Czujniki nadzorujące pracę DPF/OPF/GPF/FAP
Kontrole na działaniem filtra cząstek stałych nadzorowana jest przez kilka niezależnych czujników. Lokalizacja i rodzaj czujników zależy od marki pojazdu. Przykładowe(VW 1.9/2.0TDI) rozmieszczenie czujników zostało przedstawione na rysunku 1.1
Rys. 1.1 Praca membrany
POMIAR RÓŻNICY CIŚNIEŃ (G450)
Jest to najważniejszy czujnik w całym układzie oczyszczania spalin. Wyróżnia się dwa główne typy czujników. Jedne mierzą tylko ciśnienie przed filtrem, porównując je do ciśnienia wzorcowego zapisanego w sterowniku silnika. Drugi typ czujników dokonuje 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, która występuje po obu stronach membrany. Różnica ciśnień powoduje odkształcenie membrany i wysłanie sygnału napięciowego do wzmacniacza.
Rys. 1.2 Przykładowe podłączenie czujnika ciśnienia firmy Bosch w instalacji samochodu.
Ciśnienie spalin z filtra DPF podawane jest do czujników poprzez rurki metalowo-gumowe. Ciśnienie gazów spalinowych oddziałuje na powłokę piezoelektryczną, a jego wartość zostaje przetworzona na sygnał elektryczny. Układem aktywnym, który mierzy zmiany ciśnienia, jest niewielkich wymiarów płytka w którą wklejone są niedużej wielkości mikro-piezo rezystory, reagujące 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. Wahania 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. Wzrost ciśnienia powoduje 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 tego, jak odkształcona jest membrana następuje zmiana wartości 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 wstrzymana(zablokowana). Czujniki najczęściej są zlokalizowane w komorze silnika, niedaleko 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. Trzeba pamiętać aby po każdej wymianie czujnika, zrobić jego dopasowanie przy użyciu urządzenia serwisowego, po to żeby sterownik silnika "wiedział", że czujnik jest nowy. Dzięki temu algorytm będzie inaczej wyliczał zapełnienie filtra. Jest to spowodowane tym że ECU bierze korektę na zużycie sensora, które jest wyliczane na podstawie przebiegu i zakładanego dla niego zużycia czujnika(odkształcenia membrany).
1.3. Schemat montażu G450 (1- czujnik różnicy ciśnień, 2 - przewody ciśnieniowe, 3 - DPF, 4 - turbosprężarka).
Rys. 1.4 Umiejscowienie czujnika różnicy ciśnień.
Rys. 1.5 Czujnik różnicy ciśnień do VW Golfa 1.9TDI.
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).
Rys. 1.7. Praca membrany.
PRZEPŁYWOMIERZ POWIETRZA G70
Przepływomierze powietrza znajdują się jest w układzie dolotowym, przed turbina, zaraz za filtrem powietrza. Czujnik mierzy ilości powietrza zasysanego do silnika. Przepływomierz składa się z:
- Tunelu pomiarowego - średnicy rury dolotowej bądź trochę mniejszej.
- Czujnika pomiarowego - wykonany z płytki szklanej, elementu grzewczego i rezystorów pomiarowych.
Gdy przepływ powietrza nie występuje to 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%). Automatycznie wychwytywana jest zmiana kierunku przepływu przez układ, gdyż przepływające powietrze spowoduje schłodzenie drugiego rezystora przy zachowanej stałej temperaturze na rezystorze pierwszym.
Rys. 1.8 Budowa G70.
Rys. 1.9. Schemat elektryczny G70 (RH, RS, RT , R1, R2, R3, R5 – rezystory pomiarowe).
EGT - CZUJNIKI TEMPERATURY SPALIN
Do pomiaru EGT(exhaust gas temperature) w systemach oczyszczania spalin służą czujniki temperatury spalin. Mają one 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.
Rys. 1.10. Budowa czujnika temperatury spalin (1 - złącze elektryczne, 2 - obudowa, 3 - rezystor).