Система нейтрализации ОГ: функциональное описание

Сетевое соединение: общие сведения

На автомобилях с модельного года 2016 имеются два варианта шины CAN ходовой части (CAN E).

Вариант 1:

Если автомобиль не содержит ни одного из кодов комплектации, указанных в варианте 2, то в наличии имеется, как и прежде, только одна шина CAN ходовой части.

Вариант 2:

Если автомобиль содержит один из следующих кодов комплектации, то в наличии имеется одна шина CAN 1 ходовой части (CAN E1) и одна шина CAN 2 ходовой части (CAN E2):

 Код 218 (камера заднего хода)

 Код 234 (Система мониторинга "слепых" зон)

 Код 459 (стальная подвеска с регулируемой амортизацией)

 Код 475 (система контроля давления воздуха в шинах)

 Код 476 (Система удержания полосы движения)

 Код 513 (ассистент дорожных знаков)

 Код 614 (Биксеноновые фары)

 Код 615 (Биксеноновые фары с активным поворотным светом)

 Код 618 (Биксеноновые фары )

 Код 621 (Система интеллектуального освещения Intelligent Light System (левостороннее движение))

 Код 622 (Система интеллектуального освещения)

 Код 631 (светодиодные фары статические для левостороннего движения)

 Код 632 (светодиодные фары статические для правостороннего движения)

В следующем тексте различают соответственно вариант 1 и вариант 2. Автомобили до модельного года 2016 относятся к варианту 1.

Функциональное условие: общая очистка ОГ

 Двигатель работает

 Блок управления ME (N3/10) распознает работу двигателя путем анализа сигналов датчика Холла коленчатого вала (B70). Блок управления ME напрямую считывает сигналы датчика Холла коленчатого вала.

Система очистки ОГ: общая информация

Система очистки ОГ сокращает содержание вредных веществ в выделяемых двигателем отработавших газах и продуктах сгорания.

Под вредными компонентами в данном случае подразумеваются:

 оксиды азота (NOx)

 углеводороды (HC)

 монооксиды углерода (CO)

 частиц сажи

Сокращение вредных веществ достигается за счет редуцирования и окисления в трехкомпонентном каталитическом нейтрализаторе, фильтрации в сажевом фильтре и контролируемой рециркуляции ОГ.

Сажевый фильтр установлен на типе 117, 156, 246 с кодом 598 (Сажевый фильтр (OPF) с системой датчиков).

Очистка ОГ в трехкомпонентном каталитическом нейтрализаторе

Для трехкомпонентного каталитического нейтрализатора определяющей является рабочая температура. Реальное преобразование вредных веществ начинается только с рабочей температуры ок. 250 °C.

Идеальные условия эксплуатации для высоких значений преобразования и долгого срока службы находятся при рабочих температурах от прибл. 400 до 800 °C.

Для быстрого достижения этой температуры на автомобилях с коробкой передач 724 при холодном пуске (температура охлаждающей жидкости < 50 °C) точки переключения повышаются максимум на 160 с. Повышение точки переключения активно только до скорости 53 км/ч.

Включение более высокой передачи осуществляется за счет этого только на более высоких значениях частоты вращения.

Блок управления ME передает запрос на повышение точки переключения в зависимости от температуры охлаждающей жидкости и частоты вращения колеса по шине данных CAN трансмиссии (CAN ) на блок управления полностью интегрированной системой управления АКП с двойным сцеплением (Y3/14n4).

Блок управления ME напрямую считывает сигналы датчика температуры охлаждающей жидкости (B11/4).

Частота вращения колеса передается блоком управления электронной системы стабилизации движения (N30/4) через шину данных CAN ходовой части или шину данных CAN ходовой части 1 на блок управления ME.

Химическое преобразование (конвертация) происходит в трехкомпонентном каталитическом нейтрализаторе при λ = 1.

Благодаря окислению монооксид углерода (CO) преобразуется в диоксид углерода (CO2), а углеводород (CH) преобразуется в воду (H2O) и диоксид углерода (CO2).

Благодаря реакции оксиды азота преобразуются в азот (N2) и диоксид углерода (CO2).

Блок управления ME осуществляет контроль за функцией трехкомпонентного каталитического нейтрализатора, как только достигнута рабочая температура и разрешено лямбда-регулирование.

Для этого блок управления ME считывает следующие сигналы:

 Сенсорный элемент лямбда-зонда за катализатором (G3/1b1) (концентрация кислорода и оксидов азота за трехкомпонентным каталитическим нейтрализатором)

 Сенсорный элемент лямбда-зонда перед катализатором (G3/2b1) (концентрация кислорода и оксидов азота перед трехкомпонентным каталитическим нейтрализатором)

 Датчик Холла коленчатого вала (частота вращения коленчатого вала двигателя)

Блок управления ME оценивает кислородную емкость трехкомпонентного каталитического нейтрализатора и тем самым его старение.

 Как только у трехкомпонентного каталитического нейтрализатора в распоряжении имеется больше кислорода, чем требуется для окисления монооксида углерода, он накапливает его.
Если имеющегося в отработавших газах кислорода недостаточно для окисления монооксида углерода, то полностью или частично расходуется накопленный кислород. Этот процесс в сочетании с высокой кислородной емкостью трехкомпонентного каталитического нейтрализатора вызывает почти полную компенсацию колебаний концентрации кислорода перед трехкомпонентным каталитическим нейтрализатором. Кислородную емкость и вместе с этим функцию трехкомпонентного каталитического нейтрализатора можно оценить по сигналам лямбда-зонда перед и после трехкомпонентного каталитического нейтрализатора. Перед хорошо функционирующим трехкомпонентным каталитическим нейтрализатором измеряются высокие значения и изменения. Сигнал лямбда-зонда после трехкомпонентного каталитического нейтрализатора, напротив, почти постоянный. Вместе с продолжающимся старением трехкомпонентного каталитического нейтрализатора ухудшается его кислородная емкость и, как следствие, способность преобразования монооксида углерода и углеводорода. Вследствие этого сигнал лямбда-зонда за трехкомпонентным каталитическим нейтрализатором становится больше похожим на сигнал лямбда-зонда перед трехкомпонентным каталитическим нейтрализатором.

Амплитуды сигналов лямбда-зондов перед и после трехкомпонентного каталитического нейтрализатора сравниваются. Если оба сигнала приблизительно одинаковые, то трехкомпонентный каталитический нейтрализатор больше не готов к эксплуатации. Выполняется несколько измерений в нижнем диапазоне частичной нагрузки при заданных значениях частоты вращения. Результаты измерений сравниваются с параметрической матрицей блока управления ME.

При распознавании неисправности выдается сообщение о неисправности на комбинации приборов (A1). Блок управления ME передает запрос на активацию контрольной лампы диагностики двигателя (A1e58) через шину данных CAN ходовой части или через шину данных CAN ходовой части 1, блок управления электронного замка зажигания (N73) и шину данных CAN ходовой части 2 на комбинацию приборов. Распознанные неисправности сохраняются в памяти неисправностей блока управления ME. Они могут считываться и стираться с помощью диагностической системы.

Очистка ОГ в накопительном катализаторе NOx (с кодом 920 (Система непосредственного впрыска бензина с послойным зарядом))

В гомогенном режиме с λ = 1 вредные вещества углеводород, монооксид углерода и оксид азота преобразуются в трехкомпонентном каталитическом нейтрализаторе.

В послойном режиме смесеобразования с λ > 1 повышается доля оксидов азота. Преобразование оксидов азота берет на себя накопительный катализатор NOx. Он накапливает оксиды азота с помощью химической связи.

Послойный режим смесеобразования, экономящий топливо, может быть разрешен только в том случае, если возникающие в большом количестве оксиды углерода принимаются накопительным катализатором NOх.

После того как способность накопления исчерпана, накопленные оксиды азота преобразовываются в ходе регенерации в азот и оксиды азота.

Регенерация накопительного катализатора NOх

Для регенерации накопительного катализатора NOх блок управления ME считывает сигналы следующих компонентов:

 Датчик температуры перед накопительным катализатором NOx (B16)

 Блок управления датчиком NOx (N37/4) (через шину данных CAN датчиков трансмиссии (CAN I))

 Датчик NOx (N37/4b1)

По резкому нарастанию значений NOx блок управления МЕ определяет, что накопительный катализатор NOx заполнен. Регенерация сажевого фильтра запускается в результате активации гомогенного режима смесеобразования.

После завершения регенерации сажевого фильтра снова разрешается послойный режим смесеобразования.

Для конвертирования NOx оптимальной является температура в диапазоне от 250 до 500 °C в накопительном катализаторе NOx. Накопительный катализатор NOx не должен нагреваться выше 850 °C.

Температуру ОГ контролирует датчик температуры перед накопительным катализатором NOх. Блок управления МЕ напрямую считывает значения датчика температуры перед накопительным катализатором NOx.

Температура накопительного катализатора NOх регулируется посредством смесеобразования. чтобы защитить накопительный катализатор NOx от слишком высокой температуры, смесеобразование подбирается на основании записанных в память показателей температуры.

 Для преобразования всех токсичных компонентов в ОГ требуется не содержащее серы топливо. Сера блокирует в накопительном катализаторе NOх места для оксидов азота, поэтому их накапливается меньше. Послойный режим из-за этого сокращается, и регенерация поэтому должна выполняться чаще.

Очистка ОГ в сажевом фильтре (тип 117, 156, 246 с кодом 598 (Сажевый фильтр (OPF) с системой датчиков))

Сажевый фильтр собирает выбрасываемые частицы сажи и выполняет саморегенерацию при определенных условиях движения.

Регенерация сажевого фильтра (сгорание сажи) при обычном способе движения преимущественно происходит в режиме принудительного холостого хода. Как только в сажевый фильтр поступает достаточно кислорода, происходит сгорание сажи.

Тепловая нагрузка на сажевый фильтр в режиме принудительного холостого хода в первую очередь зависит от уровня содержания сажи и температуры ОГ перед сажевым фильтром. Очень высокие температуры во время сгорания сажи могут вести к повреждению всего сажевого фильтра.

Температура ОГ и содержание сажи в сажевом фильтре постоянно контролируются.

Температура ОГ регистрируется датчиком температуры перед сажевым фильтром (B1634). Содержание сажи определяется дифференциальным датчиком давления сажевого фильтра (B163/3). Блок управления ME напрямую считывает и анализирует сигналы датчиков. Когда измеренные значения превышают определенные пределы, блок управления ME инициирует соответствующие вмешательства в газораспределение двигателя и запрашивает предупредительное сообщение на комбинации приборов.

Сокращение вредных веществ за счет системы рециркуляции ОГ

За счет системы рециркуляции ОГ в камере сгорания снижается возникновение оксидов азота.

Это происходит за счет замедления сгорания. Это предотвращает возникновение пиков температуры, которые благоприятствуют возникновению оксидов азота.

Система рециркуляции ОГ способствует к тому же снижению потерь на процессы газообмена и снижает таким образом также расход топлива в диапазоне частичной нагрузки.

 Блок управления ME определяет перекрытие клапанов путем активации исполнительных электромагнитов впускного распределительного вала (Y49/1) и выпускного распределительного вала (Y49/2). Тем самым регулировка внутренней рециркуляции ОГ осуществляется в пределах определенных границ.