Dízel részecskeszűrő (DPF) 2.7L (Discovery 3)

A 2008-as modellévtől kezdődő járművekhez opcionálisan dízel részecskeszűrő (DPF) is elérhető.

MEGJEGYZÉS: A 2008-as modellévtől DPF nélküli kipufogórendszer is elérhető a járművekhez.

A DPF rendszer elhanyagolható szintre csökkenti a dízel részecskekibocsátását.

DPF rendszerelemek

Elem neve	Az alkatrész katalógusszáma	Leírás
1		Kipufogógáz hőmérséklet érzékelő (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		Részecskeszűrő
8		Katalizátor

A részecskekibocsátás fekete füst formájában jelentkezik, amelyet a dízelmotor bizonyos terhelési feltételek mellett bocsát ki. A kipufogógázok szilárd és folyékony elemek összetett keveréke, ahol a szilárd részecskék elsősorban szén mikrogömbök, amelyeken az üzemanyagból és a motorkenőanyagokból felszabaduló szénhidrogének lecsapódnak.



A DPF rendszer a következő elemekből áll:

• Részecskeszűrő
• A motorvezérlő modulba (ECM) beépített DPF vezérlőszoftver
• Nyomáskülönbség érzékelő

Részecskeszűrő

A DPF a kipufogórendszerben, a katalizátor mögött található. A DPF fő jellemzője a regenerálódási 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 regeneráció nagyon fontos, mert a szűrő túltöltése a túl magas kipufogó-ellennyomás miatt a motor károsodását okozhatja, és maga a szűrő is eltörhet vagy megsemmisülhet. A szűrő által felfogott termékek főként szénrészecskék abszorbeált szénhidrogénekkel.

Elem neve	Az alkatrész katalógusszáma	Leírás
A		Elülső oldal váltakozó zárt cellákkal
B		Oldalnézetben a szűrőn áthaladó kipufogógáz-áramlás és a szűrőben összegyűlő 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 részecskeszűrőt úgy tervezték, hogy megfeleljen az üzemi igényeknek 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 szűrő porózus falain, amelyek szűrőközegként működnek. A porózus felületen való átjutáshoz túl nagy szilárd csavargokat összegyűjtik és a csatornákban tárolják.

Ha a szűrőn összegyűlt szilárd csavargokat nem távolítják el, a kipufogógázok áthaladását akadályozhatja. A szilárd részecskék eltávolítására regenerációs eljárást alkalmaznak, melynek során a szilárd részecskéket oxidálják.

A részecskeszűrő regenerációját a kipufogógáz hőmérséklete és a DPF szabályozza. A DPF szűrőfelülete "wash coat" kezeléssel rendelkezik, amely platinát és egyéb aktív komponenseket tartalmaz, és hasonló a katalizátor kezeléséhez. Egy bizonyos hőmérsékleten a kipufogógáz és a DPF "mosóréteg" a szén-monoxid és a szénhidrogének oxidációja mellett a részecskék égését is aktiválja.

A kipufogógáz és a DPF 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. Ha a szilárd részecske térfogatának egy előre meghatározott szintjét elérjük, a DPF aktívan regenerálódik. Az ECM-mel együttműködve hajtják végre a különféle motorkezelési funkciók szabályozásával, mint például:

• üzemanyag-befecskendezés
• a beszívott levegő áramlásának szabályozása fojtószelep segítségével
• kipufogógáz-visszavezető rendszer
• nyomásfokozó szabályozás

A regenerációs folyamat a motor rugalmasságának köszönhetően a közös nyomócsöves befecskendező rendszerrel lehetséges, amely biztosítja az üzemanyag-ellátás, az üzemanyagnyomás és a befecskendezés pontos szabályozását. Ezek a paraméterek alapvetőek a hatékony regenerációs folyamat biztosításához.



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 sebességnél és nagy motorterhelésnél ez a folyamat folyamatossá válik.

A passzív regeneráció során a szilárd csavargoknak csak egy része alakul át szén-dioxiddá. Ennek az az oka, hogy a kémiai reakció folyamata csak a 250°C és 500°C közötti normál üzemi hőmérsékleti tartományban hatékony.

E hőmérsékleti tartomány felett a részecskék szén-dioxiddá alakításának hatékonysága a DPF hőmérsékletének növekedésével növekszik. Ilyen 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 küszöbszámítások figyelembe veszik a vezetési stílust, a megtett távolságot és a nyomáskülönbség-érzékelőtől érkező ellennyomás jeleket.

Az aktív regeneráció általában 725 km-enként történik, de a regeneráció gyakorisága nagymértékben függ a jármű vezetési körülményeitől. Például, ha egy autó enyhe rakomány mellett közlekedik városi forgalomban, gyakrabban történik meg az aktív regeneráció. Ezt a részecskék gyorsabb felhalmozódása okozza a DPF-ben, 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 regeneráció biztonsági mentését szolgálja. A regenerálást a megtett távolság alapján kérik, kivéve, ha azt a nyomáskülönbség-érzékelőtől érkező ellennyomás jel kezdeményezi.

Az aktív részecskeszűrő regeneráció akkor kezdődik, amikor a DPF hőmérséklete a szilárd részecskék égési hőmérsékletére emelkedik. A DPF hőmérséklete a kipufogógáz hőmérsékletének emelkedése miatt nő. Ezt úgy érik el, hogy az előzetes és a főinjekció után egy további injekciót adnak be.

A DPF szoftver két DPF hőmérséklet érzékelő jeleit figyeli a DPF hőmérséklet meghatározásához. A DPF hőmérsékletétől függően a DPF szoftver egy vagy két további üzemanyag-befecskendezési ciklus végrehajtására kéri az ECM-et:

• Az első további üzemanyag-befecskendezés lelassítja az égést a hengerben, ami növeli a kipufogógáz hőmérsékletét.
• A második kiegészítő üzemanyag-befecskendezés később történik a teljesítménylöket ciklusában. Az üzemanyag részben eléget a hengerben; az el nem égett üzemanyag egy része a kipufogórendszerbe kerül, ahol exoterm reakciót indít el a katalizátorban, tovább növelve a DPF hőmérsékletét.

Az aktív regenerációs folyamat körülbelül 20 percet vesz igénybe. Az első fázis a DPF hőmérsékletét 500°C-ra emeli (932TF). A második fázis tovább növeli a részecskeszűrő hőmérsékletét 600°C-ra (1112°F), ami az optimális hőmérséklet a részecskék elégetéséhez. Ezt a hőmérsékletet 15-20 percig fenntartjuk, hogy a DPF-ben lévő szilárd csavargok teljesen leégjenek. Az égési folyamat során a szénrészecskék szén-dioxiddá és vízzé alakulnak.



A DPF aktív regenerációs hőmérsékletét a DPF szoftver gondosan szabályozza, hogy fenntartsa a szükséges 600°C-os (1112°F) hőmérsékletet a DPF bemeneténél. A hőmérséklet-szabályozó rendszer biztosítja, hogy a turbófeltöltő és a katalizátor üzemi hőmérsékleti határait ne lépjék túl. A turbófeltöltő bemeneti hőmérséklete nem haladhatja meg a 830°C-ot (1526TF), a katalizátor hőmérséklete nem haladhatja meg a 800°C-ot (1472TF), a kipufogógáz hőmérséklete pedig nem haladhatja meg a 750°C-ot (1382°F).

Az aktív regeneráció során a következő folyamatok mennek végbe, amelyeket az ECM szabályoz:

• A turbófeltöltőt teljesen nyitott helyzetben tartják. Ez minimálisra csökkenti a kipufogógáz és a turbófeltöltő közötti hőátadást, és csökkenti a kipufogógáz áramlási sebességét, lehetővé téve a részecskeszűrő optimális fűtését. Ha a vezető növelni kívánja a nyomatékot, a turbófeltöltő lapátokat szükség esetén be lehet zárni.
• A fojtószelep bezárul, mivel ez segít növelni a kipufogógáz hőmérsékletét és csökkenti a kipufogógáz áramlási sebességét, ami csökkenti azt az időt, amely alatt a DPF felmelegszik az optimális hőmérsékletre.
• A kipufogógáz-visszavezető (EGR) szelep bezárul. Az EGR használata csökkenti a kipufogógáz hőmérsékletét, és ezért nem teszi lehetővé az optimális DPF hőmérséklet elérését.

Ha a járműhasználat és/vagy vezetési stílus miatt az aktív regenerálási folyamat nem hajtható végre, vagy a részecskeszűrő nem regenerálható, a kereskedő végrehajthat kényszerített részecskeszűrő regenerálást. Ez megtehető úgy, hogy addig vezeti a járművet, amíg a motor el nem éri a normál üzemi hőmérsékletet, majd legalább 48 km/h sebességgel halad 20 percig, vagy csatlakoztatja a járművet egy Land Rover által jóváhagyott diagnosztikai rendszerhez, amely segít szakember hajtsa végre az automatikus regenerálási eljárást a DPF tisztításához.

Dízel részecskeszűrő vezérlőrendszer

Az optimális DPF teljesítmény elérése és az eltömődés elkerülése érdekében a DPF állapotát folyamatosan ellenőrizni kell. Az ECM tartalmazza a DPF szoftvert, amely vezérli a DPF rendszer felügyeletét és működését, valamint figyeli a jármű egyéb adatait a regenerálási időszakok és a karbantartási intervallumok meghatározásához.

A DPF szoftver három külön szoftvervezérlő modulra osztható: a DPF vezérlőmodulra, a DPF üzemanyag-kezelő modulra és a DPF levegőáramlás-szabályozó modulra.

Ezt a három modult egy negyedik szoftvermodul, a DPF illesztőmodul vezérli. Az illesztő modul vezérli a többi modul működését, amikor aktív regenerálásra irányuló kérés érkezik. A DPF vezérlőmodul a DPF illesztőmodul alrendszere.

DPF üzemanyag-fogyasztás 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 befecskendezés).
• Befecskendezési nyomás és váltás három különböző befecskendezési kalibrációs szint között.

A fenti funkciók a katalizátor és a részecskeszűrő állapotától függenek.

A katalizátor és a DPF aktivitás mérése mellett a szabályozott befecskendezés határozza meg a szükséges befecskendezési szintet. Az üzemanyag-kezelő rendszer mind a három befecskendezési nyomás kalibrációs szintjéhez kiszámítja a négy különálló befecskendezés üzemanyag mennyiségét és időzítését, valamint vezérli a szintek közötti váltást.



Két további befecskendezésre van szükség a hengerben lévő gázok hőmérsékletének növelésének és a szénhidrogén-termelés funkcióinak szétválasztásához. Az első befecskendezést arra használják, hogy magasabb gázhőmérsékletet állítsanak elő a hengeren belül, miközben ugyanazt a motornyomatékot tartják fenn, mint a normál (regenerálás nélküli) motorműködés során. A második befecskendezést 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

Az aktív regeneráció során az EGR kikapcsol, és a töltőnyomás-szabályozó zárt hurkú aktiválását számítja ki. A légáramlás-szabályozó modul figyeli a levegő nyomását és hőmérsékletét a szívócsőben. Ez a szabályozás szükséges a megfelelő körülmények eléréséhez a henger belsejében a kiegészítőleg befecskendezett üzemanyag stabil és megbízható égéséhez.

A modul az EGR fojtószelep aktiválásával és a töltőnyomás szabályozásával szabályozza a beszívott levegő hőmérsékletét.

DPF illesztő modul

A DPF illesztőmodul, amikor a vezérlőmodultól regenerálási kérést kap, a következő DPF regenerálási kéréseket kezdeményezi és egyezteti:

• EGR letiltása
• Töltőnyomás szabályozás
• Megnövekedett motorterhelés
• A légnyomás és a hőmérséklet szabályozása a szívócsőben
• Üzemanyag befecskendezés vezérlés

Amikor a vezérlőmodul regenerálási kérelmet ad ki, a megfelelő modul az EGR leállítását és a regenerációhoz szükséges töltőnyomást kéri. Ezután az EGR-rendszer visszajelzésére vár, hogy megerősítse, hogy az EGR-szelep zárva van.

Amikor az EGR szelep zár, a vezérlőmodul kérést kezdeményez a motor terhelésének növelésére a beszívott levegő hőmérsékletének és nyomásának szabályozásával.

Miután megkapta a megerősítést, hogy a beszívási feltételek ellenőrzés alatt állnak, vagy a kalibrálási idő lejárt, a megfelelő modul várakozási állapotba lép, amikor a vezető elengedi a gázpedált. Ha ez megtörténik, vagy a kalibrálási idő lejár, az illesztő modul kérést generál az üzemanyag-befecskendezés szabályozására a kipufogógáz hőmérsékletének növelése érdekében.

Nyomáskülönbség érzékelő

Elem neve	Az alkatrész katalógusszáma	Leírás
1		Alacsony nyomású csatlakozás
2		Nagynyomású cső
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 a DPF nyomásának mérését a bemeneti és kimeneti nyílásoknál.

Ahogy a részecskeszűrőben rekedt részecskék mennyisége növekszik, a DPF bemeneti oldalán növekszik a nyomás a kimeneti oldalhoz képest. A DPF szoftver ezt az összehasonlítást más adatokkal kombinálva használja a befogott részecskék halmozott számának kiszámításához.

A DPF bemeneti és kimeneti nyílása közötti nyomáskülönbség, valamint a DPF hőmérséklet mérésével a DPF szoftver meghatározhatja, hogy a DPF szűrő eltömődött-e és regenerálást igényel.

DPF hőmérséklet érzékelők

A DPF rendszer három hőmérséklet-érzékelőt használ. Az első érzékelőt közvetlenül a turbófeltöltő után kell beszerelni a katalizátor bemeneti csövébe, a másodikat a katalizátor kimeneti csövébe, a harmadik érzékelőt pedig a DPF kipufogócsőbe.

Az érzékelők mérik a turbófeltöltőt elhagyó kipufogógáz hőmérsékletét 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 mennyiségének kiszámításához és a részecskeszűrő hőmérsékletének szabályozásához.

Kijelzés a műszerfalon

Ha a jármű rendszeresen rövid utakat tesz meg 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:

Elem neve	Az alkatrész katalógusszáma	Leírás
1		"DPF TELJES LÁTOGATÁS KERESKEDELŐ"
2		"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 megtelt, a vezetőt a "DPF FULL" üzenet tájékoztatja egy hivatkozási szimbólummal együtt. A használati útmutatóban leírtak szerint a vezetőnek addig kell vezetnie a járművet, amíg a motor el nem éri a normál üzemi hőmérsékletet, majd 20 percig legalább 48 km/h sebességgel kell haladnia. Ha a DPF regenerálása sikeresen befejeződött, a "DPF TELJES" üzenet többé nem jelenik meg.

Ha a DPF szoftver megállapítja, hogy a DPF továbbra is eltömődött, a "DPF FULL VISIT DEALER" üzenet jelenik meg. A járművezetőnek fel kell keresnie egy hivatalos márkaszervizt, hogy végrehajtsa a DPF kényszerregenerálását.

A dízel részecskeszűrő (DPF) mellékhatásai

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 jármű vezetési stílusát, valamint az aktív regeneráció gyakoriságát és időtartamát. Ezen információk felhasználásával számításokat lehet végezni a motorolaj hígítására vonatkozóan. Amikor a DPF szoftver kiszámítja, hogy a motorolaj hígítása elérte az előre beállított küszöbértéket (az üzemanyag az olajmennyiség 7%-a), szervizüzenet jelenik meg a műszerfalon.

Vezetési stílusától függően előfordulhat, hogy egyes járművek olajcserét igényelnek a tervezett időközönként korábban. Ha szervizüzenet jelenik meg, a járművet teljes körűen szervizelni kell, és a szervizintervallum-számláló nullázódik.

Üzemanyag fogyasztás

Az aktív DPF regenerálási folyamat 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 további üzemanyag a pillanatnyi üzemanyag-fogyasztáshoz hozzáadódik, és az átlagos üzemanyag-fogyasztás megjelenik a műszerfalon.