배기 가스 정화 장치, 기능 조건, 일반
• 회로 87M(엔진 매니지먼트 ON)
• 엔진 구동 중
배기 가스 정화 장치, 일반
배기 가스 정화 장치는 다음의 배기 가스 배출량을 줄이는 역할을 합니다.
• 질소 산화물(NOX)
• 탄화수소(HC)
• 일산화탄소(CO)
• 매연 입자
다음과 같은 부분 기능에 의해 유해 물질이 감소합니다.
• 유입 채널 차단(EKAS)
• 디젤 필터(DPF)
• 배기 가스 재순환 장치(EGR)
• AdBlue® 저감제 분사
CDI 컨트롤 유닛(N3/9)은 다음과 같은 센서를 판독합니다.
• SCR 촉매 장치 상류 온도 센서(B16/15)
• 촉매 장치 상류 온도 센서(B19/7)
• 디젤 필터 상류 온도 센서(B19/9)
• 배기 가스 터보차저 상류 온도 센서(B19/11)
• DPF 차압 센서(B28/8)
• 촉매 장치 상류 산소 센서(G3/2)
• 전방 SAM 컨트롤 유닛(N10/6), 외부 온도, 실내공간 CAN(CAN B), 전자식 점화 스위치 컨트롤 유닛(N73), 섀시 FlexRay(Flex E), 구동 장치 컨트롤 유닛(N127), 구동 CAN(CAN C1) 경유
• 디젤 필터 하류 NOX 센서 컨트롤 유닛(N37/7), 디젤 필터 하류 NOX 센서(N37/7b1) 신호, 드라이브 트레인 센서 CAN(CAN I) 경유
• SCR 촉매 장치 하류 NOX 센서 컨트롤 유닛(N37/8), NOX 센서 하류 NOX 센서(N37/8b1) 신호, 드라이브 트레인 센서 CAN 경유
배기 가스 정화 장치, 기능 절차
다음과 같은 서브 시스템이 배기 가스 정화 장치에 포함되어 있습니다.
• 산화 촉매 장치, 기능 절차
• 디젤 필터(DPF), 기능 절차
• SCR 촉매 장치, 기능 절차
• 유입 채널 차단, 기능 절차
산화 촉매 장치, 기능 절차
산화 촉매 장치는 탄화수소(HC), 일산화탄소(CO), 질소 산화물(NOX)을 감소하는 역할을 합니다. 디젤 필터 장착 차량에서는 산화 촉매 장치가 재연소를 실행하여 DPF 재생 단계에 필요한 열 에너지를 생성합니다.
디젤 필터(DPF), 기능 절차
DPF는 귀금속인 플라티늄으로 코팅된 규소 카바이드 재질의 세라믹 벌집 필터 바디로 구성되어 있습니다.
DPF 채널은 앞쪽과 뒤쪽이 교대로 열리며 벌집 필터 바디의 다공질 필터벽에 의해 서로 분리되어 있습니다.
산화 촉매 장치에 의해 일차 정화된 배기 가스는 앞쪽으로 열려 있는 DPF 채널로 유입되며, 벌집 필터 바디의 다공질 필터벽을 거쳐 뒤쪽으로 열려 있는 채널로 유입됩니다. 이어서 정화되고 여과된 배기 가스가 배기 장치를 통해 배출됩니다. 매연 입자는 DPF의 벌집 필터 바디에서 걸러집니다.
매연 입자 함량이 특성 곡선에 따른 값을 초과하면, CDI 컨트롤 유닛이 지정한 재생 조건에서 재생 단계를 진행합니다. CDI 컨트롤 유닛은 DPF 차압 센서로부터 DPF의 매연 입자 함량에 관한 정보를 수신합니다.
배기 가스 온도가 주기적으로 높아져서 재생이 실행됩니다. 이를 위해 CDI 컨트롤 유닛에서 다음 기능이 실행됩니다.
• 연료 인젝터(Y76)를 이용한 추가 후분사
• 구동 LIN(LIN C1)을 통해 글로우 출력단(N14/3)을 거쳐 예열 플러그(R9) 방향으로 DPF 예열
• 변속 곡선 오프셋, 구동 CAN 경유, 완전 내장형 변속 제어 장치 컨트롤 유닛(Y3/8n4)이 실행
배기 가스 온도가 높아지면 DPF에 남은 매연 입자는 대부분 이산화탄소(CO2)로 연소됩니다. 이때 발생하는 재는 DPF에 남습니다.
배기 가스 터보차저 상류 온도 센서와 디젤 필터 상류 온도 센서는 재생이 진행되는 동안 배기 가스 온도를 감시합니다.
DPF 차압 센서는 DPF 상류 및 하류 배기 가스 압력 라인을 이용하여 DPF 상류 및 하류 배기 가스 압력 사이의 편차를 측정합니다. 압력 편차와 CDI 컨트롤 유닛이 산출한 배기 가스 양에 따라 특성 곡선을 바탕으로 DPF의 매연 입자 함량이 측정됩니다. DPF 정비 요청은 구동 CAN, 구동 장치 컨트롤 유닛, 섀시 FlexRay, 전자식 점화 스위치 컨트롤 유닛, 사용자 인터페이스 CAN(CAN HMI)을 거쳐 계기반(A1)의 엔진 진단 표시등(A1e58)이 켜져 표시됩니다.
짧은 거리를 주행하면 재생이 중단되고 여러 주행 사이클로 분배됩니다. 이로 인해 필요한 재생 온도에 도달하기까지 여러 번의 가열 단계가 실행됩니다. 재생 과정은 승객이 인식하지 못하는 상태에서 진행됩니다.
SCR 촉매 장치, 기능 절차
엔진에서 배출되는 배기 가스는 산화 촉매 장치, 디젤 필터(DPF), SCR 촉매 장치에서 정화됩니다.
산화되어 CO와 HC가 CO2와 물(H2O)로 변환됩니다. DPF는 귀금속인 플라티늄으로 코팅된 규소 카바이드 재질의 세라믹 벌집 필터 바디로 구성되어 있습니다.
DPF 채널은 앞쪽과 뒤쪽이 교대로 열리며 벌집 필터 바디의 다공질 필터벽에 의해 서로 분리되어 있습니다.
산화 촉매 장치에 의해 일차 정화된 배기 가스는 앞쪽으로 열려 있는 DPF 채널로 유입되며, 벌집 필터 바디의 다공질 필터벽을 거쳐 뒤쪽으로 열려 있는 채널로 유입됩니다. 매연 입자는 DPF의 벌집 필터 바디에서 걸러집니다. 남아 있는 매연 입자는 DPF 재생 단계에서 배기 가스 온도가 높아지면 연소됩니다.
AdBlue® 저감제가 SCR 촉매 장치 상류에서 분사되며, 열분해(열에 의한 화학 반응) 및 가수분해(물에 의한 화학 반응) 작용에 의해 암모니아(NH3)로 변환됩니다.
AdBlue® 정량 밸브(Y129)와 SCR 촉매 장치 사이에는 혼합 요소가 있습니다. 혼합 요소는 AdBlue® 저감제의 가수분해를 돕고 AdBlue®를 SCR 촉매 장치 상류에서 균일하게 분배합니다.
배기 가스에 함유된 NOX는 SCR 촉매 장치에서 NH3와 결합되어 질소 분자(N2)와 H2O로 변환됩니다.
CDI 컨트롤 유닛이 특성 곡선에 따라 필요한 저감제량을 산출한 후 드라이브 트레인 센서 CAN을 거쳐 AdBlue® 컨트롤 유닛(N118/5)으로 전송합니다. 그러면 AdBlue® 컨트롤 유닛은 산출된 AdBlue® 저감제량을 특성 곡선에 따라 AdBlue® 정량 밸브를 이용해 분사합니다.
배기 가스 내 NOX 함유량 변환율은 온도에 따라 결정되며 최대 80%입니다. 매연 입자 함량 감소량은 약 99%입니다.
CDI 컨트롤 유닛은 DPF 차압 센서를 이용해 DPF 적재 상태를 측정합니다. 매연 함량이 특성 곡선에 따른 값을 초과하면, CDI 컨트롤 유닛이 주어진 재생 조건에서 재생 단계를 진행합니다. 재생 절차는 추가 후분사로 배기 가스 온도를 주기적으로 높여서 진행됩니다.
배기 가스 온도가 높아지면 DPF에 남은 매연 입자는 대부분 CO2로 연소됩니다.
연소되지 않은 매연 입자는 DPF에 남게 됩니다. 배기 가스 터보차저 상류 온도 센서와 디젤 필터 상류 온도 센서는 재생이 진행되는 동안 배기 가스 온도를 감시합니다. DPF 정비 요청은 계기반의 엔진 진단 표시등이 켜져 표시됩니다.
AdBlue® 탱크의 주입 레벨이 "Reserve"가 되면, 음향 신호와 함께 서비스 센터를 방문하여 적절한 정비를 받으라는 메시지가 계기반에 나타납니다.
AdBlue® 탱크의 주입 레벨이 "Empty"가 되면, 컴퓨터 모델이 주입 레벨 "Empty"에 대한 타당성 검사를 실행합니다. 타당성 검사 후에도 주입 레벨이 여전히 "Empty"이면, 청각적 신호와 함께 CDI 컨트롤 유닛의 폴트 메모리에 입력되고 계기반의 엔진 진단 표시등이 켜집니다. 주행 거리가 각각 32km라고 가정한다면 이 시점부터 최대 20번 시동을 걸 수 있습니다. 아직 시동을 걸 수 있는 횟수가 계기반에 표시됩니다. 마지막 시동 후에는 차량을 더 이상 구동할 수 없습니다.
유입 채널 차단 장치 도식 서술 |
1 | 주입 포트 |
2 | 흡기 덕트 |
3 | 흡기 덕트 |
4 | 배기 덕트 |
M16/6 | 스로틀 밸브 액추에이터 |
M55 | 유입 채널 차단 장치 서보 모터 |
A | 주입 포트 흡기 |
B | 흡기 덕트 흡기 |
P09.20-2327-76
유입 채널 차단, 기능 절차
유입 채널 차단(EKAS)에 의해 엔진의 모든 부하 상태에서 에어 스월과 에어 매스 사이의 비율이 최상으로 유지됩니다.
EKAS를 위해 CDI 컨트롤 유닛이 다음과 같은 센서를 추가로 판독합니다.
• 대기압 센서(CDI 컨트롤 유닛에 내장), 대기압용
• 가속 페달 센서(B37), 부하 감지용
• 크랭크 샤프트 홀센서(B70), 엔진 속도용
흡기 매니폴드에는 각 실린더의 개별 흡기 덕트 2개(주입 포트 및 흡기 덕트)가 있습니다. 유입 채널 차단 장치 서보 모터의 플랩을 통해 주입 포트가 닫힙니다. 이를 통해 실린더 주입을 위해 흡기 덕트만 사용할 수 있게 되어, 유량 속도가 상승하고 에어 스월이 커집니다.
엔진 속도 및 엔진 부하가 높아지면서 엔진의 각 작동 단계마다 에어 스월과 에어 매스 사이의 비율이 최상이 되도록 닫혀 있던 주입 포트가 지속적으로 개방됩니다. 이로써 배기 가스 배출 양상과 엔진 출력이 최적화됩니다.
오류가 발생하거나 공급 전압이 중단되면 스프링 장력에 의해 플랩이 열립니다.
참조 문서
- gf0716p9997orb Common-Rail Diesel Injection(CDI) 시스템 부품 개요