ЗАБЕЛЕЖКА: Изпускателната система без DPF се предлага и за автомобили от моделна година 2008.
DPF системата намалява емисиите на дизелови частици до незначителни нива.
Елементи на DPF системата
Име на елемент | Каталожен номер на резервни части | Описание |
1 | Сензор за температура на отработените газове (преди катализатор) | |
2 | Сензор за температура на отработените газове (след катализатор) | |
3 | Сензорна тръба за високо налягане | |
4 | Трансмитер за диференциално налягане | |
5 | Сензорна тръба за ниско налягане | |
6 | Сензор за температура на отработените газове (след DPF) | |
7 | Дизелов филтър за твърди частици | |
8 | Каталитичен конвертор |
Праховите частици се отделят като черен дим от дизелов двигател при определени условия на натоварване. Отработените газове са сложна смес от твърди и течни елементи, като праховите частици са главно микросфери от въглерод, върху които се кондензират въглеводородите, отделени от горивото и смазочните материали на двигателя.
DPF системата се състои от следните елементи:
- Филтър за твърди частици
- Софтуер за управление на DPF, вграден в контролния модул на двигателя (ECM)
- Сензор за диференциално налягане
Филтър за твърди частици
DPF се намира в изпускателната система, зад катализатора. Основната характеристика на DPF е способността му да регенерира. Регенерацията е изгаряне на твърди частици, уловени във филтъра, което предотвратява запушването на филтъра и позволява свободното преминаване на отработените газове. Процесът на регенерация протича на изчислени интервали и не се забелязва от водача на автомобила.
Регенерацията играе много важна роля, тъй като препълненият филтър може да причини повреда на двигателя поради прекалено високото обратно налягане на отработените газове, а самият филтър може да се счупи или да бъде унищожен. Продуктите, уловени от филтъра, са предимно въглеродни частици с адсорбирани въглеводороди.
Име на елемент | Каталожен номер на резервни части | Описание |
А | Предна страна с преплетени затворени клетки | |
Б | Страничен изглед, показващ потока на отработените газове през филтъра и частиците, събрани във филтъра | |
C | Задна страна с преплетени затворени клетки |
DPF използва технология за филтриране, базирана на филтър с каталитично покритие. DPF е изработен от силициев карбид, обвит в стоманен контейнер, който има отлична устойчивост на термичен удар и характеристики на топлопроводимост. DPF филтърът е проектиран с оглед на оперативните нужди за поддържане на оптимално обратно налягане.
Порестата повърхност на филтъра се състои от множество малки успоредни канали, разположени надлъжно по отношение на изпускателната система. Съседните канали във филтъра се затварят последователно в края. Този дизайн принуждава отработените газове да преминават през порестите филтърни стени, които действат като филтърна среда. Твърдите вещества, твърде големи, за да преминат през порестата повърхност, се събират и съхраняват в каналите.
Ако твърдите частици, които се събират върху филтъра, не бъдат отстранени, преминаването на отработените газове може да бъде възпрепятствано. За отстраняване на твърдите частици се използва процес на регенерация, при който твърдите частици се окисляват.
Регенерирането на DPF се контролира от температурата на отработените газове и DPF. DPF има филтърна повърхност с обработка на "миещ слой", която включва платина и други активни съставки и е подобна на тази на каталитичния конвертор. При определена температура на отработените газове и DPF "миещото покритие" активира изгарянето на прахови частици в допълнение към окисляването на въглероден окис и въглеводороди.
Температурите на отработените газове и DPF се контролират от DPF софтуера в ECM. DPF софтуерът следи натоварването на DPF въз основа на стила на шофиране, изминатото разстояние и сигналите от сензорите за диференциално налягане и температурните сензори. Когато се достигне предварително определеното ниво на обем твърди частици, DPF се регенерира активно. Извършва се в сътрудничество с ECM чрез регулиране на различни функции за управление на двигателя, като например:
- впръскване на гориво
- управление на дросела за входящия въздушен поток
- система за рециркулация на отработените газове
- контрол на налягането при усилване
За регенерация на DPF се използват два филтъра - активен и пасивен.
Пасивна регенерация
Пасивната регенерация не изисква специална намеса от системата за управление на двигателя и се извършва при нормална работа на двигателя. Благодарение на пасивната регенерация твърдите частици, отложени в DPF, бавно се превръщат във въглероден диоксид. Този процес е активен, когато температурата на DPF достигне 250°C (482°F). При високи обороти и голямо натоварване на двигателя този процес става непрекъснат.
По време на пасивната регенерация само част от праховите частици се превръща във въглероден диоксид. Това е така, защото процесът на химическа реакция е ефективен само в рамките на нормалния работен температурен диапазон от 250°C до 500°C (482°F до 932°F).
Над този температурен диапазон ефективността на превръщането на праховите частици във въглероден диоксид се увеличава с повишаване на температурата на DPF филтъра. Тези температури могат да бъдат постигнати само с активен процес на регенерация.
Активна регенерация
Активната регенерация започва, когато количеството прахови частици в DPF достигне прагово ниво, което се наблюдава или определя от софтуера за управление на DPF. Изчисляването на прага взема предвид стила на шофиране, изминатото разстояние и сигналите за обратно налягане от сензора за диференциално налягане.
По правило активната регенерация се извършва на всеки 725 км, но честотата на регенерацията зависи силно от условията на шофиране на автомобила. Например, при шофиране на автомобил с малък товар в градския трафик, активната регенерация ще се случва по-често. Това се дължи на по-бързото натрупване на твърди частици в DPF в сравнение с режимите, при които автомобилът се движи с висока скорост и се извършва пасивна регенерация.
DPF софтуерът съдържа одометър, който инициира регенерацията и служи за архивиране на активната регенерация. Регенерирането се иска въз основа на изминатото разстояние, освен ако не е инициирано от сигнал за противоналягане от трансмитер за диференциално налягане.
Активната регенерация на DPF започва, когато температурата на DPF се повиши до температурата на изгаряне на частици. Температурата на DPF се повишава чрез повишаване на температурата на отработените газове. Това се постига чрез въвеждане на допълнителна инжекция след пилотната и основната инжекция.
Софтуерът за DPF следи сигналите от двата сензора за температура на DPF, за да определи температурата на DPF. В зависимост от температурата на DPF, софтуерът на DPF ще поиска от ECM да извърши един или два цикъла след впръскване на гориво:
- Първото последващо впръскване на гориво забавя горенето в цилиндъра, което повишава температурата на отработените газове.
- Второто впръскване след впръскване на гориво се случва по-късно в цикъла на силовия ход. Горивото частично изгаря в цилиндъра; част от неизгорялото гориво навлиза в изпускателната система, където инициира екзотермична реакция в каталитичния конвертор, като допълнително повишава температурата на DPF.
Температурата на активна регенерация на DPF се контролира внимателно от DPF софтуера, за да се поддържа необходимата температура от 600°C (1112°F) на входа на DPF. Системата за контрол на температурата не позволява на турбокомпресора и катализатора да превишат границите на работната температура. Температурата на входа на турбокомпресора не трябва да надвишава 830°C (1526TF), температурата на каталитичния конвертор не трябва да надвишава 800°C (1472TF), а температурата на изхода трябва да остане под 750°C (1382°F).
По време на активна регенерация протичат следните процеси, контролирани от ECM:
- Турбокомпресорът се поддържа в напълно отворено положение. Това минимизира преноса на топлина от отработените газове към турбокомпресора и намалява дебита на отработените газове, за да се постигне оптимално загряване на DPF. Ако водачът желае да увеличи въртящия момент, ако е необходимо, лопатките на турбокомпресора могат да бъдат затворени.
- Дроселната клапа се затваря, тъй като това помага за повишаване на температурата на отработените газове и намалява скоростта на потока на отработените газове, което съкращава времето за загряване на DPF до оптималната температура.
- Клапанът за рециркулация на отработените газове (EGR) се затваря. Използването на EGR намалява температурата на отработените газове и следователно не постига оптималната температура на DPF.
Система за контрол на филтъра за твърди частици
За да се постигне оптимална производителност на DPF филтъра и да се предотврати запушването, състоянието на DPF филтъра трябва постоянно да се следи. ECM съдържа DPF софтуер, който управлява наблюдението и работата на DPF системата и също така следи други данни за превозното средство, за да определи периодите на регенериране и сервизните интервали.
DPF софтуерът може да бъде разделен на три отделни контролни софтуерни модула: DPF контролен модул, DPF модул за контрол на горивния поток и DPF модул за контрол на въздушния поток.
Тези три модула се управляват от четвърти софтуерен модул, който се нарича модул за съвпадение на DPF. Съвпадащият модул контролира работата на други модули, когато е поискано активно регенериране. Модулът за управление на DPF е подсистема на модула за съвпадение на DPF.
DPF модул за управление на гориво
Модулът за управление на горивото на DPF управлява следните функции:
- Синхронизиране на четири отделни впръсквания на ход и количеството впръскано гориво (пилотно, основно и две допълнителни впръсквания).
- Налягане на впръскване и превключване между три различни нива на калибриране на впръскването.
В допълнение към измерването на активността на катализатора и DPF, контролираното впръскване определя необходимото ниво на впръскване. Системата за управление на горивото изчислява количеството гориво и времето на четири отделни впръсквания за всяко от трите нива на калибриране на налягането на впръскване и контролира превключването между нивата.
Необходими са две допълнителни инжекции, за да се разделят функциите за повишаване на температурата на газовете в цилиндъра и производство на въглеводороди. Първият след впръскване се използва за генериране на по-висока температура на газовете в цилиндрите, като в същото време поддържа същия въртящ момент на двигателя, както при нормална (не по време на регенерация) работа на двигателя. Второто последващо впръскване се използва за генериране на въглеводороди чрез насочване на неизгорялото гориво към каталитичния конвертор без увеличаване на въртящия момент на двигателя.
DPF модул за управление на въздушния поток
Модулът за управление на въздушния поток DPF управлява следните функции:
- Система за управление на EGR
- Контрол на налягането при пълнене
- Контрол на температурата и налягането на входящия въздух
Модулът контролира температурата на входящия въздух чрез задействане на EGR дросела и регулиране на налягането на усилване.
DPF модул за съвпадение
Модулът за координиране на DPF, при получаване на заявка за регенериране от контролния модул, инициира и координира следните заявки за регенериране на DPF:
- Деактивирайте EGR
- Контрол на налягането при пълнене
- Увеличаване на натоварването на двигателя
- Контрол на въздушното налягане и температурата в колектора
- Контрол на впръскването на гориво
Когато EGR клапанът се затвори, координиращият модул инициира заявка за увеличаване на натоварването на двигателя чрез контролиране на температурата и налягането на входящия въздух.
След получаване на потвърждение, че условията на всмукване са под контрол или че времето за калибриране е изтекло, съвпадащият модул преминава в състояние на изчакване водачът да освободи педала на газта. Ако това се случи или времето за калибриране изтече, съвпадащият модул генерира заявка за управление на впръскването на гориво за повишаване на температурата на отработените газове.
Сензор за диференциално налягане
Име на елемент | Каталожен номер на резервни части | Описание |
1 | Връзка за ниско налягане | |
2 | Връзка за високо налягане | |
3 | Електрически конектор |
Сензорът за диференциално налягане е монтиран на скоба, прикрепена към трансферната кутия.
Сензорът за диференциално налягане се използва от софтуера за наблюдение на състоянието на DPF. Двете тръби на сензора са свързани с тръби към входната и изходната страна на DPF. Тръбите позволяват на сензора да измерва всмукателното и изпускателното DPF налягане.
Тъй като количеството на частиците, уловени от DPF, се увеличава, налягането върху всмукателната страна на DPF се увеличава в сравнение с изпускателната страна. Софтуерът DPF използва това сравнение в комбинация с други данни, за да изчисли натрупания брой уловени частици.
Чрез измерване на разликата в налягането между DPF входа и изхода и DPF температурата, DPF софтуерът може да определи дали DPF е запушен и трябва да се регенерира.
DPF температурни сензори
DPF системата използва три температурни сензора. Първият сензор се намира непосредствено след турбокомпресора във входящата тръба на катализатора, вторият е разположен в изходната тръба на катализатора, а третият сензор е в изходната конусна тръба на DPF.
Сензорите измерват температурата на отработените газове на изхода на турбокомпресора, след каталитичния конвертор и след преминаване през DPF и предоставят информацията, необходима за изчисляване на температурата на DPF.
Тази информация се използва заедно с други данни за изчисляване на натрупаните прахови частици и за контролиране на температурата на DPF.
Индикация на арматурното табло
Ако превозното средство редовно прави кратки пътувания с ниска скорост, ефективното регенериране на DPF може да не е възможно.
В този случай DPF софтуерът определя, че DPF е запушен въз основа на сигнали от сензора за диференциално налягане и издава следните предупреждения на водача:
Име на елемент | Каталожен номер на резервни части | Описание |
1 | "ПЪЛНО ПОСЕЩЕНИЕ НА DPF ДИЛЪР" | |
2 | "DPF ПЪЛЕН" |
Превозните средства, оборудвани с DPF и арматурно табло от високо ниво, използват съобщения на дисплея на центъра за съобщения, за да предупредят водача за състоянието на DPF.
Когато DPF филтърът е пълен, водачът се уведомява от съобщението "DPF FULL", последвано от референтен символ. Както е описано в Ръководството на собственика, водачът трябва да управлява превозното средство, докато двигателят загрее до нормална работна температура и след това да продължи да шофира със скорост най-малко 30 mph (48 km/h) в продължение на 20 минути. Когато регенерирането на DPF приключи успешно, съобщението "DPF ПЪЛЕН" вече няма да се показва.
Ако DPF софтуерът определи, че DPF все още е запушен, ще се покаже съобщението "DPF FULL VISIT DEALER". Водачът трябва да посети оторизиран дилър за принудителна регенерация на DPF.
Странични ефекти от филтъра за твърди частици (DPF)
Следващият раздел описва някои от страничните ефекти, причинени от процеса на активна регенерация.
Разреждане на двигателното масло
Разреждането на двигателното масло може да възникне поради малко количество гориво, навлизащо в картера по време на фазата след впръскване. Поради тази причина са въведени изчисления, базирани на стила на шофиране, за да се намалят сервизните интервали за смяна на маслото, ако е необходимо. Водачът се уведомява за необходимостта от смяна на маслото чрез съобщение на арматурното табло.
DPF софтуерът следи стила на шофиране, честотата и продължителността на активната регенерация. С тази информация могат да се направят изчисления относно разреждането на двигателното масло. Когато DPF софтуерът изчисли, че разреждането на двигателното масло е достигнало предварително определен праг (горивото е 7% от обема на маслото), на арматурното табло се показва сервизно съобщение.
В зависимост от вашия стил на шофиране, някои превозни средства може да изискват смяна на маслото преди планирания интервал. Ако се покаже сервизно съобщение, автомобилът се нуждае от пълно обслужване, след което броячът на сервизните интервали ще бъде нулиран.
Разход на гориво
По време на процеса на активна регенерация на DPF разхода на гориво се увеличава. Въпреки това, тъй като активното регенериране се случва рядко и за ограничен период от време, общият разход на гориво се увеличава с приблизително 2%. Допълнителното гориво, използвано по време на процеса на активна регенерация, се добавя към моментния разход на гориво и средният разход на гориво се показва на арматурното табло.
Коментари към тази статия