Diesel filter čestica (DPF) 2.7L (Discovery 3)

Na vozilima počevši od modelske godine 2008., filtar dizelskih čestica (DPF) dostupan je kao opcija.

NAPOMENA: Ispušni sustav bez DPF-a također je dostupan na vozilima počevši od modelske godine 2008.

DPF sustav smanjuje emisije dizelskih čestica na zanemarive razine.

Elementi DPF sustava

Naziv artikla	Kataloški broj rezervnog dijela	Opis
1		Senzor temperature ispuha (prije katalizatora)
2		Senzor temperature ispušnih plinova (nakon katalizatora)
3		Cijev senzora visokog tlaka
4		Senzor diferencijalnog tlaka
5		Cijev senzora niskog tlaka
6		Senzor temperature ispuha (nakon DPF-a)
7		Filter čestica
8		Katalizator

Emisije čestica pojavljuju se u obliku crnog dima koji ispušta dizelski motor pod određenim uvjetima opterećenja. Ispušni plinovi složena su mješavina krutih i tekućih elemenata, pri čemu su krute čestice prvenstveno mikrosfere ugljika na kojima se kondenziraju ugljikovodici oslobođeni iz goriva i maziva motora.



DPF sustav sastoji se od sljedećih elemenata:

• Filter čestica
• Softver za kontrolu DPF-a ugrađen u upravljački modul motora (ECM)
• Senzor diferencijalnog tlaka

Filter čestica

DPF se nalazi u ispušnom sustavu, iza katalizatora. Glavna karakteristika DPF-a je njegova sposobnost regeneracije. Regeneracija je izgaranje krutih čestica zarobljenih u filteru, čime se sprječava začepljenje filtera i omogućuje nesmetan prolaz ispušnih plinova. Proces regeneracije odvija se u izračunatim intervalima i nije primjetan vozaču automobila.

Regeneracija je vrlo važna jer prepunjavanje filtra može uzrokovati oštećenje motora zbog previsokog povratnog tlaka ispušnih plinova, a sam filtar također može puknuti ili biti uništen. Produkti koje filtar uhvati su uglavnom čestice ugljika s apsorbiranim ugljikovodicima.

Naziv artikla	Kataloški broj rezervnog dijela	Opis
A		Prednja strana s izmjeničnim zatvorenim ćelijama
B		Pogled sa strane koji prikazuje protok ispušnih plinova koji prolazi kroz filtar i čestice koje se skupljaju u filtru
C		Stražnja strana s izmjeničnim zatvorenim ćelijama

DPF koristi tehnologiju filtriranja koja se temelji na filtru s katalitičkim premazom. DPF je izrađen od silicijevog karbida u čeličnom spremniku koji ima izvrsnu otpornost na toplinski udar i karakteristike toplinske vodljivosti. DPF je dizajniran da zadovolji operativne potrebe za održavanjem optimalnog protutlaka.



Porozna površina filtra sastoji se od mnogo malih paralelnih kanala koji se nalaze uzdužno u odnosu na ispušni sustav. Susjedni kanali u filteru se naizmjenično zatvaraju na kraju. Ovaj dizajn prisiljava ispušni plin da prolazi kroz porozne stijenke filtra, koji djeluju kao filtarski medij. Krutine koje su prevelike da bi mogle proći kroz poroznu površinu skupljaju se i pohranjuju u kanale.

Ako se krute tvari koje se skupljaju na filtru ne uklone, može doći do ometanja prolaza ispušnih plinova. Za uklanjanje krutih čestica koristi se proces regeneracije u kojem se krute čestice oksidiraju.

Regeneracija DPF-a kontrolirana je temperaturom ispušnih plinova i DPF-om. DPF ima površinu filtera s "wash coat" tretmanom, koji uključuje platinu i druge aktivne komponente i sličan je tretmanu katalizatora. Na određenoj temperaturi, ispušni plin i DPF "kaput za pranje" aktiviraju izgaranje čestica uz oksidaciju ugljičnog monoksida i ugljikovodika.

Temperature ispuha i DPF-a kontrolira DPF softver u ECM-u. Softver za DPF prati opterećenje DPF-a na temelju stila vožnje, prijeđene udaljenosti i signala sa senzora diferencijalnog tlaka i senzora temperature. Kada se postigne unaprijed određena razina volumena krutih čestica, DPF se aktivno regenerira. Provodi se u suradnji s ECM-om reguliranjem različitih funkcija upravljanja motorom, kao što su:

• ubrizgavanje goriva
• regulacija protoka usisanog zraka pomoću prigušnice
• sustav recirkulacije ispušnih plinova
• kontrola tlaka prednabijanja

Proces regeneracije moguć je zahvaljujući elastičnosti motora s common-rail sustavom ubrizgavanja, koji osigurava preciznu kontrolu dovoda goriva, tlaka goriva i ubrizgavanja. Ovi parametri su temeljni za osiguranje učinkovitog procesa regeneracije.



Za regeneraciju DPF-a koriste se dva filtera - aktivni i pasivni.

Pasivna regeneracija

Pasivna regeneracija ne zahtijeva posebnu intervenciju sustava upravljanja motorom i odvija se tijekom normalnog rada motora. Zbog pasivne regeneracije, krute čestice taložene u DPF-u polako se pretvaraju u ugljični dioksid. Ovaj proces je aktivan kada temperatura DPF-a dosegne 250°C (482°F). Pri velikim brzinama i velikom opterećenju motora ovaj proces postaje kontinuiran.

Tijekom pasivne regeneracije samo se dio krutih tvari pretvara u ugljični dioksid. To je zato što je proces kemijske reakcije učinkovit samo unutar normalnog radnog temperaturnog raspona od 250°C do 500°C (482°F do 932°F).

Iznad ovog temperaturnog raspona, učinkovitost pretvaranja čestica u ugljični dioksid raste s povećanjem temperature DPF-a. Takve temperature mogu se postići samo aktivnim procesom regeneracije.

Aktivna regeneracija

Aktivna regeneracija počinje kada volumen čestica u DPF-u dosegne graničnu razinu koju nadzire ili određuje upravljački softver DPF-a. Izračuni praga uzimaju u obzir stil vožnje, prijeđenu udaljenost i signale protutlaka sa senzora diferencijalnog tlaka.

U pravilu se aktivna regeneracija događa svakih 725 km, no učestalost regeneracije uvelike ovisi o uvjetima vožnje vozila. Na primjer, kada se automobil vozi s malim opterećenjem u gradskom prometu, aktivna regeneracija će se događati češće. To je uzrokovano bržim nakupljanjem čestica u DPF-u u usporedbi s načinima rada kada se vozilo vozi velikom brzinom i dolazi do pasivne regeneracije.



DPF softver sadrži brojač kilometara koji pokreće regeneraciju i služi kao rezerva aktivne regeneracije. Regeneracija se zahtijeva na temelju prijeđene udaljenosti osim ako nije pokrenuta signalom protutlaka sa senzora diferencijalnog tlaka.

Aktivna regeneracija DPF-a počinje kada temperatura DPF-a poraste do temperature izgaranja krutih čestica. Temperatura DPF-a raste zbog povećanja temperature ispušnih plinova. To se postiže uvođenjem dodatnog ubrizgavanja nakon prethodnog i glavnog ubrizgavanja.

Softver za DPF prati signale iz dva temperaturna senzora DPF-a kako bi odredio temperaturu DPF-a. Ovisno o temperaturi DPF-a, DPF softver zahtijeva od ECM-a da izvede jedan ili dva dodatna ciklusa ubrizgavanja goriva:

• Prvo dodatno ubrizgavanje goriva usporava izgaranje unutar cilindra, što povećava temperaturu ispušnih plinova.
• Drugo dodatno ubrizgavanje goriva događa se kasnije u ciklusu takta snage. Gorivo djelomično izgara u cilindru; dio neizgorjelog goriva ulazi u ispušni sustav, gdje pokreće egzotermnu reakciju u katalizatoru, dodatno povećavajući temperaturu DPF-a.

Proces aktivne regeneracije traje oko 20 minuta. Prva faza povećava temperaturu DPF-a na 500°C (932TF). Druga faza dodatno povećava temperaturu DPF-a na 600°C (1112°F), što je optimalna temperatura za izgaranje čestica. Ova temperatura se održava 15-20 minuta kako bi se krute tvari u DPF-u potpuno sagorjele. Proces izgaranja pretvara čestice ugljika u ugljični dioksid i vodu.

Temperaturu aktivne regeneracije DPF-a pažljivo kontrolira DPF softver kako bi se održala potrebna temperatura od 600°C (1112°F) na ulazu DPF-a. Sustav upravljanja temperaturom osigurava da se granice radne temperature turbopunjača i katalizatora ne prekorače. Ulazna temperatura turbopunjača ne smije prijeći 830°C (1526TF), temperatura katalizatora ne smije prijeći 800°C (1472TF), a temperatura ispušnih plinova mora ostati ispod 750°C (1382°F).



Tijekom aktivne regeneracije odvijaju se sljedeći procesi kojima upravlja ECM:

• Turbopunjač se održava u potpuno otvorenom položaju. To minimizira prijenos topline od ispušnog plina do turbopunjača i smanjuje brzinu protoka ispušnog plina, omogućujući optimalno zagrijavanje DPF-a. Ako vozač želi povećati okretni moment, lopatice turbopunjača mogu se zatvoriti ako je potrebno.
• Prigušni ventil se zatvara jer to pomaže povećati temperaturu ispušnih plinova i smanjuje brzinu protoka ispušnih plinova, što smanjuje vrijeme potrebno da se DPF zagrije na svoju optimalnu temperaturu.
• Ventil povrata ispušnih plinova (EGR) se zatvara. Korištenje EGR-a smanjuje temperaturu ispušnih plinova i stoga ne dopušta postizanje optimalne temperature DPF-a.

Ako se, zbog uporabe vozila i/ili stila vožnje, proces aktivne regeneracije ne može provesti ili se DPF ne može regenerirati, trgovac može izvršiti prisilnu regeneraciju DPF-a. To se može učiniti tako da vozite vozilo dok motor ne postigne normalnu radnu temperaturu i zatim vozite brzinom od najmanje 48 km/h tijekom 20 minuta ili tako da vozilo povežete s dijagnostičkim sustavom odobrenim od Land Rovera koji će vam pomoći da stručnjak izvrši postupak automatske regeneracije za čišćenje DPF-a.

Sustav kontrole filtra čestica dizela

Kako bi se postigla optimalna učinkovitost DPF-a i spriječilo začepljenje, stanje DPF-a mora se stalno pratiti. ECM sadrži DPF softver koji kontrolira nadzor i rad DPF sustava, a također prati i druge podatke o vozilu kako bi odredio razdoblja regeneracije i intervale održavanja.



Softver DPF može se podijeliti u tri odvojena softverska upravljačka modula: DPF upravljački modul, DPF modul za upravljanje gorivom i DPF upravljački modul protoka zraka.

Ova tri modula kontrolira četvrti softverski modul koji se zove DPF odgovarajući modul. Prilagođeni modul kontrolira rad ostalih modula kada se primi zahtjev za aktivnom regeneracijom. Upravljački modul DPF-a je podsustav odgovarajućeg modula DPF-a.

DPF modul za kontrolu potrošnje goriva

DPF modul za upravljanje gorivom kontrolira sljedeće funkcije:

• Sinkronizacija četiri odvojena ubrizgavanja po radnom taktu i količini ubrizganog goriva (preliminarno, glavno i dva dodatna ubrizgavanja).
• Tlak ubrizgavanja i prebacivanje između tri različite razine kalibracije ubrizgavanja.

Gore navedene funkcije ovise o stanju katalizatora i DPF-a.

Uz mjerenje aktivnosti katalizatora i DPF-a, kontrolirano ubrizgavanje određuje potrebnu razinu ubrizgavanja. Sustav upravljanja gorivom izračunava količinu goriva i vrijeme četiri odvojena ubrizgavanja za svaku od tri razine kalibracije tlaka ubrizgavanja, a također kontrolira prebacivanje između razina.

Potrebna su dva dodatna ubrizgavanja kako bi se odvojile funkcije povećanja temperature plinova u cilindru i proizvodnje ugljikovodika. Prvo pojačano ubrizgavanje koristi se za stvaranje viših temperatura plina u cilindru uz održavanje istog okretnog momenta motora kao tijekom normalnog (bez regeneracije) rada motora. Drugo pojačano ubrizgavanje koristi se za proizvodnju ugljikovodika usmjeravanjem neizgorjelog goriva u katalizator bez povećanja okretnog momenta motora.

DPF modul za kontrolu protoka zraka

DPF modul za kontrolu protoka zraka kontrolira sljedeće funkcije:

• EGR kontrolni sustav
• Sustav kontrole tlaka prednabijanja
• Sustav kontrole temperature i tlaka usisnog zraka

Tijekom aktivne regeneracije, EGR se isključuje i izračunava se aktivacija zatvorene petlje regulatora tlaka punjenja. Modul kontrole protoka zraka nadzire razinu tlaka zraka i temperature u usisnom razvodniku. Ova kontrola je neophodna za postizanje ispravnih uvjeta unutar cilindra za stabilno i pouzdano izgaranje dodatno ubrizganog goriva.

Modul kontrolira temperaturu usisanog zraka aktiviranjem EGR ventila za gas i reguliranjem tlaka prednabijanja.

DPF odgovarajući modul

Modul za usklađivanje DPF-a, po primitku zahtjeva za regeneraciju od kontrolnog modula, pokreće i pregovara o sljedećim zahtjevima za regeneraciju DPF-a:

• Onemogućavanje EGR-a
• Kontrola tlaka prednabijanja
• Povećano opterećenje motora
• Kontrola tlaka zraka i temperature u usisnom razvodniku
• Kontrola ubrizgavanja goriva

Kada upravljački modul izda zahtjev za regeneraciju, odgovarajući modul zahtijeva isključivanje EGR-a i tlak prednabijanja potreban za regeneraciju. Zatim čeka povratnu informaciju iz EGR sustava kako bi potvrdio da je EGR ventil zatvoren.

Kada se EGR ventil zatvori, upravljački modul pokreće zahtjev za povećanjem opterećenja motora kontroliranjem temperature i tlaka usisanog zraka.

Nakon primitka potvrde da su uvjeti usisa pod kontrolom ili da je vrijeme kalibracije isteklo, odgovarajući modul ulazi u stanje čekanja kada vozač otpusti papučicu gasa. Ako se to dogodi ili vrijeme kalibracije istekne, odgovarajući modul generira zahtjev za upravljanje ubrizgavanjem goriva kako bi se povećala temperatura ispušnih plinova.

Senzor diferencijalnog tlaka

Naziv artikla	Kataloški broj rezervnog dijela	Opis
1		Niskotlačni priključak
2		Visokotlačna cijev
3		Električni priključak

Senzor diferencijalnog tlaka montiran je na nosaču pričvršćenom na prijenosno kućište.

Softver koristi senzor diferencijalnog tlaka za nadzor statusa DPF-a. Dvije cijevi na senzoru spojene su cijevima na ulaznu i izlaznu stranu DPF-a. Cijevi omogućuju senzoru mjerenje tlaka DPF-a na ulazu i izlazu.

Kako se količina čestica zarobljenih u DPF-u povećava, tlak na ulaznoj strani DPF-a raste u odnosu na izlaznu stranu. Softver DPF koristi ovu usporedbu u kombinaciji s drugim podacima za izračunavanje akumuliranog broja uhvaćenih čestica.

Mjerenjem razlike tlaka između DPF ulaza i izlaza te temperature DPF-a, DPF softver može odrediti je li DPF filter začepljen i zahtijeva regeneraciju.

DPF senzori temperature

DPF sustav koristi tri temperaturna senzora. Prvi senzor se ugrađuje odmah nakon turbopunjača u ulaznu cijev katalizatora, drugi se ugrađuje u izlaznu cijev katalizatora, a treći senzor se ugrađuje u konusnu cijev DPF ispušnog sustava.

Senzori mjere temperaturu ispušnih plinova na izlazu iz turbopunjača, nakon katalizatora i nakon prolaska kroz DPF te daju informacije potrebne za izračunavanje temperature DPF-a.

Ove se informacije koriste u kombinaciji s drugim podacima za izračunavanje količine nakupljenih čestica i za kontrolu temperature DPF-a.

Indikacija na instrument tabli

Ako vozilo redovito vozi kratke vožnje malim brzinama, učinkovita regeneracija DPF-a možda neće biti moguća.

U ovom slučaju, DPF softver utvrđuje da je DPF začepljen na temelju signala sa senzora diferencijalnog tlaka i izdaje sljedeća upozorenja vozaču:

Naziv artikla	Kataloški broj rezervnog dijela	Opis
1		'DPF POTPUNI POSJET TRGOVCU'
2		'DPF PUN'

Vozila opremljena DPF-om i instrumentnom pločom visoke razine koriste poruke na zaslonu centra za poruke kako bi vozača upozorili na status DPF-a.

Kada je DPF pun, vozača obavještava poruka "DPF FULL" popraćena referentnim simbolom. Kao što je opisano u korisničkom priručniku, vozač bi trebao voziti vozilo dok motor ne postigne normalnu radnu temperaturu, a zatim voziti brzinom od najmanje 30 mph (48 km/h) 20 minuta. Nakon što je regeneracija DPF-a uspješno dovršena, poruka "DPF FULL" više se neće prikazivati.

Ako DPF softver utvrdi da je DPF još uvijek začepljen, prikazat će se poruka "DPF FULL VISIT DEALER". Vozač bi trebao posjetiti ovlaštenog trgovca kako bi izvršio prisilnu regeneraciju DPF-a.

Nuspojave filtera čestica dizela (DPF)

Sljedeći odjeljak opisuje neke od nuspojava uzrokovanih procesom aktivne regeneracije.

Razrjeđivanje motornog ulja

Do razrjeđivanja motornog ulja može doći zbog malih količina goriva koje ulaze u kućište radilice tijekom faze nakon ubrizgavanja. Iz tog su razloga uvedeni izračuni temeljeni na stilu vožnje kako bi se smanjili servisni intervali izmjene ulja kada je to potrebno. O potrebi promjene ulja vozač se obavještava porukom na ploči s instrumentima.

DPF softver prati stil vožnje vozila te učestalost i trajanje aktivne regeneracije. Pomoću ovih informacija mogu se napraviti izračuni o razrjeđivanju motornog ulja. Kada DPF softver izračuna da je razrijeđenost motornog ulja dosegla unaprijed postavljeni prag (gorivo je 7% volumena ulja), servisna poruka se prikazuje na ploči s instrumentima.

Ovisno o vašem stilu vožnje, neka vozila mogu zahtijevati promjenu ulja ranije od predviđenog intervala. Ako se prikaže servisna poruka, vozilo mora biti u potpunosti servisirano i brojač servisnih intervala će se poništiti.

Potrošnja goriva

Tijekom aktivnog procesa regeneracije DPF-a povećava se potrošnja goriva. Međutim, budući da se aktivna regeneracija događa rijetko i na ograničeno vremensko razdoblje, ukupna potrošnja goriva povećava se za približno 2%. Dodatno gorivo utrošeno tijekom procesa aktivne regeneracije dodaje se trenutnoj potrošnji goriva, a prosječna potrošnja goriva prikazuje se na ploči s instrumentima.