Warunki działania układu oczyszczania spalin, informacje ogólne
Zacisk 87M WŁ (funkcja sterowania pracą silnika włączona)
Silnik pracuje
Układ oczyszczania spalin, informacje ogólne
Zadaniem układu oczyszczania spalin jest redukcja szkodliwych związków w spalinach:
- tlenków azotu (NOx)
– węglowodorów (HC)
– tlenku węgla (CO)
– cząstek sadzy
Redukcja emisji zanieczyszczeń jest wspomagana przez następujące funkcje częściowe:
– odcinanie kanałów ssących (EKAS)
– podgrzewanie filtra cząstek stałych (DPF) (z kodem (474) filtr cząstek stałych)
– układ recyrkulacji spalin (AGR)
– wtrysk czynnika redukującego AdBlue® (z kodem (U42) układ oczyszczania spalin BlueTEC (SCR)) (oprócz typu 204.0/2/3, 207, 212, 218)
Moduł sterujący CDI (N3/9) odczytuje informacje z następujących czujników:
– Czujnik temperatury przed katalizatorem SCR (B16/15) (z kodem (U42) układ oczyszczania spalin BlueTEC (SCR)) (oprócz typu 204.0/2/3, 207, 212, 218)
– Czujnik temperatury przed katalizatorem (B19/7) (z kodem (U42) układ oczyszczania spalin BlueTEC (SCR)) (oprócz typu 204.0/2/2/3, 207, 212, 218)
– 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)
– Element czujnikowy sondy lambda przed katalizatorem (G3/2b1)
– Moduł sterujący SAM z modułem bezpieczników i przekaźników z przodu (N10/1), temperatura zewnętrzna za pośrednictwem szyny CAN podwozia (CAN E)
– 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 (U42) układ oczyszczania spalin BlueTEC (SCR)) (typ 204.0/2/3, 207, 212, 218)
– Moduł sterujący czujnika NOx za katalizatorem SCR (N37/8), sygnał czujnika NOx za katalizatorem SCR (N37/8b1) poprzez szynę CAN czujnika napędu (z kodem (U42) układ oczyszczania spalin BlueTEC (SCR)) (oprócz typu 204.0/2/3, 207, 212, 218)
– Moduł sterujący czujnika cząstek stałych (N74), sygnał czujnika cząstek stałych (N74b1) poprzez szynę CAN czujnika napędu (w typie 204.9 w przypadku kodu (494) wersja na rynek USA)
Układ oczyszczania spalin, działanie
W oczyszczaniu spalin uczestniczą następujące układy i funkcje:
Katalizator oksydacyjny
Filtr cząstek stałych (DPF)
Katalizator SCR (z kodem (U42) układ oczyszczania spalin BlueTEC (SCR)) (oprócz typu 204.0/2/3, 207, 212, 218)
Zamykanie kanałów ssących
Katalizator oksydacyjny
Katalizator oksydacyjny dba o zmniejszenie zawartości węglowodoru (HC), tlenku węgla (CO) i 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, uruchamia fazę regeneracji. Informację o stopniu obciążenia cząstkami sadzy filtra cząstek stałych moduł sterujący CDI otrzymuje z czujnika różnicowego ciśnienia DPF (z kodem (474) filtr cząstek).
Regeneracja następuje przez okresowe podwyższanie temperatury spalin. W tym celu moduł sterujący CDI uruchamia następujące funkcje:
– Kolejny wtrysk dodatkowy poprzez wtryskiwacze (Y76)
– żarzenie DPF poprzez szynę LIN napędu (LIN C1) poprzez stopień końcowy świec żarowych (N14/3) do świec żarowych (R9)
– przesunięcie linii przełączeń poprzez szynę CAN napędu (CAN C) przez moduł sterujący EGS (N15/3) (z kodem (423) automatyczna 5-biegowa skrzynia biegów (NAG))
– przesunięcie linii przełączeń poprzez szynę CAN napędu przez moduł sterujący VGS (Y3/8) (z kodem (427) automatyczna 7-biegowa skrzynia biegów)
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.
Czujnik różnicowy ciśnienia (DPF) w pojazdach z kodem (474) filtr cząstek stałych, 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 obsługi filtra cząstek stałych jest sygnalizowana za pośrednictwem szyny CAN zawieszenia przez lampkę kontrolną diagnostyki silnika (A1e58) w zestawie wskaźników (A1). Czujnik cząstek sadzy rejestruje stężenie cząstek sadzy za DPF, monitorując w ten sposób kompletny proces oczyszczania spalin.
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 (U42) układ oczyszczania spalin BlueTEC (SCR)) (oprócz typu 204.0/2/3, 207, 212, 218)
Wydostające się z silnika spaliny są oczyszczane w katalizatorze oksydacyjnym, filtrze cząstek stałych (DPF) i katalizatorze redukcyjnym (selektywna redukcja katalityczna, (katalizator SCR)). Poprzez oksydację w katalizatorze oksydacyjnym CO i HC są przekształcane na 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 czynnik redukujący AdBlue®, który jest przekształcany wskutek termolizy (reakcja chemiczna zależna od ciepła) i hydrolizy (reakcja chemiczna zależna od wody) na 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.
Tlenki azotu zawarte w spalinach są przetwarzane w katalizatorze SCR wraz z NH3 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 %. Redukcja zawartości sadzy wynosi ok. 99 %.
Za pośrednictwem czujnika różnicowego ciśnienia DPF moduł sterujący CDI określa stopień obciążenia filtra cząstek stałych (z kodem (474) filtr cząstek). Jeśli stopień obciążenia filtra cząstkami sadzy przekroczy wprowadzoną do pamięci wartość charakterystyczną i spełnione są warunki do regeneracji, moduł sterujący CDI, uruchamia 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 CO2.
Niespalone cząstki popiołów pozostają w filtrze cząstek stałych. 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 serwisu w celu przeprowadzenia odpowiedniej obsługi serwisowej.
Jeśli osiągnięty został poziom "Pusty" w zbiorniku AdBlue®, poprzez moduł komputerowy następuje kontrola 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.
W tym celu moduł sterujący CDI odczytuje dodatkowo informacje z następujących czujników:
– Czujnik temperatury oleju (B1)
– Czujnik ciśnienia atmosferycznego, ciśnienie powietrza otoczenia
– Czujnik pedału przyspiesznika (B37), rozpoznawanie obciążenia
– Czujnik Halla wału korbowego (B70) (z kodem (B03) funkcja ECO Start-Stop), dla prędkości obrotowej silnika
– Czujnik położenia wału korbowego (L5) (oprócz kodu (B03) funkcja ECO Start-Stop), dla prędkości obrotowej 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 i obciążenia silnika połowa kanałów ssących (2 kanały na cylinder) jest zamykana klapami 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 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
- gf0716p9997om Przegląd podzespołów układu Common-Rail Diesel Injection (CDI)