Warunki działania układu oczyszczania spalin, informacje ogólne
Zacisk 87M (układ sterowania pracą silnika WŁ)
Silnik pracuje
Układ oczyszczania spalin, informacje ogólne
Zadaniem układu oczyszczania spalin jest redukcja szkodliwych związków w spalinach:
Tlenki azotu (NOx)
Węglowodory (HC)
Tlenki węgla (CO)
Cząstki sadzy
Redukcja emisji zanieczyszczeń jest wspomagana przez następujące funkcje częściowe:
Zamykanie kanałów ssących (EKAS)
Filtr cząstek stałych (DPF)
Recyrkulacja spalin (AGR)
Wtrysk środka redukcyjnego AdBlue® (z KODEM U77 (układ oczyszczania spalin w silniku wysokoprężnym BlueTEC (SCR)))
Moduł sterujący CDI (N3/9) odczytuje następujące sygnały:
Czujnik temperatury przed katalizatorem SCR (B16/15) (z KODEM U77 (układ oczyszczania spalin w silniku wysokoprężnym BlueTEC (SCR)))
Czujnik temperatury przed katalizatorem (B19/7)
Czujnik temperatury przed filtrem cząstek stałych (B19/9)
Czujnik temperatury przed turbosprężarką (B19/11)
Czujnik różnicowy ciśnienia DPF (B28/8)
Sonda lambda przed katalizatorem (G3/2)
Moduł sterujący SAM z przodu (N10/6), temperatura zewnętrzna poprzez szynę CAN (CAN B), moduł sterujący elektronicznej stacyjki (N73), interfejs FlexRay podwozia (Flex E), moduł sterujący układu napędowego (N127) i szynę CAN napędu (CAN C1)
Moduł sterujący czujnika NOx za filtrem cząstek stałych (N37/7), sygnał czujnika NOx za filtrem cząstek stałych (N37/7b1) poprzez szynę CAN czujnika napędu (CAN I) (z KODEM U77 (układ oczyszczania spalin w silniku wysokoprężnym BlueTEC (SCR)))
Moduł sterujący czujnika NOx za katalizatorem SCR (N37/8), czujnika NOx za katalizatorem SCR (N37/8b1) poprzez szynę CAN czujnika napędu (z KODEM U77 (układ oczyszczania spalin w silniku wysokoprężnym BLUETEC (SCR)))
Układ oczyszczania spalin, działanie
W oczyszczaniu spalin uczestniczą następujące układy i funkcje:
Katalizator oksydacyjny
Filtr cząstek stałych (DPF)
Katalizator SCR (z KODEM U77 (układ oczyszczania spalin w silniku wysokoprężnym BlueTEC (SCR)))
Zamykanie kanałów ssących
Katalizator oksydacyjny
Katalizator oksydacyjny zmniejsza emisję węglowodorów (HC), tlenku węgla (CO) i tlenków azotu (NOx) i poprzez dopalanie wytwarza w pojazdach z filtrem cząstek stałych konieczną energię termiczną dla fazy regeneracji DPF.
Filtr cząstek stałych (DPF)
Filtr cząstek stałych jest zbudowany z ceramicznego korpusu o strukturze plastra miodu, wykonanego z węglika krzemu i powleczonego platyną.
Kanaliki w filtrze są na przemian otwarte do przodu i do tyłu i oddzielone od siebie porowatymi ściankami korpusu filtra.
Spaliny oczyszczone wstępnie w katalizatorze oksydacyjnym dostają się w otwarte od przodu kanaliki filtra, po czym przenikają przez porowate ścianki do kanalików otwartych do tyłu. Oczyszczone i przefiltrowane spaliny wydostają się na zewnątrz poprzez układ wydechowy. Cząstki sadzy są zatrzymywane w korpusie filtra.
Jeśli stopień obciążenia filtra cząstkami sadzy przekroczy wprowadzoną do pamięci wartość charakterystyczną i spełnione są warunki do regeneracji, moduł sterujący CDI rozpoczyna fazę regeneracji. Informację o stopniu obciążenia cząstkami sadzy filtra cząstek stałych moduł sterujący CDI otrzymuje z czujnika ciśnienia różnicowego DPF.
Regeneracja następuje przez okresowe podwyższanie temperatury spalin. W tym celu moduł sterujący CDI uruchamia następujące funkcje:
Dodatkowy wtrysk uzupełniający poprzez wtryskiwacze (Y76)
Żarzenie DPF poprzez szynę LIN napędu (LIN C1) i stopień końcowy świec żarowych (N14/3) do świec żarowych (R9)
Przesunięcie linii przełączeń poprzez szynę CAN napędu (CAN C1) przez moduł sterujący w pełni zintegrowanego układu sterowania pracą skrzyni biegów (Y3/8n4) (z KODEM 427 (7G-TRONIC)) lub (z KODEM 421 (9G-TRONIC))
Na skutek zwiększenia temperatury spalin zatrzymane w filtrze cząstki sadzy są spalane, głównie powstaje dwutlenek węgla (CO2). Pozostający po spalaniu popiół gromadzi się w filtrze cząstek stałych.
Temperatura spalin w fazie regeneracji jest monitorowana przez czujnik temperatury przed turbosprężarką oraz przez czujnik temperatury przed filtrem cząstek stałych.
Czujnik ciśnienia różnicowego DPF poprzez przewody ciśnieniowe spalin przed i za filtrem określa różnicę ciśnień panujących przed i za filtrem cząstek stałych. Na podstawie tej różnicy oraz obliczonej przez moduł sterujący CDI masy spalin, przy uwzględnieniu wartości charakterystycznych, określany jest stopień obciążenia filtra cząstek stałych sadzą. Konieczność serwisowania DPF jest sygnalizowana zasterowaniem symbolu lampki kontrolnej diagnostyki silnika w zestawie wskaźników (A1) poprzez CAN napędu, moduł sterujący zespołu napędowego, FlexRay zawieszenia, moduł sterujący elektronicznej stacyjki i CAN interfejsu użytkownika (CAN HMI).
Ewentualnie przerwana regeneracja przy eksploatacji pojazdu na krótkich odcinkach jest rozdzielana na kilka cykli jazdy. Zwiększa to częstotliwość faz rozgrzewania do temperatury umożliwiającej skuteczną regenerację. Proces regeneracji przebiega w sposób dla klienta niezauważalny.
Katalizator SCR (z KODEM U77 (układ oczyszczania spalin w silniku wysokoprężnym BlueTEC (SCR)))
Wydostające się z silnika spaliny są oczyszczane w katalizatorze oksydacyjnym, filtrze cząstek stałych (DPF) i katalizatorze SCR (selektywna redukcja katalityczna).
Poprzez oksydację w katalizatorze oksydacyjnym CO i HC są przekształcane w CO2 i wodę (H2O). Filtr cząstek stałych jest zbudowany z ceramicznego korpusu o strukturze plastra miodu, wykonanego z węglika krzemu i powleczonego platyną.
Przed katalizatorem SCR jest wtryskiwany środek redukujący AdBlue®, który jest przekształcany wskutek termolizy (reakcja chemiczna zależna od ciepła) i hydrolizy (reakcja chemiczna zależna od wody) w amoniak (NH3).
Pomiędzy zaworem dawkującym AdBlue® (Y129) a katalizatorem SCR znajduje się element mieszający. Dba on o lepszą hydrolizę środka redukującego AdBlue® oraz o równomierne rozdzielenie AdBlue® przed katalizatorem SCR.
Zawarte w spalinach NOx wraz z NH3 są przekształcane w katalizatorze SCR na molekularny azot (N2) i H2O.
Konieczna ilość środka redukującego jest obliczana przez moduł sterujący CDI w zależności od wartości charakterystycznych i przekazywana za pośrednictwem szyny CAN czujnika napędu do modułu sterującego AdBlue® (N118/5). Ten wdraża następnie wtrysk zależny od wartości charakterystycznych obliczonej ilości środka redukującego AdBlue® przez zawór dawkujący AdBlue®.
Współczynnik przekształcania NOx w spalinach jest zależny od temperatury i wynosi do 80 %. Skuteczność zatrzymywania sadzy wynosi ok. 99%.
Jeśli zostanie osiągnięty poziom napełnienia "Rezerwa" w zbiorniku AdBlue®, kierowca jest informowany równolegle do sygnału akustycznego za pośrednictwem zestawu wskaźników, że powinien udać się do serwisu w celu przeprowadzenia odpowiedniej obsługi serwisowej.
Jeśli zostanie osiągnięty poziom napełnienia "Pusty" w zbiorniku AdBlue®, poprzez model komputerowy następuje test poprawności poziomu napełnienia "Pusty". Jeśli wynik testu poprawności również potwierdzi poziom napełnienia "Pusty", równolegle do sygnału akustycznego dokonywany jest wpis w pamięci usterek modułu sterującego (CDI) i zasterowanie symbolu lampki kontrolnej diagnostyki silnika w zestawie wskaźników. Od tego momentu przez maks. 20 rozruchów, z przyjętym odcinkiem jazdy do dyspozycji jest każdorazowo 32 km. Liczba pozostałych do dyspozycji rozruchów podawana jest w zestawie wskaźników. Po ostatnim, pozostałym "Rozruchu" pojazd nie będzie mógł zostać uruchomiony.
Zamykanie kanałów ssących
Układ zamykania kanałów ssących (EKAS) powoduje we wszystkich stanach obciążenia silnika najlepszy możliwy stosunek pomiędzy zawirowaniem powietrza a masą powietrza.
Moduł sterujący CDI odczytuje w celu zamknięcia kanałów ssących dodatkowo następujące sygnały:
Czujnik temperatury oleju silnikowego (B1)
Czujnik ciśnienia atmosferycznego (wbudowany w moduł sterujący CDI), ciśnienie atmosferyczne
Czujnik pedału gazu (B37), rozpoznawanie obciążenia
Czujnik Halla wału korbowego (B70), prędkość obrotowa silnika
Po analizie sygnałów wejściowych moduł sterujący CDI zasterowuje siłownik układu zamykania kanałów ssących (M55) sygnałem modulowanym szerokością impulsów (PWM). W dolnym zakresie prędkości obrotowej silnika i obciążenia silnika połowa kanałów ssących (występują 2 kanały ssące na cylinder) jest zamykana poprzez klapy EKAS.
Na skutek tego zwiększa się prędkość przepływu powietrza przez otwarte kanały. Prowadzi to do wyższego skrętu, który powoduje lepsze zawirowanie. Poprawia to spalanie i skutkuje między innymi zmniejszeniem zawartości cząstek sadzy w spalinach.
Wraz ze wzrostem prędkości obrotowej i obciążenia silnika następuje stopniowe otwieranie zamkniętych kanałów ssących, co umożliwia osiągnięcie optymalnej relacji między masą doprowadzanego powietrza a jego zawirowaniem w każdych warunkach pracy silnika. Następuje w ten sposób optymalizacja parametrów spalin i mocy silnika.
W przypadku usterki lub przerwy w zasilaniu siła sprężysta powoduje otwarcie klap.
Powiązane dokumenty
- gf0716p9997ogs Przegląd podzespołów układu Common-Rail Diesel Injection (CDI)