NAPOMENA: Ispušni sustav bez DPF-a također je dostupan na vozilima od modelske godine 2008.
DPF sustav smanjuje emisije dizelskih čestica na zanemarive razine.
Elementi DPF sustava
| Ime proizvoda | Broj rezervnog dijela | Opis |
| 1 | Senzor temperature ispuha (prije katalizatora) | |
| 2 | Senzor temperature ispuha (nakon katalizatora) | |
| 3 | cijev senzora visokog tlaka | |
| 4 | Senzor diferencijalnog tlaka | |
| 5 | Cijev senzora niskog tlaka | |
| 6 | Senzor temperature ispuha (nakon DPF-a) | |
| 7 | filter čestica | |
| 8 | katalizator |
Čestice se emitiraju kao crni dim iz dizel motora pod određenim uvjetima opterećenja. Ispušni plinovi složena su mješavina krutih i tekućih elemenata, a čestice su uglavnom mikrosfere ugljika na kojima se kondenziraju ugljikovodici oslobođeni iz goriva i maziva motora.
DPF sustav sastoji se od sljedećih elemenata:
- filter čestica
- Softver za kontrolu DPF-a ugrađen u upravljački modul motora (ECM)
- Senzor diferencijalnog tlaka
Filter čestica
DPF se nalazi u ispušnom sustavu, iza katalizatora. Glavna karakteristika DPF-a je njegova sposobnost regeneracije. Regeneracija je izgaranje krutih čestica zarobljenih u filtru, čime se sprječava začepljenje filtra i omogućuje slobodan prolaz ispušnih plinova. Proces regeneracije odvija se u izračunatim intervalima i nije primjetan vozaču automobila.
Regeneracija ima vrlo važnu ulogu, budući da prenapunjeni filtar može uzrokovati oštećenje motora zbog previsokog povratnog tlaka ispušnih plinova, a sam filtar može puknuti ili biti uništen. Produkti koje filtar uhvati su uglavnom čestice ugljika s adsorbiranim ugljikovodicima.
| Ime proizvoda | Broj rezervnog dijela | Opis |
| A | Prednja strana s izmjeničnim zatvorenim ćelijama | |
| B | Pogled sa strane koji prikazuje protok ispušnih plinova kroz filtar i čestice prikupljene u filtru | |
| C | Stražnja strana s izmjeničnim zatvorenim ćelijama |
DPF koristi tehnologiju filtriranja koja se temelji na filtru s katalitičkim premazom. DPF je izrađen od silicijevog karbida u čeličnom spremniku koji ima izvrsnu otpornost na toplinski udar i karakteristike toplinske vodljivosti. DPF je dizajniran imajući na umu operativne potrebe za održavanje optimalnog protutlaka.
Porozna površina filtra sastoji se od mnogo malih paralelnih kanala koji se nalaze uzdužno u odnosu na ispušni sustav. Susjedni kanali u filteru se naizmjenično zatvaraju na kraju. Ovaj dizajn prisiljava ispušni plin da prolazi kroz porozne stijenke filtra, koje djeluju kao medij za filtar. Krutine koje su prevelike da bi mogle proći kroz poroznu površinu skupljaju se i pohranjuju u kanale.
Ako se krutine koje se nakupljaju na filtru ne uklone, prolaz ispušnih plinova može biti zapriječen. Za uklanjanje krutih čestica koristi se proces regeneracije u kojem se krute čestice oksidiraju.
Regeneracija DPF-a kontrolirana je temperaturom ispušnih plinova i DPF-a. DPF ima tretiranu površinu filtera "wash coat", koji uključuje platinu i druge aktivne komponente i sličan je obradi katalizatora. Pri određenim temperaturama ispušnih plinova i DPF-a "wash coat" aktivira izgaranje čestica uz oksidaciju ugljičnog monoksida i ugljikovodika.
Temperature ispušnih plinova i DPF-a kontrolira softver DPF-a u ECM-u. Softver za DPF prati opterećenje DPF-a na temelju stila vožnje, prijeđene udaljenosti i signala sa senzora diferencijalnog tlaka i senzora temperature. Kada se postigne unaprijed određena razina volumena krutih tvari, DPF se aktivno regenerira. Provodi se u suradnji s ECM-om kroz regulaciju različitih funkcija upravljanja motorom, kao što su:
- ubrizgavanje goriva
- kontrola protoka usisnog zraka pomoću leptira za gas
- sustav recirkulacije ispušnih plinova
- kontrola tlaka prednabijanja
Za regeneraciju DPF-a koriste se dva filtera - aktivni i pasivni.
Pasivna regeneracija
Pasivna regeneracija ne zahtijeva posebnu intervenciju sustava upravljanja motorom i odvija se tijekom normalnog rada motora. Zbog pasivne regeneracije, krute čestice taložene u DPF-u polako se pretvaraju u ugljični dioksid. Ovaj proces je aktivan kada temperatura DPF-a dosegne 250°C (482°F). Pri velikim brzinama i velikom opterećenju motora ovaj proces postaje kontinuiran.
Tijekom pasivne regeneracije samo se dio čestica pretvara u ugljični dioksid. To je zato što je proces kemijske reakcije učinkovit samo unutar normalnog radnog temperaturnog raspona od 250°C do 500°C (482°F do 932°F).
Iznad ovog temperaturnog raspona, učinkovitost pretvaranja čestica u ugljični dioksid raste s povećanjem temperature DPF-a. Te se temperature mogu postići samo aktivnim procesom regeneracije.
Aktivna regeneracija
Aktivna regeneracija počinje kada količina čestica u DPF-u dosegne graničnu razinu koju nadzire ili utvrđuje upravljački softver DPF-a. Izračun praga uzima u obzir stil vožnje, prijeđenu udaljenost i signale protutlaka sa senzora diferencijalnog tlaka.
U pravilu se aktivna regeneracija događa svakih 725 km, no učestalost regeneracije uvelike ovisi o uvjetima vožnje vozila. Na primjer, kada vozite automobil s malim opterećenjem u gradskom prometu, aktivna regeneracija će se događati češće. To je uzrokovano bržim nakupljanjem čestica u DPF-u u usporedbi s načinima rada u kojima se vozilo vozi velikom brzinom i dolazi do pasivne regeneracije.
DPF softver sadrži odometar koji pokreće regeneraciju i služi kao podrška aktivnoj regeneraciji. Regeneracija se zahtijeva na temelju prijeđene udaljenosti, osim ako nije pokrenuta signalom protutlaka iz transmitera diferencijalnog tlaka.
Aktivna regeneracija DPF-a počinje kada temperatura DPF-a poraste do temperature izgaranja čestica. Temperatura DPF-a povećava se povećanjem temperature ispušnih plinova. To se postiže uvođenjem dodatnog ubrizgavanja nakon probnog i glavnog ubrizgavanja.
Softver za DPF prati signale s dva temperaturna senzora DPF-a kako bi odredio temperaturu DPF-a. Ovisno o temperaturi DPF-a, softver DPF-a će zatražiti od ECM-a da izvede jedan ili dva ciklusa nakon ubrizgavanja goriva:
- Prvo naknadno ubrizgavanje goriva usporava izgaranje unutar cilindra, što povećava temperaturu ispušnih plinova.
- Drugo naknadno ubrizgavanje goriva događa se kasnije u ciklusu snage. Gorivo djelomično izgara u cilindru; dio neizgorjelog goriva ulazi u ispušni sustav, gdje pokreće egzotermnu reakciju u katalizatoru, dodatno povećavajući temperaturu DPF-a.
Aktivnu temperaturu regeneracije DPF-a pažljivo kontrolira DPF softver kako bi se održala potrebna temperatura od 600°C (1112°F) na ulazu DPF-a. Sustav kontrole temperature sprječava da turbopunjač i katalizator pređu granice radne temperature. Ulazna temperatura turbopunjača ne smije prelaziti 830°C (1526TF), temperatura katalizatora ne smije prijeći 800°C (1472TF), a izlazna temperatura mora ostati ispod 750°C (1382°F).
Tijekom aktivne regeneracije odvijaju se sljedeći procesi kojima upravlja ECM:
- Turbopunjač se održava u potpuno otvorenom položaju. To minimalizira prijenos topline s ispušnog plina na turbopunjač i smanjuje brzinu protoka ispušnog plina kako bi se postiglo optimalno zagrijavanje DPF-a. Ako vozač želi povećati okretni moment, ako je potrebno, lopatice turbopunjača mogu se zatvoriti.
- Ventil za gas se zatvara jer to pomaže povećati temperaturu ispušnih plinova i smanjuje brzinu protoka ispušnih plinova, što skraćuje vrijeme za zagrijavanje DPF-a na optimalnu temperaturu.
- Ventil za recirkulaciju ispušnih plinova se zatvara (EGR). Korištenje EGR-a smanjuje temperaturu ispušnih plinova i stoga ne postiže optimalnu temperaturu DPF-a.
Kontrolni sustav filtra čestica dizela
Kako bi se postigla optimalna učinkovitost DPF-a i spriječilo začepljenje, stanje DPF-a mora se stalno pratiti. ECM sadrži DPF softver koji upravlja nadzorom i radom DPF sustava te također nadzire druge podatke o vozilu kako bi odredio razdoblja regeneracije i servisne intervale.
Softver DPF može se podijeliti u tri odvojena upravljačka softverska modula: DPF upravljački modul, DPF modul za kontrolu protoka goriva i DPF modul za kontrolu protoka zraka.
Ova tri modula kontrolira četvrti softverski modul, koji se naziva DPF odgovarajući modul. Odgovarajući modul kontrolira rad drugih modula kada se traži aktivna regeneracija. Upravljački modul DPF-a je podsustav odgovarajućeg modula DPF-a.
DPF upravljački modul goriva
DPF modul za upravljanje gorivom kontrolira sljedeće funkcije:
- Sinkronizacija četiri odvojena ubrizgavanja po radnom taktu i količini ubrizganog goriva (preliminarne, glavne i dvije dodatne injekcije).
- Tlak ubrizgavanja i prebacivanje između tri različite razine kalibracije ubrizgavanja.
Uz mjerenje aktivnosti katalizatora i DPF-a, kontrolirano ubrizgavanje određuje potrebnu razinu ubrizgavanja. Sustav za upravljanje gorivom izračunava količinu goriva i vrijeme četiri odvojena ubrizgavanja za svaku od tri razine kalibracije tlaka ubrizgavanja i kontrolira prebacivanje između razina.
Dva dodatna ubrizgavanja potrebna su za odvajanje funkcija povećanja temperature plinova u cilindru i proizvodnje ugljikovodika. Prvo naknadno ubrizgavanje koristi se za stvaranje više temperature plinova u cilindrima u isto vrijeme uz održavanje istog okretnog momenta motora kao u normalnom (ne tijekom regeneracije) rad motora. Drugo naknadno ubrizgavanje koristi se za stvaranje ugljikovodika usmjeravanjem neizgorjelog goriva u katalizator bez povećanja okretnog momenta motora.
DPF modul za kontrolu protoka zraka
DPF modul za kontrolu protoka zraka kontrolira sljedeće funkcije:
- EGR kontrolni sustav
- sustav kontrole tlaka prednabijanja
- Sustav kontrole temperature i tlaka usisnog zraka
Modul kontrolira temperaturu usisanog zraka aktiviranjem EGR leptira za gas i podešavanjem tlaka prednabijanja.
DPF odgovarajući modul
Koordinacijski modul DPF-a, po primitku zahtjeva za regeneraciju od kontrolnog modula, pokreće i koordinira sljedeće zahtjeve za regeneraciju DPF-a:
- Onemogući EGR
- Kontrola tlaka prednabijanja
- Povećano opterećenje motora
- Kontrola tlaka zraka i temperature u razvodniku
- Kontrola ubrizgavanja goriva
Kada se EGR ventil zatvori, koordinirajući modul pokreće zahtjev za povećanjem opterećenja motora kontroliranjem temperature i tlaka usisanog zraka.
Nakon primitka potvrde da su uvjeti usisa pod kontrolom ili da je vrijeme kalibracije isteklo, odgovarajući modul prelazi u stanje čekanja da vozač otpusti papučicu gasa. Ako se to dogodi ili istekne vrijeme kalibracije, odgovarajući modul generira zahtjev za kontrolom ubrizgavanja goriva za povećanje temperature ispušnih plinova.
Senzor diferencijalnog tlaka
| Ime proizvoda | Broj rezervnog dijela | Opis |
| 1 | Niskotlačni priključak | |
| 2 | Visokotlačni priključak | |
| 3 | električni priključak |
Senzor diferencijalnog tlaka montiran je na nosaču pričvršćenom na prijenosno kućište.
Softver koristi senzor diferencijalnog tlaka za nadzor statusa DPF-a. Dvije cijevi na senzoru spojene su cijevima na ulaznu i izlaznu stranu DPF-a. Cijevi omogućuju senzoru da mjeri usisni i ispušni DPF tlak.
Kako se količina čestica koje uhvati DPF povećava, pritisak na usisnoj strani DPF-a raste u usporedbi s ispušnom stranom. Softver DPF koristi ovu usporedbu u kombinaciji s drugim podacima za izračunavanje akumuliranog broja zarobljenih čestica.
Mjerenjem razlike tlaka između DPF ulaza i izlaza te temperature DPF-a, DPF softver može odrediti je li DPF začepljen i treba li ga regenerirati.
DPF senzori temperature
DPF sustav koristi tri temperaturna senzora. Prvi senzor nalazi se odmah iza turbopunjača u ulaznoj cijevi katalizatora, drugi se nalazi u izlaznoj cijevi katalizatora, a treći senzor je u izlaznoj konusnoj cijevi DPF-a.
Senzori mjere temperaturu ispušnih plinova na izlazu iz turbopunjača, nakon katalizatora i nakon prolaska kroz DPF te daju podatke potrebne za izračunavanje temperature DPF-a.
Ove se informacije koriste zajedno s drugim podacima za izračun nakupljenih čestica i za kontrolu temperature DPF-a.
Indikacija na instrument tabli
Ako vozilo redovito vozi kratke vožnje malom brzinom, učinkovita regeneracija DPF-a možda neće biti moguća.
U ovom slučaju, DPF softver utvrđuje da je DPF začepljen na temelju signala sa senzora diferencijalnog tlaka i izdaje sljedeća upozorenja vozaču:
| Ime proizvoda | Broj rezervnog dijela | Opis |
| 1 | 'DPF FULL VISIT DEALER' (DPF PUN, POSJETITE PRODAVNIKA) | |
| 2 | 'DPF FULL' (DPF PUN) |
Vozila opremljena DPF-om i instrumentnom pločom visoke razine koriste poruke na zaslonu centra za poruke kako bi upozorile vozača o statusu DPF-a.
Kada se DPF napuni, vozač će biti obaviješten porukom "DPF FULL", nakon čega slijedi simbol traženja. Kao što je opisano u korisničkom priručniku, vozač mora voziti vozilo dok se motor ne zagrije na normalnu radnu temperaturu, a zatim nastaviti vožnju brzinom od najmanje 30 mph (48 km/h) 20 minuta. Nakon uspješnog završetka regeneracije DPF-a prikazuje se poruka "DPF FULL" će se prestati prikazivati.
Ako DPF softver utvrdi da je DPF još uvijek začepljen, prikazat će se poruka "DPF FULL VISIT DEALER". Vozač bi trebao posjetiti ovlaštenog trgovca radi prisilne regeneracije DPF-a.
Nuspojave filtra čestica (DPF)
Sljedeći odjeljak opisuje neke od nuspojava uzrokovanih procesom aktivne regeneracije.
Razrjeđivanje motornog ulja
Do razrjeđivanja motornog ulja može doći zbog male količine goriva koja ulazi u kućište radilice tijekom faze naknadnog ubrizgavanja. Iz tog su razloga uvedeni izračuni temeljeni na stilu vožnje kako bi se po potrebi smanjili servisni intervali zamjene ulja. O potrebi promjene ulja vozač se obavještava porukom na ploči s instrumentima.
DPF softver prati stil vožnje, učestalost i trajanje aktivne regeneracije. S ovim informacijama mogu se napraviti izračuni o razrjeđivanju motornog ulja. Kada DPF softver izračuna da je razrjeđivanje motornog ulja doseglo unaprijed određeni prag (gorivo je 7% volumena ulja), servisna poruka se prikazuje na ploči s instrumentima.
Ovisno o vašem stilu vožnje, neka vozila mogu zahtijevati promjenu ulja prije planiranog intervala. Ako se prikaže servisna poruka, vozilo treba puni servis, nakon čega će se brojač servisnih intervala poništiti.
Potrošnja goriva
Tijekom procesa aktivne regeneracije DPF-a povećava se potrošnja goriva. Međutim, budući da se aktivna regeneracija događa rijetko i na ograničeno vremensko razdoblje, ukupna potrošnja goriva povećava se za približno 2%. Dodatno gorivo potrošeno tijekom procesa aktivne regeneracije dodaje se trenutnoj potrošnji goriva, a prosječna potrošnja goriva prikazuje se na ploči s instrumentima.
Komentari na ovaj članak