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.
Elemente ale sistemului DPF
Numele articolului | Numar piesa de schimb | Descriere |
1 | Senzor de temperatură de evacuare (înaintea catalizatorului) | |
2 | Senzor de temperatură de evacuare (după 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 |
Particulele sunt emise sub formă de fum negru de la un motor diesel în anumite condiții de sarcină. Gazele de eșapament sunt un amestec complex de elemente solide și lichide, particulele fiind în principal microsfere de carbon pe care se condenează hidrocarburile eliberate din combustibil și lubrifianți pentru motor.
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, care previne blocarea filtrului și permite trecerea liberă a gazelor de eșapament. Procesul de regenerare are loc la intervale calculate și nu este observat de șoferul mașinii.
Regenerarea joacă un rol foarte important, deoarece un filtru supraumplut 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 adsorbite.
Numele articolului | Numar piesa de schimb | Descriere |
A | Partea frontală cu celule închise alternativ | |
B | Vedere laterală care arată fluxul de gaze de eșapament prin filtru și particulele colectate 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 proiectat având în vedere nevoile operaționale pentru a menține contrapresiunea optimă.
Suprafața poroasă a filtrului constă din multe canale paralele mici situate longitudinal față de 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 gazelor de eșapament și de DPF. DPF are o suprafață de filtru tratată "wash coat", care include platină și alte componente active și este similar cu procesarea unui convertor catalitic. La anumite temperaturi ale gazelor de eșapament și DPF "wash coat" activează arderea particulelor în plus față de oxidarea monoxidului de carbon și a hidrocarburilor.
Temperaturile gazelor de eșapament 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 nivelul predeterminat al volumului de solide este atins, DPF este regenerat activ. Se realizează în cooperare cu ECM prin reglementarea diferitelor funcții de management al motorului, cum ar fi:
- injecție de combustibil
- controlul debitului de aer admis cu clapeta de accelerație
- sistem de recirculare a gazelor de eșapament
- controlul presiunii de supraalimentare
Pentru regenerarea DPF sunt utilizate 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 atunci când temperatura DPF atinge 250°C (482°F). La viteze mari și la sarcină mare asupra motorului, acest proces devine continuu.
În timpul regenerării pasive, doar o parte din particulele sunt transformate 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 până la 932°F).
Peste acest interval de temperatură, eficiența conversiei particulelor în dioxid de carbon crește odată cu creșterea temperaturii DPF. Aceste temperaturi pot fi atinse doar printr-un proces de regenerare activ.
Regenerare activă
Regenerarea activă începe atunci când cantitatea de particule din DPF atinge un nivel de prag care este monitorizat sau determinat de software-ul de control al DPF. Calculul pragului ia 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 mașinii. De exemplu, atunci când conduceți o mașină cu o sarcină mică în traficul orașului, regenerarea activă va avea loc mai des. Acest lucru este cauzat de o acumulare mai rapidă de particule în DPF în comparație cu modurile în care vehiculul este condus la viteză mare și are loc regenerarea pasivă.
Software-ul DPF conține un odometru 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 un transmițător de presiune diferențială.
Regenerarea DPF activă începe atunci când temperatura DPF crește până la temperatura de ardere a particulelor. Temperatura DPF este crescută prin creșterea temperaturii gazelor de eșapament. Acest lucru se realizează prin introducerea unei injecții suplimentare după injecția pilot și principală.
Software-ul DPF monitorizează semnalele de la cei doi senzori de temperatură DPF pentru a determina temperatura DPF. În funcție de temperatura DPF, software-ul DPF va solicita ECM să efectueze unul sau două cicluri post-injecție de combustibil:
- Prima post-injectare a combustibilului încetinește arderea în interiorul cilindrului, ceea ce crește temperatura gazelor de eșapament.
- A doua injecție post-combustibil are loc mai târziu în ciclul cursei de putere. Combustibilul arde parțial 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.
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 control al temperaturii împiedică turbocompresorul și convertizorul catalitic să depășească limitele de temperatură de funcționare. Temperatura la intrarea turbocompresorului nu trebuie să depășească 830°C (1526TF), temperatura convertizorului catalitic nu trebuie să depășească 800°C (1472TF), iar temperatura de ieșire 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 gazul de eșapament la turbocompresor și reduce debitul de gaz de eșapament pentru a obține o încălzire optimă a DPF. Dacă șoferul dorește să mărească cuplul, dacă este necesar, paletele turbocompresorului pot fi închise.
- Supapa de accelerație se închide deoarece aceasta ajută la creșterea temperaturii gazelor de eșapament și reduce debitul gazelor de eșapament, ceea ce scurtează timpul de încălzire a DPF-ului până la temperatura optimă.
- Supapa de recirculare a gazelor de eșapament se închide (EGR). Utilizarea EGR reduce temperatura gazelor de eșapament și, prin urmare, nu atinge temperatura optimă a 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 DPF care gestionează monitorizarea și funcționarea sistemului DPF și, de asemenea, monitorizează alte date ale vehiculului pentru a determina perioadele de regenerare și intervalele de service.
Software-ul DPF poate fi împărțit în trei module software de control separate: modulul de control DPF, modulul de control al debitului de combustibil DPF și modulul de control al debitului de aer DPF.
Aceste trei module sunt controlate de un al patrulea modul software, care se numește modul de potrivire DPF. Modulul de potrivire controlează funcționarea altor module atunci când este solicitată o regenerare activă. Modulul de control DPF este un subsistem al modulului de potrivire DPF.
Modul de control al combustibilului DPF
Modulul de gestionare a combustibilului DPF controlează următoarele funcții:
- Sincronizarea a patru injecții separate pe cursă de lucru și cantitatea de combustibil injectată (injectii preliminare, principale si doua suplimentare).
- Presiunea de injecție și comutarea între trei niveluri diferite de calibrare a injecției.
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 a patru injecții separate pentru fiecare dintre cele trei niveluri de calibrare a presiunii de injecție și controlează comutarea între niveluri.
Sunt necesare două injecții suplimentare pentru a separa funcțiile de creștere a temperaturii gazelor din cilindru și de producere a hidrocarburilor. Prima post-injecție este utilizată pentru a genera o temperatură mai mare a gazelor din cilindri, în același timp cu menținerea aceluiași cuplu motor ca în mod normal (nu în timpul regenerării) funcţionarea motorului. A doua post-injecție este utilizată pentru a genera 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
Modulul controlează temperatura aerului de admisie prin acționarea clapetei EGR și ajustând presiunea de supraalimentare.
Modul de potrivire DPF
Modulul de coordonare DPF, la primirea unei cereri de regenerare de la modulul de control, inițiază și coordonează următoarele solicitări de regenerare DPF:
- Dezactivați EGR
- Controlul presiunii de supraalimentare
- Sarcina crescută a motorului
- Controlul presiunii și temperaturii aerului în colector
- Controlul injecției de combustibil
Când supapa EGR se închide, modulul de coordonare 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 trecut, modulul de potrivire intră într-o stare de așteptare ca șoferul să elibereze pedala de accelerație. Dacă se întâmplă acest lucru sau expiră timpul de calibrare, modulul de potrivire generează o solicitare pentru controlul injecției de combustibil pentru a crește temperatura gazelor de eșapament.
Senzor de presiune diferențială
Numele articolului | Numar piesa de schimb | Descriere |
1 | Conexiune de joasă presiune | |
2 | Conexiune 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 conducte la intrarea și la ieșirea DPF. Tuburile permit senzorului să măsoare presiunea DPF la admisie și la evacuare.
Pe măsură ce cantitatea de particule captate de DPF crește, presiunea pe partea de admisie a DPF crește în comparație cu partea de evacuare. Software-ul DPF utilizează această comparație în combinație cu alte date pentru a calcula numărul acumulat de particule prinse.
Măsurând diferența de presiune dintre intrarea și ieșirea DPF și temperatura DPF, software-ul DPF poate determina dacă DPF este înfundat și trebuie regenerat.
Senzori de temperatura DPF
Sistemul DPF folosește trei senzori de temperatură. Primul senzor este situat imediat după turbocompresor în conducta de admisie a convertizorului catalitic, al doilea este situat în conducta de evacuare a convertizorului catalitic, iar al treilea senzor este în conducta conică de ieșire a 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 împreună cu alte date pentru a calcula particulele acumulate și pentru a controla temperatura DPF.
Indicatie pe tabloul de bord
Dacă vehiculul face în mod regulat călătorii scurte la viteză mică, 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 | Numar piesa de schimb | Descriere |
1 | 'DPF FULL VISIT DEALER' (DPF COMPLET, VIZITAȚI DEALERUL) | |
2 | 'DPF FULL' (DPF PLIN) |
Vehiculele echipate cu un DPF și un grup de instrumente la nivel înalt folosesc mesaje de pe afișajul centrului de mesaje pentru a alerta șoferul cu privire la starea DPF.
Când DPF se umple, șoferul va fi informat printr-un mesaj "DPF FULL", urmat de un simbol de căutare. După cum este descris în Manualul de utilizare, șoferul trebuie să conducă vehiculul până când motorul se încălzește la temperatura normală de funcționare și apoi să continue să conducă cu o viteză de cel puțin 30 mph (48 km/h) timp de 20 de minute. După finalizarea cu succes a regenerării DPF, mesajul "DPF FULL" va înceta să se mai arate.
Dacă software-ul DPF determină că DPF este încă înfundat, va fi afișat un mesaj "DPF FULL VISIT DEALER". Șoferul ar trebui să viziteze un dealer autorizat pentru regenerarea forțată a DPF.
Efecte secundare ale filtrului de particule (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 unei cantități 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, dacă este necesar. Soferul este instiintat de necesitatea schimbarii uleiului printr-un mesaj pe tabloul de bord.
Software-ul DPF monitorizează stilul de condus, frecvența și durata regenerării active. Cu aceste informații se pot face calcule cu privire la diluția uleiului de motor. Când software-ul DPF calculează că diluția uleiului de motor a atins un prag predeterminat (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 înainte de intervalul programat. Dacă este afișat un mesaj de service, vehiculul are nevoie de un service complet, după care contorul intervalului de service va fi resetat.
Consum de combustibil
În timpul procesului de regenerare activă 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.
Comentarii la acest articol