إعادة تدوير غاز العادم

تتشكل أكاسيد النيتروجين داخل أسطوانة الاحتراق نتيجة تفاعل النيتروجين والأكسجين الموجودين في الهواء الجوي عند درجات حرارة مرتفعة جداً، وغالباً ما يحدث ذلك عند وصول الضغط داخل الأسطوانة إلى ذروته. وفي المحركات التي تعمل بالشرارة (البنزين)، توفر إعادة تدوير غازات العادم عبر صمام خارجي فائدة إضافية تتمثل في زيادة الكفاءة؛ حيث يتيح تخفيف الشحنة فتح صمام الخانق بشكل أكبر، مما يقلل من خسائر الضخ المرتبطة به. وعلى سبيل المثال، تستخدم محركات "سكاي أكتيف" من مازدا، والمزودة بشاحن توربيني وحقن مباشر للبنزين، غازات عادم مبردة ومعاد تدويرها لخفض حرارة غرفة الاحتراق، مما يسمح للمحرك بالعمل بمستويات تعزيز أعلى قبل الاضطرار لزيادة غنى خليط الهواء والوقود لتجنب ظاهرة "خبط المحرك".Mazda’s Innovative 4-Cyl. Engine Pulls Like Big V-6. Ward's, 9 November 2017 

في محركات البنزين، تقوم هذه الغازات الخاملة بإزاحة كمية معينة من الشحنة القابلة للاحتراق داخل الأسطوانة، مما يقلل فعلياً من كمية الشحنة المتاحة للاحتراق دون التأثير على نسبة الهواء إلى الوقود. أما في محركات الديزل، فيحل غاز العادم محل جزء من الأكسجين الزائد في خليط ما قبل الاحتراق. وبما أن أكاسيد النيتروجين تتكون أساساً عند تعرض خليط النيتروجين والأكسجين لدرجات حرارة عالية، فإن خفض حرارة غرفة الاحتراق بواسطة تقنية (EGR) يقلل من كمية هذه الأكاسيد المتولدة. كما أن الغازات المعاد إدخالها تحتوي على تركيزات من أكاسيد النيتروجين وأول أكسيد الكربون قريبة من حالة التوازن، مما يثبط صافي الإنتاج الإجمالي لهذه الملوثات وغيرها. وتلعب الخصائص الكيميائية لأنواع الوقود المختلفة دوراً في تحديد مدى إمكانية استخدام هذه التقنية؛ فعلى سبيل المثال، يعد الميثانول أكثر تحملاً لتقنية (EGR) مقارنة بالبنزين.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."

 نبذة 
يعمل إعادة تدوير غاز العادم عن طريق إعادة تدوير جزء من غاز عادم المحرك إلى أسطوانات المحرك. هذا يخفف من الأكسجين في تيار الهواء الداخل ويوفر غازات خاملة للاحتراق لتعمل كممتصات لحرارة الاحتراق لتقليل درجات الحرارة القصوى داخل الأسطوانة.

لايتم إنتاج أحادي أكسيد النيتروجين في درجات حرارة عالية في الغلاف الجوي والذي يحدث في أسطوانة الاحتراق، وهذا يحدث عادة عند ضغط ذروة الأسطوانة.Rosen (Ed.), Erwin M. (1975). The Peterson automotive troubleshooting & repair manual. Grosset & Dunlap, Inc. ISBN 978-0-448-11946-5. من المزايا الأساسية الأخرى لصمامات إعادة تدوير غاز العادم الخارجية في محرك الإشعال بالشرارة زيادة الكفاءة، حيث يسمح تخفيف الشحنة بوضع أكبر للخانق ويقلل من خسائر الضخ المصاحبة.

يستخدم محرك SkyActiv بشاحن توربيني من قبل شركة مازدا غازات عادم معاد تدويرها ومبردة لتقليل درجات حرارة غرفة الاحتراق، وبالتالي السماح للمحرك بالعمل بمستويات دفع أعلى قبل أن يتم إثراء خليط الهواء والوقود لمنع خبط المحرك.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."

في محرك البنزين، يزيح هذا العادم الخامل قدرًا من الشحنة القابلة للاحتراق في الأسطوانة، مما يقلل بشكل فعال كمية الشحنة المتاحة للاحتراق دون التأثير على نسبة الهواء إلى الوقود.Dennis A., Garner C., Taylor D. (1999). The Effect of EGR on Diesel Engine Wear, SAE 1999-01-0839, In-Cylinder Diesel Particulate and NO
x Control 1999

في محرك الديزل، يحل غاز العادم محل بعض الأكسجين الزائد في خليط ما قبل الاحتراق. لانه لا
يتشكل أحادي أكسيد النيتروجين بشكل أساسي عندما يتعرض لدرجة حرارة عالية، فإن درجات حرارة غرفة الاحتراق المنخفضة الناتجة عن إعادة تدوير غاز العادم تقلل من كمية أحادي أكسيد النيتروجين.Bennett, Sean (2004). Medium/Heavy Duty Truck Engines, Fuel & Computerized Management Systems 2nd Edition, ISBN 1-4018-1499-9. Page: 206

 المراجع 

 مصادر 
 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.



 روابط خارجية 
 Lecture notes on improving fuel efficiency that discusses the effects of specific heat ratio, University of Washington
 Diesel cycle calculator that can be used to show the effect of specific heat ratio, Georgia State University هايبرفيزيكس
 A Chrysler Imperial fan club describes different EGR control mechanisms
 Don’t Block or Remove the EGR Valve, It’s Saving You Money

تصنيف:تقانة المحركات
محرك احتراق داخلي
تصنيف:محركات
تصنيف:محركات سيارات
تصنيف:هندسة العمليات الكيميائية