สามารถติดตั้งฟิลเตอร์กัญชาฝุ่น (Particulate Filter) เพิ่มหลังการใช้งานให้กับรถยนต์เก่าได้หรือไม่?

การติดตั้งไส้กรองฝุ่นเขม่าให้รถยนต์เก่าในภายหลังนั้นเป็นไปได้ในทางเทคนิคสำหรับรถดีเซลบางรุ่น; แต่ก็ไม่ได้หมายความว่าแค่เชื่อมท่อทรงกระบอกเข้ากับระบบท่อไอเสียเท่านั้น การดัดแปลงที่ประสบความสำเร็จต้องอาศัยการตั้งโปรแกรมระบบควบคุมเครื่องยนต์ใหม่ การบูรณาการเซ็นเซอร์วัดแรงดันและอุณหภูมิ และความเหมาะสมกับโปรไฟล์การใช้งานจริงของยานพาหนะ ระบบที่ได้รับการรับรองครอบคลุมรุ่นรถเพียงไม่กี่รุ่นเท่านั้น; ส่วนไส้กรองที่ติดตั้งโดยไม่ได้รับการรับรองจะไม่มีผลในแง่ของการจดทะเบียนและการตรวจสภาพ

Retrofit หมายความว่าอะไรกันแน่?

การดัดแปลงรถดีเซลคือกระบวนการเพิ่มอุปกรณ์ควบคุมการปล่อยมลพิษเข้าไปในเครื่องยนต์ในภายหลัง เพื่อทำความสะอาดการปล่อยมลพิษจากท่อไอเสีย และนี่ก็ไม่ใช่ทางเลือกเดียวเช่นกัน: การเปลี่ยนเครื่องยนต์ด้วยหน่วยที่ทันสมัยกว่า (repower) การปรับปรุงด้วยการซ่อมใหญ่ หรือการเปลี่ยนไปใช้เชื้อเพลิงทางเลือก ล้วนเป็นแนวทางที่ถืออยู่ในขอบเขตของการดัดแปลง แต่หัวข้อของเราคือแบบที่แพร่หลายที่สุด: ไส้กรองฝุ่นเขม่าที่เพิ่มเข้าไปในระบบท่อไอเสีย

ไส้กรองฝุ่นเขม่าดีเซล (DPF) คืออุปกรณ์บำบัดที่กรองและกักเก็บอนุภาคเขม่าในก๊าซไอเสียผ่านผนังเซรามิกที่มีรูพรุน ประเด็นสำคัญคือ: ไส้กรองทำหน้าที่เพียงกักเก็บเท่านั้น ไม่ได้ทำความสะอาดอย่างถาวร เขม่าที่สะสมจะถูกเผาผลาญผ่านกระบวนการที่เรียกว่า การฟื้นฟู (regeneration) ในการฟื้นฟูแบบพาสซีฟ เขม่าจะถูกเผาอย่างต่อเนื่องเมื่ออุณหภูมิไอเสียสูงพอ; ส่วนการฟื้นฟูแบบแอกทีฟจะใช้ความร้อนจากภายนอกโดยการฉีดเชื้อเพลิงเข้าระบบหรือใช้เครื่องทำความร้อนไฟฟ้า กล่าวคือ ไส้กรองไม่ใช่เพียงชิ้นส่วนกลไกเดี่ยวๆ แต่เป็นระบบที่ขึ้นอยู่กับการจัดการอุณหภูมิ ความสำเร็จหรือความล้มเหลวของโครงการดัดแปลงก็เกิดขึ้นจากการพึ่งพานี้ทั้งหมด

ข้อกำหนดเบื้องต้นทางเทคนิคในการติดตั้ง DPF ให้รถเก่ามีอะไรบ้าง?

สิ่งที่ต้องพูดถึงไม่ใช่ตัวไส้กรองเอง แต่เป็นระบบที่อยู่รอบๆ มัน มีสามหัวข้อบังคับ: การจัดการเครื่องยนต์ การบูรณาการเซ็นเซอร์ และเรขาคณิตของท่อไอเสีย

การจัดการเครื่องยนต์และปัญหาการฟื้นฟู

เพื่อให้ DPF ทำงานได้ อุณหภูมิไอเสียจำเป็นต้องสูงถึงค่าที่มาก; ซึ่งหมายถึงการเปลี่ยนแปลงในกลยุทธ์การควบคุมเครื่องยนต์ เครื่องยนต์ที่ออกแบบมาพร้อม DPF จากโรงงานจะปรับจังหวะการฉีดเชื้อเพลิง อากาศส่วนเกิน และพฤติกรรมเทอร์โบให้เหมาะสมระหว่างการฟื้นฟู เครื่องยนต์เก่าไม่มีกลยุทธ์การควบคุมแบบนี้ และเทอร์โบที่มีอยู่อาจทนอุณหภูมิที่การฟื้นฟูต้องการไม่ได้ โดยสรุป ไส้กรองถูกออกแบบทางวิศวกรรมให้เป็นส่วนหนึ่งของแพ็กเกจระบบจากโรงงาน; ไม่ใช่สิ่งที่ซื้อมาแล้วติดตั้งเดี่ยวๆ ได้

การบูรณาการเซ็นเซอร์

ระบบสมัยใหม่จะคำนวณเวลาที่จำเป็นต้องทำการฟื้นฟูโดยการติดตามแรงดันที่ลดลงบนตัวกรอง ยานพาหนะรุ่นเก่าไม่มีเซ็นเซอร์เหล่านี้ และหน่วยควบคุมเครื่องยนต์ (ECU) ก็ไม่มีช่องรับสัญญาณสำหรับอ่านค่าเหล่านั้น อิเล็กทรอนิกส์สามารถวางแผนการฟื้นฟูได้เพียงจากการประมาณการเท่านั้น และไม่สามารถวัดปริมาณเขม่าที่สะสมอยู่ได้ นอกจากนี้ เครื่องยนต์รุ่นเก่าที่ใช้ปั๊มจ่ายแบบกระจายยังไม่มีกลไกสำหรับเพิ่มอุณหภูมิไอเสียขึ้นโดยเทียมเพื่อการฟื้นฟูอีกด้วย ผลลัพธ์: หากผู้ขับขี่ไม่ได้ใช้รถหนักพอ โดยเฉพาะการใช้งานในเมืองระยะสั้น ตัวกรองจะอุดตัน และสิ่งนี้อาจสร้างความเสียหายต่ออุปกรณ์และเครื่องยนต์ได้ การใช้งานในเมืองไม่ถือเป็นการใช้งานที่เหมาะสมสำหรับ DPF แบบติดตั้งเพิ่ม

ข้อมูลอุณหภูมิไอเสียเป็นสิ่งจำเป็น

โปรแกรมการรับรองที่จริงจังบังคับใช้ข้อเท็จจริงนี้ด้วยตัวเลข หน่วยงานกำกับดูแลของแคลิฟอร์เนียกำหนดให้ต้องมีการวัดและบันทึกอุณหภูมิไอเสียในระหว่างการใช้งานจริงอย่างน้อย 24 ชั่วโมงบนเครื่องยนต์ที่เสนอชื่อ ก่อนการติดตั้งตัวกรองแบบพาสซีฟ ตัวอย่างเงื่อนไขการรับรองหนึ่ง กำหนดให้อุณหภูมิไอเสียต้องอยู่เหนือ 260 °C อย่างน้อย 25% ของเวลา หากจับค่าเกณฑ์นี้ไม่ได้ ตัวกรองแบบพาสซีฟจะไม่สามารถทำการฟื้นฟูได้ และจะอุดตัน กล่าวคือ คำตอบของปัญหาไม่ได้อยู่ที่ยี่ห้อของยานพาหนะ แต่ซ่อนอยู่ในโปรไฟล์ทางความร้อนของระบบไอเสีย

สามารถติดตั้ง GPF เพิ่มเติมให้กับยานพาหนะเบนซินได้หรือไม่?

คำตอบสั้น ๆ คือ ไม่ได้ ตัวกรองอนุภาคเบนซิน (GPF) จะถูกติดตั้งในระบบไอเสียของเครื่องยนต์เบนซินแบบฉีดเชื้อเพลิงตรง (GDI) และทำงานร่วมกันอย่างใกล้ชิดกับตัวเร่งปฏิกิริยา เซ็นเซอร์ออกซิเจน และแผนที่เครื่องยนต์ ในทางปฏิบัติแล้วเป็นไปไม่ได้ที่จะทำให้ GPF ที่ติดตั้งเพิ่มหลังการผลิตทำงานได้อย่างถูกต้องร่วมกับระบบย่อยเหล่านี้ เนื่องจากมีระบบย่อยที่ต้องปรับจูนให้เข้ากันอยู่จำนวนมากเกินไป ในยานพาหนะที่ผลิตพร้อม GPF จากโรงงาน ตัวกรองจะถูกฝังอยู่ในตรรกะการควบคุมทั้งหมดตั้งแต่ออกจากเครื่องยนต์ การสร้างความสมบูรณ์นี้ขึ้นมาใหม่ในภายหลังเป็นงานวิศวกรรมที่ใกล้เคียงกับการพัฒนายานพาหนะใหม่ทั้งคัน

ยังมีข้อมูลอ้างอิงว่าเพดานทางเทคนิคถูกวางไว้ตรงไหน: GPF ที่ติดตั้งเพิ่มในยานพาหนะเบนซินแบบฉีดเชื้อเพลิงตรง ซึ่งได้รับการประเมินโดยองค์กรผู้เชี่ยวชาญ สามารถลดระดับลงต่ำกว่าขีดจำกัดจำนวนอนุภาค Euro 6c ได้ในรอบการทดสอบในห้องแล็บ สิ่งนี้แสดงให้เห็นว่าตัวกรองในตัวมันเองทำงานได้ผล แต่ภายใต้เงื่อนไขห้องแล็บ และโดยเข้ากันได้กับชุด ECU และเซ็นเซอร์ ไม่สามารถทำซ้ำการทดลองนี้ได้ด้วยตัวเองในการใช้งานประจำวันและในการตรวจสภาพตามระยะ

ระบบ Retrofit ที่ได้รับการรับรองครอบคลุมยานพาหนะประเภทใดบ้าง?

ในทางกฎหมาย retrofit มีความหมายก็ต่อเมื่ออุปกรณ์ผ่านการรับรองอย่างเป็นอิสระเท่านั้น โปรแกรมการตรวจสอบของแคลิฟอร์เนียเป็นตัวอย่างที่ชัดเจนที่สุดของการจำแนกประเภทนี้: อุปกรณ์ต่างๆ จะถูกจัดระดับตามระดับการลดลงของอนุภาค Level 1 ครอบคลุมตัวเร่งปฏิกิริยาออกซิเดชันดีเซลที่ให้การลดอนุภาคอย่างน้อย 25%, Level 2 ครอบคลุมตัวกรองแบบทราฟฟิกโฟลว์ที่ให้การลดอย่างน้อย 50% และ Level 3 ครอบคลุมตัวกรองแบบวอลล์โฟลว์ (wall-flow) ที่ให้การลดการปล่อยมลพิษอย่างน้อย 85% หรือต่ำกว่านั้น เพื่อให้ติดตั้งอุปกรณ์ได้ เงื่อนไขการรับรองทั้งหมดต้องเป็นไปตามข้อกำหนด ตัวอย่างเงื่อนไข ได้แก่ เครื่องยนต์ต้องผลิตในช่วงปีรุ่น 1993-2006 ไม่ใช้ EGR และอยู่ในสภาพการตั้งค่าที่ได้รับการรับรองแบบดั้งเดิม

ฝั่งยุโรปตารางค่อนข้างแตกเป็นเสี่ยงๆ ในเยอรมนี องค์กร TÜV ให้คำแนะนำเกี่ยวกับการรับรองทางเทคนิคและการจดทะเบียนของตัวกรองอนุภาคที่ติดตั้งเพิ่มเติมซึ่งได้รับการรับรองแล้ว กล่าวคือ การจดทะเบียนเป็นไปได้หากใช้ระบบที่ถูกต้อง ในทางกลับกัน ฝั่งรถยนต์นั่งส่วนบุคคลมีขอบเขตแคบมาก: แผนการ retrofit ที่ได้รับการรับรองของอังกฤษระบุอย่างชัดเจนว่าไม่มีระบบที่ได้รับการรับรองสำหรับรถยนต์นั่งเบนซินรุ่น Euro 3 และก่อนหน้า หรือดีเซลรุ่น Euro 5 และก่อนหน้า สำหรับรถดีเซลนั่งรุ่นก่อน Euro 6 ไม่มีระบบ และไม่มีที่คาดว่าจะมีในอนาคตด้วย สิ่งนี้แสดงให้เห็นว่าการ retrofit ที่ได้รับการรับรองส่วนใหญ่มุ่งเน้นไปที่ยานพาหนะหนัก รถโดยสาร และเครื่องยนต์บางระดับชั้น

ทำไมตัวกรองที่ติดตั้งโดยไม่มีเอกสารรับรองจึงไม่มีผล?

ในแคลิฟอร์เนีย การเปลี่ยนแปลงใดๆ ต่อเครื่องยนต์ในสภาพการตั้งค่าที่ได้รับการรับรองถือเป็นการฝ่าฝืนกฎหมาย เว้นแต่จะได้รับข้อยกเว้น ตัวกรองที่ติดตั้งโดยไม่ได้รับอนุญาตจะทำให้รถไม่ผ่านการตรวจสอบระบบไอเสีย ในเยอรมนี ตัวกรองที่ไม่มีเอกสารรับรองจะไม่ได้รับการยอมรับในการตรวจสภาพรถ กฎทั่วไปคือ: สิ่งเดียวที่มีผลในแง่ของการจดทะเบียนและการตรวจสภาพคือการ retrofit ที่มีเอกสารและได้รับการรับรอง กระบอกเซรามิกที่ให้ช่างเชื่อมเชื่อมเข้ากับท่อไอเสีย ไม่เปลี่ยนแปลงทั้งระดับการปล่อยมลพิษและผลการตรวจสภาพ แม้กระทั่งมีความเสี่ยงในทิศทางตรงกันข้าม: ในอังกฤษ หาก DPF ถูกถอดออก หรือพบร่องรอยการเชื่อมที่ปรากฏบนตัวถัง ถือเป็นเกณฑ์เพียงพอที่จะทำให้รถไม่ผ่านการตรวจสภาพประจำปี (MOT) ทันที

Retrofit ยกระดับคลาส Euro ของรถขึ้นจริงหรือ?

นี่คือคำถามที่สร้างความสับสนมากที่สุดในหน้านี้ และคำตอบขึ้นอยู่กับภูมิภาค ในสหภาพยุโรป ในเขตปล่อยมลพิษต่ำ (LEZ) ระดับการปล่อยมลพิษของยานพาหนะสามารถยกระดับได้ด้วยการ retrofit ด้วยอุปกรณ์ควบคุมการปล่อยมลพิษที่ได้รับการรับรอง เช่น DPF ในตัวอย่างของลอนดอน หากอุปกรณ์ retrofit ได้รับการรับรองให้ตรงตามมาตรฐานการปล่อยมลพิษที่กำหนด (เช่น Euro 4) ยานพาหนะสามารถเข้าสู่เขตนั้นได้ ในทางกลับกัน เนเธอร์แลนด์ตั้งแต่เดือนกรกฎาคม 2013 เป็นต้นมา กำหนดเงื่อนไข Euro 4 เต็มรูปแบบในเขตสิ่งแวดล้อม และไม่อนุญาตให้ยานพาหนะที่ผ่านการ retrofit นั่นคือตัวกรองทางกายภาพเดียวกัน เปิดประตูในเมืองหนึ่ง แต่ไม่เปิดในอีกเมืองหนึ่ง สิ่งที่เป็นตัวกำหนดคือกฎการยอมรับของแต่ละเขต

ฝั่งยานพาหนะหนักมีภาพที่ดีกว่า กองยานพาหนะใช้ประโยชน์จากโซลูชัน retrofit โดยการติดตั้ง DPF และ SCR (การลดปฏิกิริยาเร่งแบบเลือกสรร) เพื่อลดการปล่อยมลพิษลงสู่ระดับเทียบเท่า Euro 6/VI ในงานวิจัยทางวิชาการ มีการ retrofit รถยนต์นั่ง Euro 5 ด้วยหน่วย SCR ที่ติดตั้งด้านล่างท้องรถ และวัดการปล่อยมลพิษ NOx การประเมินของคณะกรรมาธิการยุโรปในปี 2020 ก็สรุปเช่นกันว่าการ retrofit อาจมีบทบาทสำคัญในการเข้าถึงเขตที่จำกัดการจราจรเนื่องจากคุณภาพอากาศของยานพาหนะเก่า อย่างไรก็ตาม ต้องระมัดระวัง: คลาส Euro เป็นใบรับรองทางการที่ระบุไว้ในทะเบียนยานพาหนะ การ retrofit ที่ได้รับการรับรองอาจให้สิทธิ์เฉพาะบางอย่าง เช่น การเข้าถึงเขตปล่อยมลพิษต่ำ แต่จะไม่เปลี่ยนแปลงคลาส Euro ในทะเบียนทุกที่และทุกวัตถุประสงค์

Retrofit มีอายุการใช้งานเท่าไร และมีค่าใช้จ่ายอะไรบ้าง?

มาพูดกันด้วยตัวเลขกัน เมื่อเปรียบเทียบกับข้อมูลทางการ ความแตกต่างระหว่างเทคโนโลยี retrofit ทั้งสองแบบชัดเจนมาก:

DPF ลดฝุ่นละอองได้ถึง 90% แต่ราคาของประสิทธิภาพนี้ก็สูงตามไปด้วย ข้อมูลเพิ่มเติมที่ควรรู้: DPF ต้องใช้กับเชื้อเพลิงดีเซลกำมะถันต่ำพิเศษ (ULSD) และให้ผลดีที่สุดกับเครื่องยนต์ดีเซลที่ผลิตหลังปี 1995 ผู้ผลิตแนะนำให้ทำความสะอาดไส้กรองทุกประมาณ 160,000 กม. (100,000 ไมล์) โดยการรับประกันมักอยู่ในช่วง 160,000-240,000 กม. อายุเฉลี่ยของยานพาหนะที่ติดตั้ง DPF แบบ retrofit อยู่ระหว่าง 7-12 ปี นั่นคือกลุ่มเป้าหมายคือรถที่เครื่องยนต์ยังใหม่แต่ระดับการปล่อยมลพิษล้าสมัยแล้ว ในด้านความคุ้มค่า การวิเคราะห์ของสำนักงานปกป้องสิ่งแวดล้อมสหรัฐฯ (EPA) จัดให้ DOC และ DPF แบบเร่งปฏิกิริยา retrofit อยู่ในช่วง 18,700-87,600 ดอลลาร์ต่อสารมลพิษที่ลดได้ 1 ตัน ส่วนการศึกษาบนกองรถโดยสารยืนยันว่า DPF ลดการปล่อยฝุ่นละอองได้อย่างรวดเร็วและคุ้มค่า

การอุดตัน การตรวจสภาพ และความเสี่ยงระยะยาว

ความผิดปกติที่พบบ่อยที่สุดของ DPF แบบ retrofit คือการอุดตัน และรากของปัญหาคือภาวะความร้อนไม่เพียงพอที่เราเล่าไว้ข้างต้น สำหรับไส้กรองแบบพาสซีฟ หากอุณหภูมิไอเสียไม่ถึงเกณฑ์ อุปกรณ์จะทำการฟื้นฟูตัวเองไม่ได้ การอุดตันอย่างรุนแรงอาจเกิดขึ้นได้แม้มีการบำรุงรักษาเครื่องยนต์ที่บันทึกไว้อย่างเหมาะสม ระบบจากโรงงานมีไฟเตือน DPF และการตรวจสอบโดย ECU เพื่อแจ้งเตือนผู้ขับ แต่ระบบ retrofit มักไม่มีโครงสร้างพื้นฐานเหล่านี้ ปัญหาจะทวีความรุนแรงขึ้นโดยที่ผู้ขับไม่รู้ตัว และทั้งไส้กรองและเครื่องยนต์อาจเสียหายได้ การทำความสะอาดไส้กรองเซรามิกอย่างสม่ำเสมอก็เป็นสิ่งจำเป็น คำแนะนำทั่วไปคือการทำความสะอาดทุกประมาณ 120,000 กม. และการฟื้นฟูตัวเองโดยเฉลี่ยทุก 500 กม. ขึ้นอยู่กับเงื่อนไขการขับขี่

ด้านการตรวจสภาพก็มีผู้คิดตรงข้าม: บางคนพยายามกำจัดปัญหาโดยถอดไส้กรองออกและเปลี่ยนแผนที่ ECU (chip tune) แต่ทางนี้ถูกปิดตันทั้งสองด้าน ด้านแรกคือด้านกฎหมาย: การถอด DPF ออกจากรถบรรทุกที่วิ่งบนถนนเป็นสิ่งผิดกฎหมาย ด้านที่สองคือด้านปฏิบัติ: การตรวจสอบ DPF กลายเป็นมาตรฐานในการตรวจสภาพประจำปี และการทดสอบที่วัดมลพิษจากเสียงดังและควัน มีโอกาสสูงที่จะจับได้ว่ารถไม่มีไส้กรองหรือไส้กรองชำรุด นอกจากนี้ การนำการวัดจำนวนอนุภาค (PN) มาเพิ่มในการตรวจสภาพยังอยู่ระหว่างการถกเถียง นั่นคือแนวโน้มการกำกับดูแลจะไม่ผ่อนคลายลงตามเวลา แต่จะเข้มงวดมากขึ้น

กรอบแนวคิดในทางปฏิบัติสำหรับการตัดสินใจ

คุณสามารถลดการประเมิน retrofit ให้เหลือสี่คำถาม:

1. มีระบบที่ได้รับการรับรองและมีเอกสารสำหรับรถของคุณหรือไม่? สำหรับรถเก๋งดีเซลก่อนยุค Euro 6 ส่วนใหญ่มักไม่มี
2. โปรไฟล์อุณหภูมิไอเสียจริงของรถของคุณรองรับการฟื้นฟูตัวเองหรือไม่? การใช้งานระยะสั้นในเมืองไม่รองรับ
3. ภูมิภาคที่คุณอาศัยอยู่ยอมรับรถที่ติดตั้ง retrofit หรือไม่? กรณีประเทศเนเธอร์แลนด์ไม่ยอมรับ ในลอนดอนสามารถติดตั้งได้ด้วยอุปกรณ์ที่ได้รับการรับรอง
4. ต้นทุนรวมทั้งหมด - อุปกรณ์ การติดตั้ง การทำความสะอาดตามรอบ - ให้ประโยชน์อะไรกับคุณ? การลงทุน 5,000-7,000 ดอลลาร์ในรถยนต์นั่งมักไม่สมเหตุสมผลเมื่อเทียบกับมูลค่าของตัวรถ

ขอให้ประโยคสรุปชัดเจน: การติดตั้งไฟล์เตอร์กัญชาฝุ่น (particulate filter) ในรถเก่า เป็นทางแก้ทางวิศวกรรมที่ชอบด้วยกฎหมาย เมื่อองค์ประกอบสามอย่างคือเครื่องยนต์ที่ถูกต้อง รูปแบบการใช้งานที่ถูกต้อง และการอนุมัติที่ถูกต้องมาบรรจบกัน แต่เมื่อขาดข้อใดข้อหนึ่งในสามข้อนี้ มันก็เป็นเพียงความพยายามที่ไม่ต่างจากการเสียเงินและเสียเวลา เทคโนโลยีนี้ซึ่งพิสูจน์มูลค่าได้แล้วในฝั่งรถบรรทุกและกองฟลีต จะมีความหมายสำหรับเจ้าของรถยนต์นั่งเฉพาะในกรณีพิเศษเท่านั้น

แหล่งอ้างอิง

• Heavy-Duty DECS Installation and Maintenance FAQ
• Diesel particulate filters (DPF)
• Air Quality in Indiana: Retrofit Technology
• What is Retrofit?
• Which retrofit is valid?
• European Union: Low Emission Zones (LEZ)
• Clean Vehicle Retrofit Accreditation Scheme
• Study on retrofit technologies
• Evaluation of NOx emissions of a retrofitted Euro 5 passenger car
• Gasoline Particulate Filter (GPF) Technical Summary
• Particulate Filter Retrofit: Rules & Tips
• Diesel Retrofit Technology: Cost Analysis
• How an Aftertreatment System Works
• Diesel particulate filters and the MOT's integrity
• Is a DPF Delete Legal?
• How to comply with LEZ using retrofit