Warunki działania układu oczyszczania spalin, informacje ogólne
Zacisk 87M WŁ (moduł sterujący pracą silnika WŁ)
Silnik pracuje
Moduł sterujący zespołu napędowego (N127) i moduł sterujący w pełni zintegrowanego układu sterowania pracą skrzyni biegów (Y3/8n4) poprzez CAN silnika (CAN C) i CAN napędu (CAN C1) otrzymują z modułu sterującego CDI (N3/9) sygnał ''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)
Podgrzewanie filtra cząstek stałych
Recyrkulacja spalin (AGR)
Wtrysk środka redukującego AdBlue®
Moduł sterujący CDI odczytuje następujące sygnały:
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)
Moduł sterujący SAM z przodu (N10/6), temperatura otoczenia poprzez CAN wnętrza (CAN B), moduł sterujący elektronicznej stacyjki (N73), FlexRay zawieszenia (Flex E), moduł sterujący zespołu napędowego i CAN napędu
Moduł sterujący czujnika NOx przed katalizatorem oksydacyjnym silnika wysokoprężnego (N37/12), sygnał czujnika NOx przed katalizatorem oksydacyjnym silnika wysokoprężnego (N37/12b1) 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) oraz wytwarza w wyniku dopalania 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 paliwa, realizowany przez wtryskiwacze cylindrów od 1 do 4 ( Y76/1 do Y76/4)
Żarzenie DPF za pomocą szyny LIN napędu (LIN C1) poprzez stopień końcowy świec żarowych (N14/3) do świec żarowych cylindrów 1-4 (od R9/1 do R9/4)
Przesunięcie linii przełączeń poprzez szynę CAN napędu przez moduł sterujący w pełni zintegrowanego układu sterowania pracą skrzyni biegów
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, działanie
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®.
Czujnik NOx przed katalizatorem oksydacyjnym silnika wysokoprężnego i czujnik NOx za katalizatorem SCR otrzymują z modułu sterującego CDI postulat ''ogrzewania'' poprzez szynę CAN czujnika napędu, moduł sterujący czujnika NOx przed katalizatorem oksydacyjnym silnika wysokoprężnego i moduł sterujący czujnika NOx za katalizatorem SCR. Na skutek tego czujnik NOx przed katalizatorem oksydacyjnym i czujnik NOx za katalizatorem SCR osiągają szybko właściwą temperaturę pracy.
Wskaźnik przetworzenia stężenia tlenków azotu wynosi ok. 10 %. 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 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 serwisowania DPF jest sygnalizowana symbolem lampki kontrolnej 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 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 do dyspozycji jest 20 rozruchów z zakładanym przebiegiem 32 km po każdym rozruchu. Liczba pozostałych do dyspozycji rozruchów podawana jest w zestawie wskaźników. Po ostatnim, pozostałym "Rozruchu" pojazd nie będzie mógł zostać uruchomiony.
Zamykanie kanałów ssących
Funkcja zamykania kanałów ssących powoduje we wszystkich stanach obciążenia silnika najlepszy możliwy stosunek pomiędzy zawirowaniem powietrza a masą powietrza.
W celu odcięcia kanału wlotowego moduł sterujący CDI odczytuje dodatkowo następujące sygnały:
Czujnik temperatury oleju silnikowego (B1)
Czujnik ciśnienia atmosferycznego (wbudowany w moduł sterujący CDI), ciśnienie atmosferyczne
Czujnik pedału gazu (B37), rozpoznawanie obciążenia silnika poprzez moduł sterujący zespołu napędowego i CAN napędu
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 i obciążenia silnika połowa kanałów ssących (2 kanały na cylinder) jest zamykana klapami odcinania kanału wlotowego.
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
- gf0716p9997ore Przegląd podzespołów układu Common-Rail Diesel Injection (CDI)