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:
Tlenków azotu (NOx)
Węglowodorów (HC)
Tlenku węgla (CO)
Cząstek sadzy
Redukcja emisji zanieczyszczeń jest wspomagana przez następujące funkcje częściowe:
Zamykanie kanałów ssących (EKAS)
Filtr cząstek stałych (DPF)
Recyrkulacja spalin (EGR)
Wtrysk środka redukującego AdBlue®
Moduł sterujący CDI (N3/9) odczytuje informacje z następujących czujników:
Czujnik temperatury przed katalizatorem SCR (B16/15)
Czujnik temperatury przed katalizatorem (B19/7)
Czujnik temperatury przed filtrem cząstek stałych (B19/9)
Czujnik temperatury przed turbosprężarką (B19/11)
Czujnik ciśnienia różnicowego 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)
Moduł sterujący czujnika NOx za katalizatorem SCR (N37/8), sygnał czujnika NOx za katalizatorem SCR (N37/8b1) poprzez szynę CAN czujnika napędu
Układ oczyszczania spalin, działanie
W oczyszczaniu spalin uczestniczą następujące układy i funkcje:
Katalizator oksydacyjny
Filtr cząstek stałych (DPF)
Katalizator SCR, działanie
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, uruchamia 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 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, 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. Konieczna obsługa DPF jest sygnalizowana poprzez szynę CAN napędu, moduł sterujący układu napędowego, interfejs FlexRay podwozia moduł sterujący elektronicznej stacyjki i szynę CAN interfejsu użytkownika (CAN HMI) 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, działanie
Wydostające się z silnika spaliny są oczyszczane w katalizatorze oksydacyjnym, filtrze cząstek stałych (DPF) i katalizatorze SCR.
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.
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 %. Skuteczność zatrzymywania sadzy wynosi ok. 99%.
Informację o stopniu obciążenia filtra cząstek stałych moduł sterujący CDI otrzymuje z czujnika ciśnienia różnicowego 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 i głównie powstaje dwutlenek węgla 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 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 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.
Schematyczne przedstawienie układu zamykania kanałów ssących |
1 | Kanał ssący |
2 | Kanał ssący |
3 | Kanały ssące |
4 | Kanał wydechowe |
M16/6 | Nastawnik przepustnicy |
M55 | Siłownik układu zamykania kanałów ssących |
A | Powietrze zasysane, kanał ssący prosty |
B | Powietrze zasysane, kanał ssący |
P09.20-2327-76
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 ciśnienia atmosferycznego (zintegrowany w module sterującym CDI), dla ciśnienia powietrza otoczenia
Czujnik pedału gazu (B37), rozpoznawanie obciążenia
Czujnik Halla wału korbowego (B70), prędkość obrotowa silnika
Dla każdego cylindra przewidziane są dwa osobne kanały ssące, jeden kanał ssący prosty i kanał ssący w kolektorze. Poprzez klapę w siłowniku układu zamykania kanałów ssących możliwe jest zamykanie kanału ssania. Dzięki temu do napełniania cylindrów dostępne są tylko kanały ssania, co zapewnia zwiększenie prędkości przepływu i zawirowania powietrza.
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 klapy.
Powiązane dokumenty
- gf0716p9997orb Przegląd podzespołów układu Common-Rail Diesel Injection (CDI)