Блоки управления двигателем - теория, признаки неисправности

[morskoj]

Циклы движения и регенерация фильтра

Циклы движения и регенерация фильтра

Screenshot_58.jpg (236.58 КБ) 76455 просмотров

Отложения твердых частиц (сажи) на стенках фильтра приводят к разнице давления, вызванной проходом отработавших газов. Таким образом, эти частицы повышают перепад давления. Для предотвращения чрезмерного противодавления выпуску отработавших газов в дизельных двигателях необходимо периодически сжигать отложившие частицы при высоком перепаде давления. Этот процесс называют регенерацией. Функция контроля перепада давления и осуществление процесса регенерации возложена на ЭБУ двигателя/ЭБУ силовой передачи. Частицы сажи сгорают при высокой температуре. Температуру отработавших газов можно повысить различными, но не противоречащими друг другу способами.

Городской цикл движения

Городской цикл движения характеризуется низкой температурой отработавших газов — примерно 200°C. В этом цикле движения в отработавших газах преобладают следующие вредные вещества: углеводороды (HC) и угарный газ (CO). Они окисляются при прохождении через нейтрализатор окислительного типа. В результате очистки из выхлопной трубы выходят только углекислый газ (СО2) и пар.

Загородный цикл движения

Для загородного цикла движения характерна температура отработавших газов, равная 300 450°C. Частицы сажи скапливаются в задней части противосажевого фильтра, как показано на рисунке 1. В этом цикле движения образуется оксид азота. При соответ-ствующей температуре, которая характерна, например, для движения с высокой скоростью, оксид азота взаимодействует с содержащимся в отработавших газах кислородом. Хими-ческая реакция образования диоксида азота (NO2) из оксида азота происходит в нейтра-лизаторе. NO2 — это химически активный газ. Как показано красной линией на рисунке 2, можно снизить отложение сажи или даже сжечь ее. Оксид азота — промежуточный продукт сгорания сажи — окисляется в нейтрализаторе и превращается в диоксид азота.

Циклы движения и регенерация фильтра

Screenshot_59.jpg (244.94 КБ) 76455 просмотров

Движение по автомагистралям

При движении по автомагистралям температура отработавших газов превышает 600°C. На рисунке 3 изображен фильтр, заполненный сажей. Благодаря высокой скорости движе-ния температура отработавших газов достаточно высока для сжигания сажи. Сжигание сажи начинается в передней части фильтра (показано красными линиями). В результате образуется промежуточный продукт — угарный газ (СО). В нейтрализаторе он окисляется и превращается в углекислый газ (СО2). При этом температура повышается, что способ-ствует дальнейшему сжиганию сажи. Чем ближе к задней части фильтра, тем активнее протекает процесс сгорания. В этом режиме движения происходит полная регенерация фильтра без вмешательства системы управления двигателем.

Динамическая регенерация

Для повышения температуры отработавших газов до 600°C в городском цикле движения необходимо специальное управление двигателем. На рисунке 4 изображен фильтр, задняя часть которого забита сажей. В городском цикле движения реакции с диоксидом азота (NO2) недостаточно для удаления сажи. Для повышения температуры отработавших газов систе¬ма управления двигателем производит два дополнительных подвпрыска. Сажа накаляется и сгорает (см. рисунок 5). При сгорании, как обычно, образуется углекислый газ (СО2). Угар¬ный газ (СО) окисляется в нейтрализаторе. Образующееся при реакции тепло способствует дальнейшему сгоранию сажи. В таких условиях происходит полная регенерация фильтра.

[morskoj]

Обзор системы

Обзор системы

Screenshot_60.jpg (174.32 КБ) 76454 просмотра

Система каталитического противосажевого фильтра (CPF) включает в себя два датчика температуры отработавших газов (EGTS) и один датчик перепада давления (DPS). По сигналам датчиков осуществляется контроль степени засорения противосажевого фильтра и активируется цикл регенерации.

[morskoj]

Датчик перепада давления и температуры

Датчик перепада давления и температуры

Screenshot_61.jpg (158.87 КБ) 81803 просмотра

Датчик перепада давления

Датчик перепада давления (DPS) отслеживает количество частиц сажи в противосажевом фильтре. Он расположен справа от перегородки моторного отсека. Датчик соединен с точками измерения до и после фильтрующего элемента при помощи металлических трубок и резиновых шлангов. Датчик DPS измеряет давление перед противосажевым фильтром и после него. Чем больше частиц сажи скапливается в противосажевом фильтре, тем меньшее количество отработавших газов может пройти через фильтрующий элемент. Таким образом растет давление перед фильтрующим элементом (противодавление). В этих условиях давление за противосажевым фильтром понижается. Разница давления измеряется датчиком DPS. Датчик DPS имеет пьезоэлектрический элемент. Давление в обоих шлангах действует на мембрану, которая деформируется пропорционально разнице давления. Датчик DPS реагирует только на разницу давления. Если давление по обеим сторонам датчика одинаково, датчик не фиксирует никакой разницы давления!

Примечание
После замены датчика DPS следует сбросить его параметры! Более подробная информация приведена в разделе «Обслуживание и диагностика» данного пособия.

Датчик температуры

Применяются два датчика EGTS, измеряющие температуру потока отработавших газов. Датчик EGTS № 1, расположенный перед нейтрализатором окислительного типа, применяется для предотвращения перегрева и повреждения турбокомпрессора и нейтрализатора.

Примечание: место установки датчика EGTS № 1 может различаться на разных автомобилях!
Датчик EGTS № 2, расположенный между нейтрализатором окислительного типа и противосажевым фильтром, используется ЭБУ, чтобы определить, когда отработавшие газы достигают температуры, необходимой для регенерации противосажевого фильтра. Оба датчика имеют отрицательный температурный коэффициент (NTC). Выходные сигналы обоих датчиков можно найти в электрических характеристиках. В Руководстве по ремонту датчик EGTS № 1 также обозначается как T3 – VGT, а датчик EGTS № 2 как T5-CPF.

[morskoj]

Входные и выходные сигналы

Входные и выходные сигналы

Screenshot_62.jpg (193.37 КБ) 81802 просмотра

ЭБУ/блок РСМ постоянно рассчитывают степень засорения противосажевого фильтра (А). Она рассчитывается по данным о нагрузке на двигатель (датчик TPS) и частоте вращения коленчатого вала двигателя (датчик CKP). Кроме того, при расчете учитываются сигналы датчиков ECT, IAT, VSS, EGTS 1/2 и DPS. Регенерация фильтра также производится в загородном цикле движения. Условия для регенерации определяются датчиком EGTS № 2 и учитываются при расчете степени засорения фильтра. Исходя из вышеука-занных входных сигналов, ЭБУ двигателя/блок РСМ определяет периодичность регене-рации противосажевого фильтра. Датчик DPS динамически подтверждает расчет ЭБУ двигателя/блока РСМ (В). Если данные датчика DPS расходятся с результатами расчета ЭБУ двигателя/блока РСМ, регистрируется код DTC. При этом включается сигнальная лампа MIL.
Основными причинами регистрации кода DTC являются:
– большое количество неудачных регенераций;
– большое количество регенераций, прерванных на раннем этапе;
– засоренный противосажевый фильтр.

Динамическая регенерация

Необходимость регенерации противосажевого фильтра определяется ЭБУ двигателя/бло-ком РСМ. Во время регенерации подача топлива в цилиндры производится с двумя дополнительными подвпрысками. Первый подвпрыск почти сразу же следует за основным впрыском. Он необходим для повышения температуры сгорания примерно до 450°C. В результате увеличивается количество впрыскиваемого топлива, а клапан EGR находится в закрытом положении. ЭБУ двигателя/блок РСМ уменьшает угол открытия дроссельной заслонки для снижения количества всасываемого воздуха. Как только датчик EGTS № 2 определяет, что температура отработавших газов достигла примерно 350C, производится второй подвпрыск. Это топливо уже не сгорает в камере сгорания, а, испаряясь, попадает в нейтрализатор и там сгорает. Когда датчик EGTS № 2 определяет температуру отрабо¬тавших газов, равную 580°C, в ЭБУ двигателя/блоке РСМ включается счетчик. Примерно через семь минут ЭБУ/блок РСМ прекращает регенерацию, исключив два дополнительных подвпрыска. Количество топлива, подаваемого при подвпрыске, рассчитывается на основании нагрузки на двигатель и частоты вращения коленчатого вала двигателя. Рассчитанное значение корректируется по сигналам датчиков ECT, IAT и VSS. Процесс регенерации постоянно отслеживается датчиками EGTS № 1, EGTS № 2 и DPS.

[morskoj]

Оценка режима регенерации

Оценка режима регенерации

Screenshot_63.jpg (138.46 КБ) 81801 просмотр

Если рассчитанное значение засорения фильтра достигает примерно 100%, ЭБУ двигателя/блок РСМ активирует процесс динамической регенерации.
Активация процесса динамической регенерации также происходит при следующих условиях.
1. Пробег: > 1000 км.
2. Частота вращения коленчатого вала двигателя: 1000-4000 об/мин.
3. Нагрузка на двигатель: примерно 0,7 бар (8 мг/ст).
4. Скорость автомобиля: > 5 км/ч.
5. Температура охлаждающей жидкости двигателя: > 40°C.

Рассчитанное засорение фильтра становится менее 100% после регенерации. Если реге-нерацию невозможно выполнить вследствие определенного режима движения (низкая скорость или небольшой пробег) и рассчитанная степень засорения фильтра превышает пороговое значение, регистрируется код DTC и загорается сигнальная лампа MIL. В этом случае необходимо выполнить сервисную (статическую) регенерацию.

Критерий «выключения» регенерации

Регенерация прекращается в следующих случаях.
– Температура отработавших газов, измеренная датчиком EGTS, чрезмерно высока.
– Впрыскивается чрезмерно малое или большое количество топлива.
– Слишком высокая или низкая частота вращения коленчатого вала двигателя.
– Зажигание выключено.
– Подача топлива прекращена.

Сервисная (статическая) регенерация
В определенных режимах движения, например с небольшой скоростью или на небольшие расстояния, ЭБУ двигателя/блок РСМ не могут начать процесс регенерации противоса-жевого фильтра. Постоянно включенная сигнальная лампа MIL указывает водителю на необходимость посещения станции техобслуживания. На станции выполняется сервисная (статическая) регенерация противосажевого фильтра. Более подробная информация приведена в разделе «Обслуживание и диагностика» данного пособия.