเครื่องยนต์มีอายุมากขึ้น ตัวอย่างเช่น เมื่อแหวนลูกสูบสึกหรอมากขึ้น น้ำมันเครื่องในห้องข้อเหวี่ยงก็จะเข้าสู่กระแสไอเสียมากขึ้น ในขณะเดียวกัน เชื้อเพลิง เขม่า และผลผลิตจากการเผาไหม้ก็จะเข้าสู่น้ำมันเครื่องได้มากขึ้นด้วย)

การหมุนเวียนไอเสียและไอน้ำมันเครื่องจากห้องข้อเหวี่ยงกลับมาใช้ใหม่ส่งผลให้มีการผลิตเขม่าเพิ่มขึ้นอีกครั้ง อย่างไรก็ดี ปัญหานี้จะถูกแก้ไขได้อย่างมีประสิทธิภาพด้วย DPF ซึ่งจะทำหน้าที่ดักจับอนุภาคเหล่านี้และในที่สุดจะเผาไหม้อนุภาคที่ยังไม่ถูกเผาไหม้ให้หมดไปในระหว่างกระบวนการคืนสภาพ โดยจะเปลี่ยนพวกมันให้กลายเป็น CO2 และไอน้ำ ซึ่งก๊าซเหล่านี้ไม่มีผลกระทบด้านลบต่อสุขภาพเหมือนกับ NOx[14]

EGR แบบระบายความร้อนที่ใช้ในปัจจุบันช่วยลดการสึกหรอของเครื่องยนต์โดยใช้ความร้อนที่ได้จากไอเสียที่หมุนเวียนกลับมาช่วยทำให้อุณหภูมิของน้ำหล่อเย็นและเสื้อสูบเพิ่มขึ้นจนถึงอุณหภูมิทำงานได้เร็วขึ้น นอกจากนี้ยังช่วยลดการสิ้นเปลืองเชื้อเพลิงด้วยการลดช่วงเวลาหลังสตาร์ตเครื่องยนต์ในขณะเครื่องยนต์ยังเย็นอยู่ ซึ่งโดยปกติแล้วจะต้องมีการฉีดเชื้อเพลิงในปริมาณมากขึ้นเล็กน้อยเข้าไปในกระบอกสูบเพื่อชดเชยผลกระทบจากการที่ไอเชื้อเพลิงควบแน่นบนผนังกระบอกสูบและการเผาไหม้ที่มีประสิทธิภาพลดลงเนื่องจากเสื้อสูบยังคงมีอุณหภูมิต่ำกว่าอุณหภูมิการทำงานที่เหมาะสม การลดอุณหภูมิการเผาไหม้ยังช่วยลดการออกซิเดชันของน้ำมันเครื่องด้วย เนื่องจากปัจจัยสำคัญที่สุดที่ส่งผลต่อน้ำมันเครื่องคือการสัมผัสกับอุณหภูมิสูง[15]

แม้ผู้ผลิตเครื่องยนต์จะปฏิเสธที่จะเปิดเผยรายละเอียดเกี่ยวกับผลกระทบของ EGR ที่มีต่อความประหยัดน้ำมัน แต่กฎระเบียบของ EPA ใน ค.ศ. 2002 ที่นำไปสู่การใช้ EGR แบบระบายความร้อนนั้นมีความสัมพันธ์กับประสิทธิภาพเครื่องยนต์ที่ลดลง 3% ซึ่งสวนทางกับแนวโน้มที่ประสิทธิภาพเพิ่มขึ้น 0.5% ต่อปี[16]

ดูเพิ่ม

[แก้]

แหล่งที่มา

[แก้]
  • Heywood, John B., "Internal Combustion Engine Fundamentals," McGraw Hill, 1988.
  • van Basshuysen, Richard, and Schäfer, Fred, "Internal Combustion Engine Handbook," SAE International, 2004.
  • "Bosch Automotive Handbook," 3rd Edition, Robert Bosch GmbH, 1993.
  • Alger, Terry (2010). "Clean and Cool" (PDF). Technology Today. 31 (2). San Antonio, Texas: Southwest Research Institute: 10–13. ISSN 1528-431X. สืบค้นเมื่อ 8 เมษายน 2017.
  • Sileghem, Louis; Van De Ginste, Maarten; Sierens, Roger; Verhelst, Sebastian; Vancoillie, Jeroen (2011). "Methanol as a Fuel for Modern Spark-Ignition Engines: Efficiency Study". Department of Flow, Heat and Combustion Mechanics. Ghent, Belgium: Ghent University. สืบค้นเมื่อ 19 มีนาคม 2019 – โดยทาง Research Gate.

อ้างอิง

[แก้]
  1. ↑ "Mazda's description of their hydrogen rotary engine". ข้อมูลเก่าจากต้นฉบับ เมื่อ 3 มิถุนายน 2021. สืบค้นเมื่อ 4 มิถุนายน 2021.
  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". ข้อมูลเก่าจากต้นฉบับ เมื่อ 26 กรกฎาคม 2014. สืบค้นเมื่อ 24 กุมภาพันธ์ 2011.
  4. ↑ Sileghem & Van De Giste, 2011. Quote: "The results on the Audi-engine indicate that methanol is more EGR tolerant than gasoline, due to its higher flame speed. An EGR tolerance of 27% was found when methanol was used. The efficiencies of the methanol-fueled engine obtained with EGR are higher to those obtained with throttled stoichiometric operation."
  5. 1 2 Rosen, Erwin M., บ.ก. (1975). The Peterson automotive troubleshooting & repair manual. Grosset & Dunlap, Inc. ISBN 978-0-448-11946-5.
  6. ↑ "1973 Cleaner Air System Highlights" – Chrysler Corporation เก็บถาวร 24 กันยายน 2015 ที่ เวย์แบ็กแมชชีน, imperialclub.com
  7. ↑ "2011 Dodge Challenger Officially Revealed With 305-HP Pentastar V6". autoguide.com. 22 ตุลาคม 2010. สืบค้นเมื่อ 26 กันยายน 2011.
  8. ↑ Alger, 2010. Quote: "Recent studies performed by engineers at Southwest Research Institute (SwRI) have examined the role that exhaust gas recirculation (EGR) can play in reducing, or even eliminating, these sources of inefficiency in gasoline engines. In internally funded research, they determined that EGR can improve the fuel consumption of both direct-injected and port-injected gasoline engines by reducing pumping losses, mitigating knock, cooling the exhaust and eliminating the need for fuel enrichment."
  9. ↑ Editor, Digital360 (2 เมษายน 2024). "How do I know if my EGR cooler is failing? | Natrad". Natrad Radiators & Auto Air (ภาษาอังกฤษแบบอเมริกัน). สืบค้นเมื่อ 11 เมษายน 2024. {{cite web}}: |last= มีชื่อทั่วไป (วิธีใช้)CS1 maint: numeric names: authors list (ลิงก์)
  10. ↑ "Can a defective EGR valve cause coolant loss?". Auto Expert John Cadogan (ภาษาอังกฤษแบบออสเตรเลีย). 10 ธันวาคม 2021. สืบค้นเมื่อ 11 เมษายน 2024.
  11. ↑ Dennis A., Garner C., Taylor D. (1999). The Effect of EGR on Diesel Engine Wear, SAE 1999-01-0839, In-Cylinder Diesel Particulate and แม่แบบ:NOx Control 1999
  12. ↑ Nagel, John (2002). Diesel Engine and Fuel System Repair, ISBN 0130929816.
  13. ↑ Bennett, Sean (2004). Medium/Heavy Duty Truck Engines, Fuel & Computerized Management Systems 2nd Edition, ISBN 1401814999.
  14. ↑ SCR or EGR? - FleetOwner magazine.
  15. ↑ What Causes Engine Oil Oxidation?, 18 มีนาคม 2021
  16. ↑ Review of the 21st Century Truck Partnership, National Academies Press, 2008, น. 98, ISBN 9780309178266

แหล่งข้อมูลอื่น

[แก้]
เข้าถึงจาก "https://th.wikipedia.org/w/index.php?title=การหมุนเวียนไอเสีย&oldid=12897878"