Układ oczyszczania spalin, działanie

Połączenia sieciowe

W pojazdach od rocznika 2016 są dwa warianty szyny CAN podwozia (CAN E).

Wariant 1:

Jeśli pojazd nie ma żadnego z kodów wyposażenia, wymienionych w wariancie 2, dostępna jest nadal tylko jedna szyna CAN podwozia.

Wariant 2:

Jeśli pojazd ma jeden z poniższych kodów wyposażenia, dostępna jest szyna CAN podwozia 1 (CAN E1) i szyna CAN podwozia 2 (CAN E2)):

 Kod 218 (kamera cofania)

 Kod 234 (asystent martwego punktu)

 Kod 459 (zawieszenie stalowe z regulacją amortyzacji)

 Kod 475 (układ kontroli ciśnienia w oponach)

 Kod 476 (asystent pasa ruchu)

 Kod 513 (asystent znaków drogowych)

 Kod 614 (reflektory biksenonowe)

 Kod 615 (reflektory biksenonowe z funkcją aktywnego doświetlania zakrętów)

 Kod 618 (reflektory biksenonowe)

 Kod 621 (Intelligent Light System (do ruchu lewostronnego))

 Kod 622 (Intelligent Light System)

 Kod 631 (reflektory statyczne LED, ruch prawostronny)

 Kod 632 (reflektory statyczne LED, ruch lewostronny)

W poniższym tekście dokonano rozróżnienia między wariantem 1 i wariantem 2. Pojazdy do rocznika 2016 należy przyporządkować do wariantu 1.

Ogólne warunki działania układu oczyszczania spalin

 Silnik pracuje

 Moduł sterujący ME (N3/10) rozpoznaje pracę silnika poprzez analizę sygnałów czujnika Halla wału korbowego (B70). Moduł sterujący ME odczytuje bezpośrednio sygnały z czujnika Halla wału korbowego.

Układ oczyszczania spalin, informacje ogólne

Układ oczyszczania spalin redukuje ilość szkodliwych składników wydalanych z silnika spalin.

Chodzi przy tym o:

 Tlenków azotu (NOx)

 Węglowodory (HC)

 Tlenku węgla (CO)

 Cząstek sadzy

Redukcja szkodliwych składników jest osiągana przez redukcję i utlenianie w katalizatorze trójdrożnym, filtrowanie w filtrze mikrocząstek i kontrolowaną recyrkulację spalin.

Filtr mikrocząstek montowany jest w typach 117, 156, 246 z kodem 598 (filtr mikrocząstek (OPF) z układem czujników).

Oczyszczanie spalin w katalizatorze trójdrożnym

W przypadku katalizatora trójdrożnego decydujące znaczenie ma temperatura pracy. Znaczące przekształcanie szkodliwych związków rozpoczyna się dopiero od temperatury roboczej wynoszącej ok. 250 °C.

Idealne warunki pracy, umożliwiające osiągnięcie wysokiego współczynnika sprawności i dużej trwałości eksploatacyjnej panują w zakresie temperatur od ok. 400 do 800 °C.

W celu szybkiego osiągania tej temperatury stosuje się w pojazdach ze skrzynią biegów 724 w czasie rozruchu zimnego (temperatura płynu chłodzącego < 50 °C) podwyższenie punktów przełączania na maks.160 s . To podwyższenie punktów przełączania pozostaje jednak aktywne tylko do prędkości wynoszącej 53 km/h.

W jego wyniku przełączanie biegów na wyższe następuje dopiero przy wyższych prędkościach obrotowych wału.

Moduł sterujący ME przekazuje rozkaz podwyższenia punktu przełączania zależnego od temperatury płynu chłodzącego i prędkości obrotowej kół poprzez CAN napędu (CAN C) do modułu sterującego w pełni zintegrowanego układu sterującego dwusprzęgłowej skrzyni biegów (Y3/14n4).

Moduł sterujący ME odczytuje bezpośrednio sygnały z czujnika temperatury płynu chłodzącego (B11/4).

Prędkość obrotowa kół przekazywana jest z modułu sterującego układu elektronicznej stabilizacji jazdy (N30/4) do modułu sterującego ME poprzez magistralę podwozia CAN lub CAN 1 .

Przekształcenie chemiczne (konwersja) zachodzi w katalizatorze trójdrożnym przy λ = 1.

W wyniku oksydacji tlenek węgla (CO) jest przekształcany w dwutlenek węgla (CO2) a węglowodór (CH) w wodę (H2O) i dwutlenek węgla (CO2).

W wyniku redukcji tlenki azotu (NOx) są przekształcane w azot (N2) i dwutlenek węgla (CO2).

Po osiągnięciu temperatury roboczej i uaktywnieniu regulacji lambda działanie katalizatora trójdrożnego kontroluje moduł sterujący ME.

Dodatkowo moduł sterujący ME () odczytuje sygnały z poniższych podzespołów:

 Element czujnika sondy lambda za katalizatorem (G31b1/) (stężenie tlenu i tlenków azotu za katalizatorem trójdrożnym)

 Element czujnika sondy lambda przed katalizatorem (G32b1/) (stężenie tlenu i tlenków azotu przed katalizatorem trójdrożnym)

 Czujnik Halla wału korbowego (prędkość obrotowa silnika)

Moduł sterujący ME analizuje zdolność magazynowania tlenu przez katalizator trójdrożny a w ten sposób jego starzenie się.

 Jeżeli katalizator trójdrożny do dyspozycji więcej tlenu niż potrzeba do utleniania tlenku węgla, magazynuje on ten gaz.
Jeżeli tlenu zawartego w spalinach nie wystarcza do utlenienia tlenku węgla, następuje całkowite lub częściowe uwalnianie tego gazu, który został wcześniej zmagazynowany. Proces ten w połączeniu z wysoką zdolnością katalizatora trójdrożnego do magazynowania tlenu daje w efekcie niemal całkowitą kompensację wahań stężenia tlenu przed katalizatorem trójdrożnym. Zdolność magazynowania tlenu i tym samym działanie katalizatora trójdrożnego można oceniać na podstawie sygnałów sond lambda przed i za katalizatorem. W przypadku pełnej sprawności katalizatora trójdrożnego wyniki pomiarów przed katalizatorem wskazują wysokie wartości i zmiany. Natomiast sygnał sondy lambda za katalizatorem jest niemal stały. Wraz z postępującym starzeniem się katalizatora trójdrożnego, jego zdolność magazynowania tlenu a tym samym zdolność do przekształcania tlenku węgla i węglowodorów zmniejsza się. Następstwem tego jest ciągłe upodabnianie się do siebie sygnałów sondy lambda przed i za katalizatorem.

Sygnały sondy przed i za katalizatorem trójdrożnym są porównywane. Jeżeli ich wartości są mniej więcej równe, katalizator nie jest już zdolny do pełnienia swojej funkcji. Wykonywanych jest kilka pomiarów w dolnym zakresie częściowego obciążenia przy zalecanych prędkościach obrotowych. Wyniki są porównywane z wartościami charakterystycznymi, zapisanymi w module sterującym ME.

W razie wykrycia usterki na zintegrowanym zastawie wskaźników (A1) ukazuje się komunikat błędu. Moduł sterujący ME przesyła rozkaz wysterowania lampki kontrolnej diagnostyki silnika (A1e58) poprzez CAN podwozia lub CAN 1 podwozia, moduł sterujący elektronicznej stacyjki (N73) i CAN 2 podwozia do zintegrowanego zestawu wskaźników. Wykryte usterki są zapisywane w pamięci modułu sterującego ME. Można je odczytać i skasować za pomocą systemu diagnostycznego DAS.

Oczyszczanie spalin w katalizator akumulującym NOx-(z kodem 920 (benzynowy układ wtrysku bezpośredniego z ładowaniem warstwowym))

W trybie jednorodnym z λ = 1 następuje przekształcanie węglowodorów, tlenku węgla i tlenków azotu w katalizatorze trójdrożnym.

Przy ładowaniu warstwowym z  λ > 1 rośnie udział tlenków azotu. Przekształcenie tlenków azotu przejmuje katalizator magazynujący NOx. Akumuluje on tlenki azotu przez wiązanie chemiczne.

Tryb warstwowy oszczędzający paliwo może być udostępniony tylko, jeśli powstające w większej ilości tlenki azotu mogą być pochłonięte w katalizatorze akumulującym NOx.

Gdy zdolność magazynowania zostanie wyczerpana, konieczne jest przekształcenie magazynowanych tlenków azotu na azot i dwutlenek węgla poprzez regenerację katalizatora.

Regeneracja katalizatora akumulującego NOx

Moduł sterujący ME w celu regeneracji katalizatora akumulującego NOx odczytuje następujące sygnały:

 Czujnik temperatury przed katalizatorem akumulującym NOx (B16)

 Moduł sterujący czujnika NOx (N37/4) (przez CAN czujnika napędu (CAN I))

 Czujnik NO x (N37/4b1)

Moduł sterujący ME rozpoznaje na podstawie skokowego wzrostu wartości stężenia NOx, że katalizator akumulujący NOx jest napełniony. Następuje uruchomienie regeneracji przez włączenie homogenicznego trybu pracy.

Po regeneracji włączany jest ponownie tryb warstwowy.

Do konwersji NOx optymalny jest zakres temperatur od 250 do 500 °C panujący w katalizatorze akumulującym NOx. Katalizator akumulujący NOx nie może osiągać temperatury powyżej 850 °C .

Temperatura spalin jest monitorowana przez czujnik temperatury przed katalizatorem akumulującym NOx. Sygnał z czujnika temperatury przed katalizatorem akumulującym NOx odczytywany jest bezpośrednio przez moduł sterujący ME.

Poprzez tworzenie mieszanki następuje regulacja temperatury katalizatora akumulującego NOx. W celu ochrony katalizatora akumulującego x przed zbyt wysoka temperaturą tworzenie mieszanki następuje za pomocą zapamiętanych modeli temperaturowych.

 W celu przekształcania wszystkich szkodliwych związków w spalinach konieczne jest paliwo bezsiarkowe. Siarka blokuje w katalizatorze akumulacyjnym NOx miejsca dla tlenków azotu, wskutek czego możliwość ich kumulacji zmniejsza się. Tryb warstwowy jest wskutek tego skracany i musi częściej dochodzić do regeneracji.

Oczyszczanie spalin w filtrze mikrocząstek (typ 117, 156, 246 z kodem 598 (Filtr mikrocząstek (OPF) z układem czujników)

Filtr mikrocząstek pochłania wyrzucane cząstki sadzy i regeneruje się sam podczas jazdy w określonych warunkach.

Regeneracja filtra mikrocząstek (wypalanie sadzy) następuje podczas zwykłej jazdy przede wszystkim podczas hamowania silnikiem. Wypalanie sadzy następuje z chwilą gdy w filtrze mikrocząstek znajduje się wystarczająca ilość tlenu.

Obciążenie termiczne filtra mikrocząstek podczas hamowania silnikiem zależne jest przede wszystkim od zawartości sadzy i temperatury spalin przed filtrem. Zbyt wysokie temperatury podczas wypalania sadzy mogą prowadzić do uszkodzenia całego filtra.

Temperatura spalin i zawartość sadzy w filtrze podlegają ciągłej kontroli.

Temperatura spalin jest rejestrowana przez czujnik temperatury przed filtrem mikrocząstek (B163/4). Zawartość sadzy jest określana różnicowym czujnikiem ciśnienia filtra mikrocząstek (B163/3). Moduł sterujący odczytuje i analizuje sygnały czujników. Jeżeli zmierzone wartości przekraczają ustalone granice,, moduł sterujący ME ingeruje odpowiednio w sterowanie silnikiem i wymusza komunikaty ostrzegawcze pokazywane na zintegrowanym zestawie wskaźników.

Redukcja szkodliwych substancji przez recyrkulację spalin

Dzięki skierowaniu spalin ponownie do komór spalania zmniejsza się powstawanie tlenków azotu.

Następuje to przez spowolnienie spalania. Tą drogą unika się powstawania pików temperatury, ułatwiających powstawanie tlenków azotu.

Recyrkulacja spalin przyczynia się ponadto do redukcji strat ładowania i obniża w ten sposób zużycie paliwa w zakresie niepełnego obciążenia.

 Moduł sterujący ME określa poprzez wysterowanie elektromagnesu nastawczego wałka rozrządu zaworów ssących (Y49/1) i elektromagnesu nastawczego wałka rozrządu zaworów wydechowych (Y49/2) przekrycie zaworów. W ten sposób następuje w pewnych granicach regulacja wewnętrznej recyrkulacji spalin.