EGR और DPF इंजन कैसे साफ रहता है?

बार-बार की जाने वाली छोटी शहर के भीतर की यात्राएं DPF को अपने आप को साफ करने का मौका नहीं देतीं, जिससे इंजन चुपचाप जाम होने की स्थिति में पहुंच जाता है।
बार-बार की जाने वाली छोटी शहर के भीतर की यात्राएं DPF को अपने आप को साफ करने का मौका नहीं देतीं, जिससे इंजन चुपचाप जाम होने की स्थिति में पहुंच जाता है।

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EGR और DPF/GPF सिस्टम दो पूरक उत्सर्जन तकनीकें हैं जो इंजन को साफ रखने में मदद करती हैं: EGR, निकास गैस का एक हिस्सा वापस सिलेंडर में भेजकर दहन तापमान को कम करता है और नाइट्रोजन ऑक्साइड (NOx) के निर्माण को शुरू से रोकता है; जबकि DPF और पेट्रोल इंजनों में GPF, बनने वाले कालिक कणों को निकास में पकड़कर आवधिक रीजनरेशन से जला देते हैं। दोनों सिस्टम सफाई के लिए डिज़ाइन किए गए हैं, लेकिन विशेष रूप से बार-बार की छोटी शहरी यात्राओं में वे अपने स्व-सफाई चक्र पूरे नहीं कर पाते, इसलिए समय के साथ वे जाम हो जाते हैं।

मुख्य बातें

  • EGR, पेट्रोल इंजनों में आमतौर पर 5-15% तक निकास गैस वापस भेजता है; डीज़ल में कुछ परिस्थितियों में यह दर 50% तक पहुंच सकती है।
  • NOx, नाइट्रोजन और ऑक्सीजन के उच्च तापमान पर मिलने से बनता है; EGR इस तापमान को कम करके इसके निर्माण को शुरू से ही घटा देता है।
  • DPF में कालिक के जलने के लिए निकास में लगभग 600 डिग्री सेल्सियस तापमान आवश्यक होता है।
  • 15-20 किमी से कम की यात्राओं में इंजन, पैसिव रीजनरेशन के लिए आवश्यक तापमान तक शायद ही कभी पहुंचता है।
  • GPF, पेट्रोल इंजनों में वॉल-फ्लो सिरेमिक हनीकम्ब संरचना का होता है और कैटेलिटिक कन्वर्टर के पास या उसके साथ एकीकृत रूप से लगाया जाता है।

EGR निकास गैस को सिलेंडर में वापस क्यों भेजता है?

पहली नज़र में यह एक विरोधाभासी विचार लगता है: जल चुकी गैस को ताज़ी हवा की जगह इंजन में वापस क्यों डालें? जवाब रसायन विज्ञान में छिपा है। NOx, नाइट्रोजन और ऑक्सीजन के दहन कक्ष में उच्च तापमान पर मिलने से बनता है। तापमान जितना अधिक होगा, निर्माण उतना अधिक होगा। EGR सिस्टम, निकास गैस का एक हिस्सा सक्शन साइड में मिलाकर सिलेंडर में ऑक्सीजन की मात्रा को पतला कर देता है; ऑक्सीजन कम होने पर जलने वाले ईंधन की मात्रा भी कम हो जाती है और सिलेंडर का अधिकतम तापमान गिर जाता है। तापमान गिरने पर NOx का निर्माण शुरू से ही रुक जाता है।

इसके अलावा, निकास गैस में मौजूद जलवाष्प और CO2 की हवा की तुलना में अलग ऊष्मा क्षमता होती है; इससे एडियाबैटिक लौ तापमान और नीचे खिंच जाता है। आधुनिक डीज़ल इंजनों में वापस भेजी गई गैस को आमतौर पर एक EGR कूलर यानी हीट एक्सचेंजर से गुजारा जाता है। ठंडा करने के कारण अधिक EGR दर का उपयोग संभव होता है और सिलेंडर में प्रवेश करने वाले चार्ज का तापमान कम रहता है।

पेट्रोल इंजनों में संतुलन महत्वपूर्ण है: सामान्य EGR दर 5-15% की सीमा में होती है। यदि आप इस दर को आवश्यकता से अधिक बढ़ा दें, तो लौ के आगे बढ़ने की निरंतरता बाधित हो जाती है; मिसफायर और अधूरा दहन शुरू हो जाता है। इसीलिए EGR हर परिस्थिति में सक्रिय नहीं रहता: उच्च भार में यह अधिकतम शक्ति को कम करता है, और आइडल पर दहन को अस्थिर करता है, इसलिए इसे बंद कर दिया जाता है। डीज़ल में, आइडल जैसी स्थितियों में जहां अधिक हवा पर्याप्त होती है, यह दर बहुत अधिक स्तर तक पहुंच सकती है। पेट्रोल में EGR के अतिरिक्त लाभ भी हैं: थ्रॉटल का अधिक खुला रहना थ्रॉटल हानियों को कम करता है; ऊष्मा हानि और रासायनिक अपघटन भी कम हो जाता है।

EGR वाल्व समय के साथ जाम क्यों हो जाता है?

EGR supabını tıkaran yalnızca kurum değil; sıcak egzoz gazı, yağ buharı ve taze hava manifolddaki katran benzeri tortunun ana malzemesidir.

EGR निकास गैस को बिना छाने वापस भेजता है। गैस में मौजूद खरोंच वाले कार्बन कण वाल्व पर जमा होते हैं; धीरे-धीरे वाल्व गंदा हो जाता है, प्रवाह को सीमित करता है और पूरी तरह फंस सकता है। अवरुद्ध वाल्व NOx कमी में बाधा डालता है और वाहन के उत्सर्जन परीक्षण में असफल होने का कारण बन सकता है। कार्बन जमाव केवल निकास के कालिख से नहीं होता: गर्म निकास गैस का क्रैंककेस से आने वाली तेल वाष्प के साथ मिश्रण भी अवसाद को बढ़ाता है। डीजल और पेट्रोल इंजनों में जब EGR और क्रैंककेस वेंटिलेशन (PCV) मिलते हैं, तो निकास गैस, ताज़ी हवा और तेल वाष्प का मिश्रण इनटेक मैनिफोल्ड में चिपचिपा टार जैसा जमाव बन सकता है।

इससे निकलने वाला व्यावहारिक निष्कर्ष स्पष्ट है: अवसाद निर्माण को बढ़ाने वाले कारकों से बचना, विशेष रूप से गुणवत्तापूर्ण ईंधन का उपयोग करना, वाल्व के जीवन को लंबा करता है। थर्मल समस्याएं भी EGR खराबी में प्रभावी होती हैं; सिस्टम लगातार उच्च तापमान चक्रों के संपर्क में रहता है।

DPF कालिख को कैसे पकड़ता है: रीजनरेशन कैसे काम करता है?

EGR की एक कीमत है: निकास गैस को सिलेंडर में वापस भेजना डीजल में कण, यानी कालिख उत्सर्जन को बढ़ाता है। इसीलिए DPF को डीजल इंजनों की निकास लाइन में, इंजन के डाउनस्ट्रीम में रखा गया है। फिल्टर कालिख को पकड़ता है; लेकिन जमा हुआ कालिख निकास में बैक प्रेशर पैदा करता है और यह दबाव समय के साथ ईंधन दक्षता को कम करता है। फिल्टर के स्वयं की सुरक्षा के लिए उसे पकड़ी गई कालिख को जलाना आवश्यक है - इस प्रक्रिया को रीजनरेशन कहा जाता है। सिस्टम, पकड़ी गई कालिख और ऑक्सीकृत कालिख के बीच गतिशील संतुलन के साथ काम करता है।

पैसिव और एक्टिव रीजनरेशन के बीच का अंतर

पैसिव रीजनरेशन बिना किसी अतिरिक्त हस्तक्षेप के होती है: पर्याप्त रूप से उच्च तापमान पर NOx का NO2 घटक, फिल्टर में मौजूद कालिख को सामान्य ऑपरेटिंग तापमान पर ऑक्सीकृत करता है। केवल यह प्रक्रिया आंशिक रूप से प्रभावी है और उच्च EGR दरों पर और भी कमजोर हो जाती है। एक्टिव रीजनरेशन ECU द्वारा सक्रिय होने वाली एक जलने की प्रक्रिया है: ऑक्सीडेशन कैटेलिस्ट में अतिरिक्त ईंधन का छिड़काव किया जाता है (ईंधन इंजेक्शन के बाद अतिरिक्त छिड़काव, यानी post injection से सक्रिय), निकास तापमान बढ़ाया जाता है और कण निकास में बचे ऑक्सीजन से जला दिए जाते हैं। कालिख, राख और CO2 में बदल जाता है।

ईंधन और इंजन तेल में मौजूद गैर-दहनशील धात्विक और खनिज अशुद्धियों को रीजनरेशन से नहीं जलाया जा सकता; ये राख के रूप में फिल्टर में रह जाती हैं। बार-बार रीजनरेशन के बाद DPF को हटाकर विशेष बाहरी प्रक्रिया से साफ करना या बदलना आवश्यक है। रीजनरेशन कालिख को प्रबंधित करती है, राख को नहीं।

पेट्रोल इंजनों में GPF: डीजल से इसका क्या अंतर है?

पार्टिकुलेट फिल्टर केवल डीजल के लिए विशिष्ट नहीं है। GPF - जिसे OPF या PPF के नाम से भी जाना जाता है - पेट्रोल इंजनों से निकलने वाले महीन कालिख और कणों को पकड़कर उत्सर्जन मानकों की पूर्ति सुनिश्चित करता है। संरचना के रूप में यह सिरेमिक हनीकॉम्ब फिल्टर है और आमतौर पर वॉल-फ्लो डिज़ाइन के साथ काम करता है: निकास गैस फिल्टर से गुजरते समय कण सेल दीवारों पर रोक लिए जाते हैं। माउंटिंग स्थिति महत्वपूर्ण है: GPF को कैटेलिटिक कन्वर्टर के पास रखा जाता है या उसके साथ एक ही बॉडी में एकीकृत किया जाता है। इस स्थिति के कारण निकास लाइन जल्दी गर्म हो जाती है; जो फिल्टर की सफाई के लिए अनुकूल है।

बार-बार शहर के भीतर के उपयोग से ये सिस्टम क्यों दबाव में आते हैं?

रीजनरेशन की पूर्व शर्त तापमान है। DPF में जमा हुई कालिख को जलाने के लिए एग्जॉस्ट में लगभग 600 डिग्री सेल्सियस तापमान आवश्यक है। प्रति घंटा 40 मील से नीचे की शहर के भीतर की ड्राइविंग इस तापमान तक पहुंचने में बाधा डालती है; पैसिव रीजनरेशन रुक जाता है, और फ़िल्टर में कालिख जमना तेज़ हो जाता है। 15-20 किमी से छोटी यात्राओं में इंजन शायद ही कभी पैसिव रीजनरेशन के लिए आवश्यक कार्यशील तापमान तक पहुंचता है। छोटी यात्राओं में रीजनरेशन या तो शुरू ही नहीं होता, या यात्रा पूरी होने से पहले रद्द हो जाता है। बार-बार की छोटी यात्राएं, वाहन के पूर्ण एग्जॉस्ट तापमान तक न पहुंचने या रीजनरेशन पूरा न कर पाने के कारण DPF समस्याओं को बढ़ावा देती हैं।

यह डीज़ल वाहन उपयोगकर्ताओं द्वारा अक्सर व्यक्त की गई एक वास्तविकता है: इंजन बॉनट के नीचे मजबूत हो सकता है, लेकिन एग्जॉस्ट श्रृंखला को नियमित रूप से गर्म होने की आवश्यकता होती है। केवल छोटी दूरी पर उपयोग किया जाने वाला डीज़ल वाहन अपने फ़िल्टर को कभी भी स्वयं साफ करने की स्थिति में नहीं आ पाता। पाठक के मन में उठने वाला सवाल सिस्टम को पूरी तरह अक्षम करने का है: EGR हटाने (delete) की बहसों में शक्ति बढ़ाने के दावों के बावजूद, सिस्टम हटाने से दहन तापमान बढ़ता है, जिससे इंजन का घिसाव और टर्बो पर दबाव बढ़ सकता है; जबकि NOx उत्सर्जन काफी बढ़ जाता है। साथ ही, यदि EGR को DPF के साथ नहीं हटाया जाता, तो DPF में कालिख का भार और रीजनरेशन तापमान और भी बढ़ जाता है - दोनों सिस्टम को एक-दूसरे से स्वतंत्र नहीं माना जा सकता।

कैटेलिटिक कन्वर्टर और पूरी एग्जॉस्ट श्रृंखला कैसे काम करती है?

तस्वीर को पूरा करने के लिए श्रृंखला की पहली कड़ी की ओर देखना आवश्यक है। कैटेलिटिक कन्वर्टर एक उत्सर्जन नियंत्रण उपकरण है जो इंजन से निकलने वाली जहरीली गैसों और प्रदूषकों को कम विषैले पदार्थों में बदलता है: यह कार्बन मोनोऑक्साइड, हाइड्रोकार्बन और नाइट्रोजन ऑक्साइड को कम करता है। पेट्रोल और डीज़ल दोनों इंजन मुख्य प्रदूषकों को हटाने के लिए इन उपकरणों का लाभ उठाते हैं। अधिकांश आधुनिक डीज़ल वाहनों में DPF और कैटेलिटिक कन्वर्टर मिलकर, सख्त उत्सर्जन नियमों के अनुपालन के लिए काम करते हैं।

पूरी श्रृंखला को देखने पर कार्य विभाजन स्पष्ट है:

  • EGR - सिलेंडर के भीतर NOx के निर्माण को शुरू से ही कम करता है।
  • कैटेलिटिक कन्वर्टर / DOC - एग्जॉस्ट में कार्बन मोनोऑक्साइड, हाइड्रोकार्बन और NOx घटकों को बदलता है।
  • DPF - कालिख को पकड़ता है और रीजनरेशन से स्वयं को साफ करता है।
  • SCR - मिलाए गए यूरिया घोल के साथ चिमनी तक जाने वाले NOx को हानिरहित नाइट्रोजन और पानी में बदल देता है।

एक कड़ी का काम न करना दूसरी पर बोझ डालता है। यदि EGR ठीक से काम नहीं कर रहा है, तो NOx नियंत्रण सिलेंडर के बाहर चला जाता है; यदि रीजनरेशन पूरा नहीं हो पाता, तो बैक प्रेशर इंजन को दबोच लेता है। इंजन को साफ रखने वाली चीज़ इस श्रृंखला का समग्र रूप से काम करना है।

क्या EGR इंजन का जीवनकाल छोटा करता है या बढ़ाता है?

इस समस्या का उत्तर एकतरफ़ा नहीं है। एक ओर, निकास गैस के बिना फ़िल्टर के वापस आने से डीज़ल इंजन में कालिख सिलेंडर में प्रवेश कर सकती है, पिस्टन रिंगों में घिसाव और तेल की गंदगी हो सकती है; इस दृष्टि से देखा जाए तो EGR इंजन की आयु घटाता है। दूसरी ओर, EGR सिलेंडर के तापमान को कम करता है - विशेष रूप से निकास वाल्व की आयु के लिहाज़ से - इंजन की रक्षा कर सकता है। दोनों प्रभाव विपरीत दिशा में काम करते हैं; कौन-सा प्रभावी होगा यह उपयोग की परिस्थितियों और सिस्टम को कितना साफ़ रखा गया है, इस पर निर्भर करता है। दक्षता के मोर्चे पर भी तस्वीर उलझी हुई है: डीज़ल में EGR थर्मोडायनामिक दक्षता घटा सकता है और कण उत्सर्जन बढ़ा सकता है; जबकि कुछ पेट्रोल इंजनों में यह दक्षता बढ़ा भी सकता है। ठंडा किया गया EGR लगभग %3 की दक्षता में गिरावट से जुड़ा हुआ है। इन सभी कारणों से कुछ आधुनिक इंजन EGR का उपयोग किए बिना ही उत्सर्जन लक्ष्यों तक पहुँचना पसंद करते हैं - यह तकनीक कोई अनिवार्य रास्ता नहीं, बल्कि एक संतुलन का साधन है।

निष्कर्ष: साफ़ रहने वाला इंजन, नियमित रूप से गर्म होने वाला इंजन

EGR और DPF/GPF एक-दूसरे के विकल्प नहीं, बल्कि पूरक हैं: एक NOx के निर्माण को सिलेंडर के भीतर दबाता है, दूसरा बची हुई कालिख को अंततः निकास में जला देता है। दोनों का सबसे बड़ा दुश्मन एक ही है: निकास तापमान तक कभी न पहुँचने वाला, छोटा और धीमा उपयोग। डीज़ल वाहन से नियमित रूप से पर्याप्त दूरी तय करना, गुणवत्तापूर्ण ईंधन का उपयोग करना और कार्बन जमा को बढ़ावा देने वाली परिस्थितियों से बचना - इन सिस्टमों के डिज़ाइन के अनुसार काम करने के लिए आवश्यक और पर्याप्त शर्तों में सबसे पहले आता है। जब सिस्टम जाम हो जाता है, तो समाधान अक्सर एक बार की सफ़ाई नहीं, बल्कि उपयोग की आदतों की समीक्षा करना होता है।

स्रोत