Борьба за чистый выхлоп автомобиля идет не на шутку, оно и понятно машин все больше и они сильнее загрязняют нашу с вами атмосферу. Поэтому разрабатываются различные устройства, которые призваны снизить вредные вещества в выхлопе. У бензинового двигателя это . Но вот у дизеля совсем другое строение, и выхлоп нужно очищать по-другому, ведь там очень много сажи, поэтому был создан сажевый фильтр. Про него я и хочу подробно рассказать в этой статье …
Принцип зажигания топлива у дизеля сильно отличается от бензинового двигателя, там нет свечей зажигания (в том понимании, что у бензина), а топливо воспламеняется из-за высокого давления и быстрого нагрева. Поэтому понятно, что очищать отработанные газы от такого цикла должен другой фильтр. Но для начала определение.
Определение
– это устройство, которое очищает выхлоп дизельного мотора от выбросов сажи в атмосферу. При его применении количество сажи уменьшается на 80 – 90 %.
Такие устройства применяются с 2001 года, поначалу они устанавливались на тяжелых грузовиках. Однако с 2009 года была введена норма ЕВРО5 и применения этого фильтра стала обязательной на всех автомобилях использующих «солярку».
Как работает
Основная задача это улавливать сажу при выхлопе автомобиля. По сути это также часть глушителя, которая очищает выхлоп. Только вот это совсем не катализатор, он борется с сажей, а не с отработанными вредными газами.
Работа состоит из двух этапов:
1) – как становится понятно, на этом этапе происходит захват частичек сажи. Внутри фильтр похож на ячеистый материал, на стенках которого и оседают частички. Однако нужно отметить — что совсем мелкие, не улавливаются – их размер может составлять всего 0,1 – 0,5 мкм, но их в выхлопе всего 5 – 10 %. После улавливания фильтр постепенно начинает забиваться, что приводит к снижению мощности двигателя. Поэтому время от времени его нужно прочищать, или делать регенерацию.
2) Регенерация — этот процесс достаточно сложный, и у каждого производителя реализован по-своему. Однако эффект от него один, очищение ячеек от сажи. Теперь немного подробнее.
«Сажевик» и катализатор
Многие, наверное сейчас начали задаваться вопросом – что же это получается сажа улавливается, а отработанные газы нет, ведь нет катализатора? Не совсем это так. Некоторые компании (например Volkswagen) разрабатывают комбинированные варианты. В одном устройстве совмещены оба очищения.
Суть здесь вот в чем: — внутри как обычно идут ячейки с каналами малого сечения (делаются из карбида кремния), они борются с «частичками». А вот боковины корпуса ячеек, сделаны из каталитического материала (обычно наносят титан), который способствует сгоранию и окислению вредных – углекислого и угарного газов.
Таким образом, в одном устройстве совмещают сразу два фильтра.
Пассивная регенерация
Про совмещение я вам рассказал не просто так. МЫ уже поняли что рано или поздно нужна регенерация, и как раз катализатор способствует этому процессу.
Все дело в том, что нейтрализатор способен разогревать сажевый фильтр до высоких температур, около 300 – 500 градусов. При этом частички сажи окисляются и сгорают.
Если химически расписать процесс то получается:
— Соединения азота вступают в реакцию с кислородом в катализаторе – образуется диоксид азота
— Диоксид азота вступает в реакцию с сажей – образуется оксид азота и угарный газ
— Оксид азота и угарный газ вступают в реакцию с кислородом – образуется диоксид азота и углекислый газ.
Таким образом, сажевый фильтр, очищается от сажи. Вот небольшая схема.
Однако если не достаточно ездить, частые короткие поездки то частички могут не сгорать, им попросту не хватает температуры. Тогда автомобиль может потребовать принудительную регенерацию – есть специальная функция на дизелях.
Такая процедура происходит при высоких оборотах и фильтр разогревается до 600 – 650 градусов Цельсия. В нем проходит все химические реакции, которые я описал выше, и ячейки очищаются.
Система полностью автоматическая и не требует присутствия человека. Автомобиль считывает информацию с датчиков (воздуха, температуры отработанных газов до фильтра, после фильтра и самое важное давления сажевого фильтра). Когда (при очищении) давление восстанавливается, система автоматически заканчивается – это говорит о том, что регенерация закончена.
Сажевый фильтр без катализатора и автоматическая регенерация
Есть другие типы, они не имеют в своем строении катализатора. Если точно подметить, то можно сказать что он есть, однако устанавливается перед «сажевиком» и никак с ним не соприкасается (два отдельных элемента). Такими типами пользуются производители концернов Peuqeot — Citroen, а также FORD, TOYOTA и некоторые другие.
Здесь очистка устроена совершенно по-другому. Раз в несколько сот километров, автомобиль в автоматическом режиме впрыскивает специальную присадку в топливо, (обычно она основана на таком веществе как Церий).
При наполнении фильтра сажей, система впрыска дизеля нагнетает эту присадку в цилиндры. Причем при выхлопе внутри фильтра создается очень высокая температура примерно + 650, +750 градусов. Сам «сажевик» раскаляется.
Церий при этом не распадается в топливе, он доставляется с газами в фильтр, после того как он попадает на раскаленный «сетчатый» элемент, он начинает сгорать поднимая температуру до 900 — 1000 градусов. Сажа окисляется и сгорает. При такой температуре происходит регенерация фильтра, то есть он очищается. Материалы выпускной системы достаточно прочные, поэтому разрушение выхлопного тракта не происходит.
Посмотрите познавательный ролик, там все расписано на пальцах.
Присадка в топливо хранится в отдельной емкости, причем ее хватает достаточно на длительный срок, как заверяют производители должно хватить на 90 – 100000 километров, однако при использовании некачественного «дизеля» пробег может значительно уменьшиться.
Сажевый фильтр это очередное устройство, которое призвано сделать наш с вами воздух чище в угоду экологии. Если его убрать, машина будет работать немного лучше – потому как нет никаких преград в выхлопном тракте.
Кстати на многих дизелях, для экономии топлива, советую почитать.
На легковых автомобилях с дизельным двигателем в составе выпускной системы с 2000 года применяется сажевый фильтр. С введением норм Евро-5 в январе 2011 года применение сажевого фильтра на легковых автомобилях с дизельным двигателем является обязательным.
Дизельный сажевый фильтр (в английском варианте Diesel Particulate Filter, DPF, в французском варианте Filtre a Particules, FAP, в немецком варианте RubPartikelFilter, RPF) предназначен для снижения выброса сажевых частиц в атмосферу с отработавшими газами. Применения фильтра позволяет добиться снижения частиц сажи в отработавших газах до 99,9 %.
В дизельном двигателе сажа образуется при неполном сгорании топлива. Частицы сажи имеют размер от 10 нм до 1 мкм. Каждая частица состоит из углеродного ядра, с которым соединены углеводороды, оксиды металлов, сера и вода. Конкретный состав сажи определяется режимом работы двигателя и составом топлива.
В выпускной системе сажевый фильтр располагается за каталитическим нейтрализатором . В ряде конструкций сажевый фильтр объединен с каталитическим нейтрализатором окислительного типа и располагается сразу за выпускным коллектором там, где температура отработавших газов максимальна. Он называется сажевый фильтр с каталитическим покрытием.
Основным конструктивным элементом сажевого фильтра является матрица, которая изготавливается из керамики (карбида кремния). Матрица помещена в металлический корпус. Керамическая матрица имеет ячеистую структуру, состоящую из каналов малого сечения, попеременно закрытых с одной и с другой стороны. Боковые стенки каналов имеют пористую структуру и играют роль фильтра.
В сечении ячейки матрицы имеют квадратную форму. Более совершенными являются входные ячейки восьмиугольной формы. Они имеют большую площадь поверхности (по сравнению с выходными ячейками), пропускают больше отработавших газов и обеспечивают больший срок службы сажевого фильтра.
В работе сажевого фильтра различается два последовательных этапа: фильтрация и регенерация сажи. При фильтрации происходит захват частиц сажи и оседание их на стенках фильтра. Наибольшую сложность для задержания представляют частицы сажи малого размера (от 0,1 до 1 мкм). Их доля невелика (до 5%), но это самые опасные для человека выбросы. Современные сажевые фильтры задерживают и эти частицы.
Скопившиеся при фильтрации частицы сажи создают препятствие для отработавших газов, что приводит к снижению мощности двигателя. Поэтому периодически требуется очистка фильтра от накопившейся сажи или регенерация. Различают пассивную и активную регенерацию сажевого фильтра. В современных фильтрах используется, как правило, пассивная и активная регенерация.
Пассивная регенерация сажевого фильтра осуществляется за счет высокой температуры отработавших газов (порядка 600°С), которая достигается при работе двигателя с максимальной нагрузкой. Другим способом пассивной регенерации является добавление в топливо специальных присадок, которые обеспечивают сгорание сажи при более низкой температуре (450-500°С).
При определенных режимах работы двигателя (небольшая нагрузка, движение в городе и др.) наблюдается недостаточно высокая температура отработавших газов и пассивная регенерация происходить не может. В этом случае осуществляется активная (принудительная) регенерация сажевого фильтра.
Активная регенерация сажевого фильтра производится путем принудительного повышения температуры отработавших газов в течение определенного промежутка времени. Накопленная при этом сажа окисляется (сгорает). Различают несколько способов увеличения температуры отработавших газов при активной регенерации:
- поздний впрыск топлива;
- дополнительный впрыск топлива на такте выпуска;
- использование электрического нагревателя перед сажевым фильтром;
- впрыск порции топлива непосредственно перед сажевым фильтром;
- нагрев отработавших газов микроволнами.
Конструкция сажевого фильтра и систем, обеспечивающих его работу, постоянно совершенствуется. В настоящее время наиболее востребован сажевый фильтр с каталитическим покрытием и сажевый фильтр с системой ввода присадок в топливо.
Сажевый фильтр с каталитическим покрытием
Сажевый фильтр с каталитическим покрытием применяется на автомобилях концерна Volkswagen и ряда других производителей. В работе сажевого фильтра с каталитическим покрытием различают активную и пассивную регенерацию.
При пассивной регенерации происходит непрерывное окисление сажи за счет действия катализатора (платины) и высокой температуры отработавших газов (350-500°С). Цепочка химических преобразований при пассивной регенерации имеет следующий вид:
- оксиды азота вступают в реакцию с кислородом в присутствии катализатора с образованием диоксида азота;
- диоксид азота вступает в реакцию с частицами сажи (углеродом) с образованием оксида азота и угарного газа;
- оксид азота и угарный газ вступают в реакцию с кислородом с образованием диоксида азота и углекислого газа.
Активная регенерация происходит при температуре 600-650°С, которая создается при помощи системы управления дизелем . Необходимость активной регенерации определяется на основании оценки пропускной способности сажевого фильтра, которая осуществляется с помощью следующих датчиков системы управления дизелем: расходомера воздуха ; температуры отработавших газов до сажевого фильтра; температуры отработавших газов после сажевого фильтра; перепада давления в сажевом фильтре.
На основании электрических сигналов датчиков электронный блок управления производит дополнительный впрыск топлива в камеру сгорания, а также снижает подачу воздуха в двигатель и прекращает рециркуляцию отработавших газов. При этом температура отработавших газов поднимается до требуемой для рециркуляции величины.
Сажевый фильтр с системой ввода присадок в топливо
Сажевый фильтр с системой ввода присадок в топливо является разработкой концерна PSA (Peuqeot-Citroen). Так как первопроходцами использования присадок для регенерации являются французы, за фильтром закрепилось название FAP-фильтр (от французского Filtre a Particules). Аналогичный подход реализован в сажевых фильтрах других автопроизводителей (Ford, Toyota).
В системе используется содержащая церий присадка, которая добавляется в топливо и обеспечивает сжигание сажи при более низкой температуре (450-500°С). Но и эта температура отработавших газов не всегда может быть достигнута, поэтому в системе периодически выполняется активная регенерация сажевого фильтра. Сажевый фильтр устанавливается, как правило, отдельно за каталитическим нейтрализатором.
Присадка хранится в отдельном бачке, емкостью 3-5 л, которой хватает на 80-120 тыс. км пробега (срок службы фильтра). Конструктивно бачок может находиться в топливном баке или вне его. Уровень присадки в бачке контролируется с помощью датчика поплавкового типа. В топливный бак присадка подается с помощью электрического насоса. Подача присадки осуществляется при каждой заправке топливного бака пропорционально заправляемому объему топлива. Начало и продолжительность подачи присадки регулируется блоком управления двигателем (в некоторых конструкциях отдельным электронным блоком).
Побочным эффектом применения присадки является то, что при сгорании она оседает в виде золы на стенки фильтра и не выводится из него, что сокращает ресурс устройства. Срок службы современного сажевого фильтра составляет 120000 км пробега. Производители декларируют выпуск в ближайшее время фильтра с ресурсом 250000 км.
Ввиду высокой стоимости сажевые фильтры, выработавшие ресурс, автовладельцами, как правило, не заменяются, а удаляются с последующей перепрошивкой системы управления двигателем.
Дизельные моторы начали оснащаться сажевыми фильтрами еще в 2000 году. Тогда еще не было таких жестоких требований по экологии, как сегодня и далеко не все производители их применяли, делая большую ставку на выходную мощность двигателя, нежели на заботу о природе. Когда в январе 2011 года были приняты стандарты Евро – 5, сажевый фильтр стал обязательным атрибутом выхлопной системы дизельного автомобиля. Сегодня мы попробуем разобраться в том, что же это за такой узел, для чего он служит, сколько он служит, и как с ним быть по окончанию срока его службы.
Как следует из названия, сажевый фильтр предназначен для того, чтобы минимизировать выбросы сажи вместе с отработанными газами. Сажа образуется в результате не полного сгорания дизельного топлива и зачастую сажевые фильтры задерживают до 99,9% сажи. Простой пример, вспомните какой цвет выхлопных газов у старого видавшего виды дизельного 1988 года, и как выглядят выхлопные газы у последнего поколения с трехлитровым мотором TDI.
Данный фильтр в выпускной системе автомобиля может устанавливаться за каталитическим нейтрализатором, а может быть и совмещен с ним в один корпус.
«Сажевик», как называют его в народе, представляет собой чаще всего керамический блок, со сквозными ячейками квадратного сечения, в которых и происходит удержание частиц сажи. Рано или поздно, но частицы сажи просто закупоривают соты фильтра и тем самым препятствуют выходу выхлопных газов, по причине чего создается высокое давление в выпускном коллекторе, что снижает мощность и ухудшает продувку ГБЦ, поэтому сажевому фильтру требуется периодическая чистка или регенерация.
Существует два вида регенерации сажевого фильтра: активная и пассивная.
Пассивная регенерация осуществляется поднятием температуры выхлопа отработанных газов до 600°С, на предельных нагрузках двигателя. Другими словами, простым выжиганием сажи из фильтра. Но есть другой, более безопасный способ, когда в дизельное топливо добавляется специальная присадка, которая обеспечивает сгорание сажи при более низкой температуре, которая будет на отметке 450 — 500°С.
Но есть нюансы, в которых пассивная регенерация с поднятием температуры выхлопа не может быть осуществлена, и в таком случае применяют активную регенерацию сажевого фильтра.
Принцип у активной регенерации такой же – выжигание, но осуществляется профессионалами с применением специализированного оборудования, и для этого есть несколько способов: нагрев выхлопных газов микроволнами, впрыск топлива или использование электрического нагревателя перед сажевым фильтром, ну или поздний впрыск топлива в камеру сгорания.
Эта процедура может обеспечить правильную работу сажевого фильтра еще на которое время, до того момента, как сами соты фильтра не начнут разрушаться.
В тех случаях, когда «сажевик» совмещен в одном корпусе с каталитическим нейтрализатором, пассивная регенерация происходит куда проще, так как окисление сажи в фильтре происходит непрерывно из-за действия катализатора, да и температура выхлопных газов ниже, в районе 350-500°С. Активная регенерация тоже упрощена. Она производится на температуре около 600°С, и эту температуру обеспечивает электронная система управления двигателем. О необходимости провести регенерацию тоже скажет электроника, которая промониторив состояние сажевого фильтра по данным датчиков, и оценив его пропускную способность выдаст заключение о его работоспособности.
Есть еще один способ очистки, с одной стороны более простой, с другой более сложный. Это когда фильтр просто снимают с автомобиля и промывают специальными промывочными жидкостями. Это происходит путем глушения одного из патрубков фильтра, а через другой заливается профилактическая химия, после чего его на 12 часов оставляют в вертикальном положении и периодически встряхивают. По истечении положенного времени, жидкость смывают, а сам фильтр промывают теплой водой.
Дизельный двигатель по сравнению с бензиновым более чувствителен к качеству топлива. Заправка некачественным дизельным топливом с большим содержанием серы, может привести к тому, что будет выделяться большое количество сажи, и сажевый фильтр просто будет не успевать его дожигать и в итоге забьётся. Так же проблемы могут возникнуть по причине низкой температуры выхлопных газов, из –за чего фильтр будет просто не дожигать сажу. Так же, сажевый фильтр имеет свой срок службы, и обычно это около 200 000 км пробега, но на эту цифру может влиять множество факторов, такие как стиль вождения, качество топлива и условия эксплуатации. В российских условиях ресурс обычно составляет 100-120 000 км.
Замена узла обойдется очень недешево, и чаще всего, к тому моменту, как сажевый фильтр выйдет из строя, большинство автомобилей уже потеряют заводскую гарантию производителя, поэтому нередко пользуются самым простым способом, которым можно решить проблему вышедшего из строя фильтра – это его физическое удаление с программным отключением.
Такой ход благоприятно скажется на состоянии и сроке службы дизельного двигателя, так как уменьшится нагрузка на шатунно – поршневую группу, но будет страдать экология, так как все то, что раньше оставалось в фильтре, будет уходить в атмосферу. И если на грузовиках или внедорожниках, живущих по большей части на трассах и зимниках это не большая проблема, то для легковых машин, живущих по большей части в городе это уже может быть серьезной проблемой, так как двигаться за такой машиной в городском потоке не самое приятное, чем можно закончить свой рабочий день.
С уважением, Андрей Червяков.
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.
В 2004 году в Европе были введены нормы Евро-4, в соответствии с которыми во всех новых автомобилях наличие сажевого фильтра обязательно. Сам же элемент применяется в выхлопных системах автомобилей с 2001 года, однако тогда лишь немногие производители устанавливали его. Так что это - сажевый фильтр на дизеле, для чего он нужен? Давайте определим предназначение данного элемента, его работу и попытаемся понять, почему многие автовладельцы вообще удаляют его из системы.
Что это - сажевый фильтр на дизеле?
Это элемент выхлопной системы автомобиля, который снижает выброс сажевых частиц в атмосферу. Его использование снижает содержание сажи в выхлопных газах на 80-100%. В борьбе за чистоту окружающей среды все автомобили, производимые в Европе, с 2004 года должны оснащаться подобным фильтром.
В зависимости от конструкции это устройство может быть отдельным элементом выхлопной системы, а может соединяться с каталитическим нейтрализатором, хотя принцип от этого не меняется.
Работа
Работа сажевого фильтра основана на двух последовательных этапах: фильтрация сажи и последующая регенерация. При фильтрации сажа оседает на стенках, а очищенные выхлопные газы выбрасываются в атмосферу. При этом частицы размером 0,1-1 мкм могут проходить сквозь фильтр. Их доля составляет около 5% от общего числа. Впрочем, для человека опасными являются именно они.
Скопившиеся внутри частицы сажи могут создавать препятствие для прохода отработанных выхлопных газов, из-за чего мощность двигателя падает. Поэтому периодически проводится регенерация сажевого фильтра. В зависимости от предусмотренной производителем конструкции процесс регенерации может проходить по-разному. Теперь, когда мы понимаем, что это - сажевый фильтр на дизеле, можно более детально рассмотреть вопрос регенерации.
Каталитическое покрытие - что это?
Фильтр, если он объединен с нейтрализатором, имеет каталитическое покрытие. Подобные устройства применяются на машинах марки Volkswagen и других зарубежных производителей. Устанавливаются они за выпускным коллектором, недалеко от двигателя - в месте, где температура выхлопных газов является практически максимальной.
Основной конструктивный элемент этого фильтра - матрица, изготовленная из керамики. Она имеет своеобразную ячеистую структуру, которая состоит из каналов малого сечения, поочередно закрытых с обеих сторон. Стенки каналов являются пористыми и выполняют функцию фильтра. На поверхность стенок наносится титан, выступающий в роли катализатора. Вся эта матрица помещается в корпус.
Когда отработавшие газы проходят через данный фильтр, большинство частиц сажи задерживаются на стенках матрицы, а титановый катализатор способствует окислению углеводородов, которые не сгорели в камере сгорания двигателя.
Активная и пассивная регенерация
Как известно, регенерация сажевого фильтра может быть активной или пассивной. При последней окисление сажи происходит непрерывно за счет высокой температуры и действия катализатора. При пассивной регенерации цепочка образований выглядит следующим образом:
- Оксиды азота реагируют с кислородом, в результате чего образуются диоксиды азота.
- Затем новообразованное вещество вступает в реакцию с сажей (углеродом), что приводит к образованию угарного газа и оксида азота.
- Угарный газ и оксид азота взаимодействуют с кислородом, и в результате появляется диоксид азота и углекислого газа.
Если двигатель работает на низких оборотах, то температура газов будет невысокой, из-за чего пассивная регенерация не происходит. В этом случае будет осуществлена принудительная или активная регенерация. Она осуществляется при температуре 600-650 градусов. Достигаются такие температуры с помощью системы управления двигателем. При этой температуре сажа сгорает, то есть вступает в реакцию с кислородом при последующем образовании углекислого газа.
Датчики системы
Для работы сажевого фильтра в "Мерседесе" или других автомобилях предусмотрены целые системы управления и датчиков:
- Расходомер воздуха.
- Датчик давления в сажевом фильтре.
- Датчик температуры газов до сажевого фильтра и после него.
По полученным результатам компьютер автоматически впрыскивает дополнительные объемы топлива в камеру сгорания, снижает подачу воздуха и даже прекращает рециркуляцию выхлопных газов. Все это ведет к повышению температуры выхлопа до значения, при котором регенерация может быть осуществлена.
Автоматическая регенерация
Концерны Peugeot и Citroen разработали фильтр с автоматической регенерацией. Их устанавливают отдельно от каталитического нейтрализатора. В данной конструкции используется метод регенерации, который основан на впрыске в топливо специальных присадок, повышающих температуру выхлопных газов. Такой же способ реализуется в фильтрах других производителей (Ford или Toyota, к примеру).
Здесь он работает следующим образом: когда фильтр по максимуму заполнен частицами сажи, система производит автоматический впрыск в топливо специальной присадки с содержанием церия в составе. Этот элемент при сгорании выделяет большое количество тепла.
Присадка может впрыскиваться по сигналу компьютера несколько раз. Первый раз впрыск осуществляется на такте впрыска топлива. При этом отработавшие газы разогреваются до высокой температуры и нагревают матрицу фильтра до 700 градусов. Затем впрыск присадок осуществляется на такте выпуска газов. При этом церий не сгорает, а вместе с газами попадает в сажевый фильтр. При попадании на раскаленную матрицу топливо с церием воспламеняется, и температура достигает 1000 градусов. При этом сажа сгорает, и таким образом осуществляется регенерация фильтра. Отметим, что хотя температура здесь очень высокая, разрушения матрицы и самого фильтра не происходит.
Сама присадка с церием хранится в отдельной емкости. Одной заправки хватит в среднем на несколько лет работы (около 80000 пробега). Обычно сажевый фильтр на дизель, цена которого является высокой и варьируется в диапазоне 20-100 тысяч рублей (зависит от модели), устойчив к применению топлива низкого качества, однако в данном случае расход присадки может быть увеличен из-за большого образования сажи.
Удаление сажевого фильтра и последствия на дизеле
Эти устройства выходят из строя достаточно часто. Учитывая высокую их стоимость, некоторые владельцы автомобилей не хотят платить за них деньги. Да и зачем, если без них машина нормально ездит? К примеру, на машинах "Рено" дизель с сажевым осадком часто приводит к неисправности данной системы, из-за чего мощность мотора и тяга снижаются, уровень масла в двигателе повышается, возможен даже шипящий звук из двигателя. И все из-за того, что выхлопные газы будут с трудом проходить через систему. При этом компьютер пропишет постоянную ошибку и ограничит работу двигателя (до 3000 об/мин).
Многие мастера на СТО физически снимают фильтр и прошивают "мозги" автомобиля. В результате удаления сажевого фильтра последствием на дизеле становится нормальная работа двигателя. Да, выхлопные газы при этом будут содержать большое количество сажи, что вредит окружающей среде, но это мало кого волнует. Однако после удаления потребуется и прошивка автомобиля, иначе на приборной панели будет ошибка "чек".
Впрочем, на тех же СТО знают, как почистить сажевый фильтр. Но эта услуга стоит денег и помогает лишь на время.
Симптомы неисправности
Как уже было сказано, при неисправности этого фильтра некоторые моторы перестают работать на полную мощность. Автомобиль автоматически отключает турбокомпрессор, переводит двигатель в аварийный режим работы, при котором поднять скорость вращения свыше 3000 об/мин невозможно. Также машина будет потреблять больше топлива, тяга существенно снизится, уровень моторного масла будет выше изначального, а на приборной панели появится знаменитая ошибка Check. Все это и есть типичные признаки неисправности данного модуля.
К счастью, ничего страшного в этом нет. Как вы уже поняли, он легко удаляется без вреда для двигателя или какой-либо его системы. Имеет место только вред окружающей среде и прохожим людям.
В заключение
Многие владельцы автомобилей снимают эти ненужные установки со своих автомобилей и успешно ездят без вреда для двигателя. Теперь вы знаете, что это - сажевый фильтр на дизеле и как он действует. И если на вашем автомобиле он не работает и даже вредит мотору, то его смело можно удалять. К счастью, сегодня эту услугу предлагают на многих СТО. В частности снять это устройство можно с автомобилей "Ниссан", "Мерседес", "Пежо", "Мазда", "Рено". Дизель при дальнейшей работе машины не станет менее эффективным. Напротив, возможна даже прибавка в мощности.