Hệ thống xử lý khí thải xe diesel
Khí thải diesel là khí thải do động cơ diesel thải ra sau khi đốt cháy dầu diesel, chứa hàng trăm hợp chất khác nhau. Khí thải này không chỉ có mùi lạ mà còn khiến con người chóng mặt, buồn nôn và ảnh hưởng đến sức khỏe. Theo các chuyên gia của Tổ chức Y tế Thế giới, khí thải động cơ diesel có khả năng gây ung thư cao và được xếp vào loại chất gây ung thư loại A. Các chất ô nhiễm này chủ yếu bao gồm nitơ oxit (NOx), hydrocarbon (HC), carbon monoxide (CO) và các hạt vật chất, v.v., chủ yếu được thải ra từ gần mặt đất và các chất ô nhiễm này xâm nhập vào đường hô hấp qua mũi và miệng, gây hại cho sức khỏe con người.
Khí thải chính của động cơ diesel là PM (hạt vật chất) và NOx, trong khi khí thải CO và HC thấp hơn. Kiểm soát khí thải của động cơ diesel chủ yếu liên quan đến việc kiểm soát việc tạo ra hạt vật chất PM và NO, và giảm lượng khí thải trực tiếp của PM và NOx. Hiện nay, để giải quyết vấn đề khí thải của xe diesel, hầu hết các giải pháp kỹ thuật đều áp dụng hệ thống EGR + DOC + DPF + SCR + ASC.
EGR
EGR là viết tắt của Exhaust Gas Recirculation (Tuần hoàn khí thải). Tuần hoàn khí thải là quá trình đưa một phần khí thải được thải ra từ động cơ trở lại ống nạp và đi vào xi lanh một lần nữa với hỗn hợp mới. Vì khí thải chứa một lượng lớn các khí đa nguyên tử như CO2, và CO2 và các khí khác không thể đốt cháy mà hấp thụ một lượng nhiệt lớn do nhiệt dung riêng cao, nên nhiệt độ cháy tối đa của hỗn hợp trong xi lanh giảm xuống, do đó làm giảm lượng NOx sinh ra.
TÀI LIỆU
Tên đầy đủ của DOC là chất xúc tác oxy hóa Diesel, là bước đầu tiên của toàn bộ quá trình xử lý sau, thường là giai đoạn đầu tiên của ống xả ba giai đoạn, thường có kim loại quý hoặc gốm làm chất mang xúc tác.
Chức năng chính của DOC là oxy hóa CO và HC trong khí thải, chuyển đổi thành C02 và H2O không độc hại và vô hại. Đồng thời, nó cũng có thể hấp thụ các thành phần hữu cơ hòa tan và một số hạt carbon, và giảm một số khí thải PM. NO bị oxy hóa thành NO2 (NO2 cũng là khí nguồn của phản ứng thấp hơn). Cần lưu ý rằng việc lựa chọn chất xúc tác có liên quan chặt chẽ đến nhiệt độ khí thải diesel, khi nhiệt độ dưới 150 ° C, chất xúc tác về cơ bản không hoạt động. Khi nhiệt độ tăng, hiệu suất chuyển đổi các thành phần chính của hạt khí thải tăng dần. Khi nhiệt độ cao hơn 350 ° C, do lượng sunfat sản xuất lớn, nhưng lượng phát thải hạt tăng lên và sunfat sẽ bao phủ bề mặt chất xúc tác làm giảm hoạt động và hiệu suất chuyển đổi của chất xúc tác, vì vậy cầncảm biến nhiệt độđể theo dõi nhiệt độ nạp DOC, khi nhiệt độ nạp DOC trên 250 ° C hydrocarbon thường đánh lửa, nghĩa là phản ứng oxy hóa đủ.
DPF
Tên đầy đủ của DPF là Diesel Particle Filter, là bộ phận thứ hai của quá trình xử lý sau và cũng là bộ phận thứ hai của ống xả ba giai đoạn. Chức năng chính của nó là thu giữ các hạt PM, khả năng giảm PM của nó là khoảng 90%.
Bộ lọc hạt có thể làm giảm hiệu quả phát thải các hạt vật chất. Đầu tiên, nó thu giữ các hạt vật chất trong khí thải. Theo thời gian, ngày càng nhiều hạt vật chất sẽ lắng đọng trong DPF và chênh lệch áp suất của DPF sẽ tăng dần.cảm biến chênh lệch áp suấtcó thể theo dõi nó. Khi chênh lệch áp suất vượt quá ngưỡng nhất định, nó sẽ khiến quá trình tái sinh DPF loại bỏ các hạt vật chất tích tụ. Quá trình tái sinh bộ lọc đề cập đến việc tăng dần các hạt vật chất trong bẫy trong quá trình vận hành lâu dài, điều này có thể gây ra sự gia tăng áp suất ngược của động cơ và dẫn đến giảm hiệu suất của động cơ. Do đó, cần phải thường xuyên loại bỏ các hạt vật chất lắng đọng và khôi phục hiệu suất lọc của bẫy.
Khi nhiệt độ trong bẫy hạt đạt 550 ℃ và nồng độ oxy lớn hơn 5%, các hạt lắng đọng sẽ bị oxy hóa và cháy. Nếu nhiệt độ thấp hơn 550 ℃, quá nhiều trầm tích sẽ chặn bẫy.cảm biến nhiệt độgiám sát nhiệt độ đầu vào của DPF. Khi nhiệt độ không đáp ứng yêu cầu, tín hiệu sẽ được phản hồi. Lúc này, cần sử dụng các nguồn năng lượng bên ngoài (như lò sưởi điện, đầu đốt hoặc thay đổi điều kiện vận hành của động cơ) để tăng nhiệt độ bên trong DPF và khiến các hạt bị oxy hóa và cháy.
SCR
SCR là viết tắt của Selective Catalytic Reduction, viết tắt của hệ thống Selective Catalytic Reduction. Đây cũng là phần cuối cùng trong ống xả. Nó sử dụng urê làm chất khử và sử dụng chất xúc tác để phản ứng hóa học với NOx để chuyển đổi NOx thành N2 và H2O.
Hệ thống SCR sử dụng hệ thống phun có hỗ trợ khí nén. Bơm cung cấp dung dịch urê có thiết bị điều khiển tích hợp có thể điều khiển bơm cung cấp dung dịch urê bên trong và van điện từ khí nén hoạt động theo các quy trình đã thiết lập. Bộ điều khiển phun (DCU) giao tiếp với ECU động cơ thông qua bus CAN để thu thập các thông số vận hành của động cơ, sau đó cung cấp tín hiệu nhiệt độ bộ chuyển đổi xúc tác dựa trêncảm biến nhiệt độ cao, tính toán lượng phun urê và điều khiển bơm cung cấp dung dịch urê để phun lượng urê thích hợp qua bus CAN. Bên trong ống xả. Chức năng của khí nén là đưa urê đã đo đến vòi phun, để urê có thể được phun hoàn toàn sau khi được phun qua vòi phun.
ASC
ASC Ammonia Slip Catalyst là viết tắt của amoniac slip catalyst. Do rò rỉ urê và hiệu suất phản ứng thấp, amoniac sinh ra do phân hủy urê có thể thải trực tiếp ra khí quyển mà không tham gia phản ứng. Điều này đòi hỏi phải lắp đặt các thiết bị ASC để ngăn ngừa amoniac thoát ra ngoài.
ASC thường được lắp ở phía sau của SCR và sử dụng lớp phủ xúc tác như kim loại quý trên thành bên trong của chất mang để xúc tác phản ứng REDOX, phản ứng này biến NH3 thành N2 vô hại.
Cảm biến nhiệt độ
Được sử dụng để đo nhiệt độ khí thải tại các vị trí khác nhau trên bộ xúc tác, bao gồm nhiệt độ khí nạp của DOC (thường được gọi là nhiệt độ T4), DPF (thường được gọi là nhiệt độ T5), SCR (thường được gọi là nhiệt độ T6) và nhiệt độ ống xả của bộ xúc tác (thường được gọi là nhiệt độ T7). Đồng thời, tín hiệu tương ứng được truyền đến ECU, thực hiện chiến lược tái sinh và chiến lược phun urê tương ứng dựa trên dữ liệu phản hồi từ cảm biến. Điện áp cung cấp điện của nó là 5V và phạm vi đo nhiệt độ nằm trong khoảng từ -40 ℃ đến 900 ℃.
Cảm biến chênh lệch áp suất
Được sử dụng để phát hiện áp suất ngược xả giữa đầu vào và đầu ra của khí DPF trong bộ chuyển đổi xúc tác và truyền tín hiệu tương ứng đến ECU để điều khiển chức năng giám sát DPF và OBD. Điện áp nguồn của nó là 5V và nhiệt độ môi trường làm việc là -40~130℃.
Cảm biến đóng vai trò quan trọng trong hệ thống xử lý khí thải của xe diesel, giúp theo dõi và kiểm soát khí thải để đáp ứng các quy định về môi trường và cải thiện chất lượng không khí. Cảm biến cung cấp dữ liệu về nhiệt độ khí thải, áp suất, mức oxy và oxit nitơ (NOx), mà bộ điều khiển động cơ (ECU) sử dụng để tối ưu hóa quá trình đốt cháy, cải thiện hiệu suất nhiên liệu và kéo dài tuổi thọ của các bộ phận xử lý khí thải.
Khi ngành công nghiệp ô tô tiếp tục tập trung vào việc giảm khí thải và cải thiện chất lượng không khí, việc phát triển và tích hợp các cảm biến tiên tiến đóng vai trò quan trọng để đạt được các mục tiêu này.