MEGJEGYZÉS: DPF nélküli kipufogórendszer is elérhető a 2008-as modellévtől kezdve.
A DPF rendszer elhanyagolható szintre csökkenti a dízel részecskekibocsátását.
A DPF rendszer elemei
Termék név | Pótalkatrészszám | Leírás |
1 | Kipufogógáz hőmérséklet érzékelő (a katalizátor előtt) | |
2 | Kipufogógáz hőmérséklet érzékelő (katalizátor után) | |
3 | nagynyomású érzékelő cső | |
4 | Nyomáskülönbség-érzékelő | |
5 | Alacsony nyomású érzékelő cső | |
6 | Kipufogógáz hőmérséklet érzékelő (DPF után) | |
7 | részecske szűrő | |
8 | katalizátor |
A dízelmotorok bizonyos terhelési feltételek mellett fekete füstként bocsátanak ki részecskéket. A kipufogógázok szilárd és folyékony elemek összetett keveréke, a részecskék főleg szén mikrogömbökből állnak, amelyeken az üzemanyagból és a motorkenőanyagokból felszabaduló szénhidrogének lecsapódnak.
A DPF rendszer a következő elemekből áll:
- részecske szűrő
- A motorvezérlő modulba beépített DPF vezérlőszoftver (ECM)
- Nyomáskülönbség-érzékelő
Részecske szűrő
A DPF a kipufogórendszerben, a katalizátor mögött található. A DPF fő jellemzője a regenerációs képessége. A regeneráció a szűrőben rekedt szilárd részecskék elégetése, amely megakadályozza a szűrő eltömődését és lehetővé teszi a kipufogógázok szabad áthaladását. A regenerációs folyamat kiszámított időközönként megy végbe, és az autó vezetője számára nem észlelhető.
A regenerációnak nagyon fontos szerepe van, hiszen a túltöltött szűrő a túl magas kipufogó-ellennyomás miatt a motor károsodását okozhatja, és maga a szűrő is eltörhet vagy tönkremehet. A szűrő által felfogott termékek főként szénrészecskék adszorbeált szénhidrogénekkel.
Termék név | Pótalkatrészszám | Leírás |
A | Elülső oldal váltakozó zárt cellákkal | |
B | Oldalnézetben a kipufogógáz szűrőn keresztüli áramlása és a szűrőben összegyűlt részecskék láthatók | |
C | Hátoldal váltakozó zárt cellákkal |
A DPF katalitikus bevonatú szűrőn alapuló szűrési technológiát alkalmaz. A DPF acéltartályba burkolt szilícium-karbidból készül, amely kiváló hősokkállósággal és hővezető képességgel rendelkezik. A DPF-et az üzemeltetési igények figyelembevételével tervezték az optimális ellennyomás fenntartása érdekében.
A szűrő porózus felülete sok kis párhuzamos csatornából áll, amelyek a kipufogórendszerhez képest hosszirányban helyezkednek el. A szűrő szomszédos csatornái a végén felváltva zárva vannak. Ez a kialakítás arra kényszeríti a kipufogógázt, hogy áthaladjon a porózus szűrőfalakon, amelyek szűrőközegként működnek. A porózus felületen való átjutáshoz túl nagy szilárd anyagokat összegyűjtik és a csatornákban tárolják.
Ha a szűrőn összegyűlt szilárd anyagokat nem távolítják el, a kipufogógázok áthaladását akadályozhatja. A szilárd részecskék eltávolítására regenerációs eljárást alkalmaznak, melynek során a szilárd részecskéket oxidálják.
A DPF regenerációját a kipufogógáz hőmérséklete és a DPF szabályozza. A DPF szűrőfelülettel kezelt "wash coat", amely platinát és más aktív komponenseket tartalmaz, és hasonló a katalizátor feldolgozásához. Bizonyos kipufogógáz és DPF hőmérsékleteken "wash coat" aktiválja a részecskék égését a szén-monoxid és a szénhidrogének oxidációja mellett.
A kipufogógáz és a részecskeszűrő hőmérsékletét az ECM DPF szoftvere szabályozza. A DPF szoftver figyeli a DPF terhelést a vezetési stílus, a megtett távolság, valamint a nyomáskülönbség- és hőmérséklet-érzékelők jelei alapján. Az előre meghatározott szilárdanyag-mennyiség elérésekor a DPF aktívan regenerálódik. Az ECM-mel együttműködve hajtják végre a különféle motorkezelési funkciók szabályozásán keresztül, mint például:
- üzemanyag-befecskendezés
- beszívott levegő áramlás szabályozása fojtószeleppel
- kipufogógáz-visszavezető rendszer
- nyomásfokozó szabályozás
A DPF regenerálásához két szűrőt használnak - aktív és passzív.
Passzív regeneráció
A passzív regeneráció nem igényel különleges beavatkozást a motorvezérlő rendszertől, és a motor normál működése során történik. A passzív regeneráció következtében a DPF-ben lerakódott szilárd részecskék lassan szén-dioxiddá alakulnak. Ez a folyamat akkor aktív, ha a részecskeszűrő hőmérséklete eléri a 250°C-ot (482°F). Nagy fordulatszám és a motor nagy terhelése esetén ez a folyamat folyamatossá válik.
A passzív regeneráció során a részecskéknek csak egy része alakul át szén-dioxiddá. Ennek az az oka, hogy a kémiai reakciófolyamat csak a 250°C és 500°C közötti normál üzemi hőmérsékleti tartományban hatékony (482°F – 932°F).
E hőmérsékleti tartomány felett a részecskék szén-dioxiddá alakításának hatékonysága a DPF hőmérsékletének növekedésével növekszik. Ezeket a hőmérsékleteket csak aktív regenerációs folyamattal lehet elérni.
Aktív regeneráció
Az aktív regeneráció akkor kezdődik, amikor a DPF-ben lévő részecskék mennyisége elér egy olyan küszöbértéket, amelyet a DPF vezérlőszoftvere figyel vagy határoz meg. A küszöbszámítás figyelembe veszi a vezetési stílust, a megtett távolságot és a nyomáskülönbség-érzékelőtől érkező ellennyomásjeleket.
Az aktív regeneráció általában 725 km-enként történik, de a regeneráció gyakorisága nagymértékben függ az autó vezetési körülményeitől. Például, ha kis terhelésű autót vezetünk városi forgalomban, gyakrabban történik meg az aktív regeneráció. Ezt a részecskék gyorsabb felhalmozódása okozza a részecskeszűrőben, mint azokhoz az üzemmódokhoz képest, amikor a jármű nagy sebességgel halad, és passzív regeneráció történik.
A DPF szoftver egy kilométer-számlálót tartalmaz, amely elindítja a regenerációt és az aktív regenerálás biztonsági mentését szolgálja. A regenerálást a megtett távolság alapján kérik, kivéve, ha azt egy nyomáskülönbség-távadó ellennyomás jele kezdeményezi.
Az aktív DPF regeneráció akkor indul el, amikor a DPF hőmérséklete a részecske égési hőmérsékletére emelkedik. A DPF hőmérséklete a kipufogógáz hőmérsékletének növelésével nő. Ezt úgy érik el, hogy a próba- és főbefecskendezés után további befecskendezést vezetnek be.
A DPF szoftver figyeli a két DPF hőmérséklet-érzékelő jeleit, hogy meghatározza a DPF hőmérsékletét. A DPF hőmérsékletétől függően a DPF szoftver felkéri az ECM-et, hogy hajtson végre egy vagy két üzemanyag befecskendezést követő ciklust:
- Az üzemanyag első utóbefecskendezése lelassítja az égést a henger belsejében, ami növeli a kipufogógáz hőmérsékletét.
- A második utólagos üzemanyag-befecskendezés a teljesítménylöket ciklusában később történik. Az üzemanyag részben elég a hengerben; az el nem égett üzemanyag egy része a kipufogórendszerbe kerül, ahol exoterm reakciót indít el a katalizátorban, tovább növelve a DPF hőmérsékletét.
A DPF aktív regenerációs hőmérsékletét a DPF szoftver gondosan szabályozza, hogy fenntartsa a szükséges 600°C-os hőmérsékletet (1112°F) a DPF bemeneténél. A hőmérséklet-szabályozó rendszer megakadályozza, hogy a turbófeltöltő és a katalizátor túllépje az üzemi hőmérsékleti határértékeket. A turbófeltöltő bemeneti hőmérséklete nem haladhatja meg a 830°C-ot (1526TF), a katalizátor hőmérséklete nem haladhatja meg a 800°C-ot (1472TF), és a kilépő hőmérsékletnek 750°C alatt kell maradnia (1382°F).
Az aktív regeneráció során a következő folyamatok mennek végbe, az ECM által vezérelve:
- A turbófeltöltőt teljesen nyitott helyzetben tartják. Ez minimálisra csökkenti a kipufogógáz és a turbófeltöltő közötti hőátadást, és csökkenti a kipufogógáz áramlási sebességét az optimális DPF bemelegítés érdekében. Ha a vezető növelni akarja a nyomatékot, szükség esetén a turbófeltöltő lapátjait le lehet zárni.
- A fojtószelep bezárul, mivel ez segít növelni a kipufogógáz hőmérsékletét és csökkenti a kipufogógáz áramlási sebességét, ami lerövidíti a DPF optimális hőmérsékletre való felmelegedésének idejét.
- A kipufogógáz-visszavezető szelep bezárul (EGR). Az EGR használata csökkenti a kipufogógáz hőmérsékletét, ezért nem éri el az optimális DPF hőmérsékletet.
Dízel részecskeszűrő vezérlő rendszer
Az optimális DPF teljesítmény elérése és az eltömődés elkerülése érdekében a DPF állapotát folyamatosan ellenőrizni kell. Az ECM DPF szoftvert tartalmaz, amely felügyeli a DPF rendszer felügyeletét és működését, valamint figyeli a jármű egyéb adatait a regenerálási időszakok és a szervizintervallumok meghatározásához.
A DPF szoftver három különálló vezérlőszoftver modulra osztható: a DPF vezérlőmodulra, a DPF üzemanyagáramlás-szabályozó modulra és a DPF levegőáramlás-szabályozó modulra.
Ezt a három modult egy negyedik szoftvermodul vezérli, amelyet DPF illesztőmodulnak neveznek. Az illesztő modul vezérli a többi modul működését, amikor aktív regenerálást kérnek. A DPF vezérlőmodul a DPF illesztőmodul alrendszere.
DPF üzemanyag-szabályozó modul
A DPF üzemanyag-kezelő modul a következő funkciókat vezérli:
- Négy külön befecskendezés munkalöketenként és a befecskendezett üzemanyag mennyiségének szinkronizálása (előzetes, fő és két kiegészítő injekció).
- Befecskendezési nyomás és váltás három különböző befecskendezési kalibrálási szint között.
A katalizátoraktivitás és a DPF mérése mellett a szabályozott befecskendezés határozza meg a szükséges befecskendezési szintet. Az üzemanyag-kezelő rendszer kiszámítja az üzemanyag mennyiségét és négy külön befecskendezés időzítését a befecskendezési nyomás kalibrálásának három szintjén, és vezérli a szintek közötti váltást.
Két további befecskendezés szükséges a hengerben lévő gázok hőmérsékletének növelésére és a szénhidrogének előállítására szolgáló funkciók szétválasztására. Az első utóbefecskendezés arra szolgál, hogy a hengerekben magasabb gázhőmérsékletet generáljon, ugyanakkor a motor forgatónyomatéka megegyezzen a normálnál (nem a regeneráció során) motor működése. A második utóbefecskendezést szénhidrogének előállítására használják úgy, hogy az el nem égett üzemanyagot a motor nyomatékának növelése nélkül a katalizátorba irányítják.
DPF légáramlás-szabályozó modul
A DPF légáramlás-szabályozó modul a következő funkciókat vezérli:
- EGR vezérlő rendszer
- töltőnyomás-szabályozó rendszer
- Beszívott levegő hőmérséklet- és nyomásszabályozó rendszer
A modul az EGR fojtószelep működtetésével és a töltőnyomás beállításával szabályozza a beszívott levegő hőmérsékletét.
DPF illesztő modul
A DPF Koordináló Modul a vezérlőmodultól érkező regenerálási kérés fogadásakor a következő DPF regenerálási kéréseket kezdeményezi és koordinálja:
- Az EGR letiltása
- Töltőnyomás szabályozás
- Megnövekedett motorterhelés
- Elosztó légnyomás és hőmérséklet szabályozás
- Üzemanyag befecskendezés vezérlés
Amikor az EGR szelep zár, a koordináló modul a beszívott levegő hőmérsékletének és nyomásának szabályozásával kéri a motor terhelésének növelését.
Miután megkapta a megerősítést, hogy a beszívási feltételek ellenőrzés alatt állnak, vagy a kalibrálási idő lejárt, az illesztőmodul olyan állapotba kerül, amely arra vár, hogy a vezető elengedje a gázpedált. Ha ez megtörténik, vagy a kalibrálási idő lejár, az illesztőmodul kérelmet generál az üzemanyag-befecskendezés szabályozására a kipufogógáz hőmérsékletének növelése érdekében.
Nyomáskülönbség-érzékelő
Termék név | Pótalkatrészszám | Leírás |
1 | Alacsony nyomású csatlakozás | |
2 | Nagynyomású csatlakozás | |
3 | elektromos csatlakozó |
A nyomáskülönbség-érzékelő az osztóműhöz erősített konzolra van felszerelve.
A nyomáskülönbség-érzékelőt a szoftver a DPF állapotának figyelésére használja. Az érzékelőn lévő két csövet csövek kötik össze a DPF bemeneti és kimeneti oldalával. A csövek lehetővé teszik az érzékelő számára, hogy mérje a bemeneti és a kipufogógáz DPF nyomását.
A DPF által felfogott részecskék mennyiségének növekedésével a DPF szívóoldali nyomása nő a kipufogóoldalhoz képest. A DPF szoftver ezt az összehasonlítást más adatokkal kombinálva használja fel a csapdába esett részecskék halmozott számának kiszámításához.
A DPF bemeneti és kimeneti nyílása közötti nyomáskülönbség, valamint a DPF hőmérséklet mérésével a DPF szoftver megállapítja, hogy a részecskeszűrő eltömődött-e, és regenerálásra szorul-e.
DPF hőmérséklet érzékelők
A DPF rendszer három hőmérséklet-érzékelőt használ. Az első érzékelő közvetlenül a turbófeltöltő után található a katalizátor bemeneti csövében, a második a katalizátor kimeneti csövében, a harmadik érzékelő pedig a DPF kimeneti kúpos csövében található.
Az érzékelők mérik a kipufogógáz hőmérsékletét a turbófeltöltő kimeneténél, a katalizátor után és a DPF-en való áthaladás után, és adják a DPF hőmérséklet kiszámításához szükséges információkat.
Ezt az információt más adatokkal együtt használjuk a felhalmozódott részecskék kiszámításához és a részecskeszűrő hőmérsékletének szabályozásához.
Kijelzés a műszerfalon
Ha a jármű rendszeresen rövid utakat tesz alacsony sebességgel, előfordulhat, hogy a DPF hatékony regenerálása nem lehetséges.
Ebben az esetben a DPF szoftver a nyomáskülönbség-érzékelőtől érkező jelek alapján megállapítja, hogy a DPF eltömődött, és a következő figyelmeztetéseket küldi a vezetőnek:
Termék név | Pótalkatrészszám | Leírás |
1 | 'DPF FULL VISIT DEALER' (DPF MEGTELT, LÁTOGATJA MEG A KERESKEDŐT) | |
2 | 'DPF FULL' (DPF TELJES) |
A DPF-el és magas szintű műszercsoporttal felszerelt járművek az üzenetközpont kijelzőjén megjelenő üzenetekkel figyelmeztetik a vezetőt a DPF állapotára.
Amikor a DPF megtelik, a vezetőt egy üzenet értesíti "DPF FULL", amelyet egy keresőszimbólum követ. A használati útmutatóban leírtak szerint a vezetőnek addig kell vezetnie a járművet, amíg a motor fel nem melegszik a normál üzemi hőmérsékletre, majd folytatnia kell a vezetést legalább 30 mérföld/órás sebességgel (48 km/h) 20 percig. A DPF-regenerálás sikeres befejezése után megjelenik az üzenet "DPF FULL" leáll.
Ha a DPF szoftver megállapítja, hogy a DPF továbbra is eltömődött, egy üzenet jelenik meg "DPF FULL VISIT DEALER". A járművezetőnek fel kell keresnie egy hivatalos márkaszervizt a DPF kényszerregenerálására.
A részecskeszűrő mellékhatásai (DPF)
A következő szakasz az aktív regenerációs folyamat által okozott néhány mellékhatást ismerteti.
Motorolaj hígítás
A motorolaj felhígulhat, ha az utóbefecskendezési fázisban kis mennyiségű üzemanyag kerül a forgattyúházba. Emiatt a vezetési stíluson alapuló számításokat vezették be, hogy szükség esetén csökkentsék az olajcsere szervizintervallumát. A vezetőt a műszerfalon megjelenő üzenet értesíti az olajcsere szükségességéről.
A DPF szoftver figyeli a vezetési stílust, az aktív regeneráció gyakoriságát és időtartamát. Ezen információk birtokában számításokat lehet végezni a motorolaj hígítására vonatkozóan. Amikor a DPF szoftver kiszámítja, hogy a motorolaj hígítása elért egy előre meghatározott küszöböt (az üzemanyag az olaj térfogatának 7%-a), egy szervizüzenet jelenik meg a műszerfalon.
Vezetési stílusától függően előfordulhat, hogy egyes járművek olajcserét igényelnek a tervezett intervallum előtt. Ha szervizüzenet jelenik meg, a járműnek teljes körű szervizre van szüksége, amely után a szervizintervallum-számláló nullázódik.
Üzemanyag fogyasztás
A DPF aktív regenerációs folyamata során az üzemanyag-fogyasztás nő. Mivel azonban az aktív regeneráció ritkán és korlátozott ideig történik, a teljes üzemanyag-fogyasztás körülbelül 2%-kal nő. Az aktív regenerációs folyamat során felhasznált többletüzemanyag hozzáadódik a pillanatnyi üzemanyag-fogyasztáshoz, és az átlagos üzemanyag-fogyasztás megjelenik a műszerfalon.
Megjegyzések ehhez a cikkhez