Tạ Hiển - Theo uti.edu

Bởi Trí 13.10.2021 3:40 pm

Tìm hiểu về bộ lọc hạt khí xả động cơ Diesel

(News.otohui-com) – Với những tiêu chuẩn ngày càng khắt khe của các nước trên thế giới về khí thải nhà kính và việc bảo vệ môi trường, những hệ thống trên động cơ đốt trong ngày càng nhiều hơn nhằm đáp ứng những tiêu chuẩn khắt khe này. Do đó bộ lọc hạt khí xả động cơ diesel (DPF) như là một tiêu chuẩn quan trọng trên các dòng xe diesel hiện đại. Vậy chúng hoạt động ra sao? Hãy cùng nhau tìm hiểu qua bài viết dưới đây.

*Bộ lọc hạt khí xả động cơ Diesel là bộ phận nào gì?*

1. Cấu trúc của bộ lọc hạt khí xả Diesel

Bộ lọc hạt khí xả động cơ Diesel (DPF) loại bỏ các hạt từ khí thải động cơ Diesel thông qua quá trình lọc vật lý. Có rất nhiều loại bộ lọc, nhưng phổ biến nhất là loại nguyên khối bằng gốm (cordierite hoặc silicon cacbua) với cấu trúc tổ ong. Chúng bao gồm các thành phần như:

Thành của lõi lọc (nguyên khối) có cấu tạo gồm các lỗ rỗng kích thước nhỏ, được kiểm soát kỹ lưỡng trong quá trình gia công sản xuất. Tổng độ xốp của vật liệu thường từ 45 đến 50% hoặc hơn, trong khi kích thước lỗ trung bình từ 10 đến 20 μm

Lớp phủ xúc tác: Chức năng chính của lớp phủ xúc tác là cung cấp chất nền cho các kim loại xúc tác (kim loại quý). Ngoài ra, lớp phủ xúc tác còn có nhiệm vụ tách biệt về mặt vật lý và ngăn chặn các phản ứng hoá học không mong muốn giữa các thành phần bên trong bộ xúc tác phức tạp. Vật liệu phủ xúc tác bao gồm các oxit kim loại phi quý vô cơ như alumin, oxit silic, oxit xeri, dioxit titan, oxit zirconi và zeolit

Kim loại xúc tác: chất xúc tác kim loại quý có thể có trong bùn xúc tác hoặc chúng được sử dụng trong bước thứ hai được gọi là ngâm tẩm.
Mảng gốm sứ (bảo vệ): nó được bao bọc xung quanh thành lõi lọc. Cung cấp khả năng cách nhiệt, bảo vệ khỏi các chấn động cơ học và rung động của xe.

2. Cách thức hoạt động của bộ lọc hạt khí xả động cơ Diesel

Bộ lọc hạt tương tự như bộ chuyển đổi xúc tác trên động cơ xăng (mặt cắt – tổ ong). Tuy nhiên, các tấm lọc trong bộ lọc hạt khí xả động cơ diesel có đường kính lớn hơn và thành xốp. Ngoài ra, chúng còn được phủ một lớp phủ xúc tác tạo nền tảng cho các hạt kim loại xúc tác và làm nóng.

Khí thải đi qua chất xúc tác oxy hóa diesel (DOC), sau đó đi qua bộ lọc hạt khí xả động cơ diesel, khí thải đi qua bộ lọc như phải chui qua các bức tường xốp và bộ lọc này sẽ giữ lại các hạt bồ hóng. Sau đó khí thải thoát ra đường sau bộ lọc với khí thải sạch hơn.

Để giảm lượng khí thải từ xe chạy bằng động cơ diesel, bộ lọc hạt khí xả động cơ diesel sẽ thu giữ và lưu giữ muội than, chúng phải được đốt cháy định kỳ để tái tạo bộ lọc. Quá trình tái tạo đốt cháy muội than dư thừa đọng lại trong bộ lọc, giúp ngăn chặn khí thải độc hại và khói đen là một hiện tượng đặc trưng của động cơ diesel khi tăng tốc.

3. Làm cách nào để tái tạo bộ lọc hạt khí xả động cơ Diesel (DPF)

Chìa khóa để duy trì bộ lọc hạt khí xả động cơ diesel (DPF) là đảm bảo nó có thể tự phục hồi khi chứa đầy muội than (kích hoạt đèn cảnh báo). Hai kiểu tạo bao gồm thụ động và chủ động.

a. Tái tạo bộ lọc thụ động

Quá trình tái tạo thụ động xảy ra khi nhiệt trong động cơ tăng lên đến mức muội than kết hợp với oxy để tạo ra carbon dioxide. Vì carbon dioxide là một chất khí, nó có thể đi qua bộ lọc. Ví dụ, một chiếc xe tải chở đầy tải di chuyển với tốc độ ổn định sẽ tạo ra đủ nhiệt trong động cơ để xảy ra phản ứng hóa học – đó là sự tái tạo thụ động.

Cần lưu ý rằng tro tàn là sản phẩm phụ của quá trình đốt cháy, vì vậy không một lượng nhiệt nào từ động cơ có thể chuyển hóa nó. Theo thời gian, tro sẽ tích tụ đến mức bị tắc bộ lọc do đó cần phải loại bỏ và làm sạch bộ lọc. Bộ lọc này sau đó có thể được cài đặt lại và sử dụng lại.

Tái tạo thụ động xảy ra khi xe được điều khiển bình thường tuy nhiên người lái xe không biết rằng nó có xảy ra hay không. Tái tạo bộ lọc thụ động có thể không phải lúc nào cũng giữ cho DPF sạch trong suốt ngày làm việc, do đó, chúng cần có quá trình tái tạo bộ lọc tích cực.

b. Tái tạo bộ lọc tích cực

Tái tạo thụ động là một phần của hoạt động bình thường của động cơ, tuy nhiên quá trình tái tạo bộ lọc tích cực đòi hỏi động cơ phải thực hiện thông qua điều khiển của ECU.

Quá trình tái tạo bộ lọc tích cực diễn ra khi động cơ không tạo ra đủ nhiệt cần thiết. Khi mức muội than đạt đến một điểm nhất định, động cơ sẽ phun nhiên liệu vào buồng đốt, dòng khí thái thừa nhiên liệu sẽ đi qua chất xúc tác oxy hóa (DOC) giúp oxy hóa nhiên liệu để tạo ra nhiệt. Nhiệt tạo ra từ quá trình oxy hóa nhiên liệu sau đó được sử dụng để chuyển hóa muội than thành carbon dioxide.

c. Tái tạo bộ lọc hạt khí xả động cơ diesel trong quá trình bảo dưỡng

Cả quá trình tái tạo chủ động và thụ động đều diễn ra tự động và không cần đầu vào của trình điều khiển. Quá trình tái tạo chủ động có thể tự động xảy ra bất cứ lúc nào xe đang di chuyển. Nhiệt độ khí thải có thể đạt 1500℉ (800 ℃).

Tuy nhiên trong quá trình bảo dưỡng và sửa chữa, vấn đề tái tạo bộ lọc có thể được can thiệp bằng cách kích hoạt tái tạo bộ lọc bằng các thiết chuyên dụng hoặc các thiết bị chẩn đoán bên ngoài. Chúng ta có thể nhận biết quá trình tái tạo bộ lọc có đang diễn ra hay không là đèn báo trên bảng đồng hồ, đèn này sẽ bật sáng khi nhiên liệu bắt đầu bơm vào, làm tăng nhiệt độ trong bộ lọc.

Bộ lọc hạt khí xả động cơ diesel DPF hiện nay đã là một công nghệ cũ nhưng nó vẫn được sử dụng một cách rộng rãi nhờ tính tiện lợi, độ ổn định và nhất là hiệu quả của quá trình lọc của nó mang lại nhiều tích cực cho môi trường.

Bài viết liên quan: