Regeneracja odgrywa bardzo ważną rolę, ponieważ przepełniony filtr może spowodować uszkodzenie silnika z powodu zbyt wysokiego przeciwciśnienia spalin, a sam filtr może pęknąć lub ulec zniszczeniu. Produkty wychwytywane przez filtr to głównie cząsteczki węgla z zaadsorbowanymi węglowodorami.
Poz. | część zamienna nr | Nazwa |
A | - | Przód z naprzemiennymi zamkniętymi komórkami |
B | - | Widok z boku przedstawiający przepływ spalin przez filtr oraz cząstki stałe zebrane w filtrze |
C | - | Tylna strona z naprzemiennymi zamkniętymi komórkami |
DPF wykorzystuje technologię filtracji opartą na filtrze z powłoką katalityczną. Filtr DPF jest wykonany z węglika krzemu zamkniętego w stalowym pojemniku, który ma doskonałą odporność na szok termiczny i przewodność cieplną. Filtr DPF został zaprojektowany z myślą o potrzebach operacyjnych w celu utrzymania optymalnego ciśnienia wstecznego.
Porowata powierzchnia filtra składa się z tysięcy małych równoległych kanalików ułożonych wzdłużnie względem układu wydechowego. Sąsiednie kanały w filtrze są na końcu naprzemiennie zamykane. Ta konstrukcja zmusza spaliny do przejścia przez porowate ścianki filtra, które działają jak medium filtracyjne. Ciała stałe zbyt duże, aby przejść przez porowatą powierzchnię, są gromadzone i przechowywane w kanałach.
Jeśli cząstki stałe gromadzące się na filtrze nie zostaną usunięte, przepływ spalin może zostać zablokowany. Cząstki stałe są usuwane w procesie regeneracji, w którym cząstki stałe są spalane.
Proces regeneracji wykorzystuje NO2 do usuwania cząstek stałych z filtra DPF. NO2 jest wytwarzany przez katalizator przed filtrem DPF. Katalizator generuje temperatury przekraczające 250°C (482°F) - poziom, na którym rozpoczyna się proces regeneracji.
Regeneracja DPF jest kontrolowana przez temperaturę spalin i DPF. Filtr DPF ma obrobioną powierzchnię filtra "wash coat", który zawiera platynę i inne aktywne składniki i jest podobny do przetwarzania katalizatora. Przy określonych temperaturach spalin i filtra DPF "wash coat" aktywuje spalanie cząstek stałych oprócz utleniania tlenku węgla i węglowodorów.
Temperatura spalin i DPF jest kontrolowana przez oprogramowanie DPF w ECM. Oprogramowanie DPF monitoruje obciążenie DPF na podstawie stylu jazdy, przebytej odległości oraz sygnałów z czujników różnicy ciśnień i czujników temperatury. Po osiągnięciu ustalonego poziomu objętości ciał stałych następuje aktywna regeneracja DPF. Odbywa się to we współpracy z ECM poprzez regulację różnych funkcji zarządzania silnikiem, takich jak:
- wtrysk paliwa
- sterowanie przepływem powietrza dolotowego za pomocą przepustnicy
- recyrkulacja spalin
- kontrola ciśnienia doładowania
Proces regeneracji jest możliwy dzięki elastyczności silnika wtryskowego "common-rail", który zapewnia precyzyjną kontrolę dawki paliwa, ciśnienia paliwa i wtrysku. Parametry te są fundamentalne dla zapewnienia sprawnego procesu regeneracji.
Do regeneracji DPF stosowane są dwa filtry - aktywny i pasywny.
Regeneracja pasywna
Regeneracja pasywna nie wymaga specjalnej ingerencji ze strony układu sterowania silnikiem i zachodzi podczas normalnej pracy silnika. Dzięki pasywnej regeneracji cząstki stałe osadzające się w filtrze DPF są powoli przekształcane w dwutlenek węgla. Proces ten jest aktywny, gdy temperatura DPF osiągnie 250°C (482°F). Przy dużych prędkościach i dużym obciążeniu silnika proces ten staje się ciągły.
Podczas pasywnej regeneracji tylko część cząstek stałych jest przekształcana w dwutlenek węgla. Wynika to z faktu, że proces reakcji chemicznej jest skuteczny tylko w normalnym zakresie temperatur roboczych od 250°C do 500°C (482°F do 932°F).
Powyżej tego zakresu temperatur wydajność przetwarzania cząstek stałych na dwutlenek węgla wzrasta wraz ze wzrostem temperatury DPF. Temperatury te można osiągnąć tylko przy aktywnym procesie regeneracji.
Aktywna regeneracja
Aktywna regeneracja rozpoczyna się, gdy ilość cząstek stałych w DPF osiągnie poziom progowy, który jest monitorowany lub określany przez oprogramowanie sterujące DPF. Obliczenie progu uwzględnia styl jazdy, przebytą odległość i sygnały przeciwciśnienia z czujnika różnicy ciśnień.
Z reguły aktywna regeneracja następuje co 725 km, ale częstotliwość regeneracji zależy od warunków jazdy pojazdu. Na przykład podczas jazdy samochodem z małym obciążeniem w ruchu miejskim częściej będzie występować aktywna regeneracja. Jest to spowodowane szybszym gromadzeniem się cząstek stałych w filtrze DPF w porównaniu do trybów, w których pojazd jedzie z dużą prędkością i następuje regeneracja pasywna.
Oprogramowanie DPF zawiera licznik kilometrów, który inicjuje regenerację i służy do podtrzymywania aktywnej regeneracji. Regeneracja jest wymagana na podstawie przebytej odległości, chyba że jest inicjowana przez sygnał przeciwciśnienia z przetwornika różnicy ciśnień.
Aktywna regeneracja DPF rozpoczyna się, gdy temperatura DPF wzrośnie do temperatury spalania cząstek stałych. Temperatura DPF jest podwyższana przez podwyższanie temperatury spalin. Osiąga się to poprzez wprowadzenie dodatkowego wtrysku po wtrysku pilotującym i głównym.
Oprogramowanie DPF monitoruje sygnały z dwóch czujników temperatury DPF w celu określenia temperatury DPF. W zależności od temperatury DPF oprogramowanie DPF zażąda od ECM wykonania jednego lub dwóch cykli dotrysku paliwa:
- Pierwszy dotrysk paliwa spowalnia spalanie wewnątrz cylindra, co powoduje wzrost temperatury spalin.
- Drugi wtrysk po paliwie następuje później w cyklu suwu mocy. Paliwo częściowo spala się w cylindrze; część niespalonego paliwa dostaje się do układu wydechowego, gdzie inicjuje reakcję egzotermiczną w katalizatorze, dodatkowo podnosząc temperaturę DPF.
Proces aktywnej regeneracji trwa około 20 minut. Pierwsza faza podnosi temperaturę DPF do 500°C (932°F). Druga faza dodatkowo zwiększa temperaturę DPF do 600°C (1112°F), która jest optymalną temperaturą spalania cząstek stałych. Temperatura ta jest utrzymywana przez 15-20 minut w celu całkowitego spalenia cząstek stałych w filtrze DPF. Proces spalania przekształca cząsteczki węgla w dwutlenek węgla i wodę.
Temperatura aktywnej regeneracji DPF jest dokładnie kontrolowana przez oprogramowanie DPF, aby utrzymać wymaganą temperaturę 600°C (1112°F) na wlocie DPF. System kontroli temperatury zapobiega przekroczeniu dopuszczalnych temperatur pracy turbosprężarki i katalizatora. Temperatura na wlocie do turbosprężarki nie może przekraczać 830°C (1526°F), temperatura katalizatora nie może przekraczać 800°C (1472°F), a temperatura na wylocie musi pozostać poniżej 750°C (1382°F).
Podczas aktywnej regeneracji zachodzą następujące procesy, sterowane przez ECM:
- Turbosprężarka jest utrzymywana w pozycji pełnego otwarcia. Minimalizuje to przenoszenie ciepła ze spalin do turbosprężarki i zmniejsza natężenie przepływu spalin, aby osiągnąć optymalne rozgrzanie filtra DPF. Jeśli kierowca chce zwiększyć moment obrotowy, w razie potrzeby łopatki turbosprężarki można zamknąć.
- Zawór dławiący zamyka się, co pomaga zwiększyć temperaturę spalin i zmniejsza prędkość przepływu spalin, co skraca czas nagrzewania się filtra DPF do optymalnej temperatury.
- Zawór recyrkulacji spalin zamyka się (EGR). Zastosowanie EGR obniża temperaturę spalin i tym samym nie pozwala osiągnąć optymalnej temperatury DPF.
Jeżeli ze względu na użytkowanie pojazdu i/lub styl jazdy nie można przeprowadzić procesu aktywnej regeneracji lub nie jest możliwa regeneracja DPF, dealer może przeprowadzić wymuszoną regenerację DPF. Można to zrobić albo prowadząc pojazd, aż silnik rozgrzeje się do normalnej temperatury roboczej, a następnie kontynuując jazdę z prędkością co najmniej 48 km/h przez 20 minut, albo podłączając pojazd do systemu diagnostycznego zatwierdzonego przez firmę Land Rover to pomoże Zleć fachowcowi wykonanie procedury regeneracji w celu wyczyszczenia filtra DPF.
Komentarze do tego artykułu