ระบบบำบัดไอเสียรถยนต์ดีเซล
ไอเสียดีเซลหมายถึงก๊าซไอเสียที่ปล่อยออกมาจากเครื่องยนต์ดีเซลหลังจากการเผาไหม้ดีเซลซึ่งมีสารประกอบต่างๆ หลายร้อยชนิด การปล่อยก๊าซนี้ไม่เพียงแต่มีกลิ่นแปลกๆ แต่ยังทำให้ผู้คนเวียนศีรษะ คลื่นไส้ และส่งผลต่อสุขภาพของผู้คนอีกด้วย ตามที่ผู้เชี่ยวชาญจากองค์การอนามัยโลกระบุว่า ไอเสียจากเครื่องยนต์ดีเซลเป็นสารก่อมะเร็งสูงและถูกจัดอยู่ในประเภทสารก่อมะเร็งประเภท A มลพิษเหล่านี้ส่วนใหญ่ได้แก่ ไนโตรเจนออกไซด์ (NOx) ไฮโดรคาร์บอน (HC) คาร์บอนมอนอกไซด์ (CO) และฝุ่นละออง ฯลฯ ซึ่งส่วนใหญ่ถูกปล่อยออกทางพื้นดินใกล้ และมลพิษเหล่านี้เข้าสู่ทางเดินหายใจทางจมูกและปาก ทำให้ ความเสียหายต่อสุขภาพของมนุษย์
การปล่อยมลพิษหลักของเครื่องยนต์ดีเซลคือ PM (อนุภาค) และ NOx ในขณะที่การปล่อย CO และ HC นั้นต่ำกว่า การควบคุมการปล่อยไอเสียของเครื่องยนต์ดีเซลส่วนใหญ่เกี่ยวข้องกับการควบคุมการสร้างฝุ่นละออง PM และ NOx และลดการปล่อยก๊าซ PM และ NOx โดยตรง ในปัจจุบัน เพื่อแก้ไขปัญหาไอเสียรถยนต์ดีเซล วิธีแก้ปัญหาทางเทคนิคส่วนใหญ่ใช้ระบบ EGR+DOC+DPF+SCR+ASC
อีจีอาร์
EGR เป็นตัวย่อของการหมุนเวียนก๊าซไอเสีย การหมุนเวียนก๊าซไอเสียหมายถึงการส่งคืนส่วนหนึ่งของก๊าซไอเสียที่ระบายออกจากเครื่องยนต์ไปยังท่อร่วมไอดีและเข้าสู่กระบอกสูบอีกครั้งด้วยส่วนผสมที่สดใหม่ เนื่องจากก๊าซไอเสียประกอบด้วยก๊าซโพลีอะตอมมิกจำนวนมาก เช่น CO2 และ CO2 และก๊าซอื่นๆ ไม่สามารถเผาไหม้ได้แต่ดูดซับความร้อนจำนวนมากเนื่องจากความจุความร้อนจำเพาะสูง อุณหภูมิการเผาไหม้สูงสุดของส่วนผสมในกระบอกสูบจึงลดลง จึงช่วยลดปริมาณ NOx ที่เกิดขึ้น
หมอ
ตัวเร่งปฏิกิริยาออกซิเดชันดีเซลชื่อเต็มของ DOC เป็นขั้นตอนแรกของกระบวนการหลังการบำบัดทั้งหมด โดยปกติจะเป็นขั้นตอนแรกของท่อไอเสียสามขั้นตอน โดยทั่วไปจะใช้โลหะมีค่าหรือเซรามิกเป็นตัวพาตัวเร่งปฏิกิริยา
หน้าที่หลักของ DOC คือการออกซิไดซ์ CO และ HC ในก๊าซไอเสีย โดยแปลงเป็น C02 และ H2O ที่ไม่เป็นพิษและไม่เป็นอันตราย ในขณะเดียวกัน ยังสามารถดูดซับส่วนประกอบอินทรีย์ที่ละลายน้ำได้และอนุภาคคาร์บอนบางส่วน และลดการปล่อย PM บางส่วนได้ NO ถูกออกซิไดซ์เป็น NO2 (NO2 ยังเป็นก๊าซต้นทางของปฏิกิริยาที่ต่ำกว่า) ควรสังเกตว่าการเลือกตัวเร่งปฏิกิริยามีความสัมพันธ์อย่างใกล้ชิดกับอุณหภูมิไอเสียของดีเซล เมื่ออุณหภูมิต่ำกว่า 150 ° C โดยทั่วไปตัวเร่งปฏิกิริยาจะไม่ทำงาน เมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น ประสิทธิภาพการแปลงของส่วนประกอบหลักของอนุภาคไอเสียจะเพิ่มขึ้นทีละน้อย เมื่ออุณหภูมิสูงกว่า 350 ° C เนื่องจากการผลิตซัลเฟตจำนวนมาก แต่เพิ่มการปล่อยอนุภาค และซัลเฟตจะปกคลุมพื้นผิวของตัวเร่งปฏิกิริยาเพื่อลดกิจกรรมและประสิทธิภาพการแปลงของตัวเร่งปฏิกิริยา ดังนั้นจึงจำเป็นต้องมีเซ็นเซอร์อุณหภูมิเพื่อตรวจสอบอุณหภูมิไอดี DOC เมื่ออุณหภูมิไอดี DOC สูงกว่า 250 ° C ไฮโดรคาร์บอนปกติจุดระเบิด นั่นคือ ปฏิกิริยาออกซิเดชันที่เพียงพอ
ดีพีเอฟ
ชื่อเต็มของ DPF คือ Diesel Particle Filter ซึ่งเป็นส่วนที่สองของกระบวนการหลังการบำบัดและยังเป็นส่วนที่สองของท่อไอเสียสามขั้นตอนอีกด้วย หน้าที่หลักคือการดักจับอนุภาค PM และความสามารถในการลด PM อยู่ที่ประมาณ 90%
Particle Filter สามารถลดการปล่อยฝุ่นละอองได้อย่างมีประสิทธิภาพ โดยจะดักจับอนุภาคในก๊าซไอเสียก่อน เมื่อเวลาผ่านไป ฝุ่นละอองจะสะสมอยู่ใน DPF มากขึ้นเรื่อยๆ และความแตกต่างของความดันของ DPF จะค่อยๆ เพิ่มขึ้น ที่เซ็นเซอร์ความดันแตกต่าง สามารถตรวจสอบได้ เมื่อความแตกต่างของความดันเกินเกณฑ์ที่กำหนด จะทำให้กระบวนการสร้างใหม่ของ DPF ขจัดอนุภาคที่สะสมอยู่ การสร้างตัวกรองใหม่หมายถึงการเพิ่มขึ้นอย่างค่อยเป็นค่อยไปของอนุภาคในกับดักระหว่างการทำงานในระยะยาว ซึ่งอาจทำให้แรงดันต้านของเครื่องยนต์เพิ่มขึ้นและทำให้ประสิทธิภาพของเครื่องยนต์ลดลง ดังนั้นจึงจำเป็นต้องกำจัดอนุภาคที่สะสมอยู่อย่างสม่ำเสมอและฟื้นฟูประสิทธิภาพการกรองของกับดัก
เมื่ออุณหภูมิในกับดักอนุภาคถึง 550 ℃ และความเข้มข้นของออกซิเจนมากกว่า 5% อนุภาคที่สะสมจะออกซิไดซ์และเผาไหม้ หากอุณหภูมิต่ำกว่า 550 ℃ ตะกอนมากเกินไปจะปิดกั้นกับดัก ที่เซ็นเซอร์อุณหภูมิ ตรวจสอบอุณหภูมิไอดีของ DPF เมื่ออุณหภูมิไม่เป็นไปตามข้อกำหนด สัญญาณจะถูกป้อนกลับ ในเวลานี้ จำเป็นต้องใช้แหล่งพลังงานภายนอก (เช่น เครื่องทำความร้อนไฟฟ้า หัวเผา หรือการเปลี่ยนแปลงสภาพการทำงานของเครื่องยนต์) เพื่อเพิ่มอุณหภูมิภายใน DPF และทำให้อนุภาคออกซิไดซ์และเผาไหม้
เอสซีอาร์
SCR ย่อมาจาก Selective Catalytic Reduction ซึ่งเป็นตัวย่อของระบบ Selective Catalytic Reduction นอกจากนี้ยังเป็นส่วนสุดท้ายในท่อไอเสียอีกด้วย ใช้ยูเรียเป็นตัวรีดิวซ์และใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาเพื่อทำปฏิกิริยาทางเคมีกับ NOx เพื่อเปลี่ยน NOx ให้เป็น N2 และ H2O
ระบบ SCR ใช้ระบบหัวฉีดพร้อมระบบช่วยอัดอากาศ ปั๊มจ่ายสารละลายยูเรียมีอุปกรณ์ควบคุมในตัวที่สามารถควบคุมปั๊มจ่ายสารละลายยูเรียภายในและวาล์วโซลินอยด์อากาศอัดให้ทำงานตามขั้นตอนที่กำหนดไว้ ตัวควบคุมการฉีด (DCU) สื่อสารกับ ECU ของเครื่องยนต์ผ่าน CAN บัสเพื่อรับพารามิเตอร์การทำงานของเครื่องยนต์ จากนั้นจึงส่งสัญญาณอุณหภูมิเครื่องฟอกไอเสียตามเซ็นเซอร์อุณหภูมิสูง คำนวณปริมาณการฉีดยูเรีย และควบคุมปั๊มจ่ายสารละลายยูเรียเพื่อฉีดยูเรียในปริมาณที่เหมาะสมผ่าน CAN บัส ภายในท่อไอเสีย หน้าที่ของอากาศอัดคือการส่งยูเรียที่วัดได้ไปยังหัวฉีด เพื่อให้ยูเรียสามารถถูกทำให้เป็นละอองได้เต็มที่หลังจากฉีดพ่นผ่านหัวฉีด
เอเอสซี
ASC Ammonia Slip Catalyst เป็นตัวย่อของตัวเร่งปฏิกิริยาสลิปแอมโมเนีย เนื่องจากการรั่วไหลของยูเรียและประสิทธิภาพของปฏิกิริยาต่ำ แอมโมเนียที่เกิดจากการสลายตัวของยูเรียอาจถูกระบายออกสู่ชั้นบรรยากาศโดยตรงโดยไม่ต้องมีส่วนร่วมในปฏิกิริยา ซึ่งจำเป็นต้องมีการติดตั้งอุปกรณ์ ASC เพื่อป้องกันไม่ให้แอมโมเนียเล็ดลอดออกมา
โดยทั่วไป ASC จะถูกติดตั้งที่ด้านหลังของ SCR และใช้การเคลือบตัวเร่งปฏิกิริยา เช่น โลหะมีค่าบนผนังด้านในของตัวพา เพื่อกระตุ้นปฏิกิริยารีดอกซ์ ซึ่งทำปฏิกิริยา NH3 ให้เป็น N2 ที่ไม่เป็นอันตราย
เซ็นเซอร์อุณหภูมิ
ใช้ในการวัดอุณหภูมิไอเสียที่ตำแหน่งต่างๆ บนตัวเร่งปฏิกิริยา รวมถึงอุณหภูมิไอดีของ DOC (ปกติเรียกว่าอุณหภูมิ T4), DPF (ปกติเรียกว่าอุณหภูมิ T5), SCR (ปกติเรียกว่าอุณหภูมิ T6) และตัวเร่งปฏิกิริยา อุณหภูมิท่อไอเสีย (ปกติเรียกว่าอุณหภูมิ T7) ในเวลาเดียวกัน สัญญาณที่เกี่ยวข้องจะถูกส่งไปยัง ECU ซึ่งดำเนินกลยุทธ์การฟื้นฟูที่สอดคล้องกันและกลยุทธ์การฉีดยูเรียตามข้อมูลป้อนกลับจากเซ็นเซอร์ แรงดันไฟฟ้าของแหล่งจ่ายไฟคือ 5V และช่วงการวัดอุณหภูมิอยู่ระหว่าง -40 ℃ ถึง 900 ℃
เซ็นเซอร์ความดันแตกต่าง
ใช้เพื่อตรวจจับความดันต้านกลับไอเสียระหว่างช่องอากาศเข้าและทางออก DPF ในแคตตาไลติกคอนเวอร์เตอร์ และส่งสัญญาณที่เกี่ยวข้องไปยัง ECU เพื่อควบคุมการทำงานของการตรวจสอบ DPF และ OBD แรงดันไฟฟ้าของแหล่งจ่ายไฟคือ 5V และสภาพแวดล้อมการทำงาน อุณหภูมิอยู่ที่ -40~130℃
เซ็นเซอร์มีบทบาทสำคัญในระบบบำบัดไอเสียรถยนต์ดีเซล ช่วยตรวจสอบและควบคุมการปล่อยมลพิษเพื่อให้เป็นไปตามกฎระเบียบด้านสิ่งแวดล้อมและปรับปรุงคุณภาพอากาศ เซ็นเซอร์ให้ข้อมูลอุณหภูมิไอเสีย ความดัน ระดับออกซิเจน และไนโตรเจนออกไซด์ (NOx) ซึ่งหน่วยควบคุมเครื่องยนต์ (ECU) ใช้เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพกระบวนการเผาไหม้ ปรับปรุงประสิทธิภาพการใช้เชื้อเพลิง และยืดอายุของส่วนประกอบบำบัดไอเสีย
เนื่องจากอุตสาหกรรมยานยนต์ยังคงมุ่งเน้นไปที่การลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจกและปรับปรุงคุณภาพอากาศ การพัฒนาและการบูรณาการเซ็นเซอร์ขั้นสูงจึงมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการบรรลุเป้าหมายเหล่านี้