Osa 1
Monitorin toiminnan analysoinnissa käytettävänä esimerkkinä kuvassa 1a on yleinen dieselin jälkikäsittelykokoonpano SCR-katalyytillä ja hiukkassuodattimella. Tässä ensimmäisessä osassa esitellään NOx/O2-anturin toiminnallisuus.
NOx/O2-anturimonitori
Esimerkkinä seuraavasta analyysistä, kuva 1b esittää yksinkertaistetun kaavion anturista, jota ohjataan elektronisella moduulilla, joka vaihtaa tietoja moottorin UC:n kanssa erillisen CAN-verkon kautta. Pohjimmiltaan vaihdetut tiedot ovat: 1) pakokaasujen NOx- ja O2-pitoisuudet ja 2) OBDII-häiriöt.
Periaatteessa seuraavan analyysin kann alta olennaista on se, että moduuli säätää virrat Ip1 ja Ip2 siten, että: Ip2 hetkellinen arvokorreloi NOx-pitoisuuden kanssa (kammio 2) ja Ip1 O2-pitoisuuden kanssa (kammio 1).
Ohjausmoduuli kommunikoi moottorin ohjausyksikön kanssa erillisen CAN-verkon kautta (ei jaettu muiden laitteiden kanssa) ja koostuu:
-Mikro-ohjain. Joka hallitsee anturin toimintaa ja tiedonsiirtoa moottorin UC kanssa.
-RAM. Anturista käytön aikana saatujen tilapäisten tietojen tallentamiseen.
-EEPROM/ROM-muisti. Valmistusprosessin aikana saatujen kalibrointitietojen tallentamiseen.
-Virran ohjauspiiri Ip1 ja Ip2.
-Lämmittimen ohjauspiiri.
-Virtuaalinen massansäätöpiiri VM. Säädettävä jännitesignaali, jota käytetään ylläpitämään O2-tasapainoa kammiossa 1.
-Lämpötila-anturi. Kompensoi komponenttien riippuvuutta lämpötilasta.
NOx-anturit [1] ja [2] pyrkivät säätämään urean annostuksen oikein stoikiometrisessä suhteessa. Eli ruiskuta määrä ureaa, jotta: 1) saavutetaan maksimaalinen NOx-konversiotehokkuus ja 2) saavutetaan vähimmäismäärä ammoniakkia SCR-katalyytin ulostulossa.
Erityisesti NOx-anturi [2] mahdollistaa urean ruiskutuksen ohjaamisen suljetussa kierrossa. NOx-anturi voidaan integroida laajakaistaiseen O2-anturiin yhdeksi laitteeksi, joka tuottaa samanaikaisesti happi- ja typenoksidipitoisuuden.
Urea-injektion hallinta
Koska ammoniakki on erittäin myrkyllinen yhdiste, urean ruiskutuksen hallinta stoikiometrisessä suhteessa on erittäin tärkeää. Tämä ohjaus voidaan tehdä:
- Avoimessa silmukassa. Tässä tapauksessa ammoniakin läsnäoloa ei valvota SCR-katalyytin ulostulossa. Tämän seurauksena UC arvioi antureilta saatujen tietojen (tuloilman massa ja lämpötila sekä typen oksidien pitoisuus) perusteella pakokaasujen virtauksen ja ruiskuttaa ureaa varmuusmarginaalilla. Tämä aiheuttaa NOx-konversion tehokkuuden putoamisen 65 %:iin.
- Suljetussa kierrossa. Tässä tapauksessa SCR-katalyytin ulostulossa valvotaan ammoniakin läsnäoloa. Tämä mahdollistaa urealiuoksen (AdBlue, DEF, Arla32) annostuksen säätämisen stökiömetrisessä suhteessa pakokaasuissa olevan NOx:n kanssa siten, että katalyytin ulostulossa ei ole ylimääräistä NOx:a eikä ammoniakkia (NH3). yli lain asetetut rajat. Toisin sanoen teoriassa kaikki ammoniakki käytetään kaiken NOx:n vähentämiseen, jolloin katalyytin ulostuloon jää vain N2, vesi ja CO2. Suljetun silmukan ohjaukseen voidaan käyttää NOx-anturia tai ammoniakkianturia, jos sellainen on.
NH3-säätö SCR-katalyytin jälkeisellä NOx-anturilla
Ohjaus on epäsuora, eli se tehdään mittaamatta kaasujen todellista ammoniakkipitoisuutta SCR-lähdössä. Toisa alta ammoniakin tuottama häiriö NOx-anturin tunnistuskapasiteettiin ei mahdollista SCR:n tarjoamaa maksimaalista muunnostehokkuutta.
Strategia koostuu urean annoksen syklisestä muuttamisesta, ruiskutetun määrän lisäämisestä ja vähentämisestä. Näiden vaihteluiden vaikutukset havaitaan NOx-anturilla, josta UC voi laskea likimääräisen ammoniakkipitoisuuden.
Valvontatoiminnot
1. Esikatalysaattorin anturin uskottavuuden valvonta
Näyttö pyörii kerran jokaisessa ajojaksossa sen jälkeen, kun EGR-venttiili on katkennut joutokäynnin aikana. Kuva 2a esittää NOx-pitoisuuden kehitystä.
-Kaasun kierrätyksen vaikutuksesta NOx-pitoisuus on ennen testiä alhainen ja alkaa nousta EGR-katkaisun jälkeen.
-4 sekunnin kuluttua. aloittaa monitoroinnin, joka kestää 7 sekuntia; tämä on enimmäisaika, jolloin mitattu pitoisuus ylittää alarajan. Jos rajaa ei ylitetä, DTC-koodi kirjataan "odottaa" ensimmäisellä ajosyklillä. Toinen peräkkäinen jakso tallennetaan "vahvistetuksi" ja LIM/MIL syttyy.
-Alaraja lasketaan ruiskutetun määrän sekä ympäristön lämpötilan ja paineen perusteella.
Toinen suoritettu valvonta on signaalin alue. Monitori tarkistaa jatkuvasti NOx-pitoisuussignaalin maksimi- ja minimiarvot. Vastaava DTC-koodi kirjataan, jos ilmoitettu pitoisuusarvo on enimmäis- ja vähimmäiskalibrointiarvojen määrittämän alueen ulkopuolella sallitun enimmäisajan aikana.
2. Sopeutumistekijöiden seuranta
Molempien antureiden sopeutumiskertoimet lasketaan hidastusten aikana, kun NOx-pitoisuuden on saavutettava minimi. Sopeutumiskerroin on ero anturin ilmoittaman pitoisuuden ja 0 %:n välillä. Vikakoodi kirjoitetaan, jos sovituskerroin on kalibrointialueen ulkopuolella.
3. Anturin ja UC:n välinen tiedonsiirto
Tämän valvonnan tehtävänä on havaita tiedonsiirtohäiriöt anturien ja moottorin UC:n välillä. UC tarkistaa jatkuvasti antureilta vastaanotettujen viestien tiheyttä. Vastaava DTC tallennetaan, jos virheettömän viestien välinen aika ylittää kalibrointirajan. Tässä tapauksessa tallennettu koodi on tyyppiä Uxxxx.
4. Katalyytin jälkeisen anturin vasteajan valvonta
Monitorin tehtävänä on arvioida, miten O2-pitoisuus kehittyy suhteessa eroon 21 % O2:n kanssa siirtyessä vakiintuneesta kuormitustilasta hidastustilaan polttoaineen katkaisulla (moottorijarru) (kuva2b). Monitori toimii tilanteessa, jossa hiukkassuodattimen regenerointi ei ole käynnissä. Tarkastellaan oleva ero on: 21 % O2 - O2-pitoisuus kuormitettuna. Kuormituksen alainen pitoisuus on pisteen A (hidastuksen alku) pitoisuus.
Monitor laskee O2-pitoisuuden polttoaineen ruiskutuksen, ahtonopeuden ja EGR-nopeuden perusteella. Mitattu O2-pitoisuus arvioidaan moottorin kuormituksen ja ilmamassan oton perusteella. DTC-koodi kirjataan, jos mitattu pitoisuus on lasketun arvon plus mukautuskertoimen ja lasketun arvon miinus mukautuskerroin määrittämän alueen ulkopuolella.
Näytön huomioimat tekijät ovat:
1) t30: Se on aika, joka tarvitaan, jotta mitattu O2-pitoisuus saavuttaa 30 % erosta.
2) t60: Onko aika, joka tarvitaan, jotta mitattu O2-pitoisuus saavuttaa 60 % erosta.
Vastaava DTC-koodi tallennetaan, jos:
-Aika t30 on yli 6 sekuntia.
-Aika t60 on yli 11 sekuntia.
-Aika siirtyä eron 30 %:n pitoisuudesta eron 60 %:n pitoisuuteen on yli 5 sekuntia.
5. Katalyytin jälkeinen anturin uskottavuuden valvonta
Näyttö tarkistaa jatkuvasti NOx-pitoisuussignaalin maksimi- ja minimiarvot. Vastaava DTC-koodi kirjataan, jos ilmoitettu pitoisuusarvo on enimmäis- ja vähimmäiskalibrointiarvojen määrittämän alueen ulkopuolella sallitun enimmäisajan aikana.
Toisa alta anturin aktiivisuustason passiivinen seuranta suoritetaan urea-injektion aikana. Jos esikatalysaattorin anturi havaitsee piikin NOx:n nousussa, katalyytin jälkeisen NOx-arvon pitäisi nousta. Vastaava DTC-koodi tallennetaan, jos arvo ei saavuta vähimmäisodotettua nousukynnystä, mikä osoittaa jumiutuneen anturin tai alhaisen aktiivisuuden.
6. Lämmittimen valvonta
Lämmitintä ohjataan PWM-signaalilla anturin lämpötilan pitämiseksi välillä 780–820 °C. Anturin lämpötila arvioidaan VM-virtuaalimassapiirin läpi kulkevan IVM-virran funktiona. (kuva 1b)
Moottori UC lähettää viestin lämmittimen aktivoimiseksi, kun pakokaasun lämpötila ylittää kastelämpötilan.
Toisa alta ohjausmoduuli tarkistaa lämmityspiirin sähkö- ja suorituskykyhäiriöiden var alta ja välittää tuloksen moottorin ohjausyksikköön erillisen CAN-verkon kautta. Tätä varten ohjausmoduuli pystyy arvioimaan lämmittimen vastuksen sitä kiertävän virran kautta ja siten havaitsemaan sähkövikoja. Toisa alta vikakoodi tallennetaan, jos moottorin ohjausyksikkö ei saa ilmoitusta, joka osoittaa, että käyttölämpötila on saavutettu, maksimikalibrointiajan sisällä lämmittimen päällekytkemisen jälkeen (esimerkiksi 9 sek.).
7. Ohjausmoduulin vianvalvonta
Tämä valvonta mahdollistaa vikojen havaitsemisen ohjausmoduulissa, jotka välitetään moottorin ohjausyksikköön CAN-verkon kautta. Nämä ovat toimintahäiriöitä, virheellinen viesti, joka on saatu moottorin UC:lta tai anturin kalibrointiarvo, jossa on tarkistusvirhe.
8. Anturipiirin valvonta
Tämän valvonnan tarkoituksena on tarkistaa anturin sähköpiiri. Ohjausmoduulin havaitsemat viat raportoidaan moottorin CU:lle CAN-verkon kautta. Näitä ovat viat ohjaimen ja anturin välisessä liitäntäpiirissä, vika alueella/suorituskyvyssä NOx-anturin vika, vika syöttöpiirissä ja vika alueella/suorituskyky O2-anturin.
