REgeneracja filtra FAP.doc

1. Zasada ogólna

Celem regeneracji jest usunięcie cząstek stałych zatrzymanych na ściankach filtra cząstek stałych.

Regeneracja polega na okresowym spalaniu cząstek nagromadzonych w filtrze cząstek.

Regeneracja może następować w sposób naturalny, jeżeli temperatura spalin jest wystarczająca.

Regeneracja może zostać wymuszona przez kalkulator sterujący silnika, jeżeli temperatura spalin jest niewystarczająca, a filtr cząstek stałych jest zapchany.

Kalkulator sterujący silnika sztucznie zwiększa temperaturę spalin za pomocą wtrysków dopełniających : Dotyczy to fazy " wspomagania regeneracji".

UWAGA : Warunki jazdy wpływają bezpośrednio na temperaturę spalin i w konsekwencji temperaturę wewnętrzną filtra cząstek.

Kalkulator sterujący silnika steruje przez cały czas następującymi elementami :

·         Stanem filtra przy pomocy funkcji ; Nadzorowaniem poziomu obciążenia filtra cząstek

·         Wspomaganiem regeneracji przy pomocy funkcji ; Sterowaniem wspomagania regeneracji

2. Funkcja : Nadzorowaniem poziomu obciążenia filtra cząstek

Zadanie :

·         Określanie stanu filtra cząstek (poziomu zanieczyszczenia)

·         Żądanie włączenia funkcji wspomagania regeneracji, gdy jest to konieczne

·         Sprawdzić skuteczność funkcji wspomagania regeneracji

Główne informacje wykorzystywane przez nadzorowanie filtra cząstek :

·         Obliczenie masy sadzy znajdującej się w filtrze cząstek stałych

·         Ciśnienie różnicowe (pomiar)

·         Temperatura spalin (za katalizatorem)

·         Wydatek powietrza dolotowego

UWAGA : Informacje te zależą od poziomu obciążenia filtra cząstek.

3. Obliczenie masy sadzy znajdującej się w filtrze cząstek stałych

Szczegół : Obliczanie masy sadzy.

LEGENDA :

·         "B" Moment obrotowy silnika (daNm)

·         "A" Prędkość pojazdu (km/h)

·         "C" Obliczenie masy sadzy znajdującej się w filtrze cząstek stałych

·         "f" Sadza (=węgiel) znajdująca się w filtrze cząstek stałych

Kalkulator sterujący silnika posiada wbudowane mapy parametrów opisujące masę sadzy znajdującej się w filtrze cząstek stałych w zależności od typu ruchu drogowego napotkanego przez pojazd.

Typ ruchu drogowego definiuje się w funkcji następujących parametrów :

·         Moment silnika

·         Prędkość pojazdu

Dla każdej godziny jazdy kalkulator sterujący silnika określa typ ruchu drogowego napotkanego przez pojazd.

Dla każdego typu ruchu drogowego kalkulator sterujący silnika oblicza masę sadzy (g/min.) :

·         Wartość ta jest dodawana do poprzednich wartości w celu stworzenia wartości reprezentującej całkowitą masę nagromadzonej sadzy, od czasu ostatniej regeneracji

·         Suma tych ilości sadzy wyznacza teoretyczny moment regeneracji

Historia eksploatacji pojazdu (Kalkulator sterujący silnika zapisuje warunki drogowe 5 ostatnich regeneracji) :

·         Zapis warunków jazdy jest aktualizowany co godzina

·         Kalkulator sterujący silnika określa profil ruchu drogowego pojazdu i przewiduje najkorzystniejszy moment do włączenia regeneracji filtra cząstek stałych w zależności od historii użytkowania pojazdu

4. Zabezpieczenia działania : Ciśnienie różnicowe

UWAGA : Wartość różnicy ciśnień wykorzystuje się jedynie w charakterze ZABEZPIECZENIA w odniesieniu do filtra cząstek stałych i/lub silnika. W przypadku filtra przepełnionego albo zatkanego (bardzo niekorzystne warunki jazdy).

Ilość cząstek występujących w filtrze wpływa na zmianę utraty obciążenia (ciśnienie różnicowe wejście / wyjście).

Wartość ta mierzona jest przez cały czas i przedstawia poziom obciążenia filtra cząstek.

Mapy parametrów kalkulatora sterującego silnika obejmują 4 poziomy działania określone za pomocą wykresów, uzyskanych na podstawie obliczeń wydatku objętościowego spalin.

Wydatek objętościowy spalin obliczany jest głównie na podstawie następujących parametrów :

·         Ciśnienie różnicowe

·         Wydatek powietrza dolotowego

·         Ciśnienie atmosferyczne

·         Temperatura spalin (za katalizatorem)

4.1. Poziomów obciążenia filtra cząstek

"D" Ciśnienie różnicowe (mbar).

"E" Wydatku objętościowego spalin (l/h).

"g" Filtr przedziurawiony.

"h" Strefa pośrednia.

"j" Filtr przeciążony.

"k" Zatkany filtr.

UWAGA : Odczyt tych stanów dokonywany jest przy pomocy przyrządu diagnostycznego, podczas pomiaru parametrów.

Strefy "g" do "k" przedstawiają możliwe poziomy zanieczyszczenia filtra cząstek. Celem kalkulatora sterującego silnika jest utrzymywanie przez cały czas stanu "h" (niezależnie od przebiegu pojazdu).

Kalkulator sterujący silnika wysyła żądanie wspomagania regeneracji, aby wrócić do strefy "h" (w zależności od warunków jazdy).

UWAGA : Strefy "g" i "k" są to strefy, gdzie ciśnienie różnicowe jest nienormalne.

Kalkulator sterujący silnika żąda włączenia funkcji wspomagania regeneracji w następującym przypadku : Poziom obciążenia filtra w strefie "j" lub "k".

4.2. Filtr przedziurawiony (Strefa "G")

Ciśnienie różnicowe jest niższe od progu, funkcja wydatku objętościowego.

Możliwe przyczyny usterki :

·         Błędna informacja z czujnika ciśnienia różnicowego

·         Usterka szczelności układu wydechowego, przewód informacji przed/za

·         Filtr rzeczywiście przedziurawiony

Kalkulator sterujący silnika przerywa wszelkie żądanie wspomagania regeneracji i sygnalizuje usterkę.

UWAGA : Przyczyną usterki "filtr przedziurawiony" może być nadmierna temperatura podczas jednej z regeneracji, ponieważ masa spalonych cząstek była zbyt duża.

4.3. Filtr przeciążony (Strefa "J")

Dotyczy to stanu alarmowego.

4.4. Zatkany filtr (Strefa "K")

Ciśnienie różnicowe przekracza przez cały czas 800 mbarów (maksymalne przeciwciśnienie dopuszczalne przez silnik) lub przekracza określony próg w zależności od wydatku objętościowego.

Możliwe przyczyny usterki :

·         Wspomaganie regeneracji nieskuteczne

·         Filtr zatkany przez związki ceru

·         Błędna informacja z czujnika ciśnienia różnicowego

·         Brak domieszkowania paliwa

Kalkulator sterujący silnika przerywa wszelkie żądanie wspomagania regeneracji i sygnalizuje usterkę.

OBOWIAZKOWE : W przypadku wystąpienia usterki "filtr zatkany" konieczne jest ustalenie przyczyny zatkania, gdyż istnieje ryzyko uszkodzenia filtra.

5. Korygowanie poziomów obciążenia w zależności od ilości związków ceru

Związki ceru występujące w paliwie :

·         Nie są spalane razem z sadzami

·         Gromadzi się na ściankach filtra cząstek

Kalkulator sterujący silnika dostosowuje zatem przez cały czas swoje mapy parametrów w zależności od ilości związków ceru nagromadzonych w filtrze cząstek stałych.

6. Wpływ warunków jazdy na ciśnienie różnicowe

Zmiana ciśnienia różnicowego zależy również od następujących parametrów :

·         Zużycie paliwa (paliwo domieszkowane) (ilość dodatku do paliwa obecnego w filtrze)

·         Warunki jazdy samochodu (włączenie wtrysku opóźnionego)

·         Temperatura spalin

·         Prędkość spalin w filtrze cząstek

"F" Wydatku objętościowego spalin (l/h).

"G" Ciśnienie różnicowe (mbar).

"H" Jazda typu droga lub autostrada (przed regeneracją).

"J" Jazda typu miejskiego (przed regeneracją).

"K" Odpady (cer, sadze, niespalone węglowodory, resztki oleju...).

"m" Spaliny przefiltrowane.

Przykład "H" :

·         Osady odkładają się na dnie filtra cząstek

·         Gazy z łatwością przepływają przez kanaliki, ciśnienie różnicowe jest niskie

Przykład "J" :

·         Osady odkładają się warstwami w kanalikach

·         Gazy z trudnością przepływają przez kanaliki, ciśnienie różnicowe jest wysokie

UWAGA : Przy tej samej ilości zw. ceru i przy tej samej ilości przejechanych kilometrów, ciśnienie różnicowe może być różne.

7. Funkcja : Sterowaniem wspomagania regeneracji

Zadanie :

·         Przetwarzanie żądań funkcji nadzorowania

·         Włączyć funkcje konieczne do regeneracji, w zależności od stanu nadzorowania

·         Określić poziom koniecznego wspomagania regeneracji

·         Sprawdzić wpływ wtrysku opóźnionego na działanie silnika

Regeneracja polega na okresowym spalaniu cząstek stałych nagromadzonych w filtrze i umożliwieniu utrzymywania go w stanie "h".

Regeneracja filtra zależy od temperatury spalin, która powinna być wyższa od progu spalania sadzy.

Istnieją dwie techniki regeneracji :

·         Regeneracja naturalna

·         Regeneracja sztuczna (wspomaganie regeneracji)

7.1. Regeneracja naturalna

Gdy temperatura spalin samodzielnie osiąga wartość regeneracji (duże obciążenie silnika) ; Cząstki spalają się w sposób naturalny w filtrze cząstek. W celu uruchomienia regeneracji nie trzeba wykonywać żadnej czynności z zewnątrz.

7.2. Regeneracja sztuczna (wspomaganie regeneracji)

Wspomaganie regeneracji jest to szereg działań sterowanych przez kalkulator sterujący silnika, mających na celu podwyższenie temperatury spalin aż do osiągnięcia progu regeneracji.

7.3. Określanie poziomu koniecznego wspomagania regeneracji

Przewidziane są dwa typy wspomagania regeneracji, w funkcji stanu termicznego linii układu wydechowego :

·         Wspomaganie regeneracji poziomu 1 (mapa parametrów dla zimnego układu wydechowego i katalizatora) (wstępne podgrzewanie katalizatora, aż do 250°C)

·         Wspomaganie regeneracji poziomu 2 (mapy parametrów dla gorącego układu wydechowego. Temperatura wyższa od 250°C)

7.4. Wspomaganie regeneracji poziomu 1

Gdy funkcja nadzorowania wykryje zmianę strefy działania, to żąda włączenia wspomagania regeneracji poziomu 1 (przykład : przejście ze strefy "j" do "k")).

Po każdym żądaniu włączenia, kalkulator sterujący silnika wykonuje następujące operacje :

·         Zakaz regulacji recyrkulacji spalin (EGR)

·         Żądanie włączenia odbiorników energii elektrycznej (Szyba tylna ogrzewana, Wentylator chłodnicy , Świece żarowe )

·         Przesunięcie głównego wtrysku dla zwiększenia temperatury spalin

7.5. Wspomaganie regeneracji poziomu 2

Zasada jest identyczna jak przy regeneracji poziomu 1, ale wyższe wartości mapy parametrów umożliwiają uzyskanie wyższej temperatury spalin.

Przejście od wspomagania regeneracji poziomu 1 do poziomu 2 zależy od następujących warunków :

·         Temperatura spalin

·         Dopóki temperatura nie osiągnie 250°C

Kalkulator sterujący silnikiem włącza wtrysk dopalający.

7.6. Warunki włączenia wspomagania regeneracji (przez funkcję nadzorowania)

Parametry mogące włączyć wspomaganie regeneracji :

·         Masa sadzy znajdującej się w filtrze cząstek stałych

·         Ciśnienie różnicowe

(*) Zgodnie z warunkami jazdy.

7.7. Ciśnienie różnicowe

Parametr różnicy ciśnień umożliwia uaktywnienie wspomagania regeneracji niezależnie od informacji o masie sadzy.

Kiedy to właśnie ten warunek determinuje uaktywnienie wspomagania regeneracji, aby wstrzymać wspomaganie regeneracji musi upłynąć pewien efektywny czas wtrysku dodatkowego (umożliwia całkowite spalanie sadz podczas normalnej pracy).

Znacznik czasu wtrysku opóźnionego umożliwia :

·         Uniknąć zbyt długiego czasu wtrysku opóźnionego (pogorszenie parametrów silnika, rozcieńczenie oleju silnikowego)

·         Ograniczenie zużycia paliwa

7.8. Inny warunek umożliwiający uaktywnienie wspomagania regeneracji

Inny warunek : Temperatura płynu chłodzącego silnik wyższa niż 60°C.

8. Skutki włączenia wspomagania regeneracji

8.1. Zakaz regulacji recyrkulacji spalin (EGR)

Po każdym włączeniu wspomagania regeneracji kalkulator sterujący silnika zakazuje regulację recyrkulacji spalin (E.G.R) : Zawór recyrkulacji spalin zamknięty (zapobiegający zjawisku wahań obrotów).

8.2. Włączenie odbiorników elektrycznych

Funkcja włączenia odbiorników elektrycznych :

·         Zwiększenie momentu oporowego alternatora powoduje zwiększenie obciążenia silnika

·         Ułatwić wzrost temperatury spalin

·         Szybko ustawić punkt pracy silnika w warunkach zapewniających skuteczność wtrysku opóźnionego

Kalkulator sterujący silnikiem włącza odbiorniki pobierające dużą moc (żądanie nasycenia alternatora).

Aby uniknąć spadku napięcia, włączanie odbiorników energii elektrycznej odbywa się etapami, przy czym kalkulator sterujący silnikiem realizuje zwłokę czasową 10 sek. pomiędzy kolejnymi włączeniami o...