И это ни чуть не удивительно при достаточно большой стоимости топлива на всей территории Евросоюза. И к тому же, их гибридным аналогам машин а также и электрическим автомобилям, впереди предстоит еще долгий путь по их развитию для того, чтобы у покупателей появился экономический смысл в их приобретении. Это связано с тем, что гибридные и электрические автотранспортные средства стоят по сравнению со своими традиционными версиями очень дорого, что не позволяет окупить данную переплату средств при покупке вышеуказанных авто.
В странах, где стоимость топлива очень высокая, люди (автомобилисты) руководствуются в первую очередь расходом топлива машиной. Именно по этой причине в Европе автолюбители предпочитают покупать для себя именно . Кроме того, за последние годы потребители не довольны тем, что на машине, который кардинальным образом отличается от заявленного производителем в спецификации.
Из-за повальной популярности дизельных двигателей практически . Так например, на авторынке недавно появились дизельные модели автомобилей марок Mercedes-Benz CLA и BMW X3, которые потребляют уже намного меньше топлива, чем ранее их традиционные аналоги.
Существует и другая причина, которая объясняет причину популярности и любви Европейцев к так понравившимся им дизельным двигателям. Она довольна проста и заключается в следующем: в основном на определенных оборотах двигателя, менее мощные, если их сравненивать с бензиновыми моторами, но они имеют больший крутящий момент при низких оборотах, что дает преимущество водителю использования автомобиля в условиях плотного городского потока.
Если вы хотите максимально быстро разогнаться до 50 км/час с места или вам нужно буксировать автомобиль из пункта А в пункт В, то автомобиль с турбо-дизельной установкой справится с этим лучше всего.
Правда помимо описанных нами преимуществ дизельного двигателя, у него есть естественно и минусы. Дело вот в чем, дизельное топливо само по себе считается и так оно есть, очень грязным продуктом переработки нефти (почти, как мазут). Именно по этой причине обслуживание дизельных моторов обычно обходится значительно дороже, чем бензиновых агрегатов (двигателей). Одним из самых важных компонентов в выхлопной системе является так называемый сажевый фильтр (сокращенно DPF) Стоимость его замены довольно дорогое удовольствие (от 1000 Евро в зависимости от модели и марки машины). Именно о нем (о фильтре) мы сегодня в своей статье и расскажем. Но прежде чем перейти к этой теме давайте вместе окунемся в историю.
Сажевые фильтры появились в начале 80-х годов, они устанавливались на мощные внедорожники. Далее эти фильтры стали уже появляться и на грузовых дизельных автомобилях. Начиная с 1987 года в США и в Европе установка сажевого фильтра стала обязательной, все в соответствии с экологическими нормами принятыми в то время.
По прошедшию времени оснащение сажевым фильтром также стало обязательным. В наше время и в наши дни это уже стало мировым стандартом основных экологических норм.
Сажевый фильтр прежде всего предназначается, для снижения уровня загрязняющих веществ в выхлопе автомобиля. Именно поэтому на автомобилях, где не стоит этот сажевый фильтр, из-за твердых частиц продуктов сгорания дизельного из выхлопной трубы машины выходит в атмосферу (валит клубами) черный и неприятный дым.
Современные сажевые фильтры умело справляются с очисткой выхлопных газов при работе дизельного двигателя. Именно теперь, особенно в последние годы, новые дизельные автомашины не дымят и не выпускают черный дым в нашу атмосферу.
Обратите свое внимание на рисунок, расположенный в начале статьи, где изображен сажевый фильтр установленный на автомобиле Audi A8 3.0 TDI.
Благодаря инновационной технологии данный фильтр помогает очищать выхлоп из двигателя, он в итоге ни чем не отличается от того выхлопа, который происходит от бензинового мотора (по содержанию тех твердых и вредных частиц).
Несмотря на свой внешний вид, данный сажевый фильтр выполняет очень важную задачу
Этот элемент в автомобиле играет очень важное значение. К нашему сожалению, не смотря на его приличную стоимость, это всего-навсего обычный «расходник», который периодически приходится (надо) менять. Традиционно принято, если ваш автомобиль находится на гарантии, то при необходимости вам обязательно предложат поменять сажевый фильтр.
Сроки службы сажевого фильтра могут варьироваться, в зависимости от условий эксплуатации автомобиля, от его пробега и т.п. условий. К примеру, если владелец автомобиля делает довольно частые но короткие поездки, то сажевый фильтр может выйти из строя на много быстрее, чем это ожидается. И к тому же, если автотранспортное средство частенько используется (эксплуатируется) на низких скоростях например, в городе, то система очистки выхлопных газов не сможет эффективно регенерировать удаление накопившейся сажи, которую собирала в себе система фильтрации.
Как правило, сам железный корпус DPF скрывает в себе сложную систему смеси твердых компонентов. Большая часть внутренностей сажевого фильтра представляет собой углеродные микросферы через которые и проходит выхлоп газов, они и оставляют в себе образующуюся сажу. Благодаря такой химической реакции от различных металлов, в которую вступают вредные твердые частицы, все продукты горения дизельного топлива обезвреживаются на 80%.
В последние годы многие автомобили стали оснащаться еще и системой рециркуляция выхлопных газов, которая влияет на потребление дизельного топлива, что естественно приводит к уменьшению в глобальном масштабе вредных выбросов в атмосферу в связи с уменьшением потребности в топливе.
С учетом того, что с 2016 года на территории Европы вводятся новые экологические требования (Евро-6) внимание к дизельным двигателям будет только возрастать. Скорее всего в ближайшие время многие автопроизводители представят публике свои новые технологии по очистке отработанных газов.
Стоит отметить, что недавно в Париже и в Лондоне приняли решение о запрете использования дизельных автомашин в самом городе, которое начнет действовать начиная с 2020 года. Но не смотря на такое решение нам кажется, что будущее у дизельных силовых агрегатов все-же есть. Ведь сам по себе этот двигатель надежен и эффективен, если его сравнивать с бензиновыми моторами. И не верьте никому, что в скором времени все дизельные моторы уйдут в прошлое (исчезнут).
Современный прогресс продолжает двигаться бешеными темпами и поэтому, развитие самой автопромышленности будет тоже развиваться очень быстрыми темпами, а это позволит автомобильным компаниям изобретать современные новейшие турбо-дизели и новые инновационные системы очистки.
В странах Европы считаются одними из самых популярных. Но в дизельных ДВС, как и в бензиновых, горючее не сгорает полностью. Вследствие этого в отработанных газах образуются различные ядовитые и Кроме того, в них есть также и сажа, ведь углеводороды сгорают не полностью. В Европе в 2000-х годах борцами за экологию был разработан стандарт по уровню вредных выбросов в окружающую среду. Автопроизводители, для того чтобы их продукция этим нормам соответствовала, стали устанавливать сажевый фильтр на дизеле. Что это и как работает, необходимо знать тем, кто ездит на дизелях. Сегодня мы постараемся ответить на все эти вопросы.
Главные функции
Для того чтобы лучше понимать назначение этих устройств, необходимо коснуться темы отработанных газов. В составе автомобильного выхлопа содержится масса особо токсичных и канцерогенных веществ.
Так, окись углерода, несгоревшие углеводороды, альдегиды, окислы серы, тетраэтилсвинец оказывают очень вредное воздействие на окружающую среду. Кроме того, в составе отработанных газов дизельного автомобиля, в частности, большегрузных фур, в большом количестве содержится сажа.
Для того чтобы снизить концентрацию этого компонента, в конструкцию современного автомобиля введен сажевый фильтр на дизеле. Что это за деталь? Это нечто похожее на катализатор в бензиновом двигателе.
Как выглядит элемент
Итак, это устройство предназначено для того, чтобы нейтрализовать сажу - продукт, образующийся в процессе сгорания дизельного топлива. Различают два вида - это закрытые (DPF) и закрытые с возможностью регенерации (FAP).
При всей своей простоте на самом деле эти автозапчасти для иномарок имеют довольно сложное устройство. Независимо от исполнения, фильтр представляет собой металлический цилиндр. На нем находятся патрубки - входной и выходной. Выходной подключается к системе очистки отработанных газов.
Основной элемент фильтра - специальная матрица, которую изготавливают из карбида кремния.
Она заключена в цилиндр из металла. Структура этой матрицы - ячеистая. Что касается сечения ячеек, то зачастую это сечение квадратное. Но более эффективны ячейки, имеющие восьмиугольную форму.
Кроме этого фильтр для дизеля имеет в конструкции несколько датчиков. Это датчик, фиксирующий разность давления, и датчик входной и выходной температуры.
Принцип работы
Размер одной частицы сажи примерно равен 0,05 мкм. По химическому составу этот продукт представляет собой не что иное, как обыкновенный углерод. Задерживать эти частицы при помощи обычных средств очень сложно вследствие размеров элемента. Чтобы улавливать сажу, необходимо использовать принцип диффузии. Чтобы понять, что собой представляет типичный сажевый фильтр на дизеле, что это за устройство, необходимо заглянуть внутрь его.
Итак, фильтр внутри представляет собой керамическую матрицу. Это целая серия трубок, при этом у соседних закрыты торцы. Внутрь этой матрицы отработанные газы приходят со стороны мотора, однако, когда газы попадают в трубки, дальше двигаться просто не могут. Тогда через стенки трубок они попадают в соседние открытые полости и затем могут выйти из матрицы. В процессе диффузии даже самые маленькие частицы остаются внутри фильтра, а значит, он свою задачу выполняет.
Где находится сажевый фильтр
Найти эту деталь не составит труда. Фильтр зачастую устанавливается в выпускной системе автомобиля.
Из-за особенностей конструкции деталь можно найти между глушителем и катализатором. В некоторых случаях устройство может быть объединено с катализатором и располагается прямо за выпускным коллектором. Там максимальная температура газов, а такой фильтр имеет каталитическое покрытие.
Приемы эксплуатации
Чтобы эффективно использовать на дизеле, цена которого достаточно высокая (порядка 900 евро), необходимо правильно эксплуатировать автомобиль. Все дело в том, что в процессе очистки отработанных газов ячейки и трубки забиваются сажей. Это приводит к снижению эффективности работы дизельного двигателя.
Понижается пропускная способность фильтра и повышается сопротивление выходу отработанных газов. Многие производители, чтобы увеличить срок службы этой запасти без необходимости частой замены, применили специальный алгоритм работы фильтра, когда контролируется уровень заполнения. Если фильтр заполнен так, что теряется мощность двигателя, запускается регенерация фильтра.
Причины снижения эффективности
Существует несколько причин, почему фильтры забиваются. Основная причина - качество При заправке автомобиля некачественным топливом образуется большое количество сажи - фильтр быстро забивается, что снижает срок его службы.
Еще одна причина - недостаточная температура. Так, сажа сгорает не полностью.
Все дело в том, что представляет собой сажевый фильтр на дизеле. Что это? Он не только задерживает частицы, но еще и поддерживает температуру для сжигания их. Однако следует сказать, что это случается, когда нагрев отработанных газов высокий и составляет не меньше, чем 600 градусов Цельсия. При меньших показателях сажа не будет сгорать.
Среди причин снижения температуры газов также выделяют несколько. Это режимы движения, пробки на дорогах, нарушение процесса сгорания горючего. Так, температура в системе не поднимется, если скорость движения низкая, а движение сопровождается частыми остановками.
Контроль состояния
Для того чтобы можно было контролировать состояние тракт дизельного двигателя оснащен контрольно-измерительной аппаратурой. В нее входят датчики температуры и давления. Эти элементы формируют сигналы для электронного блока управления, и тот определяет, заполнен фильтр или еще нет. Когда элемент сильно заполнен, начинается процесс очистки.
Как очистить
Для того чтобы восстановить эффективность двигателя при заполненном сажевом фильтре, достаточно использовать нескольких простых методов, которые помогут запустить самоочистку. Регенерация может быть как пассивного, так и активного типа.
В любом случае процесс происходит посредством сгорания сажи и освобождения трубок и каналов.
Для процесса регенерации может использоваться повышение уровня нагрева отработанных газов, присадки или же промывка сажевого фильтра. Присадки помогут снизить температуру, при которой будет сгорать сажа. А промывка с помощью специальных веществ поможет очистить фильтр.
Метод пассивной регенерации
Такую очистку может провести непосредственно автолюбитель. О необходимости регенерации сообщит соответствующий индикатор. Также запустить этот процесс необходимо, если снижается динамика или мощность двигателя.
Самое главное - обеспечить повышение температуры для отработанных газов. Это делается посредством движения на автомобиле с полной нагрузкой. Достаточно проехать 30-40 км, чтобы фильтр полностью очистился и вся сажа выгорела. Второй вариант - использование специальных топливных присадок.
Активная регенерация
Этот режим может быть запущен автоматически контроллером ЭБУ. Для этого электроника анализирует информацию от датчика температуры и датчика давлений. Он информирует электронный блок управления о том, что фильтр забит, а датчик сообщает температуру. Если ее не хватает для того, чтобы сажа полностью сгорела, то ЭБУ может дополнительно впрыскивать топливо в процессе выпуска отработанных газов. Это позволит сжечь сажу в выхлопе. Также это позволяет поднять температуру до нужного уровня.
Если в выпускном тракте имеется и другое оборудование, которое также повышает нагрев то ЭБУ может использовать и их.
Промывка
Для этой процедуры необходимы специальные жидкости.
Сама же процедура в целом зависит только от типа средства.
Так, фильтр снимают и закрывают его отверстия. Затем внутрь заливают очистительную жидкость таким образом, чтобы заполнить весь объем фильтра. Далее изделие необходимо оставить в покое на десять часов, при этом время от времени встряхивать фильтр. После этого деталь промывают теплой водой и устанавливают обратно на автомобиль. Существует несколько видов жидкостей, и для каждой - свой способ промывки. Это следует помнить перед выполнением данных процедур.
Промывка и очистка помогут продлить работу элемента, ведь замена сажевого фильтра - это весьма дороге удовольствие.
Но рано или поздно срок все-таки придет. Рекомендуется менять фильтры после 180 тысяч километров.
На износ этой конструкции влияют в первую очередь условия движения, качество горючего, а также стиль вождения. Если машина испытывает значительные нагрузки, то замена данного элемента может потребоваться раньше.
Итак, мы выяснили, для чего служит данная деталь в автомобиле. Сажевый фильтр, как и прочие автозапчасти для иномарок, - важная деталь современного авто. Данный элемент улучшает экологическую ситуацию в мире, а это здоровье людей. Качественная экология - здоровое общество и счастливые дети.
Соблюдение норм экологичности нередко оборачивается для владельцев транспортных средств дополнительными проблемами, обусловленными сложностью конструкции отдельных узлов и агрегатов машины. В частности, сажевые фильтры, устанавливаемые на современные дизели, со временем забиваются и быстро приходят в негодность, из-за чего в работе машины появляются определенные сбои. Что же делать в таком случае? Тут выхода два: либо удалить сажевый фильтр, либо прочистить, но многие автомобилисты почему-то выбирают первый вариант.
Почему удаляют сажевый фильтр
Сильно загрязненный сажевый фильтр отрицательно сказывается на работоспособности всего автомобиля, а какому владельцу понравится, что у его машины уменьшилась тяга, заметно вырос расход топлива, и к тому же постоянно светятся надоедливые контрольные лампочки. Конечно, можно решить вопрос заменой детали, но за это нужно будет заплатить достаточно приличную сумму. В такой ситуации единственным разумным выходом, по крайней мере с точки зрения многих автолюбителей, является полное удаление сажевого фильтра с автомобиля, вот только не все задумываются о возможных последствиях.
По утверждениям специалистов, мнение о том, что извлечение этой детали благоприятно сказывается на «самочувствии» железного коня – не более чем миф, ведь даже несмотря на временные улучшения динамики, со временем все равно появятся проблемы.
Методы удаления сажевого фильтра
Удалить сажевый фильтр со своего автомобиля можно двумя путями: посредством физического удаления всех компонентов детали или же с помощью программной деактивации, что является более грамотным подходом к вопросу.
В первом случае необходимо добраться до места размещения DPF и с помощью болгарки вырезать блок с самим фильтрующим элементом и катализатором. После этого на их место устанавливается специальный пламегаситель или приваривается обычный кусок трубы. Монтаж пламегасителя позволяет повысить долговечность выхлопной системы, в частности, и глушителя. Более того, благодаря этому устройству значительно увеличивается мощность мотора, а звук выхлопа становится намного тише.
Программное удаление сажевого фильтра на дизеле считается более гуманным методом демонтажа детали. Его используют, когда хотят избежать появления ошибок в работе ЭБУ двигателя, что достигается путем добавления датчика измерения температуры выхлопа и лямбда-зонда в кусок приваренной металлической трубы. Также после удаления сажевого фильтра придется выполнить чип-тюнинг автомобиля, что ликвидирует продукты сгорания черного цвета.
Выполнив указанную процедуру, вы заметите снижение «капризности» мотора в плане обслуживания, хотя о гарантии от производителя придется забыть. Процедура удаления DPF на станции технического обслуживания обойдется примерно в 25-30 тысяч рублей, однако все зависит от сложности работы и расположения самого элемента.
Что будет, если удалить фильтр
Удалив забитый фильтр со своего транспортного средства, вы, конечно, решите проблему с мощностью и расходом топлива, но в то же время появятся некоторые другие неточности в работе автомобиля. Посторонние звуки при работающем силовом агрегате и некорректное отображение состояния детали – это лишь немногие из них. Система будет видеть, что сажевый фильтр не засоряется, а такого просто быть не может, затем решает, что он попросту неисправен, и переводит автомобиль в «аварийный» режим. Чтобы избежать всех этих нюансов, следует перепрограммировать (или, как в народе говорят, «перепрошить») блок управления, иначе ЭБУ постоянно будет выдавать коды неисправностей. Существует два основных варианта, как можно это сделать.
В первом случае, возьмите «прошивку» той версии транспортного средства, на который сажевый фильтр не устанавливался, и загрузите ее в свой блок управления. Однако никто не может точно знать, чего еще нет в этой прошивке, и какие последствия удаления сажевого фильтра здесь «вылезут». Вполне вероятно, что штатные параметры автомобиля не смогут «ужиться» с новыми изменениями, вследствие чего может перестать работать или любая другая функция, которой не было в старой программе.
Скачать нужную прошивку можно в сети Интернет, но в этом случае предугадать результат будет вообще невозможно. Если такая прошивка и проработает какое-то время, то никто вам не сможет гарантировать ее исправное функционирование спустя год. Плавающие обороты, вечно трясущаяся стрелка спидометра и неравномерный впрыск – далеко не все возможные последствия использования некачественного программного обеспечения.
Самый лучший вариант решения проблемы с ПО – это установка программ, которые использует завод-изготовитель, но дополненных некоторыми изменениями, вносящимися опытным программистом. Такое программное обеспечение загружается в чип-блок управления посредством специального устройства – программатора.
Знаете ли вы? Сажевый фильтр – это разработка специалистов концерна Peugeot, которые установили первый в истории сажевый фильтр на свой автомобиль 607 модельного ряда 2000-го года.
Существует и еще один способ избежать проблем, связанных с удалением сажевого фильтра. От вас требуется установить эмулятор, который бы имитировал наличие в системе машины нового сажевого фильтра. Такое электронное устройство посылает сигналы, идентичные сигналам реального фильтра, таким образом, обманывая бортовой компьютер.
Преимущества и недостатки удаления фильтра
Зачем удалять сажевый фильтр, вы уже узнали, но всегда следует учитывать не только преимущества, но и недостатки любого выполняемого действия. К положительным моментам изъятия сажевого фильтра следует отнести:
увеличение мощности и тяги двигателя (удается добиться благодаря снижению сопротивления в выхлопной трубе);
Отсутствие необходимости в дорогостоящем обслуживании и очистке фильтра;
Экономию ресурсов мотора вследствие отсутствия процессов регенерации;
Отсутствие всплывающих ошибок, которые связаны с работой сажевого фильтра.
Что касается недостатков, то их не так уж и много. Основной – автомобиль перестает соответствовать нормам стандартов Евро-4/Евро-5, а это значит, что техосмотр машина уже не пройдет, по крайней мере, без дополнительных материальных трат. Правда, если посмотреть на проблему с другой стороны, то этот нюанс окажется не столь значительным, особенно в сравнении со стоимостью процедуры замены детали. Не надо забывать и о вышеописанных технических проблемах, связанных с отсутствием сажевого фильтра, которые появляются в результате его удаления из транспортного средства.
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 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.