Spis treści: Układ kontrolowanej wentylacji… ↓ Układ recyrkulacji spalin (EGR) ↓ Katalizatory i sondy lambda ↓ Filtr cząstek stałych (DPF) ↓ System redukcji stężenia tlenków… ↓
Układ wydechowy (EG) składa się z: kolektora wydechowego, filtra cząstek stałych (DPF), katalizatora, czujników i rury wydechowej z tłumikami.
System zarządzania silnikiem został zaprojektowany w celu maksymalizacji jego osiągów przy jednoczesnym minimalizowaniu zużycia paliwa i emisji spalin. Zainstalowano następujące systemy redukcji toksyczności spalin: układ odpowietrzania skrzyni korbowej (PCV), układ recyrkulacji spalin (EGR), katalizator z sondami lambda oraz układ SCR (tylko w modelach 3.0L z SCR).
Układ kontrolowanej wentylacji skrzyni korbowej (PCV)
W silnikach spalinowych na skutek różnicy ciśnień między komorą spalania a skrzynią korbową pomiędzy pierścieniami tłokowymi i powierzchnią roboczą cylindra powstają przepływy powietrza, tzw. gazy korbowe. Aby zapobiec wyciekowi niespalonych węglowodorów do atmosfery, silnik jest całkowicie uszczelniony. Gazy i opary oleju powstające w skrzyni korbowej przedostają się 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).
Zawór regulujący ciśnienie reguluje ciśnienie w układzie PCV. Składa się z membrany i sprężyny. Zawór ogranicza podciśnienie w skrzyni korbowej podczas wypompowywania z niej gazów. Jeżeli podciśnienie jest zbyt duże, uszczelki silnika mogą ulec uszkodzeniu. Gdy w kolektorze dolotowym panuje niewielkie podciśnienie, zawór otwiera się pod wpływem działania sprężyny. Gdy w kolektorze dolotowym panuje duże podciśnienie, zawór się zamyka. Aby ograniczyć szkodliwe skutki turbulencji przepływu gazu, na wlocie przewodu dolotowego za odśrodkowym separatorem oleju montuje się komorę wyrównawczą wylotową. W komorze tej ruch gazów opuszczających odśrodkowe separatory oleju ulega spowolnieniu i uspokojeniu. Dodatkowo, część oleju pozostałego w strumieniu gazu osadza się na ściankach tej komory.
Układ recyrkulacji spalin (EGR)
System EGR pozwala na redukcję ilości tlenków azotu (NO) w spalinach. Aby to osiągnąć, niewielka część spalin jest kierowana z powrotem do strefy spalania mieszanki paliwowo-powietrznej. Jednocześnie zmniejsza się zawartość tlenu w mieszance paliwowo-powietrznej, co powoduje spowolnienie procesu spalania. Obniża się szczytową temperaturę spalania mieszanki i zmniejsza się poziom emisji tlenków azotu.
Ilość odprowadzanych spalin jest regulowana przez zawór EGR na podstawie sygnałów z modułu ECM i zależy głównie od prędkości obrotowej wału korbowego, ilości wtryskiwanego paliwa, a także objętości, temperatury i ciśnienia powietrza dolotowego.
W modelach z silnikami wysokoprężnymi zgodnymi z normą Euro 5, w układzie wydechowym przed filtrem cząstek stałych znajduje się szerokopasmowy czujnik tlenu, który monitoruje zawartość tlenu w spalinach w szerokim zakresie. Sygnał czujnika tlenu jest wykorzystywany w układzie EGR jako zmienna korekcyjna do regulacji ilości recyrkulowanych spalin. Jeśli zawartość tlenu w spalinach odbiega od określonej charakterystyki EGR, moduł ECM wysyła sygnał sterujący do zaworu EGR, odpowiednio regulując ilość recyrkulowanych spalin.
Cieczowa chłodnica EGR dodatkowo obniża temperaturę spalania poprzez schładzanie powracających spalin i umożliwia lepszą recyrkulację spalin. Dzięki przełączanej chłodnicy EGR silnik i filtr cząstek stałych szybciej osiągają wymaganą temperaturę roboczą (chłodzenie spalin odbywa się dopiero po osiągnięciu temperatury roboczej). Doprowadzenie nieschłodzonych spalin zapewnia, że silnik i filtr cząstek stałych w krótszym czasie osiągają temperaturę roboczą podczas rozruchu zimnego silnika. Doprowadzanie schłodzonych spalin, zwłaszcza przy wysokich temperaturach spalania, pomaga obniżyć poziom tlenków azotu w komorze spalania. Zawór przełączający chłodnicy EGR jest zaworem elektropneumatycznym i odpowiada za dostarczanie do siłownika pneumatycznego chłodnicy EGR podciśnienia niezbędnego do uruchomienia chłodzenia. Chłodnica EGR aktywuje się, gdy temperatura płynu chłodzącego przekroczy 37°C. Chłodnica EGR to kompaktowy moduł zawierający wymiennik ciepła, zawór sterujący, zawór EGR i czujnik położenia zaworu.
Zawór EGR to zespół zaworu tarczowego z siłownikiem elektrycznym i czujnikiem położenia. Napęd elektryczny zapewnia precyzyjną i bezstopniową regulację. Ruch obrotowy silnika elektrycznego zamieniany jest za pomocą mimośrodu i wahacza na ruch posuwisto-zwrotny. Skok płytki zaworowej reguluje ilość powracających spalin.
Katalizatory i sondy lambda
Aby ograniczyć ilość szkodliwych emisji do atmosfery, w układzie wydechowym modeli samochodów z silnikiem Diesla montowany jest katalizator utleniający, który odpowiada za przeprowadzanie następujących reakcji chemicznych: 2CO + O₂ → 2CO₂ i 2C₂ H ₆ + 7O₂ → 4CO₂ + 6H₂ O.
Szerokopasmowa sonda lambda w modelach z silnikiem Diesla stale informuje sterownik silnika o składzie spalin. Na podstawie otrzymanych danych sterownik dostosowuje jakość mieszanki dostarczanej do komór spalania, optymalizując w ten sposób warunki spalania. Powierzchnia robocza sondy lambda jest wrażliwa na zmiany zawartości tlenu w spalinach. Sonda lambda służy do regulacji ilości wtryskiwanego paliwa i optymalizacji działania układu EGR.
Filtr cząstek stałych (DPF)
Uwaga: Cząsteczki sadzy mogą gromadzić się w rurze wydechowej za filtrem DPF. Gromadzenie się cząstek sadzy nie powinno być traktowane jako problem, ponieważ filtr DPF nie filtruje sadzy w 100%. W trakcie procesu regeneracji filtra DPF z rury wydechowej może wydobywać się biały dym - jest to efekt uboczny procesu regeneracji, który również nie jest oznaką żadnej nieprawidłowości w działaniu urządzenia.
Dla zgodności z normami emisji SPALIN Euro5 w seryjnie w pobliżu silnika ustawia filtr cząstek stałych ("DPF"). Obecność filtra cząstek stałych można określić od PR-kod "7GG". Filtr DPF zmniejsza poziom zanieczyszczenia, tworzonego samochodami z silnikami diesla, poprzez odsączeniu cząstek sadzy ze spalin. Układ DPF zawiera również sondę lambda oraz czujniki ciśnienia i temperatury spalin. Sygnały z tych czujników są wykorzystywane przez sterownik silnika do sterowania regeneracją DPF (potrzeba regeneracji i optymalny czas jej realizacji). W normalnych warunkach pracy proces regeneracji ma miejsce, gdy moduł ECM obliczy, że filtr cząstek stałych wymaga regeneracji i spełniony jest szereg wstępnie ustawionych warunków (na przykład temperatura płynu chłodzącego, prędkość pojazdu i obciążenie silnika).
Ponieważ filtr cząstek stałych szybko osiąga temperaturę roboczą, możliwa jest ciągła, pasywna regeneracja. Aktywna regeneracja poprzez jednostkę sterującą silnika odbywa się, gdy filtr cząstek stałych zostanie zapełniony cząstkami sadzy (na przykład po krótkich podróżach z częściowym ładunkiem). W tym przypadku cząstki sadzy są dopalane poprzez specjalne podniesienie temperatury spalin.
System redukcji stężenia tlenków azotu w spalinach (SCR)
Uwaga: AdBlue (oczyszczony 32,5% roztwór mocznika) może powodować podrażnienia skóry, oczu i układu oddechowego, a także może uszkodzić powłokę lakierniczą i elementy wykończenia. W przypadku kontaktu z tą cieczą, należy ją spłukać dużą ilością wody. Skrystalizowany płyn AdBlue należy usunąć z karoserii samochodu za pomocą gąbki i ciepłej wody. Nie dodawaj AdBlue do paliwa. Jest on przeznaczony do wtryskiwania do układu wydechowego.
Aby zmniejszyć stężenie tlenków azotu w spalinach modeli z silnikiem Diesla wyposażonych w katalizator tlenków azotu (SCR), stosuje się AdBlue. Płyn ten jest wtryskiwany do strumienia spalin przed katalizatorem SCR. Katalizator SCR rozkłada tlenki azotu zawarte w spalinach na azot i wodę.