Как и бензиновые двигатели, дизельные моторы оборудуются фильтром очистки отработанных газов. Но, поскольку принцип воспламенения топлива у двигателей этих двух типов разнится, то и фильтры отработанных газов у дизельного и бензинового мотора существенно отличаются друг от друга.
Стоит отметить, что, если каталитические нейтрализаторы отработанных газов устанавливаются в систему выхлопа бензиновых моторов уже давно, то сажевые фильтры стали устанавливаться в обязательном порядке на дизельные моторы гораздо позже – после введения в действие экологических нормативов Евро-5.
Из самого наименования устройства понятно, что его основной задачей является фильтрация выхлопа мотора от содержащихся частиц сажи. Сажевый фильтр современного дизеля задерживает до 90% количества сажи, содержащейся в выхлопе. Внешне сажевый фильтр являет собой небольшой металлический цилиндр, наполненный особым жаропрочным керамическим материалом. Благодаря ячеистой структуре керамического наполнителя фильтр задерживает мельчайшие частицы, образующиеся в результате сгорания. Фактически, сажевый фильтр это – часть глушителя, предназначенная для очистки выхлопа.
Принцип работы сажевого фильтра
Работу сажевых фильтров принято разбивать на два этапа: непосредственно фильтрация отработанных газов (захват сажи) и регенерация фильтра. На этапе захвата сажи внутри фильтра, в отличии от каталитического нейтрализатора бензинового мотора, не происходит никаких сложных химических или физических процессов. Особая мелкоячеистая керамическая структура внутренней части фильтра просеивает выхлопные газы, задерживая на своих стенках частицы сажи. При этом даже самые эффективные фильтры не способны полностью исключить попадание сажи в атмосферу, пропуская микрочастицы размером от 0.1 до 0.5 мкм. Впрочем, содержание частиц такой величины в выхлопе дизельного мотора не превышает 5-10%.
Естественно, что со временем количество уловленной сажи в фильтре достигает критического показателя – фильтр забивается все больше и больше, и после определенного момента это начинает сказываться на производительности работы силового агрегата в целом: падает мощность мотора, повышается топливные расход. На очистку или регенерацию сажевого фильтра направлен второй этап работы устройства. В отличии от процесса фильтрации этап регенерации фильтра является весьма сложным процессом. Регенерация сажевых фильтров реализована разными автопроизводителями по-разному. Правда, суть всех этих решений едина – очистка ячеек фильтра от забившейся сажи.
В большинстве случаев сажевый фильтр представляет собой комбинированной устройство, объединяющее противосажевый фильтрующий элемент и каталитический нейтрализатор вредных отработанных газов. Типичным примером являются сажевые фильтры, применяемые на своих автомобилях компанией Volkswagen. Таким образом, разработчики не только реализуют требования по очистке выхлопа, но и обеспечивают процесс очистки фильтрующего противосажевого элемента. Устройство комбинированного фильтра таково: внутри корпуса фильтра располагаются жаропрочные ячейки из карбида кремния с каналами минимального сечения. Эти ячейки являются фильтрующим элементом, борющимся с сажей. Внутренние боковины корпуса фильтра изготовлены из специального каталитического материала (как правило, титана), способствующего окислению и сгоранию угарного и углекислого газов. Дополнительная функция нейтрализатора в данном случае заключается в его способности разогревать сажевый фильтр до температуры порядка 500 °С. Как правило, такой температуры вполне достаточно для того, чтобы скопившиеся частицы сажи просто выгорели сами собой, очистив тем самым ячейки фильтра. Такой процесс принято называть пассивной регенерацией сажевого фильтра.
Однако эффективность пассивной регенерации сажевого фильтра на дизеле достигается только при относительно длительной работе мотора под нагрузкой, например, в продолжительной поездке по загородной трассе на высоких скоростях. Ведь только тогда в фильтре достигается высокая температура, достаточная для выжигания накопившейся сажи. Если заполнение сажей достигло критического уровня, а разогреть фильтр не удается в силу недостаточной нагрузки на двигатель (езда на короткие расстояния или нечастое передвижение по городу), но при этом датчики фиксируют засорение фильтра сверх допустимой нормы, запускается процесс активной очистки сажевого фильтра. Этот процесс предполагает подачу дополнительной порции топлива в цилиндры двигателя вслед за основной частью солярки. Затем перекрывается клапан EGR, а при необходимости электроника временно меняет алгоритм стандартного управления геометрией турбины. Не прогоревшая топливная смесь попадает в катализатор сквозь впускной коллектор, после чего происходит дожиг смеси, существенно повышающий температуру выхлопных газов. Поступающие в сажевый фильтр выхлопные газы достигают 500-700°С и моментально выжигают из забившихся ячеек фильтра сажу.
Очевидным свидетельством запуска процесса активной регенерации фильтра будут неожиданные кратковременные выхлопы черного дыма. При этом приборы покажут моментальное и непродолжительное повышение оборотов мотора на холостом ходу с одновременным всплеском топливного расхода. Стоит отметить, что вся процедура принудительной очистки полностью автоматизирована и не требует вмешательства владельца машины. Электроника считывает данные с датчиков, установленных до фильтра и после него, при восстановлении нужного уровня давления процесс активной регенерации заканчивается, а работа двигателя возвращается в штатный режим.
Некоторые производители, не использующие комбинированные устройства очистки выхлопа дизельного мотора, применяют фильтры с отдельным катализатором. Здесь очистка фильтра происходит посредством автоматического впрыска в топливо специальной присадки. При наполнении сажевого фильтра и падении мощности мотора система впрыска нагнетает присадку в топливо. После сгорания такой смеси в выхлопной системе достигается чрезвычайно высокая температура, превышающая 600 °С. Кроме того, активное вещество присадки при сгорании с соляркой не распадается, а попадает в раскаленный сажевый фильтр, где, сгорая, поднимает температуру до 900 °С, обеспечивая мгновенное выжигание сажи и быструю очистку фильтра. Учитывая кратковременность воздействия сверхвысокой температуры и прочность материалов, из которых изготавливаются фильтры, система выхлопа не разрушается.
Удаление сажевого фильтра – способы и последствия
К сожалению, частая регенерация негативным образом влияет на двигатель машины. Во время регенерации обогащенная топливная смесь сгорает не полностью и попадает в моторное масло. В результате масло разжижается, увеличиваясь в объеме. Защитные и смазывающие свойства масла снижаются, кроме того, жидкое масло легко преодолевает уплотнения, вызывая риск попадания в интеркулер и цилиндры.
Срок службы сажевых фильтров достигает 110-120 тыс. км пробега автомобиля. Однако, учитывая низкое качество отечественной солярки, нередки случаи, когда замена фильтра на новом автомобиле требовалась уже через 25-30 тыс. км пробега. В зависимости от модели машины стоимость фильтра для выхлопной системы дизельного мотора колеблется в интервале от 900 до 3000 евро.
Эффективной альтернативой замены сажевого фильтра будет его удаление. Удалив фильтр, владелец машины избавит себя от проблем, связанных с регулярными засорами и необходимостью очистки устройства. Тяговые характеристики такого автомобиля заметно возрастают, а топливный расход уменьшается. Кроме того, отпадает необходимость применения специальных моторных масел, требующихся для автомобилей с сажевыми фильтрами. Что касается возможных негативных последствий удаления фильтра, то при правильном демонтаже устройства помимо возрастания вредных выбросов продуктов сгорания топлива до уровня требования Евро-3 ничего страшного с автомобилем не произойдет.
Сегодня многие автосервисы предлагают услугу удаления сажевого фильтра. Однако доверяться «гаражным» специалистам довольно опасно. Подобный вариант чреват повреждением датчиков системы выхлопа, что приводит к включению аварийного режима работы автомобиля и последующему ремонту. Чтобы правильно удалить сажевый фильтр, необходимо выполнить несколько шагов, включая предварительную компьютерную диагностику, перепрограммирование ЭБУ и последующий технический демонтаж устройства.
Соблюдение норм экологичности нередко оборачивается для владельцев транспортных средств дополнительными проблемами, обусловленными сложностью конструкции отдельных узлов и агрегатов машины. В частности, сажевые фильтры, устанавливаемые на современные дизели, со временем забиваются и быстро приходят в негодность, из-за чего в работе машины появляются определенные сбои. Что же делать в таком случае? Тут выхода два: либо удалить сажевый фильтр, либо прочистить, но многие автомобилисты почему-то выбирают первый вариант.
Почему удаляют сажевый фильтр
Сильно загрязненный сажевый фильтр отрицательно сказывается на работоспособности всего автомобиля, а какому владельцу понравится, что у его машины уменьшилась тяга, заметно вырос расход топлива, и к тому же постоянно светятся надоедливые контрольные лампочки. Конечно, можно решить вопрос заменой детали, но за это нужно будет заплатить достаточно приличную сумму. В такой ситуации единственным разумным выходом, по крайней мере с точки зрения многих автолюбителей, является полное удаление сажевого фильтра с автомобиля, вот только не все задумываются о возможных последствиях.
По утверждениям специалистов, мнение о том, что извлечение этой детали благоприятно сказывается на «самочувствии» железного коня – не более чем миф, ведь даже несмотря на временные улучшения динамики, со временем все равно появятся проблемы.
Методы удаления сажевого фильтра
Удалить сажевый фильтр со своего автомобиля можно двумя путями: посредством физического удаления всех компонентов детали или же с помощью программной деактивации, что является более грамотным подходом к вопросу.
В первом случае необходимо добраться до места размещения DPF и с помощью болгарки вырезать блок с самим фильтрующим элементом и катализатором. После этого на их место устанавливается специальный пламегаситель или приваривается обычный кусок трубы. Монтаж пламегасителя позволяет повысить долговечность выхлопной системы, в частности, и глушителя. Более того, благодаря этому устройству значительно увеличивается мощность мотора, а звук выхлопа становится намного тише.
Программное удаление сажевого фильтра на дизеле считается более гуманным методом демонтажа детали. Его используют, когда хотят избежать появления ошибок в работе ЭБУ двигателя, что достигается путем добавления датчика измерения температуры выхлопа и лямбда-зонда в кусок приваренной металлической трубы. Также после удаления сажевого фильтра придется выполнить чип-тюнинг автомобиля, что ликвидирует продукты сгорания черного цвета.
Выполнив указанную процедуру, вы заметите снижение «капризности» мотора в плане обслуживания, хотя о гарантии от производителя придется забыть. Процедура удаления DPF на станции технического обслуживания обойдется примерно в 25-30 тысяч рублей, однако все зависит от сложности работы и расположения самого элемента.
Что будет, если удалить фильтр
Удалив забитый фильтр со своего транспортного средства, вы, конечно, решите проблему с мощностью и расходом топлива, но в то же время появятся некоторые другие неточности в работе автомобиля. Посторонние звуки при работающем силовом агрегате и некорректное отображение состояния детали – это лишь немногие из них. Система будет видеть, что сажевый фильтр не засоряется, а такого просто быть не может, затем решает, что он попросту неисправен, и переводит автомобиль в «аварийный» режим. Чтобы избежать всех этих нюансов, следует перепрограммировать (или, как в народе говорят, «перепрошить») блок управления, иначе ЭБУ постоянно будет выдавать коды неисправностей. Существует два основных варианта, как можно это сделать.
В первом случае, возьмите «прошивку» той версии транспортного средства, на который сажевый фильтр не устанавливался, и загрузите ее в свой блок управления. Однако никто не может точно знать, чего еще нет в этой прошивке, и какие последствия удаления сажевого фильтра здесь «вылезут». Вполне вероятно, что штатные параметры автомобиля не смогут «ужиться» с новыми изменениями, вследствие чего может перестать работать или любая другая функция, которой не было в старой программе.
Скачать нужную прошивку можно в сети Интернет, но в этом случае предугадать результат будет вообще невозможно. Если такая прошивка и проработает какое-то время, то никто вам не сможет гарантировать ее исправное функционирование спустя год. Плавающие обороты, вечно трясущаяся стрелка спидометра и неравномерный впрыск – далеко не все возможные последствия использования некачественного программного обеспечения.
Самый лучший вариант решения проблемы с ПО – это установка программ, которые использует завод-изготовитель, но дополненных некоторыми изменениями, вносящимися опытным программистом. Такое программное обеспечение загружается в чип-блок управления посредством специального устройства – программатора.
Знаете ли вы? Сажевый фильтр – это разработка специалистов концерна Peugeot, которые установили первый в истории сажевый фильтр на свой автомобиль 607 модельного ряда 2000-го года.
Существует и еще один способ избежать проблем, связанных с удалением сажевого фильтра. От вас требуется установить эмулятор, который бы имитировал наличие в системе машины нового сажевого фильтра. Такое электронное устройство посылает сигналы, идентичные сигналам реального фильтра, таким образом, обманывая бортовой компьютер.
Преимущества и недостатки удаления фильтра
Зачем удалять сажевый фильтр, вы уже узнали, но всегда следует учитывать не только преимущества, но и недостатки любого выполняемого действия. К положительным моментам изъятия сажевого фильтра следует отнести:
увеличение мощности и тяги двигателя (удается добиться благодаря снижению сопротивления в выхлопной трубе);
Отсутствие необходимости в дорогостоящем обслуживании и очистке фильтра;
Экономию ресурсов мотора вследствие отсутствия процессов регенерации;
Отсутствие всплывающих ошибок, которые связаны с работой сажевого фильтра.
Что касается недостатков, то их не так уж и много. Основной – автомобиль перестает соответствовать нормам стандартов Евро-4/Евро-5, а это значит, что техосмотр машина уже не пройдет, по крайней мере, без дополнительных материальных трат. Правда, если посмотреть на проблему с другой стороны, то этот нюанс окажется не столь значительным, особенно в сравнении со стоимостью процедуры замены детали. Не надо забывать и о вышеописанных технических проблемах, связанных с отсутствием сажевого фильтра, которые появляются в результате его удаления из транспортного средства.
В странах Европы считаются одними из самых популярных. Но в дизельных ДВС, как и в бензиновых, горючее не сгорает полностью. Вследствие этого в отработанных газах образуются различные ядовитые и Кроме того, в них есть также и сажа, ведь углеводороды сгорают не полностью. В Европе в 2000-х годах борцами за экологию был разработан стандарт по уровню вредных выбросов в окружающую среду. Автопроизводители, для того чтобы их продукция этим нормам соответствовала, стали устанавливать сажевый фильтр на дизеле. Что это и как работает, необходимо знать тем, кто ездит на дизелях. Сегодня мы постараемся ответить на все эти вопросы.
Главные функции
Для того чтобы лучше понимать назначение этих устройств, необходимо коснуться темы отработанных газов. В составе автомобильного выхлопа содержится масса особо токсичных и канцерогенных веществ.
Так, окись углерода, несгоревшие углеводороды, альдегиды, окислы серы, тетраэтилсвинец оказывают очень вредное воздействие на окружающую среду. Кроме того, в составе отработанных газов дизельного автомобиля, в частности, большегрузных фур, в большом количестве содержится сажа.
Для того чтобы снизить концентрацию этого компонента, в конструкцию современного автомобиля введен сажевый фильтр на дизеле. Что это за деталь? Это нечто похожее на катализатор в бензиновом двигателе.
Как выглядит элемент
Итак, это устройство предназначено для того, чтобы нейтрализовать сажу - продукт, образующийся в процессе сгорания дизельного топлива. Различают два вида - это закрытые (DPF) и закрытые с возможностью регенерации (FAP).
При всей своей простоте на самом деле эти автозапчасти для иномарок имеют довольно сложное устройство. Независимо от исполнения, фильтр представляет собой металлический цилиндр. На нем находятся патрубки - входной и выходной. Выходной подключается к системе очистки отработанных газов.
Основной элемент фильтра - специальная матрица, которую изготавливают из карбида кремния.
Она заключена в цилиндр из металла. Структура этой матрицы - ячеистая. Что касается сечения ячеек, то зачастую это сечение квадратное. Но более эффективны ячейки, имеющие восьмиугольную форму.
Кроме этого фильтр для дизеля имеет в конструкции несколько датчиков. Это датчик, фиксирующий разность давления, и датчик входной и выходной температуры.
Принцип работы
Размер одной частицы сажи примерно равен 0,05 мкм. По химическому составу этот продукт представляет собой не что иное, как обыкновенный углерод. Задерживать эти частицы при помощи обычных средств очень сложно вследствие размеров элемента. Чтобы улавливать сажу, необходимо использовать принцип диффузии. Чтобы понять, что собой представляет типичный сажевый фильтр на дизеле, что это за устройство, необходимо заглянуть внутрь его.
Итак, фильтр внутри представляет собой керамическую матрицу. Это целая серия трубок, при этом у соседних закрыты торцы. Внутрь этой матрицы отработанные газы приходят со стороны мотора, однако, когда газы попадают в трубки, дальше двигаться просто не могут. Тогда через стенки трубок они попадают в соседние открытые полости и затем могут выйти из матрицы. В процессе диффузии даже самые маленькие частицы остаются внутри фильтра, а значит, он свою задачу выполняет.
Где находится сажевый фильтр
Найти эту деталь не составит труда. Фильтр зачастую устанавливается в выпускной системе автомобиля.
Из-за особенностей конструкции деталь можно найти между глушителем и катализатором. В некоторых случаях устройство может быть объединено с катализатором и располагается прямо за выпускным коллектором. Там максимальная температура газов, а такой фильтр имеет каталитическое покрытие.
Приемы эксплуатации
Чтобы эффективно использовать на дизеле, цена которого достаточно высокая (порядка 900 евро), необходимо правильно эксплуатировать автомобиль. Все дело в том, что в процессе очистки отработанных газов ячейки и трубки забиваются сажей. Это приводит к снижению эффективности работы дизельного двигателя.
Понижается пропускная способность фильтра и повышается сопротивление выходу отработанных газов. Многие производители, чтобы увеличить срок службы этой запасти без необходимости частой замены, применили специальный алгоритм работы фильтра, когда контролируется уровень заполнения. Если фильтр заполнен так, что теряется мощность двигателя, запускается регенерация фильтра.
Причины снижения эффективности
Существует несколько причин, почему фильтры забиваются. Основная причина - качество При заправке автомобиля некачественным топливом образуется большое количество сажи - фильтр быстро забивается, что снижает срок его службы.
Еще одна причина - недостаточная температура. Так, сажа сгорает не полностью.
Все дело в том, что представляет собой сажевый фильтр на дизеле. Что это? Он не только задерживает частицы, но еще и поддерживает температуру для сжигания их. Однако следует сказать, что это случается, когда нагрев отработанных газов высокий и составляет не меньше, чем 600 градусов Цельсия. При меньших показателях сажа не будет сгорать.
Среди причин снижения температуры газов также выделяют несколько. Это режимы движения, пробки на дорогах, нарушение процесса сгорания горючего. Так, температура в системе не поднимется, если скорость движения низкая, а движение сопровождается частыми остановками.
Контроль состояния
Для того чтобы можно было контролировать состояние тракт дизельного двигателя оснащен контрольно-измерительной аппаратурой. В нее входят датчики температуры и давления. Эти элементы формируют сигналы для электронного блока управления, и тот определяет, заполнен фильтр или еще нет. Когда элемент сильно заполнен, начинается процесс очистки.
Как очистить
Для того чтобы восстановить эффективность двигателя при заполненном сажевом фильтре, достаточно использовать нескольких простых методов, которые помогут запустить самоочистку. Регенерация может быть как пассивного, так и активного типа.
В любом случае процесс происходит посредством сгорания сажи и освобождения трубок и каналов.
Для процесса регенерации может использоваться повышение уровня нагрева отработанных газов, присадки или же промывка сажевого фильтра. Присадки помогут снизить температуру, при которой будет сгорать сажа. А промывка с помощью специальных веществ поможет очистить фильтр.
Метод пассивной регенерации
Такую очистку может провести непосредственно автолюбитель. О необходимости регенерации сообщит соответствующий индикатор. Также запустить этот процесс необходимо, если снижается динамика или мощность двигателя.
Самое главное - обеспечить повышение температуры для отработанных газов. Это делается посредством движения на автомобиле с полной нагрузкой. Достаточно проехать 30-40 км, чтобы фильтр полностью очистился и вся сажа выгорела. Второй вариант - использование специальных топливных присадок.
Активная регенерация
Этот режим может быть запущен автоматически контроллером ЭБУ. Для этого электроника анализирует информацию от датчика температуры и датчика давлений. Он информирует электронный блок управления о том, что фильтр забит, а датчик сообщает температуру. Если ее не хватает для того, чтобы сажа полностью сгорела, то ЭБУ может дополнительно впрыскивать топливо в процессе выпуска отработанных газов. Это позволит сжечь сажу в выхлопе. Также это позволяет поднять температуру до нужного уровня.
Если в выпускном тракте имеется и другое оборудование, которое также повышает нагрев то ЭБУ может использовать и их.
Промывка
Для этой процедуры необходимы специальные жидкости.
Сама же процедура в целом зависит только от типа средства.
Так, фильтр снимают и закрывают его отверстия. Затем внутрь заливают очистительную жидкость таким образом, чтобы заполнить весь объем фильтра. Далее изделие необходимо оставить в покое на десять часов, при этом время от времени встряхивать фильтр. После этого деталь промывают теплой водой и устанавливают обратно на автомобиль. Существует несколько видов жидкостей, и для каждой - свой способ промывки. Это следует помнить перед выполнением данных процедур.
Промывка и очистка помогут продлить работу элемента, ведь замена сажевого фильтра - это весьма дороге удовольствие.
Но рано или поздно срок все-таки придет. Рекомендуется менять фильтры после 180 тысяч километров.
На износ этой конструкции влияют в первую очередь условия движения, качество горючего, а также стиль вождения. Если машина испытывает значительные нагрузки, то замена данного элемента может потребоваться раньше.
Итак, мы выяснили, для чего служит данная деталь в автомобиле. Сажевый фильтр, как и прочие автозапчасти для иномарок, - важная деталь современного авто. Данный элемент улучшает экологическую ситуацию в мире, а это здоровье людей. Качественная экология - здоровое общество и счастливые дети.
Хотя сажевые фильтры, которыми оснащаются дизельные автомобили, доказали высокую эффективность в борьбе с выбросами канцерогенной сажи в окружающую среду, познать на своих нервах и кошельках, чего стоит обратная сторона этой экологической медали, смогли многие белорусские любители дизелей.
Проблемы, создаваемые сажевым фильтром, и дороговизна их устранения входят в число основных причин, побуждающих некоторых покупателей автомобилей повернуться спиной к дизелям и обратить внимание на их бензиновую альтернативу, пусть она и обещает более высокие затраты на топливное содержание транспортного средства.
Нельзя сказать, что бензиновые двигатели не коптят вовсе, но содержание сажи, или, другими словами, твердых частиц, в компонентном составе отработавших газов бензиновых моторов составляет ничтожную долю по сравнению с тем, как сажей "облагораживают" атмосферу дизели.
Это и сделало сажевый фильтр специфической принадлежностью дизельных автомобилей, которые с 2004 года перестали удовлетворять законодательным ограничениям выбросов сажи в окружающую среду.
Однако, как известно, все течет, все меняется. Как изменяются экологические стандарты, тоже известно: они становятся строже, в частности в 2009 году к требованиям к составу выхлопа бензиновых двигателей добавилось предельное значение массового содержания твердых частиц. Через 5 лет стандарт стал жестче, что, впрочем, не изменило ситуацию - бензиновые моторы по выбросу сажи продолжали отвечать требованиям экологических норм без применения в них дополнительных устройств, очищающих отработавшие газы от твердых частиц.
Лишь когда в прошлом году вступили в силу новые нормы, ужавшие для бензиновых двигателей предельное значение количества твердых частиц в 10 раз по сравнению с редакцией стандарта 2014 года, стало понятно, что без сажевого фильтра бензиновые моторы обойтись не смогут. Как ни крути, а придется им пойти той же дорогой, которую полтора десятка лет назад проторили дизели.
В принципе бензиновые двигатели способны были безболезненно преодолеть и тот законодательный порог, который был установлен в 2017 году, если бы не повсеместно внедряемая технология непосредственного впрыска бензина. По сравнению с устаревшими моторами с распределенным впрыском "прямовпрыснутые" двигатели обеспечивают более высокую эффективную мощность, более низкий расход топлива и даже меньшее содержание в выхлопе вредных компонентов, за исключением сажи.
Преимущества явно перевешивают казус с выбросом сажи. Управа на нее известна - сажевый фильтр. Но это значит, что рано или поздно пользователям бензиновых машин тоже придется искать управу на распоясавшийся "сажевик" и вспоминать о двигателях с распределенным впрыском с той же ностальгией, с которой дизелисты со стажем сейчас вспоминают о неприхотливых, выносливых, всеядных и априори не имеющих сажевых фильтров вихрекамерных моторах.
Но, может быть, не так страшен черт, как его малюют? На первый взгляд страшен, ибо по устройству бензиновый сажевый фильтр принципиально не отличается от дизельного. Но разве он должен отличаться, если конструкция, технология производства и алгоритмы работы таких фильтров давно отработаны на дизелях?
В основе конструкции такой же, как в дизельных сажевых фильтрах, керамический блок, пронизанный множеством тонких каналов, по которым циркулируют выхлопные газы. Концы каналов заглушены, но боковые стенки пористые. В зависимости от того, с какого края канал заглушен, он может быть впускным или выпускным. Поскольку каналы заглушены с разных сторон попеременно через один, в керамическом блоке располагаются впускные и выпускные каналы в шахматном порядке.
Из-за того что впускной канал заканчивается заглушкой, попавшим в него отработавшим газам, движущимся от двигателя, некуда деваться, кроме как просачиваться сквозь стенки в соседние выпускные каналы, заглушенные со стороны силового агрегата и открытые со стороны выхлопной системы. Газы просачиваются - сажа остается во впускном канале.
При температуре свыше 550°С либо при более низкой температуре при условии добавления специальной присадки сажа сгорает без остатка. Это свойство сажи используется для уничтожения ее накоплений в сажевом фильтре. Дизелисты знают, что процесс очистки фильтра от сажи называется регенерацией. Теперь к этому словечку придется привыкать владельцам бензиновых машин. Регенерация может быть пассивной, активной или принудительной, если проводится в условиях сервисного предприятия.
Пассивная регенерация осуществляется без каких-либо мер со стороны блока управления двигателем во время движения автомобиля. Необходимо только, чтобы температура сажевого фильтра достигла требуемого уровня, чего, к слову, добиться от бензинового двигателя гораздо легче, чем от дизеля. Это хорошо, так как при достаточно продолжительных поездках немалую часть времени в фильтре будет происходить пассивная регенерация. Так утверждают разработчики бензиновых сажевых фильтров, а нам не остается ничего другого, как с ними соглашаться.
Однако для регенерации требуется еще и достаточное количество кислорода. А вот это плохо, потому что в отличие от дизелей, в которых сгорание всегда происходит с избытком воздуха, в бензиновых моторах с наличием свободного кислорода в выхлопе хроническая "напряженка", за исключением режима принудительного холостого хода (торможения двигателем). С помощью каких мероприятий будет решаться этот вопрос, пока ясности нет, хотя сажевыми фильтрами штатно уже оборудуются не только элитные Mercedes-Benz S500, но и некоторые народные "вагены" с моторами 1.4 TSI.
Поскольку в ходе эксплуатации автомобиля, несмотря на пассивную регенерацию, сажа в фильтре постепенно накапливается, возникает необходимость в активной регенерации. Она включается блоком управления по информации датчиков давления, размещенных до и после сажевого фильтра. Сравнение сигналов датчиков позволяет блоку управления распознать степень засоренности фильтра.
Но и тут снова на руку бензиновым двигателям то, что в них проще добиться разогрева сажевого фильтра до температуры, необходимой для выгорания сажи. Не нужен дополнительный впрыск топлива, которое затем догорает в выхлопном тракте, как в системах Diesel Particular Filter (DPF), применяемых, например, на дизелях Volkswagen. И тем более не требуется добавления в топливо специальной присадки, как в системе Filtre a Particules (FAP) от Peugeot и Citroёn. Достаточно увеличить частоту вращения коленчатого вала и дезактивировать системы Стоп/Старт и отключения цилиндров как способные помешать активной регенерации, если они, разумеется, вообще предусмотрены в конкретном автомобиле.
Примечательно, что, например, водитель Volkswagen с мотором 1.4 TSI только по этим признакам и сможет определить, что в сажевом фильтре происходит процесс активной регенерации, поскольку никаких сигналов на приборном щитке появляться не должно.
Сажевый_фильтр_06
И только когда помехой регенерации окажутся условия эксплуатации, блок управления, высветив на приборном щитке соответствующий транспарант, "пригласит" водителя совершить регенерационную поездку. Поскольку короткие поездки и езда по городу в холодное время года не способствуют регенерации, автомобилю придется покинуть городскую черту и продолжить движение по трассе с оговоренной в инструкции скоростью на определенной, но не высшей передаче. Тем не менее перечень того, что надо соблюсти, чтобы успешно осуществить активную регенерацию, не столь строг, как у дизеля. И это тоже хорошо.
Если водитель будет упорно игнорировать приглашения на регенерационную поездку, сажевый фильтр начинает переполняться. В этом случае блок управления зажжет не только контрольную лампу сажевого фильтра, но и Check engine, а также искусственно уменьшит мощность двигателя, или, говоря проще, переведет его на работу в аварийном режиме. После этого помочь сажевому фильтру очиститься может только принудительная регенерация на СТО.
Однако главное состоит в том, что чрезмерное количество сажи появляется в выхлопе двигателей с непосредственным впрыском бензина в основном лишь во время холодного запуска и наблюдается некоторое время после него. Продолжительность этого периода зависит от температуры окружающего воздуха, в то время как дизели с той или иной интенсивностью коптят практически всегда, пока работают. Это значит, что засоряться бензиновый сажевый фильтр должен с гораздо меньшей скоростью, чем дизельный, а поскольку он еще и лучше поддается регенерации, прежде всего пассивной, то и срок службы этого устройства до его необратимой неисправности, вынуждающей владельца ломать голову, что с фильтром сделать, должен быть дольше.
Где наблюдается паритет, так это в отношении засорения золой. В отличие от сажи, появляющейся в результате неполного сгорания топлива, это остатки присадок, добавляемых к базовой основе моторного масла, которые сгорели вместе с маслом в цилиндрах двигателя. Зола, будучи неорганической по природе, не только имеет другой - рыжий - цвет, но и не может выгорать, из-за чего постоянно накапливается в фильтре и забивает каналы в рабочем керамическом элементе. Чтобы зола преждевременно не вывела сажевый фильтр из строя в бензиновых двигателях автомобилей, оборудованных этим устройством, точно так же, как в дизелях, должны применяться специальные малозольные, или, как их еще называют, низкозольные, масла (low ash).
Разумеется, все это теория. Поживем - увидим, надо ли относиться к бензиновым сажевым фильтрам с той же настороженностью, как и к их дизельным "коллегам", или это на самом деле гораздо более безобидное устройство, с которым можно будет без ущерба для содержимого кошелька долгое время мирно сосуществовать.
К современному транспортному средству предъявляется множество требований, среди которых выделяют соблюдение экологических норм и стандартов. На самом деле это очень важный вопрос, ведь загрязнение планеты, прежде всего, сказывается на нас самих. Специалисты автомобилестроения, которые пришли к осознанию данного факта, начали разрабатывать все новые и новые технологии очистки выхлопных газов, а в число орудий борьбы попал сажевый фильтр, устанавливающийся на дизельных моторах.
Где находится и для чего нужен сажевый фильтр в автомобиле
Нкоторые автолюбители понятия не имеют зачем нужен сажевый фильтр на дизеле, ведь даже учитывая, что это очень полезная деталь, незаменимой ее назвать нельзя. Прежде всего, следует разобраться в его назначении и особенностях. Так, сажевый фильтр разработан и используется в целях снижения выброса в атмосферу сажевых частиц, которые попадают в нее вместе с выхлопными газами. Использование такого барьера позволяет снизить количество вредных выбросов до 99,9%.
В основном, указанная деталь размещается за каталитическим нейтрализатором, но возможны и другие схемы размещения: перед каталитическим нейтрализатором или в комбинированном порядке, когда сажевый фильтр объединен с каталитическим нейтрализатором (характерно для автомобилей, выпускающихся концерном Volkswagen) и располагается сразу за выпускным коллектором, то есть там, где температура отработанных газов достигает максимума. Такая деталь носит название сажевого фильтра с каталитическим покрытием.
Причины появления сажи
Считается, что «дизель» – самый «грязный» двигатель, но благодаря сажевому фильтру есть шанс изменить указанное мнение. Для того чтобы данная деталь успешно справлялась со своими обязанностями, для начала, нужно определить возможные причины появления большого количества сажи. Сажа (причем самая обычная) – это несгоревшие остатки углеводорода, которые при выходе из дизельного мотора приобретают достаточно опасную для здоровья человека форму.
Неполное сгорание топливно-воздушной смеси может являться результатом недостатка кислорода в камере сгорания, или избытка топлива. Наиболее типичным и ожидаемым основанием для нехватки воздуха выступает засорение воздушного фильтра
, а вот причиной плохого наполнения цилиндров могут стать неправильно отрегулированные зазоры клапанов или сильный износ кулачков распределительного вала.
Кроме того, неполное сгорание топлива нередко основывается на неправильной установке момента впрыска (так называемый поздний впрыск) или на неисправности форсунки, обеспечивающей хорошее распыление топливной жидкости. Также причиной копоти часто оказывается протечка форсунок, низкое цетановое число топлива или обильное попадание охлаждающей жидкости в камеру сгорания.
Для более точного определения причины появления сажи, необходимо проверить систему забора воздуха и выхлопную систему. Нелишним будет обратить свое внимание и на давление наддува (на дизельных двигателях с турбонаддувом), регулировку клапанов, компрессию в цилиндрах, а также на состояние охладительной системы, уровень масла и наличие следов попадания газов в картер.
Устройство фильтра
Отвечая на вопрос, что такое сажевый фильтр на авто с конструктивной точки зрения, сразу следует сказать, что это металлическая колба с керамической матрицей внутри (представленная в виде многоуровневой сетки). Размер ячеек матрицы достигает одного миллиметра, а структура ее стенок отличается пористостью, благодаря чему на стенках матрицы оседают мелкие частицы сажи. Кроме того, в фильтре расположены температурные датчики, датчик дифференциального давления и датчик кислорода. В зависимости от вида детали, устройство сажевого фильтра может предусматривать и наличие некоторых других составляющих. Например, в фильтре закрытого типа с возможностью сгорания собранной сажи, для ее удаления со стенок детали используются специальные реагенты.
DPF сажевые фильтры закрытого типа
Все сажевые фильтры разделяют на два основных вида DPF – фильтр закрытого типа без возможности прочистки и фильтры закрытого типа, с возможностью удаления сажи (FAP). В случае засорения, DPF-фильтры подлежат замене, хоть принято считать, что они способны восстанавливаться на повышенных нагрузках (когда температура картерных газов достигает 400 градусов). Такой метод регенерации получил название пассивного.
Сажевый фильтр DPF – это керамические соты, на стенки которых нанесен каталитический металл «титан».
Попадая из камеры сгорания внутрь фильтра, сажа и угарный газ оседают на внутренней поверхности фильтра, где под воздействием высокой температуры происходит их окисление до нейтральных и неопасных веществ.
Состояние фильтра и его физико-химические характеристики контролируются ЭБУ (электронным блоком управления). Индикацию о состоянии сажевого фильтра вы сможете увидеть на приборной панели.
Интересный факт! Первый сажевый фильтр применили только в 2000-м году, а обязательной деталью он стал в 2011, когда ввели нормы токсичности Евро-5.
FAP сажевые фильтр закрытого типа с функцией регенерации
FAP – еще один сажевый фильтр закрытого типа, вот только в отличие от предыдущего варианта он обладает возможностью удаления собравшейся сажи. Как мы уже отмечали, для выполнения этой задачи используется специальный реагент, вступающий в реакцию с вредными веществами и полностью удаляющий их из фильтра под воздействием высокой температуры.
Для регенерации сажевого фильтра FAP (что это такое вы уже примерно поняли) используют специальную цариесодержащую присадку EOLYS.
Она автоматически впрыскивается в дизельное топливо из отдельного бачка, предварительно получая соответствующую команду от системы контроля работоспособности FAР-фильтра.
В результате получается, что фильтр с функцией регенерации не может оказаться полностью забитым., ведь дополнительно разогретые отработанные газы при попадании в сажевый фильтр FAP начинают разогревать керамический реактор до 700 °С, вследствие чего все осевшие частицы сажи быстро выгорают из микроканалов. Более того, при локальных температурах в районе 1000 °С окислению поддается и большая часть сложных углеводородных продуктов, которые образовались в результате неполного сгорания. Спустя всего 3-5 минут после впрыска указанной присадки происходит полное самоочищение фильтра FAP.
В некоторых случаях место реагента занимает дополнительная порция топливной жидкости, подающаяся автоматически. Она догорает уже после топлива в цилиндрах двигателя, благодаря чему возрастает температура в фильтре.
А знаете ли Вы? Первый в истории сажевый FAP-фильтр был установлен на Peugeot 607.
Вполне возможно, что еще не все автолюбители понимают, как работает сажевый фильтр, и это вполне естественно, ведь мало кто вникает в принцип его деятельности. На самом деле все достаточно просто: попадая в фильтр, отработанные газы вступают в реакцию с покрытием матрицы, после чего осевшая сажа начинает засорять деталь. Для ее удаления может использоваться один из двух методов регенерации: активный и пассивный.
Пассивная регенерация
Процесс пассивной регенерации проходит при движении транспортного средства под нагрузкой. К примеру, передвижение автомобиля по трасе будет способствовать поднятию температуры в фильтре до 350-400 градусов, что в свою очередь активизирует процесс окисления сажи путем воздействия на нее катализатора и высоких температурных показателей. Цепочка химических реакций при пассивной регенерации состоит из нескольких этапов:
1. Оксиды азота взаимодействуют с кислородом и в присутствии катализатора образовывают диоксид азота;
2. Затем, полученное химическое соединение начинает взаимодействовать с частицами сажи (углеродом), вследствие чего появляется оксид азота и угарный газ;
3. На следующем этапе оксид азота и угарный газ вступают в реакцию с кислородом и образовывают диоксид азота и углекислый газ.
Обратите внимание! На определенных рабочих режимах двигателя (малая нагрузка и т.п.) температура отработанных газов будет недостаточно высокой, из-за чего не сможет начаться пассивная регенерация. В этом случае, на выручку приходит активная (или принудительная) регенерация сажевого фильтра.
Активная регенерация
Регенерация катализатора – это обязательный процесс, без которого сажевый фильтр быстро выйдет из строя. Если условия оказываются неподходящими для пассивной регенерации (при передвижении в городских условиях или на малые расстояния, когда не удается достичь нужной температуры сажевого фильтра), запускается активный процесс.
То есть, после основной порции топливной жидкости, в цилиндры силового агрегата подается еще одна дополнительная. Клапан EGR перекрывается, а в случае необходимости меняется и алгоритм управления геометрией турбины.
Частично сгоревшая топливно-воздушная смесь, через коллектор, перемещается в катализатор, который размещен перед сажевым фильтром. Именно в нем происходит ее дожиг, причем существенно повышается температура проходящих выхлопных газов. Последующее перемещение разогретых газов по впускному тракту вызывает повышение температуры и в самом фильтре (до 500-700 градусов), в результате чего происходит выжигание сажи. Об этих процессах, происходящих внутри транспортного средства, может свидетельствовать выходящие из трубы черные клубки дыма. Естественно, потребление топлива и обороты холостого хода будут повышаться.
Как ухаживать за сажевым фильтром
В завершение статьи, когда вы, уважаемые читатели, больше узнали о сажевом фильтре и для себя определили что это за процесс такой «регенерация сажевого фильтра», можно поговорить и о том, как правильно ухаживать за данной деталью. Конечно, обязательная очистка указанного элемента должна проводиться не только после появления проблем, но и при регулярном техническом осмотре автомобиля, однако, если вы желаете предотвратить появление любых неисправностей, тогда в процессе эксплуатации автомобиля лучше использовать специальные автохимические добавки.
Срок службы сажевого фильтра зависит и от частоты его прожогов, то есть чем чаще вы будете проводить указанную процедуру, тем больше будет выгорать катализатор. Исходя из этого, чтобы увеличить ресурс фильтра следует увеличить и пробег машины между прожигами, одновременно снизив температуру процесса. Для этих целей предназначены самые различные присадки для защиты сажевого фильтра, помогающие ему перейти в режим очистки на более низких температурах, обеспечивая при этом полное сгорание топливной жидкости. Неважно из чего состоит сажевый фильтр на вашем дизеле, в любом случае указанный метод профилактики убережет транспортное средство от частых ремонтных вмешательств.
