Система очистки выхлопных газов дизельных автомобилей
Дизельный выхлоп – это отработавший газ, выделяемый дизельным двигателем после сгорания дизельного топлива, который содержит сотни различных соединений. Этот газ не только имеет странный запах, но и вызывает головокружение, тошноту и негативно влияет на здоровье. По данным экспертов Всемирной организации здравоохранения, выхлопные газы дизельных двигателей обладают высокой канцерогенностью и относятся к классу канцерогенов А. К этим загрязняющим веществам относятся, главным образом, оксиды азота (NOx), углеводороды (HC), оксид углерода (CO), твердые частицы и т. д., которые в основном выбрасываются в атмосферу через приземные слои атмосферы и попадают в дыхательные пути через нос и рот, нанося вред здоровью человека.
Основными выбросами дизельных двигателей являются PM (твердые частицы) и NOx, в то время как выбросы CO и HC ниже. Контроль выбросов отработавших газов дизельных двигателей в основном заключается в контроле образования твердых частиц PM и NOx, а также в снижении прямых выбросов PM и NOx. В настоящее время для решения проблемы выхлопных газов дизельных автомобилей в большинстве технических решений используются системы EGR+DOC+DPF+SCR+ASC.
EGR
EGR (рециркуляция отработавших газов) — это аббревиатура от Exhaust Gas Recirculation (Рециркуляция отработавших газов). Рециркуляция отработавших газов заключается в возврате части отработавших газов, выбрасываемых из двигателя, во впускной коллектор и обратно в цилиндр со свежей смесью. Поскольку отработавшие газы содержат большое количество многоатомных газов, таких как CO₂, а CO₂ и другие газы не сгорают, а поглощают большое количество тепла из-за своей высокой удельной теплоёмкости, максимальная температура сгорания смеси в цилиндре снижается, что приводит к уменьшению количества образующихся оксидов азота (NOx).
ДОК
Полное название DOC — Дизельный катализатор окисления, это первый этап всего процесса последующей обработки, обычно первая ступень трехступенчатой выхлопной трубы, как правило, с драгоценными металлами или керамикой в качестве носителя катализатора.
Основная функция DOC — окисление CO и HC в выхлопных газах, превращая их в нетоксичные и безвредные CO₂ и H₂O. Кроме того, он может поглощать растворимые органические компоненты и некоторые углеродные частицы, а также снижать выбросы твердых частиц. NO окисляется до NO₂ (NO₂ также является исходным газом для низшей реакции). Следует отметить, что выбор катализатора тесно связан с температурой выхлопных газов дизельного двигателя: при температуре ниже 150 °C катализатор практически не работает. С повышением температуры эффективность преобразования основных компонентов выхлопных частиц постепенно увеличивается. При температуре выше 350 °C, из-за большого количества сульфатов, увеличивается выброс частиц, и сульфат покрывает поверхность катализатора, снижая его активность и эффективность преобразования, поэтому необходимость в датчики температуры для контроля температуры на входе DOC, когда температура на входе DOC выше 250 °C углеводороды обычно воспламеняются, то есть происходит достаточная реакция окисления.
ДПФ
Полное название DPF (сажевый фильтр) — это дизельный сажевый фильтр (DPF), который является второй частью системы доочистки выхлопных газов и второй секцией трёхступенчатой выхлопной системы. Его основная функция — улавливание частиц PM, а его эффективность составляет около 90%.
Фильтр твердых частиц эффективно снижает выбросы твердых частиц. Сначала он улавливает твердые частицы из выхлопных газов. Со временем все больше твердых частиц осаждается в сажевом фильтре, и перепад давления в нем постепенно увеличивается.датчик дифференциального давленияМожно контролировать это. Когда разница давлений превышает определённый порог, запускается процесс регенерации сажевого фильтра (DPF) для удаления накопленных твёрдых частиц. Регенерация фильтров подразумевает постепенное увеличение количества твёрдых частиц в ловушке в процессе длительной эксплуатации, что может привести к повышению противодавления в двигателе и снижению его производительности. Поэтому необходимо регулярно удалять отложившиеся твёрдые частицы и восстанавливать фильтрующую способность ловушки.
При температуре в ловушке для частиц 550 °C и концентрации кислорода более 5% осадок окисляется и сгорает. При температуре ниже 550 °C избыток осадка засоряет ловушку.датчик температурыКонтролирует температуру на входе в сажевый фильтр (DPF). Если температура не соответствует требованиям, сигнал поступает обратно. В этом случае необходимо использовать внешние источники энергии (например, электронагреватели, горелки или изменение условий работы двигателя) для повышения температуры внутри сажевого фильтра (DPF), что приводит к окислению и сгоранию частиц.
СКР
SCR (Selector Catalytic Reduction) — это сокращение от Selective Catalytic Reduction (SCR). Это также последний участок выхлопной трубы. В качестве восстановителя используется мочевина, а катализатор вступает в химическую реакцию с NOx, превращая NOx в N₂ и H₂O.
Система SCR использует систему впрыска с помощью сжатого воздуха. Насос подачи раствора мочевины имеет встроенное устройство управления, которое управляет работой внутреннего насоса подачи раствора мочевины и электромагнитного клапана сжатого воздуха в соответствии с установленными процедурами. Контроллер впрыска (DCU) взаимодействует с ЭБУ двигателя по шине CAN для получения данных о рабочих параметрах двигателя, а затем выдаёт сигнал о температуре каталитического нейтрализатора, основанный на...датчик высокой температуры, рассчитывает количество впрыскиваемой мочевины и управляет насосом подачи раствора мочевины для впрыска необходимого количества через шину CAN. Внутри выхлопной трубы. Функция сжатого воздуха заключается в подаче измеренного количества мочевины к форсунке для полного распыления мочевины после её попадания через форсунку.
ASC
ASC Ammonia Slip Catalyst (ASC Ammonia Slip Catalyst) — аббревиатура от аммиачного катализатора проскока. Из-за утечки мочевины и низкой эффективности реакции аммиак, образующийся при разложении мочевины, может выбрасываться непосредственно в атмосферу, не участвуя в реакции. Для предотвращения утечек аммиака необходимо установить устройства ASC.
ASC обычно устанавливается в задней части SCR и использует каталитическое покрытие, например, из драгоценных металлов, на внутренней стенке носителя для ускорения реакции REDOX, в ходе которой NH3 преобразуется в безвредный N2.
Датчик температуры
Используется для измерения температуры выхлопных газов в различных точках катализатора, включая температуру всасывания DOC (обычно обозначаемую как температура T4), DPF (обычно обозначаемую как температура T5), SCR (обычно обозначаемую как температура T6) и температуру выхлопной трубы катализатора (обычно обозначаемую как температура T7). Одновременно соответствующий сигнал передается в ЭБУ, который на основе данных обратной связи от датчика реализует соответствующую стратегию регенерации и стратегию впрыска мочевины. Напряжение питания датчика составляет 5 В, а диапазон измерения температуры составляет от -40 ℃ до 900 ℃.
Датчик дифференциального давления
Он используется для измерения противодавления отработавших газов между впускным и выпускным отверстиями сажевого фильтра (DPF) в каталитическом нейтрализаторе и передачи соответствующего сигнала в ЭБУ для управления работой сажевого фильтра (DPF) и мониторинга OBD. Напряжение питания составляет 5 В, рабочая температура – от -40 до 130 °C.
Датчики играют важнейшую роль в системах очистки выхлопных газов дизельных автомобилей, помогая контролировать и контролировать выбросы для соблюдения экологических норм и улучшения качества воздуха. Датчики предоставляют данные о температуре, давлении выхлопных газов, уровне кислорода и оксидов азота (NOx), которые блок управления двигателем (ЭБУ) использует для оптимизации процессов сгорания, повышения топливной экономичности и продления срока службы компонентов системы очистки выхлопных газов.
Поскольку автомобильная промышленность продолжает уделять особое внимание сокращению выбросов и улучшению качества воздуха, разработка и интеграция современных датчиков имеют решающее значение для достижения этих целей.