Статья про сажевый фильтр - для чего он нужен, особенности и эксплуатация детали. В конце статьи - видео про устройство и назначение сажевого фильтра.
Содержание статьи:
Дизельная комплектация легковых автомобилей получила с 2000 года дополнительную деталь в системе выпуска – сажевый фильтр. Предполагается, что фильтрующий элемент будет снижать высокие показатели выброса тяжелых частиц и СО2 в атмосферу.
Согласно статусу норматива Евро-5, установка фильтрующего узла на автомобиль обязательна. Агрегат действительно снижает выброс сажи в окружающую среду на 90%, но при этом требует полноценной чистки максимум после 20-30 тыс. пробега.
Учитывая, что дизельное топливо российского производства имеет в своем составе серы в пять раз больше, чем европейская солярка, процедуру чистки или полной замены фильтра водители вынуждены делать через каждые 10 000 пробега.
Классическое предназначение детали
Сажевый фильтр для дизельного мотора снижает выброс мелкофракционных сажевых частиц, фильтруя отработанные газы. Нагар образуется при недостаточном сжигании топлива. Химический состав сажи зависит от параметров топлива, чаще всего это тяжелые частицы, углеводорода двуокись и окись, серы двуокись, вода, окись азота, в разных пропорциях.
В основе детали - керамическая болванка ячеистой формы, заключенная в сварной металлический кожух. Установлен узел очистки выхлопных газов сразу за катализатором, составляя с ним единую деталь. Фильтр и нейтрализатор расположены в одной банке, непосредственно после выходного коллектора. В некоторых моделях авто катализатор окислительного типа и элемент фильтрации объединены в один узел. Технологически деталь называется фильтр каталитического типа.
Оригинальная деталь стоит достаточно дорого за счет драгоценного металла, который входит в структуру фильтра. Иридий и платина нейтрализует отработанный выхлоп и задерживает сажевые частицы.
Ячейки сажевого фильтра имеют или квадратную или восьмиугольную форму. Закрытые с разных сторон, они создают сложный проход для отработанного газа, благодаря чему новый фильтр по замерам выдает в атмосферу практически чистый воздух под высоким давлением.
Агрегат в процессе эксплуатации осуществляет две функции:
- фильтрация отработанного топлива;
- регенерация сажи.
Восстановления фильтрующего узла
Фильтрующие агрегаты последнего поколения (с 2010 года) имеют два типа восстановления сажевого узла - автоматическая (пассивная) и принудительная (активная).
В современных иномарках чаще используют пассивную систему, сжигающую нагар, используя выхлоп (от 500 градусов). Это происходит на высоких скоростях без дополнительной команды от ЭБУ.
Метод пассивной регенерации заключается в том, что производитель придумал добавлять в дизельное топливо специальную присадку. Этот способ приемлем, если автомобиль не часто используется для загородных поездок. Режим эксплуатации в городе с частыми остановками наиболее губителен для дизельных комплектаций.
Активное восстановление предполагает принудительное нагнетание температуры в узле для полного окисления (сгорания) налета. В зависимости от параметров работы двигателя различаются несколько способов принудительной регенерации:
- Поздняя подача топлива.
- При выпуске газов происходит дополнительный впрыск.
- Электронагрев.
- Использование микроволн для нагрева отработанного топлива.
Инженеры Volkswagen чаще всего устанавливают на свои модели сажевый очиститель с каталитической оболочкой (покрытием). Исключением являются модели микроавтобуса Транспортер, которые стоят первыми в очереди в автосервисе для снятия этого узла. После пробега в 30 000 никакая регенерация узла, чистка, промывка и пр. этим автомобилям не помогают. Аналоги выходят из строя уже через 5 000 км.
Сажевый узел с каталитическим покрытием устанавливается сразу после компрессора турбины и составляет один агрегат с каталитическим нейтрализатором в общем корпусе. При замене или смене на пламегаситель выбиваются обе детали. В основе узла - керамическая пористая банка, стенки ячеек которой покрыты слоем платины, иридия, оксида церия и алюминия.
Фильтрующий узел с покрытием из каталитического материала может восстанавливаться пассивно и активно. Пассивное восстановление происходит ежеминутно в процессе работы двигателя на высоких оборотах за счет температуры выхлопа (не менее 500 градусов).
Активное восстановление осуществляется через дополнительный подогрев сажевого узла, либо с дополнительным впрыском на разных тактах, либо с подключением дополнительных узлов. Активное очищение происходит в течение 10 минут после обработки ЭБУ данных от датчиков выхлопной системы. За основу берутся показатели:
- расход воздуха;
- температура газа до и после фильтрующего узла;
- параметры перепада давления в катализаторе.
Разработчиками конструкции очистителя выхлопных газов является концерн Пежо-Ситроен. За основу инженеры взяли цериевую присадку, которая обеспечивает сгорание сажи при средних температурах (от 450 градусов). Данная конструкция устанавливается после катализатора и является отдельным узлом.
Топливная добавка объемом до пяти литров располагается в отдельной емкости, которая встроена или в топливный бак, или вынесена в подкапотное пространство. Объема в 5 литров достаточно на пробег от 150 000 - 180 000 км. Замер уровня присадки аналогичен проверке уровня тормозной жидкости, на основе поплавка со шкалой. Подача добавки происходит во время заполнения топливного бака пропорционально.
Сажевый фильтр, как и катализатор - безусловно, нужный агрегат в автомобиле, но поскольку проблем с обслуживанием, заменой узла достаточно, водители предпочитают удалять штатный узел после выработки ресурса. При этом стоит запомнить, что удаление катализатора и фильтра, равно как и замена его на пламегаситель - административно наказуемое действие. Рисковать или нет - выбор индивидуальный.
Видео про устройство и назначение сажевого фильтра:
Любой фильтр имеет неприятную особенность: со временем он забивается. В автомобилях фильтров несколько: воздушный, один или два топливных, всё чаще есть салонный, а иногда можно встретить и сажевый. Ясное дело, что если забьётся салонный фильтр, ничего страшного не случится, и некоторые на него вообще смотрят как на унылую ненужную деталь. Забитый топливный или воздушный обычно меняют, потому что иначе машина толком не едет. А вот сажевому фильтру не повезло: чаще всего его просто удаляют. Как это делать правильно, чтобы не пустить дизель в разнос или не спалить собственную машину, мы сегодня и поговорим.
Что такое сажевый фильтр, и как он работает?
В общем-то, из названия этого девайса всё ясно: это всего лишь фильтр, который задерживает сажу. Придуман он был в угоду экологии, а значит, изначально против интересов автолюбителей. Хотя было бы глупо говорить, что это совсем уж бесполезная штука. Конечно, это не так. Увидите новую дизельную машину — припадите носом к выхлопной трубе. Отсутствие чёрного налёта на вашем заинтересованном экспериментом лице и кисловатый запах вместо вони сгоревшей солярки — заслуга сажевого фильтра. В целом на этом его заслуги и заканчиваются. Сто (или даже пятьсот) лошадиных сил двигателю он не прибавляет, а пока свежий, то и не отнимает. Проблемы начинаются, когда фильтр оказывается забит сажей. Но об этом — чуть позже. Сначала посмотрим, что он есть такое с технической точки зрения.
Перед нами — сажевый фильтр автомобиля Volkswagen Transporter Т5. Кстати, Т5 — один из лидеров по посещаемости сервиса с необходимостью что-то делать с сажевым фильтром. Итак, фильтр уже демонтирован и лежит перед нами. Неопытному глазу может показаться, что это какая-то железка с проводами. Отчасти так это и есть, но давайте разберёмся в его устройстве.
В одном корпусе здесь совмещены катализатор и сажевый фильтр. Если смотреть от начала выпуска, то первым на дороге отработавших газов окажется катализатор, а вот внутри банки большего диаметра стоит как раз сажевый фильтр. Но посмотрите: тут есть ещё какие-то трубочки и проводочки! Что это такое?
Первый провод отбросим в сторону: это разъём датчика кислорода, который к сажевику никакого отношения не имеет. А вот всё остальное как раз имеет самое непосредственное отношение к фильтру. Один из разъёмов — это разъём датчика температуры. Всего их два, один до фильтра, другой – после (он у нас остался на выпуске позади фильтра, и на фотографии его разъёма нет). Ещё две трубки относятся к датчику дифференциального давления. Как уже ясно из названия, он измеряет не просто давление, а разницу давлений до фильтра и после него. Больше, в общем-то, ничего интересного в фильтре нет. Но давайте посмотрим, как это работает.
Отработавшие газы через катализатор (в данной модели через катализатор, но бывает, что фильтр есть, а катализатора нет) поступают к фильтру. Сам сажевый фильтр состоит из большого числа крипт — глухих перфорированных газовых каналов. Проходя через эти каналы, несгоревшие частицы углерода оседают на их стенках. Задерживать эти частицы сажи и есть задача фильтра. Возникает вопрос: а зачем нужны датчики температуры и датчик дифференциального давления? Эти приборы следят за состоянием фильтра. В блоке управления прописаны параметры температуры и разницы давлений на входе и выходе из фильтра. Если, например, на входе температура очень высокая, а на выходе — слишком низкая, ЭБУ “понимает”, что с фильтром что-то не так. То же самое и с давлением. Если на входе оно слишком высокое, а на выходе — низкое, значит, фильтр забит. Так как забитый сажей фильтр уже не способен пропускать газы в штатном режиме, двигателю приходится тяжело. И в этом случае ситуацию надо исправлять. Тут мы подошли к следующему вопросу, пропустить который нельзя — регенерация сажевого фильтра.
Что такое регенерация?
Регенерация — процедура самоочистки фильтра. Она выполняется по-разному, в зависимости от типа фильтра и непосредственно от алгоритма запуска регенерации.
Сажевые фильтры бывают двух типов: DPF (такой, как на нашем подопытном Транспортёре, такие обычно стоят на немецких автомобилях) и FAP (разработка концерна PSA, стоят на Пежо, Ситроенах, можно встретить на Фордах, Вольво и некоторых других марках). Отличия между DPF и FAP небольшие.
Рассмотрим, как проходит регенерация в фильтрах DPF.
Метод самоочистки прост: всё, что осело в каналах фильтра, выжигается. Для этого используется топливо, подающееся либо дополнительно через форсунки двигателя, либо через отдельную специальную форсунку. При температуре 600-800 градусов сажа в фильтре выгорает (правда, не всегда). FAP отличается наличием специальной жидкости, которая заливается в отдельный бак. Жидкость эта называется Eolys, она выступает в роли катализатора, позволяющего снизить температуру выжигания сажи. В этой системе регенерация проходит при 400-450 градусах.
Регенерация бывает спонтанной и принудительной. В первом случае её запускает ЭБУ исходя из показаний датчиков температуры и дифференциального давления. Помимо этого, блок управления иногда может иметь счётчик израсходованного топлива, и тогда регенерация может быть запущена по достижении прописанного в ЭБУ количества сожжённого топлива. Всё это — спонтанная регенерация. Принудительную, как можно понять из названия, запускают вручную для очистки фильтра, например, в сервисе.
В норме регенерация в зависимости от марки автомобиля и условий его эксплуатации может проходить каждые 1 500 — 5 000 километров. Если она стала запускаться чаще, то фильтру скоро конец: процедура не может обеспечить вхождение параметров температуры и разницы давлений в нормы. Скорее всего, отложения в фильтре перешли в ту стадию, когда сжечь их уже нельзя.
Статьи / Практика
Не будь таким зелёным: как правильно отключать EGR
Give Peace a Chance! Дать миру шанс призывал Джон Леннон, валяясь голышом на кровати во время очередной своей акции протеста. Гораздо серьёзнее к этому отнеслись экологи, которые в попытке дать миру хотя бы какой-то...
45515 3 9 14.08.2017
В сервисах не очень любят включать принудительную регенерацию. Во-первых, это может быть просто опасно: температура поднимается сильно, машина должна стоять далеко от горючих и легковоспламеняющихся материалов. Во-вторых, если спонтанная регенерация не помогает, то и принудительная тоже уже вряд ли что-то даст.
Впрочем, ЭБУ не всегда может запустить регенерацию. Для этой процедуры нужны определённые условия: достаточно продолжительное прямолинейное движение автомобиля с относительно равномерной высокой скоростью. В городском режиме таких условий иногда просто нет. А еще начавшуюся регенерацию крайне не рекомендуется прерывать. Это — большое неудобство. Приехали на работу — а тут регенерация в ходу. Сиди и жди 10-15 минут, или лучше вообще езжай по трассе. А если принудительно заглушить мотор, то регенерация не завершится. Стало быть, после последующего запуска и прогрева будет запрос снова и снова, пока процедура не завершится корректно. А это — расход топлива, до 3-4 раз больше на холостых оборотах и в плотном потоке. Это — повышение уровня масла. Со всеми вытекающими: от выдавливания сальников до разноса. И всегда — снижение смазывающей способности масла. В особо тяжёлых случаях, когда регенерация никак не проходит успешно и не завершается — ошибки по превышению предела попыток регенерации или «регенерация невозможна, требуется принудительная». Или подобные ошибки — у разных брендов они разные.
Пожалуй, это всё основное, что нам надо знать о регенерации. Перейдём к следующему вопросу: почему сажевый фильтр выходит из строя.
Что влияет на ресурс сажевого фильтра?
Очевидно, что быстро “убивает” фильтр избыток сажи в отработавших газах. Причин повышения количества сажи всего две: избыток топлива и недостаток воздуха. Первое возможно при неисправности топливной аппаратуры — например, при подтекании форсунки.
Недостаток воздуха могут устроить и сами владельцы. Специалисты сервиса вспоминали случай, когда к ним приехала машина, у которой забитый воздушный фильтр уже стал сворачиваться внутрь воздуховода. Не знаю, как надо не любить свою машину, но, оказывается, бывает и такое.
Иногда воздуха не хватает из-за утечек наддувного воздуха или неправильной работы турбины.
Ну и, разумеется, на дымность влияет качество топлива.
Однако даже если с мотором всё в порядке, со временем фильтр выйдет из строя из-за естественного износа (критического засорения на больших пробегах). И даже если владелец за машиной следит хорошо, короткие зимние поездки от дома до работы или в магазин тоже сокращают ресурс: мотор иногда не успевает прогреваться, а регенерации просто некогда запуститься. И фильтр постепенно забивается сажей. Тут встаёт вопрос: что с ним делать?
Что такое хорошо и что такое плохо
Способов решить возникшую проблему несколько, но хороший среди них только один.
- Первый метод — замена фильтр новым. ОК, вроде, неплохо. Только стоит оригинальный фильтр иногда и за сто тысяч рублей. Так что выход хороший, но только для зятя Рокфеллера. Ну, или для самого Рокфеллера. В общем, это всё не для нас.
- Второй метод — установка аналога. Это один из наиболее неудачных решений вопроса. Дело в том, что оригинальный фильтр не просто так стоит дорого, в нём используются драгоценные металлы, поэтому его себестоимость никак не может быть низкой. Те аналоги или универсальные фильтры не просто бесполезны, но ещё и опасны. Вы же помните про регенерацию? Так вот, далеко не все из них способны пережить эту операцию, и случаев возгорания зафиксировано достаточно, чтобы отказаться от идеи ставить вместо фильтра какую-то сомнительную ерунду. Кстати, иногда предлагают вместо удалённого фильтра набить банку металлическими опилками — мол, будет то же самое, что и фильтр, но дёшево. Это тоже относится к “сомнительной ерунде”. Такой самопальный фильтр не обеспечит укладывание показателей датчиков фильтра в приемлемые рамки, и ошибки будут возникать снова и снова. А что с такой набивкой и со всем остальным выпуском может произойти при попытках регенерации, лучше даже не представлять.
- Ну и, наконец, третий способ — физическое удаление сажевого фильтра с программным удалением его из системы. Вот это — лучший способ избавиться от проблемы раз и навсегда. Никаких фатальных последствий не будет, разве что пропадёт вот та самая кислинка в запахе выхлопа. Но это, думаю, не страшно.
Как удаляют фильтр?
Итак, сначала его снимают с машины. В нашем случае это уже сделано, и фильтр готов пережить все последующие процедуры. Точнее, не пережить, ибо сейчас его надо будет удалить из банки.
Для этого банку разрезают болгаркой. Теперь у нас с одной стороны остался катализатор, который трогать не будем, а с другой — сам фильтр. Последний удаляют двумя способами: выпрессовывают целиком или выдалбливают по кускам. Тут мы видим реализацию второго метода во всей красе.
1 / 3
2 / 3
3 / 3
Давайте рассмотрим извлечённый фрагмент. По цвету видно, что в начале он забит: ближе к началу выпуска он уже почти чёрный. Впрочем, сажа, которую можно собрать пальцем и с внутренней поверхности самой банки, и с поверхности фильтра, говорит о том же.
1 / 5
2 / 5
3 / 5
4 / 5
5 / 5
Теперь пустую банку заваривают. Это можно сделать аргоновой сваркой, можно обычным “полуавтоматом”. Первый способ больше подходит богатым эстетам, ибо он долгий и дорогой, но шов получается красивым. Но необходимости варить именно аргоном нет, сварки “полуавтоматом” тут вполне достаточно. Главное — обработать потом шов средством против коррозии.
1 / 3
2 / 3
3 / 3
Всё, банка собрана. Некоторые предпочитают вместо неё поставить даунпайп — мол, пустая банка будет издавать неприятные звуки. На самом деле в силу конструкции дизеля звук работы не изменится, громче он не станет. Хотя, конечно, если клиент хочет, то почему бы и нет.
Теперь осталось установить банку на место и… заняться программированием.
Статьи / Практика
Хочу всё знать: что такое компьютерная диагностика, и как её проводят
Что такое OBD? Начнём с самого начала. Чтобы подключить к машине диагностическое оборудование, нужен специальный разъём, который сейчас есть у всех автомобилей, и который иногда называют просто OBD-II. На самом деле,...
47752 14 5 16.01.2017
Как мы помним, есть набор датчиков, которые контролируют работу фильтра. Физическое удаление фильтра изменит их показания, которые могут привести в ступор ЭБУ. Например, отсутствие разницы температур или давлений на входе и выходе заставит его усомниться в корректности работы датчиков или фильтра. И тогда опять появится ошибка, а возможно, и аварийный режим тоже.
И ещё не забываем про регенерацию. Даже если ЭБУ не станет запускать её по показаниям датчиков, он вполне способен сделать это из расчёта израсходованного топлива. Так как после такой “регенерации” пустой банки ничего в показаниях не изменится, блок управления может запускать её бесконечно. В конце концов, это опять приведёт к появлению ошибки в лучшем случае. В худшем — выпуск хорошенько “прожарится” высокой температурой, что тоже не очень хорошо и даже опасно. Наконец, не забываем о том, что для регенерации нужно дополнительное топливо. Наиболее лёгкое последствие — значительно повышенный расход топлива. А вот с тяжёлым лучше вообще не сталкиваться. Наступает оно тогда, когда солярка начинает попадать в масло, вследствие чего его концентрация в картере вырастает настолько, что масло становится уже не маслом, а вполне пригодным для дизеля топливом. Как вы знаете, искра для воспламенения дизелю не нужна, поэтому если мотор начнёт работать на смеси масла с топливом из картера, остановить его выключением зажигания не получится. И начнётся работа двигателя “в разнос”. Зрелище страшное, а для самого мотора такой режим обычно заканчивается именно тем самым разносом.
Но стоит отметить, что главная причина ухода в «разнос» — как раз не удаление сажевого фильтра, а именно его неисправность, из-за которой частые попытки регенерации приводят к повышению уровня масла. Разнос может наступить и при не удаленном фильтре. Впрочем, это тема для отдельного разговора. Пока только скажем, что такой исход при неправильно проведённой работе возможен, а снизить риск может контроль уровня масла. Если он выше нормы — это повод для опасений, и двигатель лучше не запускать вообще.
Одним словом, отключать фильтр в программе просто необходимо. Лучше всего, когда есть возможность просто отключить эту систему. Если свитча нет, то есть и другие способы, о которых говорить не будем — профессиональная тайна.
Ещё надо удалить ошибки сажевого фильтра, но при этом не затронуть всю систему диагностики. Некоторые не самые лучшие “специалисты” грохают всю диагностику, после чего владелец автомобиля ездит потом по другим СТО, где ни в чём не повинные сервисмены пляшут с бубном вокруг машины, которая говорит, что у неё в жизни всё ОК, но при этом не едет.
Сажевый фильтр отработанных газов – фильтрующий элемент выпускной системы дизельного автомобиля расположенный за выпускным коллектором. На английском, звучит как Diesel Particulate Filter , а иногда его называют сажевик – предназначенный снижать выброс частиц сажи (размер от 10 нм до 1 мкм) в атмосферу вместе с ОГ. Все современные дизельные автомобили оборудованы данным фильтром, так как принятые экологические нормы «Евро 4 и 5» предполагают обязательное его наличие.
Конструктивно может быть как простой фильтр сажи (ячеечная матрица из карбида кремния), так и достаточно сложный. Поскольку многие объединенные с каталитическим нейтрализатором ().
Конструкция и принцип действия
Сажевый фильтр выполняется из специального ячеистого фильтрующего элемента, основой которого является керамика, помещенная в металлический корпус. Керамическая фильтрующая система состоит из большого количества микроскопических каналов, попеременно закрытых то с одной, то другой стороны, а стенки имеют пористую структуру, через которые проходит газ, но не может просочиться сажа. Ответ на вопрос где находится сажевый фильтр, очевиден: он встраивается в выхлопную систему автомобиля, а вот точное расположение уже зависит от конкретной модели.
Принцип действия данного устройства довольно прост. Отработанные газы просачиваются через пористую структуру фильтрующего элемента. При этом практически все частицы сажи остаются на входе, то есть в виде выхлопа из автомобиля выходит практически чистый газ, лишенный тяжелых примесей.
Принцип работы сажевого фильтра. Пассивная и Активная регенерация.
Накопленные при фильтрации сажевые частицы создают сопротивление отработанным газам, что в свою очередь приводит к понижению мощности двигателя автомобиля. В связи с этим любой сажевый фильтр нуждается в периодической чистке от сажи. Данный процесс называется регенерацией.
Проблемы с работой сажевого фильтра
Существует два вида регенерации: пассивная и активная.
Пассивная регенерация происходит без участия водителя (происходит незаметно). Мелкие отложения сгорают при температуре около 350 градусов. Такая чистка может сопровождаться резким дымлением. Но чтобы достигнуть этакого нужного температурного режима необходимо периодически давать поработать дизельному двигателю на оборотах более 2000 об. продолжительностью 5 - 10 мин. Такой вид регенерации выполняется каждые 500 - 700 км пробега.
Поскольку в городских условиях, какой режим вождения возможен не всегда, происходит постепенное засорение с последующим выходом из строя.
В связи с этим водители часто периодически добавляют в топливо специальные присадки позволяющие сгорать саже при меньших температурах около 450 °C. Применение другого вида восстановления работоспособности сажевика вызывается загоранием на приборной панели соответствующего заначка, а при диагностике выскочит ошибка.
Значок сажевого фильтра (он же неисправность выхлопной системы) загорается в нескольких случаях: когда требуется активная регенерация элемента выхлопной системы или если он уже пришел в негодность.
Активная регенерация сажевого фильтра происходит при температурах более 600 градусов (ЭБУ защёт данных с датчиков сам производит необходимые процедуры), таких как:
- поздний впрыск топлива;
- дополнительный впрыск;
- используется дополнительный нагревательный элемент перед фильтром;
- впрыскивается топливо перед фильтром;
Именно при таких процедурах выхлоп нагревается до такого значения при максимальной нагрузке дизельного двигателя. После такой регенерации работоспособность сажевого фильтра восстанавливается.
Аварийная регенерация не запускается, если фильтр заполнен сажей боле определенного значения (около 68 гр).
Но как бы там ни было, ресурс фильтра отработанных газов составляет около 250 тыс. км пробега. А как долго не понадобится полное удаление или замена сажевого фильтра зависит от качества топлива и смазочных материалов.
Симптомы засорения сажевого фильтра
Когда фильтр очистки сажи засорен или полностью вышел из строя, то о его состоянии водителю будут сигнализировать такие признаки:
Особенности эксплуатации
Довольно часто причиной поломки сажевого фильтра становятся неисправные клапана EGR. В современных автомобилях электронные системы управления автоматически подсчитывают количество завершенных циклов регенерации и при необходимости извещают водителя о необходимости замены фильтра. В любом случае для нормальной эксплуатации сажевика необходимо использовать качественное топливо (содержание серы не должно превышать нормы), отвечающее требованиям стандарта Euro-4,5. Также владельцам автомобилей оборудованных таким фильтром не стоит заливать био-дизель.
В автомобилях оборудованных сажевым фильтром очень важно использовать ту марку масла, которая преднаписана в инструкции заводом изготовителем. Когда она не соответствует то вероятность его выхода из строя через засор продуктами угара масла, очень высока.
Стоит помнить что авто с сажевым фильтром требует определенных правил обслуживания и эксплуатации.
Удаление или отключение сажевого фильтра требует программного вмешательства.
Особенности ремонта
В большинстве случаев сажевые фильтры не являются ремонтируемыми устройствами, но при этом они размещаются под днищем автомобиля или возле двигателя, поэтому их замена не выглядит сложной задачей, но довольно дорогостоящая. Именно поэтому основная масса автовладельцев обращаются на СТО с целью вырезать фильтр очистки выхлопных газов, нарушая тем самым экологические нормы выбросов вредных веществ в атмосферу. На некоторых машинах сажевый фильтр можно вовсе отключить (если не установить дополнительный резонатор, то появится громкий звук выхлопа), но только там, где его наличие и состояние не контролируется электроникой. Такой выход из ситуации называется чип-тюнинг.
Связанные термины
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.
При сгорании топливно-воздушной смеси образуются выхлопные газы, в состав которых входит сажа, то есть мелкие механические частицы, загрязняющие атмосферу. В конце 90-х начале двухтысячных годов остро встал вопрос о вкладе транспорта в загрязнение атмосферы. Перед инженерами была поставлена задача - максимально снизить количество вредных веществ в автомобильном выхлопе. С этой целью в стандартную схему выхлопной системы были включены новые элементы - каталитический нейтрализатор и сажевый фильтр.
Каталитический нейтрализатор, как видно из названия, нейтрализует вредные вещества. В частности, углеводороды, водяной пар и оксид углерода превращаются в относительно безвредный углекислый газ, а оксиды азота - в азот. Сажевый фильтр предназначен для задержания твердых частиц микроскопического размера. С 2011 года наличие этих двух элементов стало обязательным для эксплуатации авто в Евросоюзе и его соответствия нормам токсичности Евро-4, Евро-5, Евро-6.
Конструкция сажевого фильтра
Устанавливается он обычно сразу после катализатора, есть также варианты спаренные с катализатором в одном корпусе. Стоят они, как правило, сразу же после выпускного коллектора, турбины или приемной трубы. Именно здесь выпускные газы разогреты до высокой температуры порядка 300-400 градусов.
Сам по себе фильтр представляет матричную структуру, испещренную входными и выходными каналами, стенки которых имеют пористую структуру. Именно в этих порах и оседает сажа. Изготавливают матрицу из огнеупорной керамики. Заключена вся эта конструкция в металлический корпус.
Ячейки и каналы могут иметь как квадратное, так и восьмиугольное сечение. Последние работают более эффективно, так как способны задерживать действительно микроскопические частицы диаметром не более одного микрона. На входе и выходе из фильтра устанавливаются датчики, которые анализируют состав входящих и выходящих газов. В идеале из сажевого фильтра выходит практически безвредный выхлоп с кисловатым запахом.
Несложно догадаться, что со временем фильтр забивается и требуется его замена. Однако разработчики пошли другим путем, придумав систему регенерации.
Регенерация сажевого фильтра
Если фильтр забит, значительно снижается мощность двигателя, так как на пути отработанных газов появляется серьезная преграда. Решается эта проблема с помощью регенерации - сжигание сажи при высоких температурах порядка 500-600°С.
На автомобили Volkswagen устанавливают фильтры с каталитическим покрытием из платины, которая нейтрализует частицы сажи при нормальных рабочих температурах. То есть в них происходит пассивная регенерация в процессе работы. Хотя, стоит отметить, что именно владельцы автомобилей Фольксваген являются лидерами по обращению на СТО из-за проблем с сажевым фильтром.
Есть несколько видов регенерации:
- активная - путем намеренного повышения температуры отработанных газов;
- пассивная - с применением катализатора;
- с помощью добавления специальных присадок к топливу.
Как только фильтр забивается, на панель приборов выводится соответствующий сигнал и активируется система EGR (рециркуляция отработанных газов - Exhaust Gas Recirculation). Мы не будем описывать все ее разновидности, но самая распространенная - отработанные газы через специальный клапан направляются обратно в цилиндры, из-за чего их температура повышается. Сажа полностью выгорает при 600°С.
В некоторых моделях непосредственно перед сажевым фильтром устанавливают специальный нагревательный элемент. Есть также такой вариант, когда серия дополнительных впрысков топлива осуществляется на такте выпуска. Одним словом, регенерацию лучше всего проводить автоматически во время движения на высоких оборотах двигателя.
Понятно, что в условиях города сложно длительное время ездить на высоких оборотах. В таких случаях можно отправиться на СТО, где фильтр промоют под давлением специальными промывками. Peugeot и Citroen нашли свой выход из ситуации, разработав систему ввода присадок в дизельное топливо для очистки от сажи. Такую систему позже применили инженеры Тойота и Форд. Присадка, содержащая церий, заливается в отдельный бачок и мелкими порциями впрыскивается в топливо, ее хватает на несколько десятков тысяч км.
У такой присадки есть минус - она оседает на дне сажевого фильтра и удалить этот осадок практически невозможно. Таким образом, ресурс работы сажевого фильтра в среднем составляет примерно 100-150 тыс. км.
Замена сажевого фильтра или полное удаление
Несмотря на регенерацию, со временем сажевый фильтр забивается настолько сильно, что очистить его невозможно никакими присадками и температурами. Промывка на СТО тоже не дает желаемого результата. Скажем сразу, что оригинальный фильтр стоит довольно дорого, даже б/у будет стоить от 15-20 тысяч, за новый же, в зависимости от модели, готовьтесь заплатить от 30-50 до 100 и выше тысяч рублей.
Можно, конечно, купить более дешевую копию или эмулятор, но редакция сайт не рекомендует этого делать, так как эта деталь должна выдерживать очень высокие температуры, а при ее производстве применяются драгоценные металлы. То есть возгорание авто вполне реально, если установить дешевый сажевый фильтр.
Но автомобилисты нашли более простое решение проблемы - полное удаление сажевого фильтра. Правда, тут понадобится помощь не только автомеханика, но и программиста, поскольку нужно внести изменения в программный код - полностью удалить данные о фильтре из Одним словом понадобится полная перепрошивка электронного блока управления.
Удаление сажевого фильтра происходит следующим образом:
- его снимают;
- металлический корпус вскрывают болгаркой;
- выбивают матрицу;
- заваривают оставшуюся банку и устанавливают обратно.
Далее перепрошивают блок управления - это самый сложный и ответственный этап, поскольку из-за неправильного перепрограммирования ЭБУ возможны проблемы с работой системы впрыска дизельного топлива. После удаления сажевого фильтра снизятся затраты на содержание автомобиля и улучшатся показатели двигателя: мощность, тяга, динамика.