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:
В этой статье поговорим о том что такое сажевый фильтр на дизеле. И что делать если он засорился.
Забота об экологии, активно развернувшаяся в последние несколько десятилетий, стала для автомобильных инженеров настоящим вызовом.
С каждым годом нормы по выбросам вредных веществ ужесточаются, а это значит, что нужно придумывать новые способы очистки выхлопных газов.
Рассмотрим сажевый фильтр, что это такое, можно ли без него обойтись и что делать, если он пришёл в негодность.
Первые серийные попытки установки сажевого фильтра на дизеле относятся к началу 2000-х годов, а уже спустя десятилетие, в 2011 году, эти устройства стали обязательным для всех автомобилей с мотором на солярке.
Благодарить за появление сажевого фильтра, входящего в , нужно экологические нормы Евро 4 и Евро 5.
Функция, которую выполняет данный фильтр, понятна из его названия и без лишних объяснений – он должен удалять из состава выхлопных газов мельчайшие частицы сажи, образующиеся в результате неполного сгорания дизельного топлива.
Располагается фильтр как можно ближе к выпускному коллектору, там, где температура газов ещё довольно высокая, что помогает дожигать вредные вещества прямо в нём.
Иногда сажевый фильтр конструктивно объединяют с каталитическим нейтрализатором.
Конструктив нашего сегодняшнего героя довольно прост. Внутри устройства находится специальная матрица, изготовленная из карбида кремния и имеющая ячеистую структуру.
Такое строение позволяет задерживать мелкие частицы. Помимо этого, присутствуют в нём и различные датчики, имеющие связь с блоком управления двигателем.
Они в нужный момент сигнализируют компьютеру о том, что фильтр уже забился и пора предпринять меры по его очистке или так называемой регенерации.
Со вторым проблем не возникает, регенерация, как правило, происходит в автоматическом режиме, а вот в ладельцев авто с более простыми и дешёвыми узлами может ждать промывка сажевого фильтра, выполняемая специалистами на СТО.
Чем старее фильтр, тем чаще он требует одной из этих процедур, и рано или поздно возникает вопрос о его замене. И тут владельцев дизельных авто, которые могут похвастаться соблюдением норм Евро 4 и Евро 5, ждёт неприятный сюрприз, и о нём далее…
Заменить или удалить?
Чем же таким неприятным сулит замена сажевого фильтра? Основная проблема данной процедуры заключается во внушительной цене нового узла, достигающей порой 1000 евро и больше.
Заменить?
Понятное дело тратить такие деньги на устройство, которое, по сути, является прихотью экологов, хотят не многие автовладельцы. Что же делать? Можно ли вовсе удалить сажевый фильтр?
Да, сделать это можно, но необходимо помнить:
При снятии данного устройства автомобиль начнёт соответствовать только нормам Евро 3.
В нашей стране этот факт является допустимым, но если вы вдруг захотите попутешествовать на своём авто в Европу, то там, при проверке, вас могут заставить немедленно проследовать в местный автосервис для установки фильтра.
Удалить!
Как происходит удаление сажевого фильтра, ведь в действительности, данный процесс также имеет свои нюансы.
Просто демонтировать его из выхлопной системы, к сожалению, не получится. Дело в том, что он программно привязан к компьютеру автомобиля, и система, обнаружив отсутствие данного устройства, может даже заблокировать работу двигателя.
Поэтому умельцы придумали несколько вариантов того, как без проблем снять сажевый фильтр на дизеле. Способы такие:
- модернизация прошивки электронного блока управления двигателя – при помощи специального программатора в «мозги» авто заливается обновлённый вариант ПО, в котором отсутствует фильтр как таковой. Проблема способа в том, что внедрение в программы машины может повлечь за собой самые непредсказуемые последствия, поэтому решившись провести именно эту процедуру, узнайте у других автовладельцев с таким же авто о качестве работ в том или ином СТО;
- установка обманки сажевого фильтра – по сути, в этом случае в машине появится новый небольшой блочок, подключённый к её электронике и имитирующий все сигналы фильтра. Данный вариант является более предпочтительным, чем предыдущий, так как никаких губительных вмешательств в электронику авто не происходит.
Вполне логичен вопрос: удаление сажевого фильтра последствия на дизеле от этой процедуры какие? Вы получите примерно следующее:
- из-за уменьшения препятствий в выхлопной системе для газов, мощность двигателя немного повысится;
- экономия на техобслуживании выхлопной системы;
- отсутствие надоедающих ошибок в бортовом компьютере от фильтра.
Итак, уважаемые коллеги, мы с вами рассмотрели нюансы, которые дарит сажевый фильтр на дизеле.
До новых публикаций и встреч на страницах блога!
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.
Хотя сажевые фильтры, которыми оснащаются дизельные автомобили, доказали высокую эффективность в борьбе с выбросами канцерогенной сажи в окружающую среду, познать на своих нервах и кошельках, чего стоит обратная сторона этой экологической медали, смогли многие белорусские любители дизелей.
Проблемы, создаваемые сажевым фильтром, и дороговизна их устранения входят в число основных причин, побуждающих некоторых покупателей автомобилей повернуться спиной к дизелям и обратить внимание на их бензиновую альтернативу, пусть она и обещает более высокие затраты на топливное содержание транспортного средства.
Нельзя сказать, что бензиновые двигатели не коптят вовсе, но содержание сажи, или, другими словами, твердых частиц, в компонентном составе отработавших газов бензиновых моторов составляет ничтожную долю по сравнению с тем, как сажей "облагораживают" атмосферу дизели.
Это и сделало сажевый фильтр специфической принадлежностью дизельных автомобилей, которые с 2004 года перестали удовлетворять законодательным ограничениям выбросов сажи в окружающую среду.
Однако, как известно, все течет, все меняется. Как изменяются экологические стандарты, тоже известно: они становятся строже, в частности в 2009 году к требованиям к составу выхлопа бензиновых двигателей добавилось предельное значение массового содержания твердых частиц. Через 5 лет стандарт стал жестче, что, впрочем, не изменило ситуацию - бензиновые моторы по выбросу сажи продолжали отвечать требованиям экологических норм без применения в них дополнительных устройств, очищающих отработавшие газы от твердых частиц.
Лишь когда в прошлом году вступили в силу новые нормы, ужавшие для бензиновых двигателей предельное значение количества твердых частиц в 10 раз по сравнению с редакцией стандарта 2014 года, стало понятно, что без сажевого фильтра бензиновые моторы обойтись не смогут. Как ни крути, а придется им пойти той же дорогой, которую полтора десятка лет назад проторили дизели.
В принципе бензиновые двигатели способны были безболезненно преодолеть и тот законодательный порог, который был установлен в 2017 году, если бы не повсеместно внедряемая технология непосредственного впрыска бензина. По сравнению с устаревшими моторами с распределенным впрыском "прямовпрыснутые" двигатели обеспечивают более высокую эффективную мощность, более низкий расход топлива и даже меньшее содержание в выхлопе вредных компонентов, за исключением сажи.
Преимущества явно перевешивают казус с выбросом сажи. Управа на нее известна - сажевый фильтр. Но это значит, что рано или поздно пользователям бензиновых машин тоже придется искать управу на распоясавшийся "сажевик" и вспоминать о двигателях с распределенным впрыском с той же ностальгией, с которой дизелисты со стажем сейчас вспоминают о неприхотливых, выносливых, всеядных и априори не имеющих сажевых фильтров вихрекамерных моторах.
Но, может быть, не так страшен черт, как его малюют? На первый взгляд страшен, ибо по устройству бензиновый сажевый фильтр принципиально не отличается от дизельного. Но разве он должен отличаться, если конструкция, технология производства и алгоритмы работы таких фильтров давно отработаны на дизелях?
В основе конструкции такой же, как в дизельных сажевых фильтрах, керамический блок, пронизанный множеством тонких каналов, по которым циркулируют выхлопные газы. Концы каналов заглушены, но боковые стенки пористые. В зависимости от того, с какого края канал заглушен, он может быть впускным или выпускным. Поскольку каналы заглушены с разных сторон попеременно через один, в керамическом блоке располагаются впускные и выпускные каналы в шахматном порядке.
Из-за того что впускной канал заканчивается заглушкой, попавшим в него отработавшим газам, движущимся от двигателя, некуда деваться, кроме как просачиваться сквозь стенки в соседние выпускные каналы, заглушенные со стороны силового агрегата и открытые со стороны выхлопной системы. Газы просачиваются - сажа остается во впускном канале.
При температуре свыше 550°С либо при более низкой температуре при условии добавления специальной присадки сажа сгорает без остатка. Это свойство сажи используется для уничтожения ее накоплений в сажевом фильтре. Дизелисты знают, что процесс очистки фильтра от сажи называется регенерацией. Теперь к этому словечку придется привыкать владельцам бензиновых машин. Регенерация может быть пассивной, активной или принудительной, если проводится в условиях сервисного предприятия.
Пассивная регенерация осуществляется без каких-либо мер со стороны блока управления двигателем во время движения автомобиля. Необходимо только, чтобы температура сажевого фильтра достигла требуемого уровня, чего, к слову, добиться от бензинового двигателя гораздо легче, чем от дизеля. Это хорошо, так как при достаточно продолжительных поездках немалую часть времени в фильтре будет происходить пассивная регенерация. Так утверждают разработчики бензиновых сажевых фильтров, а нам не остается ничего другого, как с ними соглашаться.
Однако для регенерации требуется еще и достаточное количество кислорода. А вот это плохо, потому что в отличие от дизелей, в которых сгорание всегда происходит с избытком воздуха, в бензиновых моторах с наличием свободного кислорода в выхлопе хроническая "напряженка", за исключением режима принудительного холостого хода (торможения двигателем). С помощью каких мероприятий будет решаться этот вопрос, пока ясности нет, хотя сажевыми фильтрами штатно уже оборудуются не только элитные Mercedes-Benz S500, но и некоторые народные "вагены" с моторами 1.4 TSI.
Поскольку в ходе эксплуатации автомобиля, несмотря на пассивную регенерацию, сажа в фильтре постепенно накапливается, возникает необходимость в активной регенерации. Она включается блоком управления по информации датчиков давления, размещенных до и после сажевого фильтра. Сравнение сигналов датчиков позволяет блоку управления распознать степень засоренности фильтра.
Но и тут снова на руку бензиновым двигателям то, что в них проще добиться разогрева сажевого фильтра до температуры, необходимой для выгорания сажи. Не нужен дополнительный впрыск топлива, которое затем догорает в выхлопном тракте, как в системах Diesel Particular Filter (DPF), применяемых, например, на дизелях Volkswagen. И тем более не требуется добавления в топливо специальной присадки, как в системе Filtre a Particules (FAP) от Peugeot и Citroёn. Достаточно увеличить частоту вращения коленчатого вала и дезактивировать системы Стоп/Старт и отключения цилиндров как способные помешать активной регенерации, если они, разумеется, вообще предусмотрены в конкретном автомобиле.
Примечательно, что, например, водитель Volkswagen с мотором 1.4 TSI только по этим признакам и сможет определить, что в сажевом фильтре происходит процесс активной регенерации, поскольку никаких сигналов на приборном щитке появляться не должно.
Сажевый_фильтр_06
И только когда помехой регенерации окажутся условия эксплуатации, блок управления, высветив на приборном щитке соответствующий транспарант, "пригласит" водителя совершить регенерационную поездку. Поскольку короткие поездки и езда по городу в холодное время года не способствуют регенерации, автомобилю придется покинуть городскую черту и продолжить движение по трассе с оговоренной в инструкции скоростью на определенной, но не высшей передаче. Тем не менее перечень того, что надо соблюсти, чтобы успешно осуществить активную регенерацию, не столь строг, как у дизеля. И это тоже хорошо.
Если водитель будет упорно игнорировать приглашения на регенерационную поездку, сажевый фильтр начинает переполняться. В этом случае блок управления зажжет не только контрольную лампу сажевого фильтра, но и Check engine, а также искусственно уменьшит мощность двигателя, или, говоря проще, переведет его на работу в аварийном режиме. После этого помочь сажевому фильтру очиститься может только принудительная регенерация на СТО.
Однако главное состоит в том, что чрезмерное количество сажи появляется в выхлопе двигателей с непосредственным впрыском бензина в основном лишь во время холодного запуска и наблюдается некоторое время после него. Продолжительность этого периода зависит от температуры окружающего воздуха, в то время как дизели с той или иной интенсивностью коптят практически всегда, пока работают. Это значит, что засоряться бензиновый сажевый фильтр должен с гораздо меньшей скоростью, чем дизельный, а поскольку он еще и лучше поддается регенерации, прежде всего пассивной, то и срок службы этого устройства до его необратимой неисправности, вынуждающей владельца ломать голову, что с фильтром сделать, должен быть дольше.
Где наблюдается паритет, так это в отношении засорения золой. В отличие от сажи, появляющейся в результате неполного сгорания топлива, это остатки присадок, добавляемых к базовой основе моторного масла, которые сгорели вместе с маслом в цилиндрах двигателя. Зола, будучи неорганической по природе, не только имеет другой - рыжий - цвет, но и не может выгорать, из-за чего постоянно накапливается в фильтре и забивает каналы в рабочем керамическом элементе. Чтобы зола преждевременно не вывела сажевый фильтр из строя в бензиновых двигателях автомобилей, оборудованных этим устройством, точно так же, как в дизелях, должны применяться специальные малозольные, или, как их еще называют, низкозольные, масла (low ash).
Разумеется, все это теория. Поживем - увидим, надо ли относиться к бензиновым сажевым фильтрам с той же настороженностью, как и к их дизельным "коллегам", или это на самом деле гораздо более безобидное устройство, с которым можно будет без ущерба для содержимого кошелька долгое время мирно сосуществовать.
Требования к чистоте выхлопа автомобильных двигателей ужесточаются ежегодно. Производители авто постоянно создают всё новые системы для защиты окружающей среды. Одним из устройств этого плана стал сажевый фильтр. Так его назвали за то, что он полностью удаляет из выхлопа автомобиля сажу и копоть.
Для чего служит сажевый фильтр
Сажевый фильтр предназначен для очищения выхлопа автомобиля от остатков несгоревшего топлива, и самое главное для понижения содержания в нём угарных газов. Правильное его название - каталитический нейтрализатор, или проще катализатор. Его задача при помощи химического процесса - катализа, преобразовывать токсичные (ядовитые) выхлопы двигателя в более безопасные для природы и людей компоненты. Многие обращали внимание на то, что из выхлопной трубы как из кондиционера капают капли воды. Можно спорить, что большинство глядя на это думали про себя, а иногда и заявляли вслух, о качестве нашего топлива. Мол это попадает много воды. Однако это не так. Появление жидкости показывает на качественную работу сажевого фильтра - катализатора.
Основной принцип действия сажевого фильтра
Как уже говорилось сажевый фильтр проводит обработку выхлопных газов с помощью реакций катализа. Проще говоря преобразует вредные вещества в пар, который конденсируясь, превращается в ту самую воду и почти безвредный выхлоп. В сажевом фильтре процесс этого превращения обеспечивают три элемента таблицы Менделеева:
Наличие этих редких и дорогих компонентов определяет высокую стоимость сажевого фильтра. Именно эти вещества вступая в реакцию превращают несгоревшие углеводороды из ряда CH в обычный пар H2O, а опасный угарный газ CO делает полезным углекислым газом. Платина и палладий работают как окислители, а родий восстановителем. По количеству активных веществ этот сажевый фильтр называется трёхкомпонентным. Рабочий сажевый фильтр снижает токсичность выхлопа до 85%.
Как устроен сажевый фильтр
Назначение катализатора указывает на то, где находится сажевый фильтр. Он расположен в системе выпуска отработанных газов. Обычно производители автомобилей стараются установить его сразу за выпускным коллектором, так как высокие температуры улучшают процессы преобразования. Однако здесь таится и свой минус. Близость к двигателю и температурный режим приводят к более быстрому износу сажевого фильтра. Состоит нейтрализатор из трёх частей:
Основой сажевого фильтра является блок нейтрализатора. Выполняется он в виде цилиндрического (иногда овального) блока тончайших трубочек. Они напоминают своим видом с торцевой части, пчелиные соты. Изнутри эти соты как раз и покрыты каталитическими компонентами, благодаря которым в них и происходит очищение выхлопа. Сверху блок покрыт специальным слоем, удерживающим тепло. Естественно, кроме входа и выхода рабочих трубок. Всё это заключено в металлический корпус повышенной прочности и жаростойкости.
Внимание! При работе двигателя сажевый фильтр в процессе катализа нагревается до 150— 200 градусов. Поэтому следует соблюдать крайнюю осторожность при работе с ним, и дать как следует остыть.
Иногда катализатор ставится непосредственно перед выпускным глушителем-резонатором. Такое расположение позволяет продлить срок службы сажевого фильтра, однако снижает его эффективность.
Электронное сопровождение работы сажевого фильтра
Нормальная работа каталитического нейтрализатора возможна только при условии качественного сжигания топлива в камерах сгорания. Горение такого уровня может обеспечить только топливная система двигателя, оснащённая ЭСУД (Электронная система управления двигателем), в которой все процессы контролируются электронным блоком, работающим на данных, получаемых с различных датчиков. Включен в эту схему и катализатор. Непосредственно перед блоком нейтрализатора, в корпус сажевого фильтра встроен специальный датчик. Его название - датчик кислорода. Обиходное прозвище Лямбда-зонд. Суть его работы в том, что, имея циркониево-платиновое покрытие, при нагреве он меняет потенциал сопротивления внешней оболочки в зависимости от степени содержания в выхлопе угарного газа. Если такое содержание начинает выходить за заданные рамки, ЭБУ сокращает время открытия форсунок и этим уменьшает подачу топлива. И при уменьшении этого показателя нормализует процесс в обратном порядке.
Системы Евро-2 и Евро-3 и 4
Первые автомобили с сажевыми фильтрами получили классификацию Евро. За чистоту отработанных газов по стандартам Европы. Однако через некоторое время была разработана и внедрена описанная выше система управления выхлопом через датчик кислорода. Эффективность очистки стала ещё выше. Срок службы сажевого фильтра увеличился. Эта система уже получила классификацию Евро-2. Как порядковый номер.
Но недостатком системы была возможность того, что при выходе из строя или удалении сажевого фильтра ЭБУ никак не реагировал. Тогда разработали систему Евро-3. Суть идеи такова: в систему, уже после блока нейтрализатора, врезали ещё один датчик кислорода. Получалось, что пока фильтр работает и всё в порядке ЭБУ видит следующую картину: показания сопротивления первого датчика - идут волнами. Уровень CO всё время меняется. В то же время показания второго датчика - ровная линия с небольшими колебаниями, то есть фильтр выполняет свою задачу. Если же показания становятся одинаковыми значит катализатор рассыпался или прогорел и ЭБУ резко сокращает впрыск. Если же сажевый фильтр забился, то линия показаний второго датчика станет ровной абсолютно. Но, впрочем, когда это происходит, водитель ощутит изменения без всяких датчиков. Заткнутая, по сути, выхлопная труба, это падение мощности более чем на 50%. Ну и в последние годы был принят автопромом за основу стандарт Евро 4. Но основным условием перехода на этот стандарт является не конструктивные изменения автомобиля, а переход всех заправочных станций на новый стандарт топлива. Многие статьи интернета важно утверждают, что для перехода автомобиля на стандарт Евро-4 нужна операция по установке специального катализатора. Такое утверждение звучит по меньшей мере странно. Дело в том, что все российские автомобили, выпущенные с 2005 года уже оборудованы сажевым фильтром, тем самым каталитическим нейтрализатором. Другой вопрос что многие владельцы его удалили. Но вопрос удаления этого устройства из системы выпуска отработанных газов тема отдельной статьи и здесь не рассматривается.
Внимание! Работы по удалению или замене фильтра стоит проводить только после консультации со специалистом.
Возможность выхода из строя сажевого фильтра
Трубки для блока нейтрализатора изготовляются из двух видов материала. Есть керамические соты и металлические. Керамические соты в работе более долговечны, так как при реакциях их поверхность не может вступать во взаимодействие с активными веществами. Кроме того, керамика в отличие от металла лучше переносит высокие температуры. Но при этом сажевый фильтр с керамической основой боится сильных встрясок и ударов, ведь этот материал более хрупок. Так что основная причина поломки - разрушение нейтрализующего блока.
В керамическом варианте он может рассыпаться, а в металлическом — прогореть. У систем с блоком, расположенным прямо за выхлопным коллектором, это очень неприятный момент. Либо осколки керамики ссыпаются вниз и забивают выход отработанных газов, либо металлический блок также падая, перекрывает выхлоп. Второй вариант - забивание рабочих сот при использовании топлива низкого качества. И последний, это выработка на внутренней поверхности сот всех активных элементов. Самый редкий случай, разрушение металлического корпуса. Во всех случаях требуется провести комплекс работ по замене или удалению сажевого фильтра. Но этот вопрос также стоит рассмотреть отдельной темой.
Сажевый фильтр для дизельных двигателей
Дизельное топливо по составу кардинально отличается от бензина и принцип работы дизелей отличен от работы обычных бензиновых ДВС. Соответственно и сажевый фильтр, каталитический нейтрализатор этих моторов, имеет отличное от бензинового строение.
Сажевый фильтр дизельных двигателей исполняется из карбида кремния и титана. Основной задачей нейтрализатора здесь, является не катализ, а простое улавливание и дожигание высокими температурами скапливающихся частиц сажи. Такие фильтры стали устанавливаться на дизельные моторы сравнительно недавно, после принятия экологических стандартов Евро-4 и Евро-5. Из особенностей этой системы можно назвать самоочищаемость этих нейтрализаторов. Электроникой предусмотрена система принудительного дожигания частиц. При накоплении в сотах сажи, включается специальный клапан, асинхронно подающий в цилиндры небольшое количество дополнительного топлива. Попадая в соты, эта смесь разогревает сажевый фильтр до температуры 500—700 градусов Цельсия принудительно выжигая осадки сажи начисто. На некоторых моделях вообще установлена ещё и дополнительная система впрыска азотной смеси в сажевый фильтр. По оценкам экспертов нейтрализаторы для дизеля по нормам Евро-5 удерживают до 95% выбрасываемой сажи. Но тему дизелей тоже стоит рассматривать как тему отдельной статьи, или даже цикла статей.
Ниже можно посмотреть интересное видео работе сажевого фильтра: