Kakav je utjecaj vožnje na kratkim putovanjima na dizel oksidacijski katalizator?

Kakav je utjecaj vožnje na kratkim putovanjima na dizel oksidacijski katalizator?

Kao dobavljač dizelskih oksidacijskih katalizatora (DOC), iz prve sam ruke svjedočio različitim radnim uvjetima s kojima se suočavaju ove ključne komponente za kontrolu emisije. Jedan od najčešćih, ali često zanemarenih scenarija je vožnja na kratke relacije. U ovom blogu istražit ću kako vožnja na kratke relacije utječe na dizelske oksidacijske katalizatore i što to znači za vlasnike i operatere vozila.

Razumijevanje katalizatora dizelske oksidacije

Prije nego što istražimo utjecaj vožnje na kratke relacije, ukratko ćemo razumjeti što je katalizator dizelske oksidacije. ADiesel oksidacijski katalizatorbitan je dio sustava naknadne obrade ispušnih plinova u dizelskim motorima. Njegova primarna funkcija je oksidacija štetnih zagađivača kao što su ugljikov monoksid (CO), ugljikovodici (HC) i čestice (PM) u ispušnim plinovima u manje štetne tvari kao što su ugljični dioksid (CO₂) i voda (H₂O).

DOC sadrži katalizator od plemenitog metala, obično platinu i paladij, presvučen keramičkom ili metalnom podlogom. Kada vrući ispušni plin prolazi kroz katalizator, dolazi do niza kemijskih reakcija, olakšavajući proces oksidacije.

Karakteristike vožnje na kratke relacije

Vožnja na kratka putovanja obično se definira kao putovanja koja su kraća od 5 - 10 milja ili traju kratko, često manje od 15 minuta. Ta su putovanja uobičajena u urbanim područjima, gdje se vozači možda često zaustavljaju radi obavljanja poslova, putuju na posao na kratke udaljenosti ili se voze unutar malog naselja.

Tijekom kratke vožnje, motor i ispušni sustav nemaju dovoljno vremena da postignu svoje optimalne radne temperature. U dizelskom motoru, optimalna temperatura za učinkovito funkcioniranje DOC-a obično je između 200 - 400°C. Međutim, u scenarijima kratke vožnje, temperatura ispušnih plinova možda neće doseći ovaj raspon, što dovodi do nekoliko problema za DOC.

Utjecaj na aktivnost katalizatora

Jedan od najznačajnijih utjecaja vožnje na kratkim putovanjima na dizelskom oksidacijskom katalizatoru je smanjena aktivnost katalizatora. Kemijske reakcije koje se odvijaju u DOC-u jako ovise o temperaturi. Kada je temperatura ispušnog plina preniska, brzina reakcije značajno se usporava.

Na primjer, oksidacija ugljičnog monoksida i ugljikovodika zahtijeva određenu količinu aktivacijske energije. Na niskim temperaturama, molekule u ispušnom plinu nemaju dovoljno kinetičke energije da prevladaju ovu aktivacijsku energetsku barijeru, što dovodi do nepotpune oksidacije. Kao rezultat toga, značajan dio štetnih onečišćujućih tvari može proći kroz DOC bez pretvaranja u manje štetne tvari.

Tijekom vremena, nakupljanje neizgorjelih ugljikovodika i drugih zagađivača na površini katalizatora može dovesti do zaprljanja katalizatora. Zaprljani katalizator ima smanjenu površinu dostupnu za interakciju ispušnih plinova, što dodatno smanjuje njegovu učinkovitost. To može uzrokovati povećanje emisija iz ispušne cijevi, što može dovesti do toga da vozilo ne prođe testove emisija.

Otrovanje sumporom

Dizelsko gorivo sadrži određenu količinu sumpora. Kada se dizel sagorijeva, sumpor se pretvara u sumporov dioksid (SO₂) u ispušnim plinovima. U ispravno funkcionirajućem DOC-u na visokim temperaturama, dio SO₂ može se dalje oksidirati u sumporni trioksid (SO₃), koji zatim reagira s vodenom parom u ispušnim plinovima stvarajući maglu sumporne kiseline.

Međutim, u uvjetima vožnje na kratkim putovanjima, niska temperatura ispušnih plinova sprječava oksidaciju SO₂ u SO₃. Umjesto toga, SO₂ se može adsorbirati na površinu katalizatora i reagirati s katalizatorom od plemenitog metala, uzrokujući trovanje sumporom. Trovanje sumporom smanjuje sposobnost katalizatora da oksidira druge zagađivače, jer blokira aktivna mjesta na površini katalizatora.

Kondenzacija i korozija

Drugi problem povezan s vožnjom na kratke relacije je kondenzacija u ispušnom sustavu. Budući da motor i ispušni sustav ne postižu svoje optimalne radne temperature, vodena para u ispušnom plinu može se kondenzirati unutar DOC-a. Kondenzirana voda može se miješati s kiselim spojevima kao što su sumporna kiselina i dušična kiselina, stvarajući korozivnu okolinu.

Korozija može oštetiti podlogu katalizatora i premaz od plemenitih metala. S vremenom to može dovesti do fizičke degradacije DOC-a, uključujući pucanje i pucanje premaza katalizatora. Nakon što se premaz ošteti, performanse katalizatora ozbiljno su ugrožene i možda će ga trebati zamijeniti.

Utjecaj na uštedu goriva

Loše funkcioniranje katalizatora dizelske oksidacije zbog vožnje na kratke relacije također može utjecati na potrošnju goriva. Kada DOC ne radi učinkovito, motor će možda trebati više raditi kako bi kompenzirao povećani povratni tlak u ispušnom sustavu. To može rezultirati većom potrošnjom goriva.

Osim toga, nepotpuna oksidacija ugljikovodika znači da motor ne izvlači maksimalnu količinu energije iz goriva. Ova neučinkovitost može dovesti do smanjenja ukupne potrošnje goriva, povećavajući operativne troškove za vlasnike vozila.

Rješenja i strategije ublažavanja

Kako bi se ublažio utjecaj vožnje na kratkim putovanjima na katalizatore oksidacije dizela, može se primijeniti nekoliko strategija.

Jedno rješenje je korištenje aSCR katalizator na bazi bakrau kombinaciji s DOC-om. Sustav selektivne katalitičke redukcije (SCR) može dodatno smanjiti emisije dušikovih oksida (NOₓ), a SCR katalizator na bazi bakra ima bolje performanse pri niskim temperaturama u usporedbi s nekim tradicionalnim katalizatorima. To može pomoći u smanjenju ukupnih emisija čak i kada DOC ne radi najbolje.

Druga mogućnost je korištenje aSCR katalizator certificiran od strane Kineskog klasifikacijskog društva sa standardom emisije Nox boljim od Euro VI. Ovi katalizatori su dizajnirani da zadovolje stroge standarde emisije i mogu pružiti pouzdanije performanse u različitim radnim uvjetima, uključujući vožnju na kratkim putovanjima.

Vlasnici vozila također mogu poduzeti neke korake kako bi poboljšali situaciju. Na primjer, mogu pokušati kombinirati više kratkih putovanja u jedno duže putovanje kako bi omogućili motoru i ispušnom sustavu da postignu svoje optimalne radne temperature. Redovito održavanje, kao što je čišćenje sustava goriva i korištenje visokokvalitetnog dizelskog goriva s niskim udjelom sumpora, također može pomoći u produljenju vijeka trajanja DOC-a.

Zaključak

Vožnja na kratke relacije predstavlja značajne izazove za rad i dugotrajnost dizelskih oksidacijskih katalizatora. Smanjena aktivnost katalizatora, trovanje sumporom, kondenzacija i korozija mogu dovesti do smanjene učinkovitosti i povećanih emisija. Međutim, s pravim strategijama i tehnologijama ti se utjecaji mogu ublažiti.

Kao dobavljač DOC-a, predani smo pružanju visokokvalitetnih proizvoda koji mogu izdržati teške uvjete rada. Naši DOC-ovi dizajnirani su s naprednim materijalima i proizvodnim procesima kako bi se osigurala optimalna izvedba čak iu scenarijima vožnje na kratkim putovanjima.

Ako ste vlasnik vozila, operater voznog parka ili ste u automobilskoj industriji i želite saznati više o našim dizel oksidacijskim katalizatorima ili drugim rješenjima za kontrolu emisija, pozivamo vas da nas kontaktirate radi nabave i daljnjih rasprava. Ovdje smo da vam pomognemo zadovoljiti vaše potrebe za kontrolom emisija i osigurati besprijekoran rad vaših vozila.

Reference

1. Heywood, JB (1988). Osnove motora s unutarnjim izgaranjem. McGraw - Hill.
2. Johnson, TV i Turchi, CS (2004). Naknadna obrada ispušnih plinova dizela za kontrolu NOx i čestica. Catalysis Today, 93, 3 - 18.
3. Neeft, JPA, Makkee, M. i Moulijn, JA (1996). Automobilski katalizatori: trenutno stanje i neke perspektive. Catalysis Reviews, 38(1), 33 - 111.