Filter pevných častíc (DPF) 2,7 l (Discovery 3)

Na vozidlách od modelového roku 2008 je na želanie k dispozícii filter pevných častíc (DPF).

POZNÁMKA: Výfukový systém bez DPF je dostupný aj pre vozidlá od modelového roku 2008.

Systém DPF znižuje emisie pevných častíc nafty na zanedbateľnú úroveň.

Prvky systému DPF

Názov položky	Katalógové číslo náhradného dielu	Popis
1		Snímač teploty výfukových plynov (pred katalyzátorom)
2		Snímač teploty výfukových plynov (za katalyzátorom)
3		Rúrka snímača vysokého tlaku
4		Senzor diferenčného tlaku
5		Rúrka snímača nízkeho tlaku
6		Snímač teploty výfukových plynov (po DPF)
7		Filter pevných častíc
8		Katalyzátor

Emisie pevných častíc sa vyskytujú vo forme čierneho dymu, ktorý vznetový motor pri určitých podmienkach zaťaženia vyžaruje. Výfukové plyny sú komplexnou zmesou tuhých a kvapalných prvkov, pričom pevné častice tvoria predovšetkým mikroguľôčky uhlíka, na ktorých kondenzujú uhľovodíky uvoľnené z paliva a motorových mazív.



Systém DPF pozostáva z nasledujúcich prvkov:

• Filter pevných častíc
• Riadiaci softvér DPF zabudovaný do riadiaceho modulu motora (ECM)
• Senzor diferenčného tlaku

Filter pevných častíc

DPF sa nachádza vo výfukovom systéme za katalyzátorom. Hlavnou charakteristikou DPF je jeho schopnosť regenerácie. Regenerácia je spaľovanie pevných častíc zachytených vo filtri, čo zabraňuje upchávaniu filtra a umožňuje voľný prechod výfukových plynov. Proces regenerácie prebieha vo vypočítaných intervaloch a vodič si ho nevšimne.

Regenerácia je veľmi dôležitá, pretože preplnenie filtra môže spôsobiť poškodenie motora v dôsledku príliš vysokého protitlaku výfukových plynov a aj samotný filter sa môže zlomiť alebo zničiť. Produkty zachytené filtrom sú najmä častice uhlíka s absorbovanými uhľovodíkmi.

Názov položky	Katalógové číslo náhradného dielu	Popis
A		Predná strana so striedavo uzavretými bunkami
B		Pohľad zboku zobrazujúci prietok výfukových plynov prechádzajúci cez filter a častice, ktoré sa zhromažďujú vo filtri
C		Zadná strana so striedajúcimi sa uzavretými bunkami

DPF využíva filtračnú technológiu založenú na filtri s katalytickým povlakom. DPF je vyrobený z karbidu kremíka uzavretého v oceľovej nádobe, ktorá má vynikajúcu odolnosť proti tepelným šokom a tepelnú vodivosť. DPF je navrhnutý tak, aby spĺňal prevádzkové potreby na udržanie optimálneho protitlaku.



Pórovitý povrch filtra pozostáva z mnohých malých paralelných kanálikov umiestnených pozdĺžne vo vzťahu k výfukovému systému. Susedné kanály vo filtri sú na konci striedavo uzavreté. Táto konštrukcia núti výfukové plyny prechádzať cez porézne steny filtra, ktoré fungujú ako filtračné médium. Pevné látky príliš veľké na to, aby prešli cez porézny povrch, sa zhromažďujú a ukladajú v kanáloch.

Ak sa pevné častice, ktoré sa hromadia na filtri, neodstránia, môže byť zablokovaný priechod výfukových plynov. Na odstránenie pevných častíc sa používa proces regenerácie, pri ktorom dochádza k oxidácii pevných častíc.

Regenerácia DPF je riadená teplotou výfukových plynov a DPF. DPF má povrch filtra s úpravou "wash coat", ktorá obsahuje platinu a ďalšie aktívne zložky a je podobná úprave katalyzátora. Pri určitej teplote "wash coat" výfukových plynov a DPF aktivuje okrem oxidácie oxidu uhoľnatého a uhľovodíkov aj spaľovanie pevných častíc.

Teploty výfukových plynov a DPF sú riadené softvérom DPF v ECM. Softvér DPF monitoruje zaťaženie DPF na základe štýlu jazdy, prejdenej vzdialenosti a signálov zo snímačov diferenčného tlaku a snímačov teploty. Keď sa dosiahne vopred stanovená úroveň objemu pevných častíc, DPF sa aktívne regeneruje. Vykonáva sa v spolupráci s ECM reguláciou rôznych funkcií riadenia motora, ako napríklad:

• vstrekovanie paliva
• regulácia prietoku nasávaného vzduchu pomocou škrtiacej klapky
• systém recirkulácie výfukových plynov
• ovládanie plniaceho tlaku

Proces regenerácie je možný vďaka elasticite motora so systémom vstrekovania common-rail, ktorý zabezpečuje presné riadenie dodávky paliva, tlaku paliva a vstrekovania. Tieto parametre sú nevyhnutné na zabezpečenie efektívneho procesu regenerácie.



Na regeneráciu DPF slúžia dva filtre – aktívny a pasívny.

Pasívna regenerácia

Pasívna regenerácia nevyžaduje špeciálny zásah zo strany riadiaceho systému motora a prebieha počas normálnej prevádzky motora. Vďaka pasívnej regenerácii sa pevné častice usadené v DPF pomaly premieňajú na oxid uhličitý. Tento proces je aktívny, keď teplota DPF dosiahne 250°C (482°F). Pri vysokých rýchlostiach a veľkom zaťažení motora sa tento proces stáva nepretržitým.

Pri pasívnej regenerácii sa len časť pevných látok premení na oxid uhličitý. Je to preto, že proces chemickej reakcie je účinný len v rámci normálneho rozsahu prevádzkových teplôt od 250°C do 500°C (482°F až 932°F).

Nad týmto teplotným rozsahom sa účinnosť premeny pevných častíc na oxid uhličitý zvyšuje so zvyšujúcou sa teplotou DPF. Takéto teploty je možné dosiahnuť iba prostredníctvom aktívneho regeneračného procesu.

Aktívna regenerácia

Aktívna regenerácia začína, keď objem častíc v DPF dosiahne prahovú úroveň, ktorá je monitorovaná alebo určená riadiacim softvérom DPF. Výpočty prahu berú do úvahy štýl jazdy, prejdenú vzdialenosť a signály spätného tlaku zo snímača diferenčného tlaku.

K aktívnej regenerácii dochádza spravidla každých 725 km, ale frekvencia regenerácie je značne závislá od jazdných podmienok vozidla. Napríklad, keď auto jazdí s miernym zaťažením v mestskej premávke, aktívna regenerácia bude prebiehať častejšie. Je to spôsobené rýchlejším hromadením pevných častíc v DPF v porovnaní s režimami, keď vozidlo jazdí vysokou rýchlosťou a dochádza k pasívnej regenerácii.



Softvér DPF obsahuje počítadlo kilometrov, ktoré spúšťa regeneráciu a slúži na zálohovanie aktívnej regenerácie. Regenerácia sa vyžaduje na základe prejdenej vzdialenosti, pokiaľ nie je iniciovaná signálom spätného tlaku zo snímača diferenčného tlaku.

Aktívna regenerácia DPF začína, keď teplota DPF stúpne na teplotu spaľovania pevných častíc. Teplota DPF sa zvyšuje v dôsledku zvýšenia teploty výfukových plynov. To sa dosiahne zavedením dodatočnej injekcie po predbežnej a hlavnej injekcii.

Softvér DPF monitoruje signály z dvoch snímačov teploty DPF na určenie teploty DPF. V závislosti od teploty DPF softvér DPF požaduje, aby ECM vykonal jeden alebo dva dodatočné cykly vstrekovania paliva:

• Prvé dodatočné vstrekovanie paliva spomalí spaľovanie vo vnútri valca, čím sa zvýši teplota výfukových plynov.
• K druhému dodatočnému vstrekovaniu paliva dôjde neskôr v cykle hnacieho zdvihu. Palivo sa čiastočne spaľuje vo valci; časť nespáleného paliva vstupuje do výfukového systému, kde iniciuje exotermickú reakciu v katalyzátore, čím ďalej zvyšuje teplotu DPF.

Proces aktívnej regenerácie trvá približne 20 minút. Prvá fáza zvýši teplotu DPF na 500°C (932TF). Druhá fáza ďalej zvyšuje teplotu DPF na 600°C (1112°F), čo je optimálna teplota pre spaľovanie častíc. Táto teplota sa udržiava 15-20 minút, aby sa úplne spálili pevné látky v DPF. Proces spaľovania premieňa uhlíkové častice na oxid uhličitý a vodu.

Teplota aktívnej regenerácie DPF je starostlivo kontrolovaná softvérom DPF, aby sa udržala požadovaná teplota 600°C (1112°F) na vstupe DPF. Systém riadenia teploty zabezpečuje, že nie sú prekročené limity prevádzkovej teploty turbodúchadla a katalyzátora. Vstupná teplota turbodúchadla nesmie prekročiť 830°C (1526TF), teplota katalyzátora nesmie prekročiť 800°C (1472TF) a teplota výfukových plynov musí zostať pod 750°C (1382°F).



Počas aktívnej regenerácie prebiehajú nasledujúce procesy riadené ECM:

• Turbodúchadlo je udržiavané v úplne otvorenej polohe. To minimalizuje prenos tepla z výfukových plynov do turbodúchadla a znižuje prietok výfukových plynov, čo umožňuje optimálne zahrievanie DPF. Ak si vodič želá zvýšiť krútiaci moment, v prípade potreby sa dajú zavrieť lopatky turbodúchadla.
• Škrtiaca klapka sa zatvorí, pretože to pomáha zvyšovať teplotu výfukových plynov a znižuje prietok výfukových plynov, čím sa skracuje čas potrebný na zahriatie DPF na optimálnu teplotu.
• Ventil recirkulácie výfukových plynov (EGR) sa zatvorí. Použitie EGR znižuje teplotu výfukových plynov a preto neumožňuje dosiahnuť optimálnu teplotu DPF.

Ak z dôvodu používania vozidla a/alebo štýlu jazdy nie je možné vykonať proces aktívnej regenerácie alebo nie je možné regenerovať DPF, predajca môže vykonať nútenú regeneráciu DPF. Dá sa to dosiahnuť buď jazdou s vozidlom, kým motor nedosiahne normálnu prevádzkovú teplotu a potom jazdou rýchlosťou aspoň 48 km/h po dobu 20 minút, alebo pripojením vozidla k diagnostickému systému schválenému spoločnosťou Land Rover, ktorý vám pomôže odborník vykoná postup automatickej regenerácie na čistenie DPF.

Riadiaci systém filtra pevných častíc

Pre dosiahnutie optimálneho výkonu DPF a zabránenie upchávania je potrebné stav DPF neustále monitorovať. ECM obsahuje softvér DPF, ktorý riadi monitorovanie a prevádzku systému DPF a tiež monitoruje ďalšie údaje vozidla, aby určil periódy regenerácie a intervaly údržby.



Softvér DPF možno rozdeliť do troch samostatných softvérových riadiacich modulov: riadiaci modul DPF, modul riadenia paliva DPF a modul riadenia prietoku vzduchu DPF.

Tieto tri moduly sú riadené štvrtým softvérovým modulom nazývaným modul prispôsobenia DPF. Zodpovedajúci modul riadi činnosť ostatných modulov, keď je prijatá požiadavka na aktívnu regeneráciu. Riadiaci modul DPF je podsystémom modulu prispôsobenia DPF.

Modul kontroly spotreby paliva DPF

Modul riadenia paliva DPF riadi nasledujúce funkcie:

• Synchronizácia štyroch samostatných vstrekov na pracovný zdvih a množstva vstrekovaného paliva (predbežný, hlavný a dva dodatočné vstreky).
• Vstrekovací tlak a prepínanie medzi tromi rôznymi úrovňami kalibrácie vstrekovania.

Vyššie uvedené funkcie závisia od stavu katalyzátora a DPF.

Okrem merania aktivity katalyzátora a DPF, riadené vstrekovanie určuje požadovanú úroveň vstrekovania. Systém riadenia paliva vypočítava množstvo paliva a načasovanie štyroch samostatných vstrekov pre každú z troch úrovní kalibrácie vstrekovacieho tlaku a tiež riadi prepínanie medzi úrovňami.

Na oddelenie funkcií zvyšovania teploty plynov vo valci a produkcie uhľovodíkov sú potrebné dve dodatočné vstreky. Prvé posilňovacie vstrekovanie sa používa na generovanie vyšších teplôt plynu vo valci pri zachovaní rovnakého krútiaceho momentu motora ako pri normálnej (bez regenerácie) prevádzky motora. Druhé posilňovacie vstrekovanie sa používa na výrobu uhľovodíkov nasmerovaním nespáleného paliva do katalyzátora bez zvýšenia krútiaceho momentu motora.

Modul riadenia prietoku vzduchu DPF

Modul riadenia prietoku vzduchu DPF riadi nasledujúce funkcie:

• Riadiaci systém EGR
• Systém riadenia plniaceho tlaku
• Systém kontroly teploty a tlaku nasávaného vzduchu

Počas aktívnej regenerácie sa EGR vypne a vypočíta sa aktivácia regulátora plniaceho tlaku v uzavretej slučke. Modul riadenia prietoku vzduchu monitoruje úrovne tlaku vzduchu a teploty v sacom potrubí. Táto kontrola je potrebná na dosiahnutie správnych podmienok vo vnútri valca pre stabilné a spoľahlivé spaľovanie dodatočne vstrekovaného paliva.

Modul riadi teplotu nasávaného vzduchu aktiváciou škrtiacej klapky EGR a reguláciou plniaceho tlaku.

Modul zhody DPF

Modul párovania DPF po prijatí požiadavky na regeneráciu z riadiaceho modulu iniciuje a vyjednáva nasledujúce požiadavky na regeneráciu DPF:

• Vypnutie EGR
• Ovládanie plniaceho tlaku
• Zvýšené zaťaženie motora
• Ovládanie tlaku a teploty vzduchu v sacom potrubí
• Ovládanie vstrekovania paliva

Keď riadiaci modul vydá požiadavku na regeneráciu, zodpovedajúci modul požaduje vypnutie EGR a plniaci tlak potrebný na regeneráciu. Potom čaká na spätnú väzbu od systému EGR, ktorá potvrdí, že ventil EGR je zatvorený.

Keď sa ventil EGR zatvorí, riadiaci modul spustí požiadavku na zvýšenie zaťaženia motora riadením teploty a tlaku nasávaného vzduchu.

Po prijatí potvrdenia, že podmienky nasávania sú pod kontrolou alebo že čas kalibrácie uplynul, prispôsobovací modul prejde do čakacieho stavu, keď vodič uvoľní plynový pedál. Ak k tomu dôjde alebo uplynie čas kalibrácie, prispôsobovací modul vygeneruje požiadavku na riadenie vstrekovania paliva, aby sa zvýšila teplota výfukových plynov.

Senzor diferenčného tlaku

Názov položky	Katalógové číslo náhradného dielu	Popis
1		Nízkotlakové pripojenie
2		Vysokotlakové potrubie
3		Elektrický konektor

Snímač diferenčného tlaku je namontovaný na konzole pripevnenej k prenosovej skrini.

Senzor diferenčného tlaku používa softvér na monitorovanie stavu DPF. Dve rúrky na snímači sú spojené rúrkami so vstupnou a výstupnou stranou DPF. Rúry umožňujú senzoru merať tlak DPF na vstupe a výstupe.

Keď sa množstvo pevných častíc zachytených v DPF zvyšuje, tlak na vstupnej strane DPF sa zvyšuje v porovnaní s výstupnou stranou. Softvér DPF používa toto porovnanie v kombinácii s inými údajmi na výpočet akumulovaného počtu zachytených častíc.

Meraním tlakového rozdielu medzi vstupom a výstupom DPF a teplotou DPF dokáže softvér DPF určiť, či je DPF filter upchatý a vyžaduje regeneráciu.

DPF snímače teploty

Systém DPF využíva tri snímače teploty. Prvý snímač sa inštaluje hneď za turbodúchadlom do sacieho potrubia katalyzátora, druhý sa inštaluje do výfukového potrubia katalyzátora a tretí snímač sa inštaluje do výfukového kužeľového potrubia DPF.

Snímače merajú teplotu výfukových plynov na výstupe z turbodúchadla, za katalyzátorom a po prechode cez DPF a poskytujú informácie potrebné na výpočet teploty DPF.

Tieto informácie sa používajú v kombinácii s ďalšími údajmi na výpočet množstva nahromadených pevných častíc a na kontrolu teploty DPF.

Indikácia na prístrojovej doske

Ak vozidlo pravidelne absolvuje krátke jazdy nízkou rýchlosťou, účinná regenerácia DPF nemusí byť možná.

V tomto prípade softvér DPF určí, že DPF je upchatý na základe signálov zo snímača diferenčného tlaku a vydá vodičovi nasledujúce upozornenia:

Názov položky	Katalógové číslo náhradného dielu	Popis
1		"DPF ÚPLNÁ NÁVŠTEVA PREDAJCA"
2		'DPF FULL'

Vozidlá vybavené DPF a združeným prístrojom na vysokej úrovni používajú správy na displeji centra správ, aby upozornili vodiča na stav DPF.

Keď je DPF plný, vodič je informovaný správou "DPF FULL" sprevádzanou referenčným symbolom. Ako je uvedené v používateľskej príručke, vodič by mal jazdiť s vozidlom, kým motor nedosiahne normálnu prevádzkovú teplotu, a potom by mal jazdiť rýchlosťou aspoň 48 km/h po dobu 20 minút. Po úspešnom dokončení regenerácie DPF sa správa "DPF FULL" už nebude zobrazovať.

Ak softvér DPF určí, že DPF je stále upchatý, zobrazí sa správa "DPF FULL VISIT DEALER". Vodič by mal navštíviť autorizovaného predajcu, aby vykonal nútenú regeneráciu DPF.

Vedľajšie účinky filtra pevných častíc (DPF)

Nasledujúca časť popisuje niektoré vedľajšie účinky spôsobené procesom aktívnej regenerácie.

Riedenie motorového oleja

K zriedeniu motorového oleja môže dôjsť v dôsledku malého množstva paliva vstupujúceho do kľukovej skrine počas fázy po vstreknutí. Z tohto dôvodu boli zavedené výpočty založené na štýle jazdy, aby sa v prípade potreby skrátili servisné intervaly výmeny oleja. Na nutnosť výmeny oleja je vodič upozornený správou na prístrojovom paneli.

Softvér DPF monitoruje jazdný štýl vozidla a frekvenciu a trvanie aktívnej regenerácie. Pomocou týchto informácií je možné vykonať výpočty riedenia motorového oleja. Keď softvér DPF vypočíta, že riedenie motorového oleja dosiahlo prednastavenú hranicu (palivo je 7 % objemu oleja), na prístrojovej doske sa zobrazí servisné hlásenie.

V závislosti od vášho štýlu jazdy môžu niektoré vozidlá vyžadovať výmenu oleja skôr, ako je plánovaný interval. Ak sa zobrazí servisné hlásenie, vozidlo musí byť kompletne servisované a počítadlo servisných intervalov sa vynuluje.

Spotreba paliva

Počas procesu aktívnej regenerácie DPF sa zvyšuje spotreba paliva. Keďže však k aktívnej regenerácii dochádza zriedkavo a na obmedzený čas, celková spotreba paliva sa zvýši približne o 2 %. Dodatočné palivo použité počas procesu aktívnej regenerácie sa pripočíta k okamžitej spotrebe paliva a na prístrojovej doske sa zobrazí priemerná spotreba paliva.