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)
Tlenek węgla (CO)
Cząstki sadzy
Redukcja emisji zanieczyszczeń jest wspomagana przez następujące funkcje częściowe:
Zamykanie kanałów ssących (EKAS)
Podgrzewanie filtra cząstek stałych (DPF) (z KODEM 474 (filtr cząstek stałych))
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) (z KODEM U77 (układ oczyszczania spalin w silniku wysokoprężnym BlueTEC (SCR)))
Czujnik temperatury przed filtrem cząstek stałych (B19/9) (z KODEM 474 (filtr cząstek))
Czujnik temperatury przed turbosprężarką (B19/11)
Czujnik ciśnienia różnicowego DPF (B28/8) (z KODEM 474 (filtr cząstek))
Sonda lambda przed katalizatorem (G3/2)
Moduł sterujący SAM (N10), temperatura zewnętrzna poprzez szynę CAN wnętrza (CAN B), moduł sterujący elektronicznej stacyjki (N73) i szynę CAN 1 zawieszenia (CAN E1)
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), sygnał 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 zapewnia zmniejszenie zawartości węglowodoru (HC), tlenku węgla (CO) oraz tlenków azotu (NOx) i w pojazdach z kodem 474 (filtr cząstek stałych), wskutek dopalania wytwarza 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) poprzez stopień końcowy świec żarowych (N143) do świec żarowych (R9)
Przesunięcie linii przełączeń poprzez szynę CAN napędu (CAN C) przez moduł sterujący w pełni zintegrowanego układu sterowania pracą skrzyni biegów (Y3/8n4)
Na skutek zwiększenia temperatury spalin zatrzymane w filtrze cząstki sadzy są spalane, przy czym głównie powstaje dwutlenek węgla (CO2). Pozostający po spalaniu popiół pozostaje w filtrze cząstek stałych. Temperatura spalin podczas regeneracji jest monitorowana przez czujnik temperatury przed turbosprężarką i czujnik temperatury przed filtrem cząstek stałych (w pojazdach z kodem 474 (filtr cząstek stałych).
Czujnik różnicowy ciśnienia 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. Wymagana konserwacja filtra cząstek stałych jest sygnalizowana poprzez szynę CAN 1 zawieszenia, moduł sterujący elektronicznej stacyjki i szynę CAN 2 zawieszenia (CAN E2) przez lampkę kontrolną diagnostyki silnika (A1e58) w zestawie wskaźników (A1).
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.
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. Cząstki sadzy są zatrzymywane w korpusie filtra. W trakcie fazy regeneracji filtra cząstek stałych dzięki wysokiej temperaturze spalin spalane są zatrzymane cząstki sadzy.
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 tlenków azotu w spalinach jest zależny od temperatury i wynosi do 80 %. Skuteczność zatrzymywania sadzy osiąga ok. 99 %.
Informację o stopniu obciążenia filtra cząstek stałych moduł sterujący CDI otrzymuje z czujnika różnicowego ciśnienia DPF. Jeśli stopień obciążenia filtra cząstkami sadzy przekroczy wprowadzoną do pamięci wartość charakterystyczną i spełnione są warunki do regeneracji, moduł sterujący CDI rozpoczyna fazę regeneracji. Regeneracja odbywa się poprzez okresowe podwyższenie temperatury spalin dzięki wtryskowi uzupełniającemu.
Na skutek zwiększenia temperatury spalin zatrzymane w filtrze cząstki sadzy są spalane, przy czym głównie powstaje dwutlenek węgla CO2.
Niespalone pozostałości są zatrzymywane w DPF jako popiół. Temperatura spalin w fazie regeneracji jest monitorowana przez czujnik temperatury przed turbosprężarką oraz przez czujnik temperatury przed filtrem cząstek stałych. Konieczność obsługi filtra DPF jest sygnalizowana przez lampkę kontrolną diagnostyki silnika w zestawie wskaźników.
Jeśli osiągnięty zostanie poziom napełnienia "rezerwa" w zbiorniku AdBlue®, kierowca jest informowany równolegle do sygnału akustycznego za pośrednictwem wyświetlacza wielofunkcyjnego (A1p13), że powinien udać się do stacji obsługi w celu wykonania odpowiednich prac serwisowych.
Jeśli osiągnięty został poziom "Pusty" w zbiorniku AdBlue®, poprzez moduł komputerowy następuje test poprawności poziomu "Pusty". Jeśli wynik kontroli również potwierdzi poziom napełnienia "Pusty" równolegle do sygnału akustycznego dokonywany jest wpis w pamięci usterek modułu sterującego (CDI) i zasterowanie 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
Czujnik pedału przyspiesznika (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
- gf0716p9997olf Przegląd podzespołów układu Common-Rail Diesel Injection (CDI)