Filtru de particule diesel (DPF) 2.7L (Discovery 3)

La vehiculele începând cu anul model 2008, un filtru de particule diesel (DPF) este disponibil opțional.

NOTĂ: Un sistem de evacuare fără DPF este disponibil și pe vehiculele începând cu anul model 2008.

Sistemul DPF reduce emisiile de particule diesel la niveluri neglijabile.

Elementele sistemului DPF

Numele articolului	Numărul de catalog al piesei de schimb	Descriere
1		Senzor de temperatură de evacuare (înaintea catalizatorului)
2		Senzor de temperatura gazelor de esapament (dupa catalizator)
3		Tub senzor de înaltă presiune
4		Senzor de presiune diferențială
5		Tub senzor de presiune joasă
6		Senzor de temperatură de evacuare (după DPF)
7		Filtru de particule
8		Convertor catalitic

Emisiile de particule apar sub formă de fum negru emis de un motor diesel în anumite condiții de sarcină. Gazele de eșapament sunt un amestec complex de elemente solide și lichide, particulele solide fiind în principal microsfere de carbon pe care se condensează hidrocarburile eliberate din combustibil și lubrifianții motorului.

Sistemul DPF constă din următoarele elemente:

• Filtru de particule
• Software de control DPF încorporat în modulul de control al motorului (ECM)
• Senzor de presiune diferențială

Filtru de particule

DPF este situat în sistemul de evacuare, în spatele convertorului catalitic. Principala caracteristică a DPF este capacitatea sa de a se regenera. Regenerarea este arderea particulelor solide prinse în filtru, ceea ce previne înfundarea filtrului și permite gazelor de evacuare să treacă liber. Procesul de regenerare are loc la intervale calculate și nu este observat de șoferul mașinii.

Regenerarea este foarte importantă deoarece umplerea excesivă a filtrului poate cauza deteriorarea motorului din cauza contrapresiunii excesiv de mari de evacuare, iar filtrul în sine se poate rupe sau poate fi distrus. Produsele captate de filtru sunt în principal particule de carbon cu hidrocarburi absorbite.

Numele articolului	Numărul de catalog al piesei de schimb	Descriere
A		Partea frontală cu celule închise alternativ
B		Vedere laterală care arată debitul de evacuare care trece prin filtru și particulele care se colectează în filtru
C		Partea din spate cu celule închise alternativ

DPF folosește tehnologia de filtrare bazată pe un filtru acoperit catalitic. DPF este fabricat din carbură de siliciu închis într-un recipient din oțel, care are o rezistență excelentă la șocuri termice și caracteristici de conductivitate termică. DPF este conceput pentru a satisface nevoile operaționale pentru a menține contrapresiunea optimă.

Suprafața poroasă a filtrului constă din multe canale paralele mici situate longitudinal în raport cu sistemul de evacuare. Canalele adiacente din filtru sunt închise alternativ la capăt. Acest design forțează gazele de evacuare să treacă prin pereții poroși ai filtrului, care acționează ca un mediu de filtrare. Solidele prea mari pentru a trece prin suprafața poroasă sunt colectate și depozitate în canale.

Dacă solidele care se adună pe filtru nu sunt îndepărtate, trecerea gazelor de eșapament poate fi obstrucționată. Pentru a îndepărta particulele solide, se utilizează un proces de regenerare, în care particulele solide sunt oxidate.

Regenerarea DPF este controlată de temperatura de evacuare și de DPF. DPF are o suprafață de filtru cu un tratament "wash coat", care include platină și alte componente active și este similar cu tratamentul unui convertor catalitic. La o anumită temperatură, gazele de eșapament și "acopa de spălare" DPF activează arderea particulelor în plus față de oxidarea monoxidului de carbon și a hidrocarburilor.

Temperaturile de evacuare și DPF sunt controlate de software-ul DPF din ECM. Software-ul DPF monitorizează încărcarea DPF pe baza stilului de condus, a distanței parcurse și a semnalelor de la senzorii de presiune diferențială și senzorii de temperatură. Când este atins un nivel predeterminat de volum al particulelor solide, DPF este regenerat activ. Se realizează în cooperare cu ECM prin reglementarea diferitelor funcții de management al motorului, cum ar fi:

• injecție de combustibil
• reglarea fluxului de aer admis cu ajutorul unei clapete de accelerație
• sistem de recirculare a gazelor de eșapament
• controlul presiunii de supraalimentare

Procesul de regenerare este posibil datorită elasticității motorului cu un sistem de injecție common-rail, care asigură un control precis al alimentării cu combustibil, al presiunii și al injecției. Acești parametri sunt fundamentali pentru a asigura un proces de regenerare eficient.

Pentru a regenera DPF, se folosesc două filtre - activ și pasiv.

Regenerare pasiva

Regenerarea pasivă nu necesită intervenție specială din partea sistemului de management al motorului și are loc în timpul funcționării normale a motorului. Datorită regenerării pasive, particulele solide depuse în DPF sunt transformate lent în dioxid de carbon. Acest proces este activ când temperatura DPF atinge 250°C (482°F). La viteze mari și la sarcină mare a motorului, acest proces devine continuu.

În timpul regenerării pasive, doar o parte din solide este transformată în dioxid de carbon. Acest lucru se datorează faptului că procesul de reacție chimică este eficient numai în intervalul normal de temperatură de funcționare de la 250°C la 500°C (482°F la 932°F).

Peste acest interval de temperatură, eficiența conversiei particulelor în dioxid de carbon crește odată cu creșterea temperaturii DPF. Astfel de temperaturi pot fi atinse doar printr-un proces activ de regenerare.

Regenerare activă

Regenerarea activă începe atunci când volumul de particule din DPF atinge un nivel de prag care este monitorizat sau determinat de software-ul de control al DPF. Calculele pragului iau în considerare stilul de condus, distanța parcursă și semnalele de contrapresiune de la senzorul de presiune diferențială.



De regulă, regenerarea activă are loc la fiecare 725 km, dar frecvența de regenerare depinde foarte mult de condițiile de conducere ale vehiculului. De exemplu, atunci când o mașină circulă cu o sarcină ușoară în traficul urban, regenerarea activă va avea loc mai des. Acest lucru este cauzat de o acumulare mai rapidă de particule în DPF în comparație cu modurile când vehiculul este condus la viteză mare și are loc regenerarea pasivă.

[Articolul original se află pe site-ul web LRMAN.ru]

Software-ul DPF conține un contor de parcurs care inițiază regenerarea și servește pentru a susține regenerarea activă. Regenerarea este solicitată pe baza distanței parcurse, cu excepția cazului în care este inițiată de un semnal de contrapresiune de la senzorul de presiune diferențială.

Regenerarea activă a DPF începe atunci când temperatura DPF crește până la temperatura de ardere a particulelor solide. Temperatura DPF crește din cauza creșterii temperaturii de evacuare. Acest lucru se realizează prin introducerea unei injecții suplimentare după injecția preliminară și principală.

Software-ul DPF monitorizează semnalele de la doi senzori de temperatură DPF pentru a determina temperatura DPF. În funcție de temperatura DPF, software-ul DPF solicită ECM să efectueze unul sau două cicluri suplimentare de injecție de combustibil:

• Prima injecție suplimentară de combustibil încetinește arderea în interiorul cilindrului, ceea ce crește temperatura de evacuare.
• O a doua injecție suplimentară de combustibil are loc mai târziu în ciclul cursei de putere. Combustibilul este parțial ars în cilindru; o parte din combustibilul nears intră în sistemul de evacuare, unde inițiază o reacție exotermă în convertorul catalitic, crescând și mai mult temperatura DPF.

Procesul de regenerare activă durează aproximativ 20 de minute. Prima fază crește temperatura DPF la 500°C (932TF). A doua fază crește și mai mult temperatura DPF la 600°C (1112°F), care este temperatura optimă pentru arderea particulelor. Această temperatură este menținută timp de 15-20 de minute pentru a arde complet solidele din DPF. Procesul de ardere transformă particulele de carbon în dioxid de carbon și apă.



Temperatura de regenerare activă a DPF este controlată cu atenție de software-ul DPF pentru a menține temperatura necesară de 600°C (1112°F) la intrarea DPF. Sistemul de management al temperaturii asigură că limitele de temperatură de funcționare ale turbocompresorului și convertizorului catalitic nu sunt depășite. Temperatura de admisie a turbocompresorului nu trebuie să depășească 830°C (1526TF), temperatura convertizorului catalitic nu trebuie să depășească 800°C (1472TF), iar temperatura de evacuare trebuie să rămână sub 750°C (1382°F).

În timpul regenerării active, au loc următoarele procese, controlate de ECM:

• Turbocompresorul este menținut în poziția complet deschis. Acest lucru minimizează transferul de căldură de la gazele de eșapament la turbocompresor și reduce debitul de gaze de eșapament, permițând încălzirea optimă a DPF. Dacă șoferul dorește să mărească cuplul, lamele turbocompresorului pot fi închise dacă este necesar.
• Supapa de accelerație se închide, deoarece aceasta ajută la creșterea temperaturii de evacuare și reduce debitul de evacuare, ceea ce reduce timpul necesar ca DPF să se încălzească la temperatura optimă.
• Supapa de recirculare a gazelor de eșapament (EGR) se închide. Utilizarea EGR reduce temperatura de evacuare și, prin urmare, nu permite atingerea temperaturii optime a DPF.

Dacă, din cauza utilizării vehiculului și/sau a stilului de condus, procesul de regenerare activă nu poate fi efectuat sau DPF-ul nu poate fi regenerat, distribuitorul poate efectua o regenerare forțată a DPF. Acest lucru se poate face fie prin conducerea vehiculului până când motorul atinge temperatura normală de funcționare și apoi conducerea cu o viteză de cel puțin 48 km/h timp de 20 de minute, fie prin conectarea vehiculului la un sistem de diagnosticare aprobat Land Rover, care vă va ajuta să aveți o specialistul efectuează procedura de regenerare automată pentru curățarea DPF.

Sistem de control al filtrului de particule diesel

Pentru a obține o performanță optimă a DPF și a preveni înfundarea, starea DPF trebuie monitorizată în mod constant. ECM conține software-ul DPF, care controlează monitorizarea și funcționarea sistemului DPF și, de asemenea, monitorizează alte date ale vehiculului pentru a determina perioadele de regenerare și intervalele de întreținere.

Software-ul DPF poate fi împărțit în trei module de control software separate: Modulul de control DPF, Modulul de gestionare a combustibilului DPF și Modulul de control al fluxului de aer DPF.

Aceste trei module sunt controlate de un al patrulea modul software numit modul de potrivire DPF. Modulul de potrivire controlează funcționarea altor module atunci când este primită o cerere de regenerare activă. Modulul de control DPF este un subsistem al modulului de potrivire DPF.

Modul de control al consumului de combustibil DPF

Modulul de gestionare a combustibilului DPF controlează următoarele funcții:

• Sincronizarea a patru injecții separate pe cursă de lucru și cantitatea de combustibil injectată (injecție preliminară, principală și două injecții suplimentare).
• Presiunea de injecție și comutarea între trei niveluri diferite de calibrare a injecției.

Funcțiile de mai sus depind de starea convertizorului catalitic și a DPF.

Pe lângă măsurarea activității catalizatorului și DPF, injecția controlată determină nivelul de injecție necesar. Sistemul de management al combustibilului calculează cantitatea de combustibil și momentul celor patru injecții separate pentru fiecare dintre cele trei niveluri de calibrare a presiunii de injecție și, de asemenea, controlează comutarea între niveluri.



Sunt necesare două injecții suplimentare pentru a separa funcțiile de creștere a temperaturii gazelor din cilindru și producția de hidrocarburi. Prima injecție boost este utilizată pentru a genera temperaturi mai ridicate ale gazului în cilindru, menținând în același timp același cuplu motor ca în timpul funcționării normale a motorului (fără regenerare). A doua injecție de impuls este utilizată pentru a produce hidrocarburi prin direcționarea combustibilului nears către convertorul catalitic fără a crește cuplul motorului.

Modul de control al debitului de aer DPF

Modulul de control al fluxului de aer DPF controlează următoarele funcții:

• Sistem de control EGR
• Sistem de control al presiunii de supraalimentare
• Sistem de control al temperaturii și presiunii aerului de admisie

În timpul regenerării active, EGR este oprit și se calculează activarea în buclă închisă a regulatorului de presiune de încărcare. Modulul de control al debitului de aer monitorizează presiunea aerului și nivelurile de temperatură din galeria de admisie. Acest control este necesar pentru a obține condițiile corecte în interiorul cilindrului pentru arderea stabilă și fiabilă a combustibilului injectat suplimentar.

Modulul controlează temperatura aerului de admisie activând supapa de accelerație EGR și reglând presiunea de supraalimentare.

Modul de potrivire DPF

Modulul de potrivire DPF, la primirea unei cereri de regenerare de la modulul de control, inițiază și negociază următoarele solicitări de regenerare DPF:

• Dezactivarea EGR
• Controlul presiunii de supraalimentare
• Sarcina crescută a motorului
• Controlul presiunii și temperaturii aerului în galeria de admisie
• Controlul injecției de combustibil

Când modulul de control emite o cerere de regenerare, modulul potrivit solicită oprirea EGR și presiunea de supraalimentare necesară pentru regenerare. Apoi așteaptă feedback de la sistemul EGR pentru a confirma că supapa EGR este închisă.

Când supapa EGR se închide, modulul de control inițiază o solicitare de creștere a sarcinii motorului prin controlul temperaturii și presiunii aerului de admisie.

După ce primește confirmarea că condițiile de admisie sunt sub control sau că timpul de calibrare a expirat, modulul potrivit intră într-o stare de așteptare când șoferul eliberează pedala de accelerație. Dacă se întâmplă acest lucru sau expiră timpul de calibrare, modulul de potrivire generează o solicitare de control al injecției de combustibil pentru a crește temperatura de evacuare.

Senzor de presiune diferențială

Numele articolului	Numărul de catalog al piesei de schimb	Descriere
1		Conexiune de joasă presiune
2		Conductă de înaltă presiune
3		Conector electric

Senzorul de presiune diferențială este montat pe un suport atașat la cutia de transfer.

Senzorul de presiune diferențială este utilizat de software pentru a monitoriza starea DPF. Cele două conducte de pe senzor sunt conectate prin tuburi la intrarea și la ieșirea DPF. Tuburile permit senzorului să măsoare presiunea DPF la intrare și la ieșire.

Pe măsură ce cantitatea de particule prinsă în DPF crește, presiunea pe partea de intrare a DPF crește în raport cu partea de ieșire. Software-ul DPF utilizează această comparație în combinație cu alte date pentru a calcula numărul acumulat de particule capturate.

Măsurând diferența de presiune dintre intrarea și ieșirea DPF și temperatura DPF, software-ul DPF poate determina dacă filtrul DPF este înfundat și necesită regenerare.

Senzori de temperatura DPF

Sistemul DPF folosește trei senzori de temperatură. Primul senzor este instalat imediat după turbocompresor în conducta de admisie a convertizorului catalitic, al doilea este instalat în conducta de ieșire a convertizorului catalitic, iar al treilea senzor este instalat în conducta conică de evacuare DPF.

Senzorii măsoară temperatura gazelor de eșapament la ieșirea din turbocompresor, după convertizorul catalitic și după trecerea prin DPF și oferă informațiile necesare pentru a calcula temperatura DPF.

Aceste informații sunt utilizate în combinație cu alte date pentru a calcula cantitatea de particule acumulate și pentru a controla temperatura DPF.

Indicatie pe tabloul de bord

Dacă vehiculul efectuează în mod regulat călătorii scurte la viteze mici, este posibil ca regenerarea eficientă a DPF să nu fie posibilă.

În acest caz, software-ul DPF determină că DPF este înfundat pe baza semnalelor de la senzorul de presiune diferențială și emite următoarele avertismente șoferului:

Numele articolului	Numărul de catalog al piesei de schimb	Descriere
1		'DPF FULL VISIT DEALER' (DPF UMPLUT, VIZITA DEALER-ULUI)
2		"DPF FULL"

Vehiculele echipate cu un DPF și un grup de instrumente de nivel înalt folosesc mesaje de pe afișajul centrului de mesaje pentru a alerta șoferul cu privire la starea DPF.

Când DPF este plin, șoferul este informat prin mesajul "DPF FULL" însoțit de un simbol de referință. După cum este descris în Manualul de utilizare, șoferul trebuie să conducă vehiculul până când motorul atinge temperatura normală de funcționare și apoi să conducă cu o viteză de cel puțin 30 mph (48 km/h) timp de 20 de minute. Odată ce regenerarea DPF este finalizată cu succes, mesajul "DPF FULL" nu va mai fi afișat.

Dacă software-ul DPF determină că DPF este încă înfundat, va fi afișat mesajul "DPF FULL VISIT DEALER". Șoferul ar trebui să viziteze un dealer autorizat pentru a efectua o regenerare forțată a DPF.

Efectele secundare ale filtrului de particule diesel (DPF)

Următoarea secțiune descrie unele dintre efectele secundare cauzate de procesul de regenerare activă.

Diluarea uleiului de motor

Diluarea uleiului de motor poate apărea din cauza cantităților mici de combustibil care intră în carter în timpul fazei de post-injecție. Din acest motiv, au fost introduse calcule bazate pe stilul de condus pentru a reduce intervalele de service la schimbarea uleiului atunci când este necesar. Soferul este instiintat de necesitatea schimbarii uleiului printr-un mesaj pe tabloul de bord.

Software-ul DPF monitorizează stilul de condus al vehiculului și frecvența și durata regenerării active. Folosind aceste informații, pot fi făcute calcule despre diluția uleiului de motor. Când software-ul DPF calculează că diluția uleiului de motor a atins un prag prestabilit (combustibilul reprezintă 7% din volumul de ulei), pe tabloul de bord este afișat un mesaj de service.

În funcție de stilul dvs. de condus, unele vehicule pot necesita o schimbare a uleiului mai devreme decât intervalul programat. Dacă este afișat un mesaj de service, vehiculul trebuie să fie complet întreținut și contorul intervalului de service va fi resetat.

Consumul de combustibil

În timpul procesului de regenerare activ a DPF, consumul de combustibil crește. Cu toate acestea, deoarece regenerarea activă are loc rar și pentru o perioadă limitată de timp, consumul total de combustibil crește cu aproximativ 2%. Combustibilul suplimentar utilizat în timpul procesului de regenerare activă se adaugă la consumul instantaneu de combustibil, iar consumul mediu de combustibil este afișat pe tabloul de bord.