ระบบบำบัดไอเสียรถยนต์ดีเซล
ไอเสียดีเซลหมายถึงก๊าซไอเสียที่ปล่อยออกมาจากเครื่องยนต์ดีเซลหลังจากการเผาไหม้ดีเซล ซึ่งประกอบด้วยสารประกอบต่างๆ หลายร้อยชนิด ก๊าซที่ปล่อยออกมาไม่เพียงแต่ส่งกลิ่นแปลกๆ เท่านั้น แต่ยังทำให้ผู้คนเวียนหัว คลื่นไส้ และส่งผลต่อสุขภาพอีกด้วย ผู้เชี่ยวชาญจากองค์การอนามัยโลกระบุว่าไอเสียเครื่องยนต์ดีเซลเป็นสารก่อมะเร็งในระดับสูง และจัดอยู่ในกลุ่มสารก่อมะเร็งประเภท A สารมลพิษเหล่านี้ส่วนใหญ่ได้แก่ ไนโตรเจนออกไซด์ (NOx) ไฮโดรคาร์บอน (HC) คาร์บอนมอนอกไซด์ (CO) และอนุภาคขนาดเล็ก เป็นต้น ซึ่งส่วนใหญ่จะถูกปล่อยออกมาใกล้พื้นดิน และสารมลพิษเหล่านี้เข้าสู่ทางเดินหายใจผ่านทางจมูกและปาก ส่งผลให้เกิดอันตรายต่อสุขภาพของมนุษย์
เครื่องยนต์ดีเซลปล่อยมลพิษหลักคือ PM (อนุภาคขนาดเล็ก) และ NOx ในขณะที่ CO และ HC ปล่อยมลพิษน้อยกว่า การควบคุมการปล่อยมลพิษไอเสียของเครื่องยนต์ดีเซลส่วนใหญ่เกี่ยวข้องกับการควบคุมการเกิดอนุภาค PM และ NO และลดการปล่อยมลพิษ PM และ NOx โดยตรง ในปัจจุบัน เพื่อแก้ปัญหาไอเสียของรถยนต์ดีเซล โซลูชันทางเทคนิคส่วนใหญ่ใช้ระบบ EGR+DOC+DPF+SCR+ASC
อีจีอาร์
EGR เป็นคำย่อของ Exhaust Gas Recirculation การหมุนเวียนก๊าซไอเสียหมายถึงการนำก๊าซไอเสียบางส่วนที่ปล่อยออกมาจากเครื่องยนต์กลับไปที่ท่อร่วมไอดีและเข้าสู่กระบอกสูบอีกครั้งพร้อมกับส่วนผสมใหม่ เนื่องจากก๊าซไอเสียประกอบด้วยก๊าซโพลีอะตอมิกจำนวนมาก เช่น CO2 และก๊าซ CO2 และก๊าซอื่นๆ ไม่สามารถเผาไหม้ได้ แต่ดูดซับความร้อนจำนวนมากเนื่องจากมีความจุความร้อนจำเพาะสูง อุณหภูมิการเผาไหม้สูงสุดของส่วนผสมในกระบอกสูบจึงลดลง จึงลดปริมาณ NOx ที่เกิดขึ้น
เอกสาร
DOC ชื่อเต็ม ตัวเร่งปฏิกิริยาออกซิเดชันดีเซล เป็นขั้นตอนแรกของกระบวนการหลังการบำบัดทั้งหมด โดยปกติแล้วจะเป็นขั้นตอนแรกของท่อไอเสียสามขั้นตอน โดยทั่วไปจะมีโลหะมีค่าหรือเซรามิกเป็นตัวพาตัวเร่งปฏิกิริยา
หน้าที่หลักของ DOC คือการออกซิไดซ์ CO และ HC ในก๊าซไอเสีย โดยแปลงเป็น CO2 และ H2O ที่ไม่เป็นพิษและไม่เป็นอันตราย ในเวลาเดียวกัน ยังสามารถดูดซับส่วนประกอบอินทรีย์ที่ละลายน้ำได้และอนุภาคคาร์บอนบางส่วน และลดการปล่อย PM บางส่วน NO ถูกออกซิไดซ์เป็น NO2 (NO2 เป็นก๊าซต้นทางของปฏิกิริยาที่ต่ำกว่าด้วย) ควรสังเกตว่าการเลือกตัวเร่งปฏิกิริยามีความเกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิดกับอุณหภูมิไอเสียดีเซล เมื่ออุณหภูมิต่ำกว่า 150 ° C ตัวเร่งปฏิกิริยาจะไม่ทำงาน เมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น ประสิทธิภาพการแปลงของส่วนประกอบหลักของอนุภาคไอเสียจะเพิ่มขึ้นทีละน้อย เมื่ออุณหภูมิสูงกว่า 350 ° C เนื่องจากมีการผลิตซัลเฟตจำนวนมาก แต่การปล่อยอนุภาคเพิ่มขึ้น และซัลเฟตจะปกคลุมพื้นผิวของตัวเร่งปฏิกิริยาเพื่อลดกิจกรรมและประสิทธิภาพการแปลงของตัวเร่งปฏิกิริยา ดังนั้นจึงจำเป็นต้องใช้เซ็นเซอร์วัดอุณหภูมิเพื่อตรวจสอบอุณหภูมิการบริโภค DOC เมื่ออุณหภูมิการบริโภค DOC สูงกว่า 250°C ไฮโดรคาร์บอนมักจะติดไฟ นั่นคือ เกิดปฏิกิริยาออกซิเดชันเพียงพอ
ดีพีเอฟ
DPF มีชื่อเต็มว่า Diesel Particle Filter ซึ่งเป็นส่วนที่สองของกระบวนการบำบัดหลังการเผาไหม้และยังเป็นส่วนที่สองของท่อไอเสียสามขั้นตอนอีกด้วย หน้าที่หลักคือจับอนุภาค PM และสามารถลด PM ได้ประมาณ 90%
ตัวกรองอนุภาคสามารถลดการปล่อยอนุภาคได้อย่างมีประสิทธิภาพ โดยจะดักจับอนุภาคในก๊าซไอเสียก่อน เมื่อเวลาผ่านไป อนุภาคจะสะสมใน DPF มากขึ้นเรื่อยๆ และความแตกต่างของแรงดันของ DPF จะค่อยๆ เพิ่มขึ้นเซ็นเซอร์วัดความดันต่างสามารถตรวจสอบได้ เมื่อความแตกต่างของแรงดันเกินเกณฑ์ที่กำหนด จะทำให้กระบวนการฟื้นฟู DPF กำจัดอนุภาคที่สะสมอยู่ การฟื้นฟูตัวกรองหมายถึงการเพิ่มขึ้นอย่างค่อยเป็นค่อยไปของอนุภาคในกับดักระหว่างการทำงานในระยะยาว ซึ่งอาจทำให้แรงดันย้อนกลับของเครื่องยนต์เพิ่มขึ้นและส่งผลให้ประสิทธิภาพการทำงานของเครื่องยนต์ลดลง ดังนั้น จึงจำเป็นต้องกำจัดอนุภาคที่สะสมอยู่เป็นประจำและฟื้นฟูประสิทธิภาพการกรองของกับดัก
เมื่ออุณหภูมิในกับดักอนุภาคถึง 550 ℃ และความเข้มข้นของออกซิเจนมากกว่า 5% อนุภาคที่ตกตะกอนจะเกิดออกซิเดชันและเผาไหม้ หากอุณหภูมิต่ำกว่า 550 ℃ ตะกอนมากเกินไปจะปิดกั้นกับดักเซ็นเซอร์วัดอุณหภูมิตรวจสอบอุณหภูมิไอดีของ DPF เมื่ออุณหภูมิไม่เป็นไปตามข้อกำหนด สัญญาณจะถูกส่งกลับ ในเวลานี้ จำเป็นต้องใช้แหล่งพลังงานภายนอก (เช่น เครื่องทำความร้อนไฟฟ้า เตาเผา หรือการเปลี่ยนแปลงสภาพการทำงานของเครื่องยนต์) เพื่อเพิ่มอุณหภูมิภายใน DPF และทำให้อนุภาคเกิดการออกซิไดซ์และเผาไหม้
ซีอาร์
SCR ย่อมาจาก Selective Catalytic Reduction ซึ่งเป็นคำย่อของระบบ Selective Catalytic Reduction นอกจากนี้ยังเป็นส่วนสุดท้ายของท่อไอเสียอีกด้วย โดยใช้ยูเรียเป็นตัวรีดิวซ์และใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาเพื่อทำปฏิกิริยาเคมีกับ NOx เพื่อเปลี่ยน NOx ให้เป็น N2 และ H2O
ระบบ SCR ใช้ระบบฉีดที่มีระบบช่วยอัดอากาศ ปั๊มจ่ายสารละลายยูเรียมีอุปกรณ์ควบคุมในตัวที่สามารถควบคุมปั๊มจ่ายสารละลายยูเรียภายในและโซลินอยด์วาล์วอากาศอัดให้ทำงานตามขั้นตอนที่กำหนดไว้ ตัวควบคุมการฉีด (DCU) จะสื่อสารกับ ECU ของเครื่องยนต์ผ่านบัส CAN เพื่อรับพารามิเตอร์การทำงานของเครื่องยนต์ จากนั้นจึงส่งสัญญาณอุณหภูมิตัวเร่งปฏิกิริยาตามเซ็นเซอร์อุณหภูมิสูงคำนวณปริมาณการฉีดยูเรีย และควบคุมปั๊มจ่ายสารละลายยูเรียเพื่อฉีดยูเรียในปริมาณที่เหมาะสมผ่านบัส CAN ภายในท่อไอเสีย หน้าที่ของอากาศอัดคือส่งยูเรียที่วัดได้ไปยังหัวฉีด เพื่อให้ยูเรียถูกทำให้เป็นละอองได้เต็มที่หลังจากฉีดผ่านหัวฉีด
เอเอสซี
ASC Ammonia Slip Catalyst เป็นคำย่อของ ammonia slip catalyst เนื่องจากการรั่วไหลของยูเรียและประสิทธิภาพของปฏิกิริยาต่ำ แอมโมเนียที่เกิดจากการสลายตัวของยูเรียอาจถูกปล่อยออกสู่ชั้นบรรยากาศโดยตรงโดยไม่เกี่ยวข้องกับปฏิกิริยา ซึ่งต้องติดตั้งอุปกรณ์ ASC เพื่อป้องกันไม่ให้แอมโมเนียหลุดรอดออกมา
โดยทั่วไป ASC จะถูกติดตั้งไว้ที่ด้านหลังของ SCR และใช้สารเคลือบตัวเร่งปฏิกิริยา เช่น โลหะมีค่า บนผนังด้านในของตัวพา เพื่อเร่งปฏิกิริยา REDOX ซึ่งจะทำให้ NH3 ตอบสนองเป็น N2 ที่ไม่เป็นอันตราย
เซ็นเซอร์วัดอุณหภูมิ
ใช้ในการวัดอุณหภูมิไอเสียในตำแหน่งต่างๆ บนตัวเร่งปฏิกิริยา รวมถึงอุณหภูมิไอดีของ DOC (มักเรียกว่าอุณหภูมิ T4), DPF (มักเรียกว่าอุณหภูมิ T5), SCR (มักเรียกว่าอุณหภูมิ T6) และอุณหภูมิท่อไอเสียตัวเร่งปฏิกิริยา (มักเรียกว่าอุณหภูมิ T7) ในเวลาเดียวกัน สัญญาณที่เกี่ยวข้องจะถูกส่งไปยัง ECU ซึ่งดำเนินการตามกลยุทธ์การสร้างใหม่และกลยุทธ์การฉีดยูเรียตามข้อมูลป้อนกลับจากเซ็นเซอร์ แรงดันไฟฟ้าของแหล่งจ่ายไฟคือ 5V และช่วงการวัดอุณหภูมิอยู่ระหว่าง -40 ℃ ถึง 900 ℃
เซ็นเซอร์วัดความดันต่าง
ใช้เพื่อตรวจจับแรงดันไอเสียย้อนกลับระหว่างทางเข้าและทางออกของอากาศ DPF ในตัวแปลงเร่งปฏิกิริยา และส่งสัญญาณที่เกี่ยวข้องไปยัง ECU เพื่อควบคุมการทำงานของการตรวจสอบ DPF และ OBD แรงดันไฟฟ้าของแหล่งจ่ายไฟคือ 5V และสภาพแวดล้อมการทำงานคืออุณหภูมิ -40~130℃
เซ็นเซอร์มีบทบาทสำคัญในระบบบำบัดไอเสียของรถยนต์ดีเซล ช่วยตรวจสอบและควบคุมการปล่อยมลพิษเพื่อให้เป็นไปตามกฎระเบียบด้านสิ่งแวดล้อมและปรับปรุงคุณภาพอากาศ เซ็นเซอร์ให้ข้อมูลเกี่ยวกับอุณหภูมิไอเสีย แรงดัน ระดับออกซิเจน และไนโตรเจนออกไซด์ (NOx) ซึ่งหน่วยควบคุมเครื่องยนต์ (ECU) ใช้เพื่อปรับกระบวนการเผาไหม้ให้เหมาะสม ปรับปรุงประสิทธิภาพการใช้เชื้อเพลิง และยืดอายุการใช้งานของส่วนประกอบบำบัดไอเสีย
ในขณะที่อุตสาหกรรมยานยนต์ยังคงมุ่งเน้นไปที่การลดการปล่อยมลพิษและปรับปรุงคุณภาพอากาศ การพัฒนาและบูรณาการเซ็นเซอร์ขั้นสูงจึงมีความสำคัญต่อการบรรลุเป้าหมายเหล่านี้