Опытные автолюбители смотрят на сажевый фильтр (DPF) как на абсолютно ненужный элемент. Его функция - снижать вредные выбросы в окружающую среду. Водителям относятся к компоненту снисходительно, так как технических характеристик мотора он не улучшает. Проходя через фильтр, отработанные газы встречают серьезное сопротивление, для преодоления которого мотор должен тратить определенное количество мощности. Это лишь одна из причин, почему водители недолюбливают сажевики.
Что такое сажевый фильтр на авто?
DPF задерживает частицы сажи, которые содержат отработанные газы дизельного двигателя. С 2009 года фильтры стали обязательными к применению, до этого использовались только на тяжелых грузовиках. Они уменьшают содержание вредных веществ в выхлопе на 90%. Сажа оседает на стенках компонента, что со временем приводит к его засорению - появляется необходимость чистки (регенерации). Способ чистки зависит от вида элемента. Распространены фильтры таких видов:
- с каталитическим покрытием (состоит из керамической матрицы с каналами, фильтрующими выхлоп);
- с активным восстановлением (содержит присадку, которая автоматом вспрыскивается в топливо, когда электронная система определит факт засорения).
В присадке самоочищающегося элемента содержится церий - химический элемент, способствующий разрушению сажевых отложений. Запасы присадки нужно восполнять через каждые 80 000 км. Присадка расходуется быстрее, если применяют некачественное топливо.
Сажевый фильтр: принцип работы и устройство
Размер сажевых частиц очень мал. На 90% они состоят из углерода, и задержать их обычными средствами почти невозможно, поэтому в фильтрующем устройстве применяется диффузия. Матрица состоит из сети трубок, торцы которых закрыты с разных сторон. Сажа поступает со стороны мотора. Ее частицы не могут пройти дальше - они проникают в соседние каналы сквозь стенки фильтра, после чего покидают матрицу. Во время прохода из одного канала в другой удерживаются даже очень мелкие частицы.
Сажевик выглядит довольно просто, хотя его устройство трудно назвать таковым. Он похож на металлический цилиндр. Для подключения цилиндра к очищающей системе на нем с двух сторон расположены патрубки. Внутри цилиндра матрица. Сажевик также содержит:
- датчик давления;
- температурный датчик.
Способы установки сажевика бывают разными - это зависит от конструкции компонента. Используются как матрицы с каталитическим покрытием внутри, так и обычные. Во втором случае на мотор приходится ставить катализатор.
Где находится сажевый фильтр?
Сажевый фильтр на дизеле стоит в трубе выхлопа газов. Из-за особенностей конструкции деталь могут ставить за выпускной коллектор. Температура выхлопа там на максимальном уровне, поэтому устройство имеет специальное покрытие и соединено с катализатором.
Также оно может располагаться между глушителем и катализатором.
Виды сажевых фильтров
Для регенерации сажи разработали фильтры 2 видов.
Сажевик с каталитическим покрытием
Устройство ставят рядом с мотором. На входе должна создаваться высокая температура. В этом элементе есть керамическая матрица, состоящая из множества небольших каналов, которые устроены так, что через один ряд торцы или открыты, или закрыты для принятия отработанных газов. Пористые стенки создают фильтрующий эффект. Проходя через них, сажа оседает, затем подвергается окислению катализатором.
Частицы сажи - твердое вещество, постепенно накапливающееся в фильтре. Поэтому фильтр нужно периодически чистить. Регенерация бывает пассивной и активной. При пассивной регенерации находящиеся в саже вредные вещества после контакта с кислородом преобразуются в безопасную углекислоту. Активная регенерация - сложный процесс, за ним следят сразу два датчика.
Автоматический сажевик
Он размещен за каталитическим нейтрализатором. Применение присадок позволяет увеличить температуру выхлопа до максимума, в результате сажа нейтрализуется. Датчики срабатывают, как только фильтр заполняется сажевыми отложениями. Матрица изготовлена из материала, способного долгое время выдерживать повышенные температуры.
Регенерация
При регенерации происходит сгорание забивших мембрану частиц сажи. Сам процесс очистки подразумевает увеличение температуры до такого уровня, чтобы происходило выжигание загрязнений. Различают 2 вида мембран - FAP и DPF. FAP расположен дальше от мотора. Здесь температура выхлопа недостаточно высока для сильного разогрева загрязнений, поэтому применяется специальная присадка, содержащая церий. Она разогревает газ до критической температуры, что способствует разрушению засора. Церий находится в присадке в виде микрогранул.Сначала под воздействием газов происходит испарение оболочек гранул, потом церий высвобождается. Затем при его попадании на мембрану происходит воспламенение, и температура газов сильно повышается. Разогрев носит локальный характер, поэтому для системы это безопасно. Конечно, керамическая решётка постепенно разрушается, но этот процесс очень продолжительный.
DPF располагаются близко к мотору. Поэтому никаких дополнительных приспособлений, чтобы максимально разогреть газ, не требуется. Горячие газы сразу же попадают в фильтр, выжигая сажу. Такая процедура может быть проведена только при движении на полной скорости, поэтому автомобиль иногда нужно предельно разгонять.
Не стоит проводить процедуру регенерации каждый день - отталкивайтесь от интенсивности образования сажных отложений.
Забитый сажевик использовать нельзя, потому что со временем это разрушит двигатель. В сервисных центрах есть оборудование, запускающее процесс принудительной регенерации. Но этого сделать не получится, если фильтр забит сверх нормы. Здесь уже нужно производить промывку специальными средствами, что позволит удалить основную часть отложений. Промывка может быть проведена одним из 2 способов:
- частичная промывка (элемент не снимается);
- глубокая промывка (подразумевающая снятие элемента).
Частичная промывка производится при помощи пистолета-распылителя, трубки и специального средства. Также понадобится компрессор, который будет создавать необходимое давление. Снимаем температурный датчик, открываем доступ к фильтру и очищаем его. На одну процедуру уходит до литра очищающей жидкости, в качестве которой обычно используют NUNAP MP 131. Потом датчик возвращаем на место.
При глубокой промывке элемент снимаем полностью, промываем его специальным средством - например, DPF Cleaner. Активная жидкость нейтрализует сажные отложения, и они легко удаляются подаваемой под напором водой. Очистка более эффективна, если она проводится при помощи компрессора. После очистки фильтрующий элемент просушиваем, потом ставим на место.
Промывка далеко не всегда позволяет полностью уничтожить засор. Если этого сделать не удаётся, лучше купить и поставить новый элемент.
В средствах для промывки содержатся вредные для кожи вещества, поэтому процедуру нужно проводить только в защитных перчатках.
Удаление сажевого фильтра: последствия
Замена фильтрующего элемента - дорогая процедура, поэтому некоторые предпочитают просто компонент удалять. То, что могут быть негативные последствия, мало кого останавливает. По правилам перед удалением элемента нужно перепрошить блок управления - иначе будет «гореть» аварийный режим.
Процедуру перепрошивки лучше проводить в сервисных центрах - это очень ответственная работа. Вот что водитель при этом выигрывает:
- Сопротивление выходу газов будет устранено, поэтому мощность мотора увеличится.
- Не придется постоянно тратить деньги на новые фильтры.
- Расход топлива будет уменьшен.
После снятия фильтрующего элемента можно забыть про поездку на своем автомобиле в Европу - гарантия на машину аннулируется. Обороты турбины могут повыситься до такого состояния, что будет слышен их свист. На высокой скорости из выхлопной трубы будут вылетать кусочки сажи - это можно наблюдать невооружённым взглядом. Показатели выброса ухудшатся еще и из-за того, что придется вырезать катализатор, а неграмотная перепрошивка вполне может привести к прогоранию выхлопной системы.
Система фильтрации сажевых отложений предназначена для улучшения экологических показателей. Скорее всего, когда-нибудь за отсутствие такой системы в машине будут штрафовать. Так зачем же ее удалять? Машина будет ехать немного быстрее, но негативных последствий при этом так много, что оно того явно не стоит.
Всем известно, что 70-е года прошлого столетия ознаменованы увеличением борцов за чистоту окружающей среды. Ведь автомобилей на дорогах с каждым годом становится очень много и все они не на шутку загрязняют атмосферу планеты. Что касается бензинового мотора, то для чистоты его выхлопных газов был разработан специальный каталитический нейтрализатор, а вот дизельный мотор, работающий по другому принципу, нуждается в соответствующем очищении от большого количества сажи. Для этого был придуман сажевый фильтр на дизеле. Постараемся разобраться, что это такое.
Прежде чем разобраться в том, что это такое, необходимо обратиться к главному – принципу воспламенения смеси дизельного двигателя. Ведь для того, чтобы поджечь бензин применяются специальные свечи зажигания, которых у дизеля нет. Солярка воспламеняется благодаря повышенному давлению, которое вызывает нагрев смеси, и, как следствие, его воспламенение . Из-за этого, перед разработчиками стоит задача немного иной схемы очистки выхлопных газов от вредных примесей.
Сажевый фильтр – это устройство, которое предназначено для очистки отработанных газов дизельного двигателя.
Данное приспособление позволяет снизить содержание сажи в выхлопных газах примерно на 90 процентов. Изначально, в 2001 году, сажевый фильтр применялся только на тяжелых грузовиках, которые потребляли очень много солярки, а позднее, когда наступил 2009 год, была введена соответствующая норма Евро-5, которая обязывала все дизельные мотор комплектовать соответствующими очищающими устройствами.
Принцип работы
В целом, работа такого фильтра, практически не отличается от задачи обычного катализатора. Исключением является то, что он предназначен для улавливания сажи, а не вредных веществ. К тому же, все это выполняется не в одно, а несколько действий:
- Захват сажи . Крупные фракции оседают на специальных ячейках, которые имеют очень малые размеры. Более мелкие частицы, которые составляют всего 10 процентов, проходят через эти малые каналы. Со временем, количество сажи, которое оседает на ячейках в таких количествах, что мощность мотора падает, так как газам становится труднее пробиваться через узкие стенки устройства. Из-за этого, фильтр нужно подвергать очистке или «регенерации».
- Регенерация . Это очень сложный процесс, который выполняется несколькими способами, что зависит от компании-производителя. Тем не менее, вся его суть сводится к тому, чтобы очистить сажевый фильтр от излишков сажи. Постараемся рассмотреть его как можно подробнее.
Чтобы описать весь процесс очистки, вначале мы расскажем вам, как производится очистка самих выхлопных газов . Суть в том, что такой фильтр, к примеру, как у Фольксвагена, может совмещать сразу два устройства – ячейки для очистки сажи и сам катализатор. Суть в том, что посередине фильтра устанавливаются ячейки, улавливающие крупные частицы грязи, а сами стенки изнутри обработаны титаном, который способствует практически полному догоранию неиспользованных частиц.
Вы неслучайно узнали о том, что в фильтре применяется каталитический нейтрализатор. Суть его работы ограничивается не только очисткой выхлопных газов, но еще хорошему разогреву всего фильтра в целом . Таким образом, частицы сажи начинают сильно перегреваться, что вызывает их горение. А значит, они становятся меньше и уходят вместе с остальными частицами дальше по выхлопной трубе.
Исходя из этого, можно сделать соответствующий вывод о том, что сажевый фильтр в дизельном двигателе выполняет сразу две полезные функции по очистке выхлопных газов.
Главным условием регенерации является продолжительная поездка по трассе . Если передвигаться на небольшие дистанции, то катализатор не сможет разогреть корпус до 650 градусов Цельсия, а значит, фильтр будет забиваться сильнее, а мощность мотора продолжит свое снижение.
Французские автомобильные конструкторы разработали другой способ очистки фильтра от сажи. Для этого они установили бачок со специальной присадкой, которая раз в несколько километров впрыскивается в выхлопную систему и обеспечивает сгорание сажи. Управление системой осуществляется при помощи специальной программы, заложенной в прошивку ЭБУ.
Вот так работает сажевый фильтр на дизельных автомобилях. Желаем вам удачи на дорогах!
Требования к чистоте выхлопа автомобильных двигателей ужесточаются ежегодно. Производители авто постоянно создают всё новые системы для защиты окружающей среды. Одним из устройств этого плана стал сажевый фильтр. Так его назвали за то, что он полностью удаляет из выхлопа автомобиля сажу и копоть.
Для чего служит сажевый фильтр
Сажевый фильтр предназначен для очищения выхлопа автомобиля от остатков несгоревшего топлива, и самое главное для понижения содержания в нём угарных газов. Правильное его название - каталитический нейтрализатор, или проще катализатор. Его задача при помощи химического процесса - катализа, преобразовывать токсичные (ядовитые) выхлопы двигателя в более безопасные для природы и людей компоненты. Многие обращали внимание на то, что из выхлопной трубы как из кондиционера капают капли воды. Можно спорить, что большинство глядя на это думали про себя, а иногда и заявляли вслух, о качестве нашего топлива. Мол это попадает много воды. Однако это не так. Появление жидкости показывает на качественную работу сажевого фильтра - катализатора.
Основной принцип действия сажевого фильтра
Как уже говорилось сажевый фильтр проводит обработку выхлопных газов с помощью реакций катализа. Проще говоря преобразует вредные вещества в пар, который конденсируясь, превращается в ту самую воду и почти безвредный выхлоп. В сажевом фильтре процесс этого превращения обеспечивают три элемента таблицы Менделеева:
Наличие этих редких и дорогих компонентов определяет высокую стоимость сажевого фильтра. Именно эти вещества вступая в реакцию превращают несгоревшие углеводороды из ряда CH в обычный пар H2O, а опасный угарный газ CO делает полезным углекислым газом. Платина и палладий работают как окислители, а родий восстановителем. По количеству активных веществ этот сажевый фильтр называется трёхкомпонентным. Рабочий сажевый фильтр снижает токсичность выхлопа до 85%.
Как устроен сажевый фильтр
Назначение катализатора указывает на то, где находится сажевый фильтр. Он расположен в системе выпуска отработанных газов. Обычно производители автомобилей стараются установить его сразу за выпускным коллектором, так как высокие температуры улучшают процессы преобразования. Однако здесь таится и свой минус. Близость к двигателю и температурный режим приводят к более быстрому износу сажевого фильтра. Состоит нейтрализатор из трёх частей:
Основой сажевого фильтра является блок нейтрализатора. Выполняется он в виде цилиндрического (иногда овального) блока тончайших трубочек. Они напоминают своим видом с торцевой части, пчелиные соты. Изнутри эти соты как раз и покрыты каталитическими компонентами, благодаря которым в них и происходит очищение выхлопа. Сверху блок покрыт специальным слоем, удерживающим тепло. Естественно, кроме входа и выхода рабочих трубок. Всё это заключено в металлический корпус повышенной прочности и жаростойкости.
Внимание! При работе двигателя сажевый фильтр в процессе катализа нагревается до 150— 200 градусов. Поэтому следует соблюдать крайнюю осторожность при работе с ним, и дать как следует остыть.
Иногда катализатор ставится непосредственно перед выпускным глушителем-резонатором. Такое расположение позволяет продлить срок службы сажевого фильтра, однако снижает его эффективность.
Электронное сопровождение работы сажевого фильтра
Нормальная работа каталитического нейтрализатора возможна только при условии качественного сжигания топлива в камерах сгорания. Горение такого уровня может обеспечить только топливная система двигателя, оснащённая ЭСУД (Электронная система управления двигателем), в которой все процессы контролируются электронным блоком, работающим на данных, получаемых с различных датчиков. Включен в эту схему и катализатор. Непосредственно перед блоком нейтрализатора, в корпус сажевого фильтра встроен специальный датчик. Его название - датчик кислорода. Обиходное прозвище Лямбда-зонд. Суть его работы в том, что, имея циркониево-платиновое покрытие, при нагреве он меняет потенциал сопротивления внешней оболочки в зависимости от степени содержания в выхлопе угарного газа. Если такое содержание начинает выходить за заданные рамки, ЭБУ сокращает время открытия форсунок и этим уменьшает подачу топлива. И при уменьшении этого показателя нормализует процесс в обратном порядке.
Системы Евро-2 и Евро-3 и 4
Первые автомобили с сажевыми фильтрами получили классификацию Евро. За чистоту отработанных газов по стандартам Европы. Однако через некоторое время была разработана и внедрена описанная выше система управления выхлопом через датчик кислорода. Эффективность очистки стала ещё выше. Срок службы сажевого фильтра увеличился. Эта система уже получила классификацию Евро-2. Как порядковый номер.
Но недостатком системы была возможность того, что при выходе из строя или удалении сажевого фильтра ЭБУ никак не реагировал. Тогда разработали систему Евро-3. Суть идеи такова: в систему, уже после блока нейтрализатора, врезали ещё один датчик кислорода. Получалось, что пока фильтр работает и всё в порядке ЭБУ видит следующую картину: показания сопротивления первого датчика - идут волнами. Уровень CO всё время меняется. В то же время показания второго датчика - ровная линия с небольшими колебаниями, то есть фильтр выполняет свою задачу. Если же показания становятся одинаковыми значит катализатор рассыпался или прогорел и ЭБУ резко сокращает впрыск. Если же сажевый фильтр забился, то линия показаний второго датчика станет ровной абсолютно. Но, впрочем, когда это происходит, водитель ощутит изменения без всяких датчиков. Заткнутая, по сути, выхлопная труба, это падение мощности более чем на 50%. Ну и в последние годы был принят автопромом за основу стандарт Евро 4. Но основным условием перехода на этот стандарт является не конструктивные изменения автомобиля, а переход всех заправочных станций на новый стандарт топлива. Многие статьи интернета важно утверждают, что для перехода автомобиля на стандарт Евро-4 нужна операция по установке специального катализатора. Такое утверждение звучит по меньшей мере странно. Дело в том, что все российские автомобили, выпущенные с 2005 года уже оборудованы сажевым фильтром, тем самым каталитическим нейтрализатором. Другой вопрос что многие владельцы его удалили. Но вопрос удаления этого устройства из системы выпуска отработанных газов тема отдельной статьи и здесь не рассматривается.
Внимание! Работы по удалению или замене фильтра стоит проводить только после консультации со специалистом.
Возможность выхода из строя сажевого фильтра
Трубки для блока нейтрализатора изготовляются из двух видов материала. Есть керамические соты и металлические. Керамические соты в работе более долговечны, так как при реакциях их поверхность не может вступать во взаимодействие с активными веществами. Кроме того, керамика в отличие от металла лучше переносит высокие температуры. Но при этом сажевый фильтр с керамической основой боится сильных встрясок и ударов, ведь этот материал более хрупок. Так что основная причина поломки - разрушение нейтрализующего блока.
В керамическом варианте он может рассыпаться, а в металлическом — прогореть. У систем с блоком, расположенным прямо за выхлопным коллектором, это очень неприятный момент. Либо осколки керамики ссыпаются вниз и забивают выход отработанных газов, либо металлический блок также падая, перекрывает выхлоп. Второй вариант - забивание рабочих сот при использовании топлива низкого качества. И последний, это выработка на внутренней поверхности сот всех активных элементов. Самый редкий случай, разрушение металлического корпуса. Во всех случаях требуется провести комплекс работ по замене или удалению сажевого фильтра. Но этот вопрос также стоит рассмотреть отдельной темой.
Сажевый фильтр для дизельных двигателей
Дизельное топливо по составу кардинально отличается от бензина и принцип работы дизелей отличен от работы обычных бензиновых ДВС. Соответственно и сажевый фильтр, каталитический нейтрализатор этих моторов, имеет отличное от бензинового строение.
Сажевый фильтр дизельных двигателей исполняется из карбида кремния и титана. Основной задачей нейтрализатора здесь, является не катализ, а простое улавливание и дожигание высокими температурами скапливающихся частиц сажи. Такие фильтры стали устанавливаться на дизельные моторы сравнительно недавно, после принятия экологических стандартов Евро-4 и Евро-5. Из особенностей этой системы можно назвать самоочищаемость этих нейтрализаторов. Электроникой предусмотрена система принудительного дожигания частиц. При накоплении в сотах сажи, включается специальный клапан, асинхронно подающий в цилиндры небольшое количество дополнительного топлива. Попадая в соты, эта смесь разогревает сажевый фильтр до температуры 500—700 градусов Цельсия принудительно выжигая осадки сажи начисто. На некоторых моделях вообще установлена ещё и дополнительная система впрыска азотной смеси в сажевый фильтр. По оценкам экспертов нейтрализаторы для дизеля по нормам Евро-5 удерживают до 95% выбрасываемой сажи. Но тему дизелей тоже стоит рассматривать как тему отдельной статьи, или даже цикла статей.
Ниже можно посмотреть интересное видео работе сажевого фильтра:
Стандарты экологической безопасности (Евро 3 и выше) требуют фильтрации выхлопа автомобилей с дизельными двигателями. Для соответствия этим стандартам производители автомобилей используют специальное устройство под названием сажевый фильтр. В данной статье мы расскажем о том, что такое сажевый фильтр, как он устроен и как работает.
Как выглядит сажевый фильтр на дизеле.
В процессе работы дизельного двигателя соответствующее топливо сгорает не полностью, образуя твердые частицы в диапазоне размеров между 10 нм и 1 мкм. Твердые частицы сажи относятся к загрязнителям 3-го класса опасности.
При контакте с человеческим организмом они провоцируют обострение респираторных заболеваний и рак кожи, а в окружающей среде нарушают климатические условия. Так, дожди по выходным дням в больших городах происходят, в частности, из-за того, что капли воды в атмосфере образуются вокруг сажевых частиц.
Наличие сажевого фильтра сокращает содержание твердых частиц в выхлопе на 80-90%. Однако за такой результат приходится платить технологической сложностью и высокой стоимостью системы. Рассмотрим её конструкцию и принцип работы ближе.
Как устроен сажевый фильтр
Существует несколько типов фильтрующих систем:
- DPF (Diesel Particulate Filter)
- FAP (Filter a Particules)
- RPF (RussPartikelFilter)
Они обладают некоторыми отличиями принципов работы. Так, системы FAP и RPF требуют использования специальных топливных присадок, которые связывают твердые частицы. С этим обстоятельством связана более сложная конструкция (наличие бачка для присадки) и, соответственно, повышенная стоимость эксплуатации ввиду необходимости восполнения присадки. Фильтры DPF не нуждаются в применении присадок.
Усредненная конструкция сажевого фильтра включает в себя:
- ЭБУ (электронный блок управления).
- Подключенные к нему датчики давления и температуры на входе и выходе фильтра.
- Блок катализатора.
- Собственно металлокерамический фильтр.
Модели, предназначенные для использования топливных присадок, также снабжаются бачком для хранения используемой жидкости и форсунками для её впрыска в топливный бак или в пространство между катализатором и фильтром.
Катализатор и фильтр, как правило, снабжаются сообщающимися корпусами. Некоторые модели используют специальный сажевый фильтр с каталитическим покрытием, что исключает необходимость в отдельном блоке катализатора.
Принцип работы сажевого фильтра
Из двигателя выхлопные газы поступают в выпускную систему, проходит через ячеистый катализатор и попадает в сажевый фильтр. В металлическом корпусе этого элемента конструкции размещена керамическая фильтрующая структура с множеством глухих канальцев, крипт.
На их стенках и оседают частицы сажи, а остальные компоненты в газообразном состоянии продолжают путь по выпускной системе, проходя через материал фильтра путем диффузии. Это основной режим работы – фильтрация.
Регенерация сажевого фильтра
В процессе эксплуатации крипты фильтра быстро забиваются сажей. Менять его каждые 600 – 2000 км пробега было бы нецелесообразно, поэтому в фильтрах предусмотрены циклы регенерации.
ЭБУ считывает показатели дифференциального давления и/или температуры на входе и выходе узла выпускной системы. Когда разница показателей достигает определенного уровня, система «понимает», что фильтр забит, и активирует процесс регенерации. Процесс регенерации возможен только в определенных условиях: необходимая температура двигателя (не менее 80 0 С), скорость (не менее 80 км/ч), время (от 2 до 15 минут). Если такие условия не возникают, процесс, так называемой, спонтанной регенерации невозможен. Именно поэтому фильтры авто, которые перемещаются преимущественно в черте города, забивается быстрее.
Регенерация фильтра заключается в выжигании накопившейся сажи. В зависимости от модели это происходит при помощи электрического нагревательного элемента или путем впрыска определенных порций топлива в выпускную систему. Во время регенерации фильтр разогревается до значительной температуры (700 0 С и более), поэтому и возможен только в указанных выше условиях.
Существует процедура принудительной регенерации, которая выполняется на специальных стендах в сервисных центрах, но ввиду значительных температур прибегать к ней опасно и не многие СЦ готовы пойти на это. Нужно отметить, что промывка фильтров не является альтернативой регенерации. Если штатная спонтанная регенерация уже не способна избавить от осевшей сажи, значит, пора менять или удалять фильтр.
При работе дизельного двигателя, как правило, не происходит полного сгорания топлива. В результате, вместе с выхлопными (отработавшими) газами в атмосферу попадают вредные для человека и окружающей среды компоненты, в том числе сажа. Для уменьшения концентрации последней и используется сажевый фильтр. В англ. варианте — Diesel Particulate Filter (DPF).
Конструкция и расположение в системе
Сажевый фильтр относится к выхлопной системе и может располагаться рядом с нейтрализатором или объединяться с ним в единую конструкцию (в этом случае он находится вблизи выпускного коллектора, что обеспечивает фильтрацию газов при максимальной температуре). Применяется устройство только в автомобилях, работающих на дизельном топливе, и, в отличие от катализатора, который устанавливается на бензиновых двигателях, он очищает выхлоп исключительно от частиц сажи.
Сажевый фильтр
Конструктивно сажевый фильтр состоит из следующих элементов:
- Матрица. Изготавливается из карбида кремния (керамики) и представляет собой систему тонких каналов с сечением в форме квадрата или восьмиугольника. Торцы ходов попеременно закрыты, а стенки имеют пористую структуру, благодаря чему сажа задерживается внутри и оседает на стенках.
- Корпус. Выполняется из металла. Имеет входной и выходной канал.
- Датчики измерения давления (перепадов на входе и выходе).
- Датчик температуры на входе и на выходе.
Особенности работы и эксплуатации сажевого фильтра
Проходя через сажевый фильтр, загрязнения оседают на стенках матрицы, в результате чего на выходе образуются очищенные газы. Постепенно ячейки фильтра заполняются и забиваются, препятствуя прохождению выхлопных газов. Это приводит к снижению мощности двигателя, что указывает на необходимость его очистки или замены.
Срок службы сажевого фильтра зависит от условий эксплуатации автомобиля. В среднем, производители рекомендуют выполнять проверку состояния каждые 100 тысяч километров пробега. Реальный диапазон загрязнения фильтров составляет от 50 до 200 тысяч километров. Чтобы продлить ресурс, необходимо регулярно выполнять регенерацию и своевременно производить замену масла в двигателе.
Виды и задачи регенерации
Расположение сажевого фильтра в системе выхлопа Регенерация сажевого фильтра представляет собой процедуру сжигания сажи, оседающей в матрице. Регенерация бывает двух видов:
- Пассивная — осуществляется за счет повышения температуры отработавших газов. Это может быть реализовано путем разгона мотора до максимальной нагрузки (порядка 15 минут движения при 3000 оборотов в минуту и более) или путем добавления в дизтопливо присадок, снижающих температуру сгорания сажи.
- Активная — выполняется, когда основной режим работы двигателя не обеспечивает нужных показателей для пассивной регенерации. Для этого выполняется принудительное повышение температуры на некоторое время. Повышение температуры достигается различными способами — за счет позднего или дополнительного впрыска на такте выпуска, электронагревателем или дополнительными присадками в топливо.
Частый прожиг изнашивает керамическую матрицу и приводит к ее разрушению. И поскольку стоимость сажевого фильтра довольно высока, необходимо найти наиболее щадящий режим. Достигается он увеличением количества пройденного расстояния между процедурами регенерации, а также снижением температурных диапазонов сгорания масла.
Выбор масла для дизеля
Неподходящее масло провоцирует дополнительное загрязнение ячеек матрицы фильтра и предварительный износ. При работе двигателя оно сгорает вместе с топливом и при наличии несгораемого осадка блокирует работу системы очистки выхлопных газов.
Для дизельных моторов с сажевыми фильтрами ACEA (Ассоциация Европейских Автопроизводителей) установила определенный стандарт масла, которое удовлетворяет экологическим стандартам не ниже Евро-4 и правилам эксплуатации автомобилей в целом. Моторные масла для современных сажевых фильтров, имеющие допуск ACEA, получили маркировку С (С1, С2, С3, С4). Они применяются для автомобилей с системами очистки выхлопа, а их состав позволяет продлить срок службы матрицы.
Можно ли удалить сажевый фильтр
Многие автомобилисты, желая избавиться от проблемы постоянной очистки и замены и сопряженных с ними дополнительных финансовых расходов, решают удалить сажевый фильтр. Сделать это можно несколькими способами:
- Демонтаж устройства. Механическое удаление сажевого фильтра позволяет незначительно повысить мощность автомобиля. С другой стороны, при эксплуатации машины ЭБУ двигателя начнет выдавать ошибку, воспринимая отсутствие фильтра как неисправность.
- Внесение корректив в программное обеспечение ЭБУ двигателя (обновление программы до версии, не содержащей информацию о подключении сажевого фильтра). Обновление программного обеспечения выполняется специальным устройством — программатором, но при этом необходимо быть уверенным в корректности работы новой прошивки, поскольку последствия могут быть непредсказуемы.
- Подключение эмулятора устройства (без изменения заводской программы), который посылает ЭБУ сигналы, аналогичные работе реального сажевого фильтра.
Однако следует иметь ввиду, что установленные на сегодняшний день экологические стандарты Евро-5 запрещают эксплуатацию автомобиля с дизельным двигателем без сажевого фильтра.
