Czujniki kontrolujące pracę DPF / FAP

Praca filtrów cząstek stałych nadzorowana jest przez kilka niezależnych czujników. Ich rodzaj oraz umiejscowienie w układzie zależy od marki pojazdu. Przykładowe(VW 1.9/2.0TDI) rozmieszczenie czujników zostało przedstawione na rysunku 1.1.

rozmieszczenie czujników DPF

Rys. 1.1 Praca membrany

CZUJNIK RÓŻNICY CIŚNIEŃ (G450)

Są to najważniejsze sensory w całym układzie oczyszczania spalin. Możemy wyróżnić dwa rodzaje czujników, w pierwszym przypadku mierzą tylko ciśnienie przed filtrem, porównując je do ciśnienia wzorcowego zapisanego w sterowniku silnika, natomiast w drugim przypadku dokonują sprawdzenia ciśnienia przed filtrem i za filtrem DPF i je porównują. Są to tensometryczne czujniki ciśnienia, które działają w oparciu o układ tensometrycznego pomiaru odkształcenia membrany. Mierzą one różnicę ciśnień po obu stronach membrany, różnica ciśnień powoduje jej odkształcenie i wysłanie sygnału napięciowego do wzmacniacza.

czujnik różnicy ciśnień

Rys. 1.2 Przykładowe podłączenie czujnika ciśnienia firmy Bosch w instalacji samochodu.

Ciśnienie spalin z filtra DPF podawane jest do czujników poprzez przewody metalowo-gumowe, oddziałuje ono na powłokę piezoelektryczną, a jego wartość zostaje przetworzona na sygnał elektryczny. Układem aktywnym, który mierzy zmiany ciśnienia, jest niedużych rozmiarów płytka w którą wklejone są niedużej wielkości mikro-piezo rezystory, które reagują na zmianę ciśnienia. [6] Kolejnym elementem układu jest niewielkich rozmiarów komora próżniowa pełniąca rolę przepony, która ugina się pod wpływem ciśnienia. Komora umiejscowiona jest na ściance czujnika i pokryta silikonową warstwą ochronną. Z drugiej strony komora jest zakryta płytka szklaną. Zmiany ciśnienia w filtrze DPF powodują zmianę rezystancji piezoelementu, co zmienia napięcia w obwodzie, które zostaje wykryte przez sterownik silnika. Czujnik działa tak samo, jak tensometr mierzący naprężenie odkształcalnych elementów, które jest miarą różnicy ciśnień przed DPF’em, a próżnią w komorze odniesienia. Podniesienie ciśnienia skutkuje proporcjonalny wzrost napięcia sygnału. Przy czujnikach do których doprowadzone jest ciśnienie z przed i z za filtra następuje reakcja warstwy ochronnej na odkształcenie przepony wynikające z dostarczonych ciśnień po obu jej stronach. W zależności od odkształcenia membrany zmienia się wartość sygnału czujników piezoelektrycznych (0,5 – 5 V), na tej podstawie ECU rozpoznaje stopień zapełnienia filtra. Jeśli obwód jest przerwany lub czujnik uszkodzony to regeneracja aktywna zostaje zablokowana. Czujnik najczęściej montuje się w komorze silnika w bliskiej odległości od DPF’a tak, aby ciśnieniowe przewody elastyczne były jak najkrótsze, dzięki czemu ogranicza się wystąpienie awarii oraz zjawiska tętnienia ciśnienia, czy możliwości wystąpienia różnicy ciśnień w samym przewodzie. Należy mieć na uwadze, że po każdej wymianie czujnika, powinno się zrobić jego dopasowanie przy użyciu urządzenia serwisowego, po to żeby sterownik silnika "wiedział", że czujnik jest nowy i stosował inny algorytm wyliczał zapełnienie filtra. Jest to spowodowane tym że ECU(algorytm) bierze poprawkę na zużycie sensora, które jest wyliczane na podstawie przebiegu i zakładanego dla niego zużycia czujnika(odkształcenia membrany).

Schemat montażu G450

1.3. Schemat montażu G450 (1- czujnik różnicy ciśnień, 2 - przewody ciśnieniowe, 3 - DPF, 4 - turbosprężarka).

Umiejscowienie czujnika różnicy ciśnień.

Rys. 1.4 Umiejscowienie czujnika różnicy ciśnień.

Czujnik różnicy ciśnień do VW Golfa 1.9TDI.

Rys. 1.5 Czujnik różnicy ciśnień do VW Golfa 1.9TDI.

Wnętrze czujnika różnicy ciśnień

Rys. 1.6. Wnętrze czujnika różnicy ciśnień (1 - komora ciśnieniowa a, 2 - mikr. układ tensometryczny, 3 - Membrana w warstwie ochronnej, 4 – Komora ciśnieniowa b umieszczona pod układem).


Praca membrany

Rys. 1.7. Praca membrany.

PRZEPŁYWOMIERZ POWIETRZA G70

Przepływomierz powietrza znajduje się jest w układzie dolotowym, za filtrem powietrza, a przed turbiną. Czujnik mierzy ilości powietrza zasysanego do silnika. Przepływomierz składa się z kilku elementów:

  • Tunelu pomiarowego - średnicy rury dolotowej bądź trochę mniejszej.
  • Czujnika pomiarowego - wykonany z płytki szklanej, elementu grzewczego i rezystorów pomiarowych.

Przy braku przepływu powietrza, powietrze o identycznej temperaturze wytwarzane przez element grzewczy przekazywane jest do obu oporników. Podczas przepływu, powietrze opływa płytkę i odbiera ciepło z przedniego rezystora. Temperatura drugiego rezystora jest stała (waha się w granicach 1-2%). Zmian kierunku przepływu jest automatycznie wychwytywana przez układ, ponieważ przepływające powietrze spowoduje schłodzenie drugiego rezystora przy zachowanej stałej temperaturze na rezystorze pierwszym.

Budowa G70.

Rys. 1.8 Budowa G70.

Schemat elektryczny G70

Rys. 1.9. Schemat elektryczny G70 (RH, RS, RT , R1, R2, R3, R5 – rezystory pomiarowe).

CZUJNIKI TEMPERATURY SPALIN

Sensory temperatury spalin w systemach oczyszczania spalin mają za zadnie kontrolować temperaturę spalin podczas procesów regeneracji filtra DPF’a. Sterownik silnika zbiera informacje z czujników i odpowiednio kontroluje akcją regeneracji filtra, ustala tryb regeneracji, ilość wtryskiwanego paliwa ściśle w oparciu o dane dostarczone z czujników. Z reguły stosuję się dwa czujniki, jeden na początku filtra, a drugi na końcu (np. VW Golf 1.9TDI) , istnieją też bardziej skomplikowane układy gdzie montuje się 3 czujniki (np. Mazda 2.0 143KM ), w prostych układach stosowany jest tylko jeden czujnik temperatury (np. Ford Focus 1.6TDCI). Czujnik jest stosunkowo prostym urządzeniem, w jego obudowie znajduje się jeden z dwóch rodzajów termistora:

  • NTC (Negative Temperature Coefficient), element półprzewodnikowy, którego rezystancja maleje wraz ze wzrostem temperatury (np. Opel Vectra1.9CDTI),
  • PTC (Positive Temperature Coefficient), element półprzewodnikowy którego rezystancja rośnie wraz ze wzrostem temperatury (np. Honda Accord 2.2CTDI).

W układzie instalowanych jest od 1 do 4 czujników temperatury, najczęściej 2, jeden przed, a drugi za filtrem cząstek stałych. W przypadku awarii któregoś z nich możliwość regeneracji aktywnej zostaje zablokowana.

Budowa czujnika temperatury spalin

Rys. 1.10. Budowa czujnika temperatury spalin (1 - złącze elektryczne, 2 - obudowa, 3 - rezystor).