EGR Valve วาล์วEGRระบบควบคุมก๊าซไอเสีย

 วาล์ว EGR ระบบควบคุมก๊าซไอเสีย Exhaust Emission Control
     ท่อไอเสีย เป็นระบบที่ใช้สำหรับควบคุมปริมาณของสารประกอบที่เป็นพิษในก๊าซไอเสีย ให้อยู่ในค่าที่กำหนดหรือปริมาณน้อยที่สุด ในก๊าซไอเสียจะมีสารประกอบที่เป็นอันตรายต่อสิ่งมีชีวิตอยู่ 3 ชนิด คือ คาร์บอนมอนออกไซด์ (CO) ไฮโดรคาร์บอน (HC) และไนโตรเจนออกไซด์ (NOx) สารประกอบเหล่านี้จะเกิดขึ้นจากการเผาไหม้ของเชื้อเพลิงที่ไม่สมบูรณ์ หรืออุณหภูมิในการเผาไหม้ที่สูงเกินไป การลดปริมาณของ (CO) (HC) และ (NOx) ในก๊าซไอเสียจะมีอยู่หลายวิธี เช่น การหมุนเวียนก๊าซไอเสียบางส่วนกลับไปเผาไหม้ใหม่ ฉีดอากาศเข้าไปผสมกับก๊าซไอเสีย ให้ก๊าซไอเสียไหลผ่านเครื่องกรองไอเสียหรือเครื่องแปรสภาพก๊าซไอเสีย เป็นต้น 
 
ระบบหมุนเวียนก๊าซไอเสีย (Exhaust Gas Recirculation System) หรือ EGR
     EGR มีทั้งในเครื่องยนต์เบนซินและดีเซล ระบบ EGR เป็นระบบที่นำก๊าซไอเสียบางส่วนวนกลับมายังท่อไอดี เพื่อผสมกับอากาศและน้ำมันเชื้อเพลิงที่ป้อนเข้ากระบอกสูบ การนำก๊าซไอเสียบางส่วนกลับมาผสมกับอากาศและน้ำมันเชื้อเพลิงที่ป้อนเข้ากระบอกสูบจะทำให้อุณหภูมิการเผาไหม้ของเชื้อเพลิงลดต่ำลง ซึ่งจะเป็นการลดปริมาณของ ไนโตรเจนออกไซด์ (NOx) ในก๊าซไอเสีย เนื่องจากการเผาไหม้ของเชื้อเพลิงที่มีอุณหภูมิสูงเกินกว่า 1,927 องศาเซลเซีplจะทำให้เกิดไนโตรเจนออกไซด์มาก ระบบหมุนเวียนก๊าซไอเสียจะประกอบด้วยวาล์ว EGR สำหรับทำหน้าที่เปิดให้ก๊าซไอเสียบางส่วนจากท่อร่วมไอเสียกลับไปยังท่อร่วมไอดี วาล์ว EGR ที่ใช้ในระบบหมุนเวียนไอเสีย จะมีอยู่หลายแบบบตามที่ผู้ผลิตเครื่องยนต์ออกแบบ เช่น แบบควบคุมด้วยสูญญากาศ แบบควบคุมด้วยสูญญากาศและความร้อน แบบควบคุมด้วยแรงดันย้อนกลับของไอเสีย และแบบควบคุมด้วยระบบอิเล็กทรอนิกส์หรือคอมพิวเตอร์ เป็นต้น 

 
1. วาล์ว EGR แบบควบคุมด้วยสูญญากาศ 
     โครงสร้างของวาล์ว EGR จะประกอบด้วย ตัวเรือนโลหะ สปริง แผ่นไดอะแฟรม ลิ้นปิด-เปิดช่องไอเสียและแกนบังคับลิ้น ในการทำงานของ วาล์ว EGR แบบควบคุมด้วยสูญญากาศจะอาศัยแรงดูดจากเรือนลิ้นเร่งมาบังคับให้ลิ้นปิดและเปิดช่องทางไอเสีย
 
หลักการทำงานของวาล์ว EGR แบบควบคุมด้วยสูญญากาศ 
     ขณะที่เครื่องยนต์ยังไม่มีการทำงาน หรือทำงานที่ความเร็วรอบเดินเบา ซึ่งยังเป็นสภาวะที่ยังไม่มีสูญญากาศที่บริเวณลิ้นเร่ง สปริงภายในวาล์ว EGR แผ่นไดอะแฟรมและแกนบังคับลงด้านล่าง ทำให้ลิ้นปิดช่องทางไอเสีย ก๊าซไอเสียก็จะไม่สามารถไหลไปยังท่อร่วมไอดีได้ เมื่อเร่งเครื่องยนต์ (หมุนลิ้นเร่งให้เปิดกว้างขึ้น) จะมีสูญญากาศเกิดขึ้นที่ช่องทางบริเวณลิ้นเร่งมาก และดูดให้แผ่นไดอะแฟรมเลื่อนขึ้น ทำให้ลิ้นเปิดช่องทางไอเสีย ก๊าซไอเสียบางส่วนก็จะไหลเข้าไปยังท่อร่วมไอดี ยิ่งเร่งเครื่องยนต์มากขึ้นในตำแหน่งที่ลิ้นเร่งเปิดกว้างมากแรงดูดของสูญญากาศที่บริเวณลิ้นเร่งจะน้อยลง ส่งผลให้มีแรงดันที่แผ่นไดอะแฟรมน้อยลง ทำให้สปริงดันแผ่นไดอะแฟรมเลื่อนลง ลิ้นก็จะกลับมาปิดช่องทางไอเสีย ในตำแหน่งที่เครื่องยนต์มีความเร็วรอบสูงมาก การเผาไหม้ของเชื้อเพลิงจะเกิดขึ้นอย่างรวดเร็วมาก ทำให้มีเวลาน้อยเกินไปที่จะมีการรวมตัวของไนโตรเจนและออซิเจนเป็นก๊าซไนโตรเจนออกไซด์ ดังนั้นในสภาวะนี้จำเป็นต้องมีการหมุนวนก๊าซไอเสียกลับไปยังท่อไอดี   
 
 
2. วาล์ว EGR แบบควบคุมด้วยสูญญากาศและความร้อน 
     วาล์ว EGR แบบนี้จะมีโครงสร้างและการทำงานเหมือนกับแบบควบคุมด้วยสูญญากาศ แต่ท่อทางสูญญากาศที่ใช้ควบคุมการทำงานของลิ้นภายในวาล์ว EGR จะถูกต่อผ่านวาล์ว หรือสวิตช์ปิด-เปิดที่ทำงานด้วยความร้อนจากน้ำหล่อเย็น
 
หลักการทำงานของวาล์ว EGR แบบควบคุมด้วยสูญญากาศและความร้อน
     การทำงานของวาล์ว EGR จะถูกควบคุมด้วยสวิตช์ปิด-เปิดช่องทางสูญญากาศ หรือ TVS (thermal vacuum switch) หรือเทอร์โมวาล์ว (thermo valve) ที่ทำงานด้วยความร้อน สวิตช์ TVS จะถูกติดตั้งไว้ที่ช่องทางน้ำหล่อเย็นของเครื่องยนต์ เมื่อน้ำหล่อเย็นมีอุณหภูมิสูงถึงประมาณ 38 องศาเซลเซียส หรือมากกว่า ลิ้นภายในสวิตช์ TVS จะเปิดช่องทางให้สูญญากาศจากเรือนลิ้นเร่งต่อไปยังตัวเรือนวาล์ว EGR เพื่อควบคุมให้วาล์ว EGR เปิดช่องทางไอเสีย สวิตช์ TVS จะทำหน้าที่ควบคุมวาล์ว EGR ไม่ให้เปิดก๊าซไอเสียเข้าร่วมท่อร่วมไอดี ในขณะเครื่องยนต์มีอุณหภูมิต่ำ ทั้งนี้เนื่องจากก๊าซไนโตรเจนออกไซด์ จะเกิดขึ้นเฉพาะในช่วงที่มีอุณหภูมิสูง ดังนั้นจึงไม่มีความจำเป็นต้องมีการวนไอเสียกลับเข้าไปผสมกับไอดีในกระบอกสูบ เพื่อลดอุณหภูมิในการเผาไหม้ของเชื้อเพลิง
 
3. วาล์ว EGR แบบควบคุมด้วยแรงดันย้อนกลับของไอเสีย
     วาล์ว EGR แบบนี้จะอาศัยแรงดันย้อนกลับ (back pressure) ของก๊าซไอเสียในท่อร่วมไอเสียของเครื่องยนต์เป็นตัวควบคุมการปิด-เปิดของลิ้นภายในวาล์ว EGR 
 
หลักการทำงานของวาล์ว EGR แบบควบคุมด้วยแรงดันย้อนกลับของไอเสีย
     ขณะเครื่องยนต์เดินเบา ก๊าซไอเสียบางส่วนจากท่อร่วมไอเสียจะถูกป้อนผ่านช่องทางเล็กๆ ภายในแกนบังคับลิ้น เข้าสู่ตัวตรวจจับแรงดันไอเสีย ซึ่งมีแผ่นไดอะแฟรมและสปริงดันอยู่ด้านบน ในสภาวะนี้แรงดันของก๊าซไอเสียยังต่ำ แผ่นไดอะแฟรมภายในจะถูกสปริงดันให้เปิดช่องทางอากาศเล็กๆ ตรงกลาง ทำให้สูญญากาศจากท่อร่วมไอดีทางด้านบนของไดอะแฟรม สามารถดูดอากาศจากทางด้านล่างของตัวเรือนผ่านรูตรงกลางนี้ได้ ซึ่งทำให้ไม่เกิดการดูดแผ่นไดอะแฟรมให้ยกตัวขึ้น ดังนั้นจึงยังไม่มีการเปิดของลิ้น EGR ที่ช่องทางไอเสีย เมื่อเร่งเครื่องยนต์ให้มีความเร็วรอบสูงขึ้น แรงดันของก๊าซไอเสียในท่อร่วมไอเสียจะมีค่ามากขึ้นแรงดันของก๊าซไอเสียจะดันให้แผ่นไดอะแฟรมภายในตัวตรวจจับแรงดันไอเสียยกตัวขึ้น ปิดช่องทางอากาศเล็กๆ ที่อยู่ตรงกลาง ทำให้อากาศจากด้านล่างของตัวเรือนวาล์ว EGR ไม่สามารถไหลผ่านได้ ส่งผลให้มีสูญญากาศเกิดขึ้นในห้องด้านบนของแผ่นไดอะแฟรม ทำให้แผ่นไดอะแฟรมถูกดูดยกขึ้นและดึงให้ลิ้นเปิดช่องทางไอเสียก๊าซไอเสียบางส่วนจากท่อร่วมไอเสียก็จะถูกดูดเข้าท่อร่วมไอดี
 
 
4. วาล์ว EGR แบบควบคุมด้วยคอมพิวเตอร์
     วาล์ว EGR แบบนี้ จะใช้ปิด-เปิดสูญญากาศ VSV (vacuum switching valve) เป็นตัวตัดต่อ สูญญากาศหรือแรงดูดจากเรือนลิ้นเร่งที่ส่งไปควบคุมการทำงานของวาล์ว EGR และการทำงานของวาล์วปิด-เปิด สูญญากาศจะถูกควบคุมด้วยหน่วยควบคุมอิเล็กทรอนิกส์ ECU หรือคอมพิวเตอร์ และใช้ตัวปรับสูญญากาศที่ทำงานด้วยแรงดันจากก๊าซไอเสียเป็นตัวควบคุมแรงดูดของสูญญากาศที่ส่งไปควบคุมวาล์ว EGR 
 
 
 หลักการทำงานของวาล์ว EGR แบบควบคุมด้วยคอมพิวเตอร์
     วาล์ว EGR แบบนี้ จะอาศัยแรงดูดจากท่อสูญญากาศที่เรือนลิ้นเร่งของเครื่องยนต์เหมือนกับวาล์ว EGR แบบอื่นๆ แต่จะแตกต่างกันที่วิธีการควบคุมสูญญกาศจากเรือนลิ้นเร่งที่ป้อนเข้าตัววาล์ว EGR โดยสูญญากาศจะถูกควบคุมด้วยวาล์วที่ทำงานด้วยไฟฟ้าจากการควบคุมของคอมพิวเตอร์ และสูญญากาศในท่อทางยังถูกควบคุมด้วยแรงดันจากก๊าซไอเสียจากตัวปรับสูญญากาศ ในการควบคุมการทำงาน คอมพิวเตอร์จะรับข้อมูลจากตัวตรวจจับสัญญาณหรือเซ็นเซอร์ต่างๆ เช่น ตัวตรวจจับอุณหภูมิน้ำหล่อเย็น ตัวตรวจจับสัญญาณความเร็วรอบเครื่องยนต์ ตัวตรวจจับตำแหน่งลิ้นเร่ง ตัวตรวจจับปริมาณอากาศ เป็นต้น เมื่อถึงสภาวะที่ต้องการให้ก๊าซไอเสียบางส่วนไหลเข้าไปผสมกับอากาศในท่อร่วมไอดี คอมพิวเตอร์จะส่งสัญญาณไฟฟ้าให้วาล์วเปิดท่อทางสูญญากาศจากเรือนลิ้นเร่งไปยังตัววาล์ว EGR สำหรับตัวปรับสูญญากาศจะทำหน้าที่ควบคุมแรงดูดในท่อสูญญากาศจากเรือนลิ้นเร่ง โดยใช้แรงดันจากก๊าซไอเสีย วาล์ว EGR จะถูกคอมพิวเตอร์ควบคุมให้ปิดท่อทางก๊าซไอเสียที่ต่อไปยังท่อร่วมไอดี ในสภาวะต่างๆ เช่น เมื่ออุณหภูมิน้ำหล่อเย็นต่ำกว่ากำหนด ความเร็วรอบของเครื่องยนต์สูงเกินค่าที่กำหนด ปริมาณอากาศที่ประจุเข้าท่อร่วมไอดีมากกว่าที่กำหนด หรือในช่วงที่มีการตัดน้ำมันเชื้อเพลิง