อุณหภูมิของก๊าซไอเสียส่งผลต่อการสร้างตัวกรองอนุภาคดีเซลใหม่อย่างไร

เฮ้! ในฐานะซัพพลายเออร์ตัวกรองอนุภาคดีเซล (DPF) ฉันมีความรู้ความเข้าใจในรายละเอียดสำคัญทั้งหมดเกี่ยวกับวิธีการทำงานของตัวกรองเหล่านี้ ปัจจัยสำคัญประการหนึ่งที่ส่งผลกระทบอย่างมากต่อการฟื้นฟู DPF คืออุณหภูมิของก๊าซไอเสีย ถ้าอย่างนั้น เรามาดูกันดีกว่าว่าอุณหภูมินี้ส่งผลต่อกระบวนการฟื้นฟูทั้งหมดอย่างไร

ก่อนอื่น DPF คืออะไร และเหตุใดการฟื้นฟูจึงมีความสำคัญ ตัวกรองอนุภาคดีเซลเป็นอุปกรณ์ที่ติดตั้งในเครื่องยนต์ดีเซลเพื่อดักจับและกำจัดฝุ่นละออง (PM) ออกจากก๊าซไอเสีย ฝุ่นละอองรวมถึงสิ่งต่างๆ เช่น เขม่าและเถ้า ซึ่งเป็นอันตรายต่อสิ่งแวดล้อมและสุขภาพของมนุษย์ เมื่อเวลาผ่านไป เมื่อ DPF ดักจับ PM มากขึ้นเรื่อยๆ มันก็จะเกิดการอุดตัน หากเราไม่ทำความสะอาด ประสิทธิภาพของเครื่องยนต์จะลดลง อัตราสิ้นเปลืองเชื้อเพลิงจะเพิ่มขึ้น และอาจทำให้เครื่องยนต์เสียหายได้ นั่นคือที่มาของการฟื้นฟู การสร้างใหม่คือกระบวนการเผาผลาญ PM ที่ติดอยู่ใน DPF เพื่อคืนความสามารถในการกรอง

ทีนี้มาพูดถึงอุณหภูมิไอเสียกันดีกว่า อุณหภูมิของก๊าซไอเสียมีบทบาทสำคัญในการฟื้นฟู DPF ทั้งแบบพาสซีฟและแอคทีฟ

การฟื้นฟูแบบพาสซีฟ

การสร้างใหม่แบบพาสซีฟเกิดขึ้นตามธรรมชาติเมื่ออุณหภูมิของก๊าซไอเสียสูงพอที่จะเผาผลาญเขม่าใน DPF โดยปกติ เพื่อให้เกิดการฟื้นฟูแบบพาสซีฟ อุณหภูมิของก๊าซไอเสียจะต้องอยู่ที่ประมาณ 250 - 450°C เมื่อเครื่องยนต์ทำงานภายใต้สภาวะโหลดสูง เช่น เมื่อคุณขับรถบนทางหลวงด้วยความเร็วคงที่ อุณหภูมิของก๊าซไอเสียอาจถึงระดับเหล่านี้

ที่อุณหภูมิสูงเหล่านี้ ออกซิเจนในก๊าซไอเสียจะทำปฏิกิริยากับอนุภาคเขม่าที่ติดอยู่ใน DPF ปฏิกิริยาเคมีเป็นกระบวนการออกซิเดชัน โดยเขม่า (ส่วนใหญ่เป็นคาร์บอน) รวมตัวกับออกซิเจนทำให้เกิดคาร์บอนไดออกไซด์ (CO₂) ปฏิกิริยานี้เป็นปฏิกิริยาคายความร้อน ซึ่งหมายความว่าจะปล่อยความร้อนออกมา ความร้อนที่ปล่อยออกมาสามารถเพิ่มอุณหภูมิภายใน DPF ได้อีก ทำให้กระบวนการฟื้นฟูมีประสิทธิภาพมากขึ้น

อย่างไรก็ตาม หากอุณหภูมิก๊าซไอเสียต่ำเกินไป เช่น ต่ำกว่า 250°C การสร้างพลังงานใหม่แบบพาสซีฟจะไม่เกิดขึ้น สิ่งนี้มักเกิดขึ้นระหว่างการขับขี่ในเมืองซึ่งมีการหยุดและสตาร์ทบ่อยครั้ง เครื่องยนต์ทำงานที่สภาวะโหลดต่ำ และอุณหภูมิของก๊าซไอเสียไม่ถึงระดับที่จำเป็นสำหรับการเกิดออกซิเดชันของเขม่า ส่งผลให้เขม่าสะสมใน DPF และตัวกรองจะอุดตันเร็วขึ้น

การฟื้นฟูที่ใช้งานอยู่

เมื่อการฟื้นฟูแบบพาสซีฟไม่สามารถตามการสะสมของเขม่าได้ จำเป็นต้องมีการฟื้นฟูแบบแอคทีฟ การฟื้นฟูแบบแอคทีฟเป็นกระบวนการที่ถูกกระตุ้นโดยธรรมชาติ ซึ่งจะเพิ่มอุณหภูมิของก๊าซไอเสียเพื่อเผาผลาญเขม่าที่ติดอยู่ มีหลายวิธีในการเพิ่มอุณหภูมิก๊าซไอเสียเพื่อการฟื้นฟูแบบแอคทีฟ

วิธีการทั่วไปวิธีหนึ่งคือการฉีดเชื้อเพลิงเพิ่มเติมเข้าสู่ระบบไอเสีย เชื้อเพลิงส่วนเกินนี้จะเผาไหม้ในไอเสีย ปล่อยความร้อนและทำให้อุณหภูมิเพิ่มขึ้น อีกวิธีหนึ่งคือการปรับพารามิเตอร์การทำงานของเครื่องยนต์ เช่น เพิ่มระยะเวลาการฉีดเชื้อเพลิง ซึ่งอาจทำให้อุณหภูมิของไอเสียเพิ่มขึ้นด้วย

เพื่อให้การฟื้นฟูแบบแอคทีฟประสบความสำเร็จ อุณหภูมิของก๊าซไอเสียจะต้องเพิ่มขึ้นเป็นประมาณ 600 - 650°C ที่อุณหภูมินี้ เขม่าจะไหม้อย่างรวดเร็ว และ DPF จะถูกทำความสะอาด แต่สิ่งสำคัญคือต้องควบคุมอุณหภูมิอย่างระมัดระวัง หากอุณหภูมิสูงเกินไป หรือสูงกว่า 700°C อาจทำให้ซับสเตรต DPF เสียหายได้ พื้นผิวมักทำจากวัสดุเซรามิก และความร้อนที่มากเกินไปอาจทำให้แตกหรือละลาย ส่งผลให้ DPF ไม่มีประโยชน์

ผลกระทบต่อประสิทธิภาพ DPF และอายุการใช้งานที่ยืนยาว

อุณหภูมิของก๊าซไอเสียไม่เพียงส่งผลต่อกระบวนการฟื้นฟูเท่านั้น แต่ยังส่งผลต่อประสิทธิภาพโดยรวมและอายุการใช้งานที่ยืนยาวของ DPF อีกด้วย หากอุณหภูมิของก๊าซไอเสียต่ำเกินไปอย่างต่อเนื่อง DPF จะต้องมีการสร้างพลังงานใหม่บ่อยครั้งมากขึ้น การสร้างพลังงานใหม่บ่อยครั้งสามารถเพิ่มการสิ้นเปลืองเชื้อเพลิงได้ เนื่องจากมีการใช้เชื้อเพลิงเพิ่มเติมเพื่อทำให้อุณหภูมิสูงขึ้น นอกจากนี้ วงจรการฟื้นฟูที่ใช้งานอยู่แต่ละรอบยังสร้างความเครียดให้กับ DPF ซึ่งสามารถลดอายุการใช้งานได้

ในทางกลับกัน หากอุณหภูมิก๊าซไอเสียสูงเกินไป ก็อาจทำให้เกิดความเครียดจากความร้อนบน DPF ได้ ตามที่กล่าวไว้ข้างต้น ความร้อนสูงเกินไปอาจทำให้วัสดุพิมพ์เสียหายได้ นอกจากนี้ อุณหภูมิสูงยังสามารถทำให้ตัวเร่งปฏิกิริยาโลหะมีค่า (ถ้ามี) ใน DPF เกิดการเผาผนึก การเผาผนึกเป็นกระบวนการที่อนุภาคของตัวเร่งปฏิกิริยาหลอมรวมเข้าด้วยกัน ช่วยลดพื้นที่ผิวของอนุภาคและทำให้กิจกรรมของตัวเร่งปฏิกิริยาลดลง

ตัวเร่งปฏิกิริยาและอุณหภูมิก๊าซไอเสีย

ตัวเร่งปฏิกิริยามักใช้ใน DPF เพื่อลดอุณหภูมิที่เกิดออกซิเดชันของเขม่า มีตัวเร่งปฏิกิริยาหลายประเภทให้เลือก เช่นตัวเร่งปฏิกิริยา SCR ที่ใช้ Cu-SCR Catalyst ได้รับการรับรองโดย China Classification Society ด้วยมาตรฐานการปล่อย Nox ที่ดีกว่า Euro VI, และตัวเร่งปฏิกิริยา SCR ที่ใช้วานาเดียม-

ตัวเร่งปฏิกิริยาเหล่านี้ทำงานโดยจัดหาทางเลือกในการทำปฏิกิริยาด้วยพลังงานกระตุ้นที่ต่ำกว่าสำหรับปฏิกิริยาออกซิเดชันของเขม่า กล่าวอีกนัยหนึ่ง เขม่าเหล่านี้ช่วยให้เขม่าทำปฏิกิริยากับออกซิเจนที่อุณหภูมิต่ำได้ง่ายขึ้น ตัวอย่างเช่น ด้วยความช่วยเหลือของตัวเร่งปฏิกิริยา การออกซิเดชันของเขม่าสามารถเริ่มต้นที่ประมาณ 200 - 250°C แทนที่จะเป็น 250 - 450°C ปกติโดยไม่มีตัวเร่งปฏิกิริยา

การติดตามและการควบคุม

เพื่อให้แน่ใจว่าการฟื้นฟู DPF อย่างเหมาะสม จำเป็นต้องตรวจสอบอุณหภูมิก๊าซไอเสีย เครื่องยนต์ดีเซลสมัยใหม่ติดตั้งเซ็นเซอร์อุณหภูมิในระบบไอเสีย เซ็นเซอร์เหล่านี้จะวัดอุณหภูมิก๊าซไอเสียอย่างต่อเนื่องและส่งข้อมูลไปยังหน่วยควบคุมเครื่องยนต์ (ECU)

ECU ใช้ข้อมูลนี้เพื่อพิจารณาว่าเมื่อใดที่จำเป็นต้องสร้างพลังงานใหม่ หากปริมาณเขม่าใน DPF ถึงระดับหนึ่งและอุณหภูมิของก๊าซไอเสียต่ำเกินไปสำหรับการฟื้นฟูแบบพาสซีฟ ECU จะเริ่มวงจรการสร้างใหม่แบบแอคทีฟ โดยจะควบคุมการฉีดน้ำมันเชื้อเพลิงและพารามิเตอร์อื่นๆ ของเครื่องยนต์ เพื่อเพิ่มอุณหภูมิของก๊าซไอเสียให้อยู่ในระดับที่ต้องการสำหรับการเผาไหม้เขม่า

บทสรุป

โดยสรุป อุณหภูมิของก๊าซไอเสียเป็นปัจจัยสำคัญในการสร้างตัวกรองอนุภาคดีเซลขึ้นมาใหม่ ไม่ว่าจะเป็นการฟื้นฟูแบบพาสซีฟหรือแบบแอคทีฟ จำเป็นต้องมีอุณหภูมิที่เหมาะสมเพื่อเผาผลาญเขม่าที่ติดอยู่ และทำให้ DPF ทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพ ในฐานะซัพพลายเออร์ของ DPF ฉันรู้ดีว่าการเข้าใจกระบวนการเหล่านี้เพื่อมอบผลิตภัณฑ์ที่ดีที่สุดให้กับลูกค้าของเรามีความสำคัญเพียงใด

หากคุณอยู่ในตลาดสำหรับ DPF คุณภาพสูง หรือมีคำถามใดๆ เกี่ยวกับการฟื้นฟู DPF และอุณหภูมิก๊าซไอเสีย อย่าลังเลที่จะติดต่อเรา เราพร้อมช่วยคุณค้นหาโซลูชันที่สมบูรณ์แบบสำหรับความต้องการเครื่องยนต์ดีเซลของคุณ

อ้างอิง

• เฮย์วูด เจบี (1988) พื้นฐานเครื่องยนต์สันดาปภายใน แมคกรอว์ - ฮิลล์
• บอช, อาร์. (2007) คู่มือยานยนต์. โรเบิร์ต บ๊อช GmbH