Układ wydechowy
Układ wydechowy składa się z kolektorów wydechowych z konwerterami katalitycznymi, filtra cząstek stałych (DPF, tylko w niektórych modelach z silnikiem Diesla), tłumiki i rury wydechowe. Układ wydechowy, oprócz sztywnego mocowania w określonych miejscach, posiada gumowe pierścienie mocujące-zawieszenia. Zapewniają one mocowanie systemu w pozycji poziomej, antywibracyjne i bez naprężeń, a także niezbędny odstęp od spodu pojazdu.
Systemy kontroli emisji
Zasada działania układu sterowania silnikiem została opracowana w celu uzyskania maksymalnej mocy silnika przy minimalnym zużyciu paliwa i zawartości toksycznych składników w spalinach. W omawianych pojazdach zamontowano następujące układy kontroli emisji: układ odpowietrzania skrzyni korbowej (PCV), układ kontroli emisji oparów paliwa (EVAP, tylko modele benzynowe), układ cyrkulacji spalin (EGR, tylko modele z silnikiem Diesla), filtr cząstek stałych (tylko niektóre modele z silnikiem Diesla), a także sondy lambda i katalizator.
Aby ostrzec o nieprawidłowym działaniu układów redukcji toksyczności spalin, na zestawie wskaźników znajduje się lampka kontrolna "MIL" (patrz rozdział "Elementy sterujące i metody obsługi"). Wskaźnik C/L zaświeci się, jeśli przekroczona zostanie jedna lub więcej z następujących wartości granicznych emisji:
Układ kontrolowanej wentylacji skrzyni korbowej (PCV)
Aby zapobiec wyciekowi niespalonych węglowodorów do atmosfery, silnik jest całkowicie uszczelniony. Gazy i opary oleju powstające w skrzyni korbowej są kierowane do kolektora dolotowego i spalają się w cylindrach razem z paliwem (z wyjątkiem oparów oleju zatrzymanych w separatorze oleju).
Gazy są usuwane ze skrzyni korbowej na skutek różnicy ciśnień między skrzynią korbową a kolektorem dolotowym (ciśnienie w skrzyni korbowej jest wyższe) poprzez zawór PCV, który otwiera się pod wpływem podciśnienia z kolektora dolotowego. Ilość gazów w skrzyni korbowej zależy od prędkości wału korbowego.
System emisji par (EVAP)
System EVAP montowany jest wyłącznie w modelach benzynowych i ma na celu redukcję emisji niespalonych węglowodorów do atmosfery. Głównym elementem systemu EVAP jest adsorber z granulkami węgla aktywnego, który pochłania opary paliwa powstające w zbiorniku, gdy pojazd jest zaparkowany. Wlew paliwa jest hermetycznie zamknięty korkiem. Opary paliwa pozostają w pojemniku z węglem drzewnym do momentu, aż moduł ECM wyśle do pojemnika sygnał o konieczności jego opróżnienia. Podczas oczyszczania opary paliwa są wprowadzane przez zawór oczyszczający do kolektora dolotowego, gdzie mieszają się z mieszanką roboczą, a następnie spalają się w normalny sposób w komorach spalania (zobacz część A).
Aby zapewnić normalną pracę silnika na biegu jałowym i podczas rozgrzewania, jednostka sterująca silnikiem utrzymuje zawór zamknięty. Zapobiega to przedostawaniu się niespalonego paliwa do katalizatora (przy wysokich obrotach biegu jałowego mieszanka jest zbyt bogata). Po rozgrzaniu silnika zawór zaczyna się otwierać i zamykać, regulując dopływ oparów paliwa do układu dolotowego.
Ponieważ Paliwo Diesel jest nielotne, dlatego w modelach z silnikiem Diesla nie stosuje się filtrów z węglem aktywnym. Powietrze jest usuwane ze zbiornika paliwa bezpośrednio do atmosfery.
Układ recyrkulacji spalin (EGR)
System ten pozwala na redukcję ilości tlenków azotu (NO) w spalinach. Aby to osiągnąć, niewielka część spalin jest kierowana z powrotem do kolektora dolotowego poprzez specjalny zawór EGR.
Spaliny wprowadzane są do ładunku powietrza w kolektorze dolotowym, gdzie mieszają się z mieszanką paliwowo-powietrzną i obniżają maksymalną temperaturę spalin, redukując zawartość tlenków azotu (NOx) w spalinach.
Zawór EGR to silnik krokowy z czujnikiem położenia, w pełni sterowany sygnałem współczynnika wypełnienia z modułu ECM. Moduł ECM wykorzystuje masę powietrza pobieranego przez silnik jako sygnał wejściowy.
Aby obniżyć temperaturę powracających spalin, w modelach z silnikiem Diesla stosowana jest chłodnica EGR. Obniżenie temperatury EGR nie wpływa negatywnie na intensywność wtrysku powietrza do dolotu, dzięki czemu zachowane zostają optymalne właściwości paliwa.
Filtr cząstek stałych (modele z silnikiem diesla)
Uwaga: Nie dopuszcza się stosowania chemicznych dodatków do paliwa (na przykład środek do czyszczenia zaworów lub przyspieszacz zimnego rozruchu). Zawierają związki metali, które podczas spalania wytwarzają popiół, który prowadzi do zanieczyszczenia filtra cząstek stałych.
Filtr cząstek stałych pochłania cząsteczki sadzy zawarte w spalinach silników Diesla. Przy temperaturze spalin poniżej 300°C w filtrze cząstek stałych silnika Diesla gromadzą się cząstki sadzy. Aby je usunąć (spalić) konieczna jest regeneracja filtra cząstek stałych.
Regeneracja ciągła ma miejsce w zakresach roboczych, w których temperatura spalin przekracza temperaturę zapłonu sadzy (powyżej 350°C). Utlenianie sadzy rozpoczyna się pod wpływem dwutlenku azotu (NO₂) zawartego w spalinach, bez wydzielania ciepła. W katalizatorze utleniania powstaje dwutlenek azotu (zobacz podsekcję poniżej) z tlenku azotu (NO). Podczas spalania następuje powolne utlenianie cząstek sadzy do tlenku węgla (CO) i dwutlenku węgla (CO₂). Umieszczenie modułu blisko silnika zwiększa efekt ciągłej regeneracji.
Podczas regeneracji cyklicznej spaliny podgrzewane są do temperatury około 600°C, co pozwala na wypalenie przefiltrowanych cząstek sadzy. Nie są wymagane żadne specjalne dodatki. Proces ten regulowany jest za pomocą sygnałów z czujnika ciśnienia wstecznego spalin oraz czujników temperatury spalin. Podobnie jak regeneracja ciągła, cykliczna odbywa się bez zauważalnego wpływu na właściwości dynamiczne pojazdu. Regeneracja cykliczna jest wykonywana w zależności od poziomu obciążenia silnika. W tym przypadku przepływ powietrza dolotowego jest ograniczany przez przepustnicę w połączeniu z jednym lub dwoma dodatkowymi wtryskami. W rezultacie temperatura spalin wzrasta do około 600°C. Pozostały tlen (O2) zawarty w spalinach sprzyja spalaniu sadzy. W tym przypadku czas regeneracji filtra cząstek stałych może wynieść około 20 minut. Regenerację filtra cząstek stałych przeprowadza się cyklicznie nie rzadziej niż co 1000 km. Jeżeli pojazd pokonuje krótkie dystanse, regeneracja rozpoczyna się wcześniej. Moduł ECM oblicza czas regeneracji na podstawie odległości przebytej po każdym uruchomieniu silnika oraz średniej prędkości jazdy.
Katalizator i sondy lambda
Aby ograniczyć ilość szkodliwych emisji do atmosfery, w układzie wydechowym montowany jest katalizator: w modelach benzynowych - katalizator trójfunkcyjny, a w modelach dieslowskich - katalizator utleniający. Trójfunkcyjne konwertery katalityczne służą do przeprowadzania następujących reakcji chemicznych: 2CO + O₂ → 2CO₂; 2C₂H₆ + 7O₂ → 4CO₂ + 6H₂O; 2NO + 2CO → N₂ + 2CO₂, a katalizatory utleniające przekształcają tylko CO i C₂ w H ₆.
W modelach benzynowych układ sterowania wtryskiem paliwa ma pętlę sprzężenia zwrotnego, która obejmuje sondy lambda, stale informujące jednostkę sterującą o składzie spalin. Na podstawie otrzymanych danych jednostka sterująca reguluje jakość mieszanki dostarczanej do komór spalania, optymalizując w ten sposób warunki spalania paliwa.
Powierzchnia robocza sondy lambda jest wrażliwa na zmiany zawartości tlenu w spalinach. W zależności od stężenia zmienia się napięcie wyjściowe czujnika. Jeżeli mieszanka jest zbyt wzbogacona (zawartość tlenu w spalinach jest bardzo niska), sonda lambda wysyła sygnały niskonapięciowe. Napięcie wzrasta w miarę jak mieszanka staje się uboższa i wzrasta zawartość tlenu w gazach. Konwerter pracuje najefektywniej przy optymalnym składzie mieszanki palnej (14,7 części powietrza na 1 część benzyny).
W modelach z silnikiem Diesla można zastosować szerokopasmową sondę lambda w celu skorygowania ilości wtryskiwanego paliwa i zoptymalizowania działania układu EGR.
Komentarze gości