গ্যাসোলিন পার্টিকুলেট ফিল্টার (GPF) অনুঘটক

GPF এর কাজের নীতি: পরিস্রাবণ এবং পুনর্জন্ম
গ্যাসোলিন পার্টিকুলেট ফিল্টার (GPF) এর মূল কাজের নীতিটি ডিজেল পার্টিকুলেট ফিল্টার (DPF) এর সাথে অত্যন্ত মিল, উভয়ই শারীরিক পরিস্রাবণ এবং পুনর্জন্মের প্রক্রিয়া জড়িত।
1. পরিস্রাবণ প্রক্রিয়া
GPF পর্যায়ক্রমে প্লাগড চ্যানেল সহ একটি মধুচক্র সিরামিক সাবস্ট্রেট গ্রহণ করে, যা নিষ্কাশন গ্যাসকে ছিদ্রযুক্ত দেয়ালের মধ্য দিয়ে প্রবাহিত করতে বাধ্য করে। কণা পদার্থগুলি এই দেয়ালের মধ্যে বা পৃষ্ঠের উপর ধারণ করা হয় যেমন প্রসারণ, বাধা এবং জড়তা প্রভাবের মতো প্রক্রিয়াগুলির মাধ্যমে। পরিস্রাবণ দক্ষতা অত্যন্ত উচ্চ, কণা সংখ্যা পরিস্রাবণ দক্ষতা 90% অতিক্রম করে।
2. পুনর্জন্ম প্রক্রিয়া
জিপিএফ-এর ক্রমাগত অপারেশনের জন্য একইভাবে পুনর্জন্ম অপরিহার্য। সৌভাগ্যবশত, গ্যাসোলিন ইঞ্জিনের অপারেটিং অবস্থা স্বাভাবিকভাবেই জিপিএফ পুনর্জন্মের পক্ষে।
মূল সুবিধা: উচ্চ তাপমাত্রা এবং রাসায়নিক পরিবেশ
গ্যাসোলিন ইঞ্জিনগুলি সাধারণত ত্রি-মুখী অনুঘটকের কাছাকাছি কাজ করে, যেখানে নিষ্কাশনের তাপমাত্রা বেশি এবং ইঞ্জিনের লোড উল্লেখযোগ্যভাবে ওঠানামা করে, এটি পুনর্জন্ম তাপমাত্রায় পৌঁছানো সহজ করে তোলে। সবচেয়ে গুরুত্বপূর্ণভাবে, গ্যাসোলিন ইঞ্জিনগুলি স্টোইচিওমেট্রিক বায়ু-জ্বালানী অনুপাতের কাছাকাছি কাজ করে, যার অর্থ উভয়ই হ্রাসকারী গ্যাস (CO, HC, H₂) এবং অক্সিডাইজিং গ্যাস (O₂, NOx) নির্গমনে সহাবস্থান করে।

GPF ক্যাটালিস্টের ধরন এবং ইন্টিগ্রেশন স্কিম
GPF অনুঘটক সম্পূর্ণ নতুন উপাদান নয় কিন্তু বিদ্যমান ত্রি-মুখী অনুঘটক রূপান্তরকারীদের সাথে ঘনিষ্ঠভাবে একত্রিত। তিনটি মূলধারার ইন্টিগ্রেশন স্কিম রয়েছে:
1. প্রলিপ্ত জিপিএফ
এটি বর্তমানে সবচেয়ে মূলধারার এবং ক্লাসিক সমাধান।
গঠন: GPF সাবস্ট্রেটের ছিদ্রযুক্ত দেয়ালের ভিতরে, একটি ত্রিমুখী অনুঘটক (TWC) আবরণ প্রয়োগ করা হয়। আবরণ রচনাটি একটি প্রচলিত TWC-এর অনুরূপ: প্লাটিনাম (Pt), রোডিয়াম (Rh), এবং প্যালাডিয়াম (Pd) সক্রিয় উপাদান হিসাবে কাজ করে, যখন অ্যালুমিনা (Al₂O₃), সেরিয়া (CeO₂), এবং জিরকোনিয়া (ZrO₂) ধোয়ার উপাদান হিসাবে ব্যবহৃত হয়।
কাজের নীতি:
（1）গ্যাস পরিশোধন: এটি একটি ক্ষুদ্রাকৃতির "চার-মুখী" অনুঘটক হিসাবে কাজ করে, CO, HC, এবং NOx কে বিশুদ্ধ করতে অব্যাহত রাখে যখন নিষ্কাশন দেয়ালের মধ্য দিয়ে যায়।
(2) পুনর্জন্ম প্রচার:
সক্রিয় পুনর্জন্ম: যখন পুনর্জন্মের প্রয়োজন হয়, তখন ইঞ্জিন ECU সংক্ষিপ্তভাবে বায়ু-জ্বালানির মিশ্রণকে সমৃদ্ধ করে, যা CO এবং HC সমৃদ্ধ নিষ্কাশন উত্পাদন করে। এই গ্যাসগুলি GPF অনুঘটক পৃষ্ঠে অক্সিডাইজ করা হয়, উল্লেখযোগ্য তাপ নির্গত করে যা দ্রুত GPF এর অভ্যন্তরীণ তাপমাত্রাকে 600°C এর উপরে বাড়ায় যাতে জমে থাকা কালিকে পুড়িয়ে ফেলা হয়।
নিষ্ক্রিয় পুনর্জন্ম: স্বাভাবিক স্টোইচিওমেট্রিক অপারেশনের অধীনে, নিষ্কাশনের মধ্যে NO₂ এবং O₂ অনুঘটকের সাহায্যে আটকে থাকা কালির অংশকে ক্রমাগত জারিত করতে পারে।
2. আনকোটেড জিপিএফ
গঠন: GPF সাবস্ট্রেট কোন অনুঘটক আবরণ বহন করে না এবং বিশুদ্ধভাবে একটি কণা ফিল্টার হিসাবে কাজ করে।
কনফিগারেশন: এই ধরনের GPF সাধারণত প্রচলিত ত্রি-মুখী অনুঘটকের নিচের দিকে একটি পৃথক উপাদান হিসাবে ইনস্টল করা হয়।
কাজের নীতি: Gaseous pollutants are treated by the upstream TWC, while the GPF focuses solely on trapping particulate matter. Regeneration depends on the high exhaust temperature generated by the TWC or on active engine control strategies to raise the exhaust temperature.
প্রয়োগ: এটি একটি কম খরচে অফার করে কিন্তু প্রলিপ্ত ডিজাইনের তুলনায় তুলনামূলকভাবে নিম্নতর পুনর্জন্ম কর্মক্ষমতা এবং গ্যাস পরিশোধন দক্ষতা রয়েছে।
3. ফোর-ওয়ে ক্যাটালিটিক কনভার্টার
এটি একটি অত্যন্ত সমন্বিত ধারণা যা একটি একক ইউনিটে একটি TWC এবং একটি GPF-এর কাজগুলিকে একত্রিত করে৷
গঠন: GPF সাবস্ট্রেটটি একটি কাছাকাছি-সংযোজিত অবস্থানে স্থাপন করা হয় এবং ত্রি-মুখী অনুঘটক উপাদানের উচ্চ লোডিং দিয়ে লেপা।
উদ্দেশ্য: একক উপাদানের মধ্যে CO, HC, NOx এবং কণা পদার্থের একযোগে পরিশোধন করা।
চ্যালেঞ্জ: এই কনফিগারেশনটি অনুঘটক তাপীয় স্থিতিশীলতা এবং লাইট-অফ পারফরম্যান্সের উপর খুব উচ্চ প্রয়োজনীয়তা আরোপ করে, যার ফলে বৃহত্তর প্রযুক্তিগত জটিলতা এবং উচ্চ খরচ হয়।

জিপিএফ অনুঘটকের মূল রাসায়নিক প্রতিক্রিয়া
প্রলিপ্ত GPF সিস্টেমের জন্য, রাসায়নিক প্রতিক্রিয়া দুটি প্রধান বিভাগে বিভক্ত করা যেতে পারে:
1. স্ট্যান্ডার্ড থ্রি-ওয়ে ক্যাটালিটিক প্রতিক্রিয়া (স্টোইচিওমেট্রিক অবস্থার অধীনে):
2CO O₂ → 2CO₂
HC O₂ → CO₂ H₂O
2NOx → N₂ xO₂
2. পুনর্জন্মকে উৎসাহিত করে এমন প্রতিক্রিয়া:
সট জারণ:
C O₂ → CO₂ (সরাসরি জারণ)
C 2NO₂ → CO₂ 2NO (NO₂ এর মাধ্যমে জারণ — নিষ্ক্রিয় পুনর্জন্মের প্রাথমিক পথ)
এক্সোথার্মিক প্রতিক্রিয়া (সক্রিয় পুনর্জন্মের জন্য):
2CO O₂ → 2CO₂ (Exothermic)
HC O₂ → CO₂ H₂O (Exothermic)
এই প্রতিক্রিয়াগুলি থেকে নির্গত তাপ সরাসরি GPF সাবস্ট্রেটের তাপমাত্রা বৃদ্ধি করে, যা কাঁচের জ্বলন এবং পুনর্জন্মকে সক্ষম করে৷