С-Петербург, улица Тосина 3
+7 (812) 917-84-85
+7 (921) 316-27-00
Главная » Разное » Что такое сажевый фильтр на дизеле

Что такое сажевый фильтр на дизеле


Что такое сажевый фильтр на дизеле и для чего он нужен

Всем известно, что 70-е года прошлого столетия ознаменованы увеличением борцов за чистоту окружающей среды. Ведь автомобилей на дорогах с каждым годом становится очень много и все они не на шутку загрязняют атмосферу планеты. Что касается бензинового мотора, то для чистоты его выхлопных газов был разработан специальный каталитический нейтрализатор, а вот дизельный мотор, работающий по другому принципу, нуждается в соответствующем очищении от большого количества сажи. Для этого был придуман сажевый фильтр на дизеле. Постараемся разобраться, что это такое.

Определение сажевого фильтра

Прежде чем разобраться в том, что это такое, необходимо обратиться к главному – принципу воспламенения смеси дизельного двигателя. Ведь для того, чтобы поджечь бензин применяются специальные свечи зажигания, которых у дизеля нет. Солярка воспламеняется благодаря повышенному давлению, которое вызывает нагрев смеси, и, как следствие, его воспламенение. Из-за этого, перед разработчиками стоит задача немного иной схемы очистки выхлопных газов от вредных примесей.

Сажевый фильтр – это устройство, которое предназначено для очистки отработанных газов дизельного двигателя.

Данное приспособление позволяет снизить содержание сажи в выхлопных газах примерно на 90 процентов. Изначально, в 2001 году, сажевый фильтр применялся только на тяжелых грузовиках, которые потребляли очень много солярки, а позднее, когда наступил 2009 год, была введена соответствующая норма Евро-5, которая обязывала все дизельные мотор комплектовать соответствующими очищающими устройствами.

Принцип работы

В целом, работа такого фильтра, практически не отличается от задачи обычного катализатора. Исключением является то, что он предназначен для улавливания сажи, а не вредных веществ. К тому же, все это выполняется не в одно, а несколько действий:

  1. Захват сажи. Крупные фракции оседают на специальных ячейках, которые имеют очень малые размеры. Более мелкие частицы, которые составляют всего 10 процентов, проходят через эти малые каналы. Со временем, количество сажи, которое оседает на ячейках в таких количествах, что мощность мотора падает, так как газам становится труднее пробиваться через узкие стенки устройства. Из-за этого, фильтр нужно подвергать очистке или «регенерации».
  2. Регенерация. Это очень сложный процесс, который выполняется несколькими способами, что зависит от компании-производителя. Тем не менее, вся его суть сводится к тому, чтобы очистить сажевый фильтр от излишков сажи. Постараемся рассмотреть его как можно подробнее.

Регенерация и катализатор

Чтобы описать весь процесс очистки, вначале мы расскажем вам, как производится очистка самих выхлопных газов. Суть в том, что такой фильтр, к примеру, как у Фольксвагена, может совмещать сразу два устройства – ячейки для очистки сажи и сам катализатор. Суть в том, что посередине фильтра устанавливаются ячейки, улавливающие крупные частицы грязи, а сами стенки изнутри обработаны титаном, который способствует практически полному догоранию неиспользованных частиц.

Вы неслучайно узнали о том, что в фильтре применяется каталитический нейтрализатор. Суть его работы ограничивается не только очисткой выхлопных газов, но еще хорошему разогреву всего фильтра в целом. Таким образом, частицы сажи начинают сильно перегреваться, что вызывает их горение. А значит, они становятся меньше и уходят вместе с остальными частицами дальше по выхлопной трубе.

Исходя из этого, можно сделать соответствующий вывод о том, что сажевый фильтр в дизельном двигателе выполняет сразу две полезные функции по очистке выхлопных газов.

Главным условием регенерации является продолжительная поездка по трассе. Если передвигаться на небольшие дистанции, то катализатор не сможет разогреть корпус до 650 градусов Цельсия, а значит, фильтр будет забиваться сильнее, а мощность мотора продолжит свое снижение.

Французские автомобильные конструкторы разработали другой способ очистки фильтра от сажи. Для этого они установили бачок со специальной присадкой, которая раз в несколько километров впрыскивается в выхлопную систему и обеспечивает сгорание сажи. Управление системой осуществляется при помощи специальной программы, заложенной в прошивку ЭБУ.

Вот так работает сажевый фильтр на дизельных автомобилях. Желаем вам удачи на дорогах!

Посмотрите! Мы подготовили для Вас видео по теме:

Что такое сажевый фильтр ?

На легковых автомобилях с дизельным двигателем в составе выхлопной системы с 2001 года применяется сажевый фильтр. С введением норм Евро-4 в 2004 году применение сажевого фильтра является обязательным для европы .

Дизельный сажевый фильтр (Diesel Particulare Filter, DPF) предназначен для снижения выброса сажевых частиц в атмосферу с отработавшими газами. Применения фильтра позволяет добиться снижения частиц сажи в отработавших газах до 80-100%.

Конструктивно сажевый фильтр может быть выполнен в виде отдельного конструктивного элемента выпускной системы. В другой конструкции сажевый фильтр объединен с каталитеческим нейтролизатором окислительного типа и имеет название сажевый фильтр с каталитическим покрытием.

В работе сажевого фильтра различается два последовательных этапа: фильтрация и регенерация сажи. При фильтрации происходит захват частиц сажи и оседание их на стенках фильтра. Не задерживаются только частицы сажи малого размера (от 0,1 до 1 мкм). Их доля невелика (до 5%), но это самые опасные для человека выбросы.

Скопившиеся частицы сажи создают препятствие для отработавших газов, что приводит к снижению мощности двигателя. Поэтому периодически требуется очистка фильтра от накопившейся сажи или регенерация. В разных конструкциях сажевого фильтра реализованы разные способы регенерации сажи.

Сажевый фильтр с каталитическим покрытием

Сажевый фильтр с каталитическим покрытием применяется на автомобилях концерна Volkswagen и ряда других производителей. Он устанавливается за выпускным коллектором в непосредственной близости от двигателя, там, где температура отработавших газов максимальна.

Основным конструктивным элементом сажевого фильтра является матрица, которая изготавливается из керамики (карбида кремния). Керамическая матрица имеет ячеистую структуру, состоящую из каналов малого сечения, попеременно закрытых с одной и с другой стороны. Стенки каналов имеют пористую структуру и выполняют роль фильтра. На поверхность стенок нанесен тонкий слой катализатора – титана. Матрица помещена в металлический корпус.

При прохождении отработавших газов через сажевый фильтр, частицы сажи задерживаются на поверхности стенок матрицы. Нанесенный на стенки матрицы катализатор способствует окислению несгоревших углеводородов и угарного газа.

В работе сажевого фильтра с каталитическим покрытием различают активную и пассивную регенерацию.

При пассивной регенерации происходит непрерывное окисление сажи за счет действия катализатора 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.

При определенных режимах работы двигателя (небольшая нагрузка 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 происходит при температуре 600-650°С, которая создается при помощи системы управления двигателем. При данной температуре частицы сажи сгорают, т.е. вступают в реакцию с кислородом с образованием углекислого газа.

Управление активной регенерацией сажевого фильтра осуществляется с помощью следующих датчиков системы управления дизелем:

  • расходомер воздуха;
  • датчик температуры отработавших газов до сажевого фильтра;
  • датчик температуры отработавших газов после сажевого фильтра;
  • датчик 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 величины.

Сажевый фильтр с автоматической регенерацией

Сажевый фильтр с автоматической регенерацией (Filtre a Particules, FAP) является разработкой концерна PSA (Peuqeot-Citroen). В выпускной системе фильтр устанавливается отдельно за каталитическим нейтрализатором. В данной конструкции фильтра применен способ регенерации сажи за счет впрыска в топливо присадки, повышающей температуру отработавших газов. Аналогичный подход реализован в сажевых фильтрах других автопроизводителей (Ford, Toyota).

Работа сажевого фильтра организована следующим образом. При заполнении фильтра частицами сажи, система управления дизелем обеспечивает автоматический впрыск в дизельное топливо специальной присадки, содержащей церий. Церий обладает свойством при сгорании выделять большое количество тепла.

Присадка впрыскивается по сигналу блока управления несколько раз. Первый раз - на такте впрыска топлива. При этом повышается температура отработавших газов, которые разогревают матрицу фильтра до температуры 700°С.

При достижении заданной температуры, впрыск присадки происходит на такте выпуска отработавших газов. Церий при этом не сгорает, а доставляется с газами в сажевый фильтр. При попадании на раскаленную поверхность матрицы топливо вместе с церием воспламеняется. Температуры достигает 1000°С, при которой сажа полностью окисляется (сгорает), т.е. происходит регенерация фильтра. Необходимо отметить, что несмотря на высокую температуру, разрушение матрицы фильтра не происходит.

Церийсодержащая присадка хранится в отдельной емкости, заправки которой хватает на несколько лет работы двигателя (порядка 80000 км пробега). Сажевый фильтр с автоматической регенерацией устойчив к использованию дизельного топлива низкого качества, при этом расход присадки увеличивается.

Сажевый фильтр на дизеле что это такое?

Стремление улучшить экологичность дизельных двигателей привело к появлению сажевых фильтров, которые препятствуют выбросу частично сгоревшей солярки в атмосферу. Применение этого устройства позволяет снизить количество сажи в выхлопе современного дизельного автомобиля на 70–90 %. В этой статье мы расскажем об основных режимах работы сажевого фильтра, его влиянии на двигатель и наиболее частых неисправностях.

Откуда берется сажа

Основное отличие дизельного двигателя от бензинового в том, что регулировку мощности осуществляют изменением количества топлива. Поджиг топливовоздушной смеси производится не искрой, а нагревом в результате сжатия, благодаря чему двигатель работает на слишком переобедненной, по сравнению с бензиновыми моторами, смеси. Это и является причиной экономичности дизельного мотора. Когда водитель жмет на педаль газа, топливный насос высокого давления (ТНВД) увеличивает подачу топлива до избыточных значений, благодаря чему образуется достаточная для разгона машины мощность. Этим и объясняется черный дым, идущий из трубы разгоняющегося дизельного автомобиля, особенно старых моделей. Черный дым и есть та самая сажа, с которой призван бороться сажевый фильтр.

Как работает сажевый фильтр

Любой сажевый фильтр работает в трех режимах:

  • улавливание сажи;
  • окисление сажи (регенерация);
  • принудительная регенерация.

Улавливание сажи происходит благодаря маленьким каналам фильтра, размер которых сопоставим с размерами частиц сажи и составляет сотые доли микрон. Во время работы двигателя сажа оседает в каналах фильтра, благодаря чему и происходит ее улавливание. Переход в режим регенерации зависит от температуры выхлопных газов. Когда их температура достигает 400–600 градусов, начинается окисление сажи, в результате которого она разлагается на азот и углекислый газ. При этом материал каналов фильтра выступает в роли катализатора реакции окисления. Если водитель использует машину для непродолжительных поездок, то выхлопные газы не успевают нагревать фильтр до нужной температуры, из-за чего сажа начинает забивать каналы. Когда это происходит, начинает падать мощность двигателя, ведь часть энергии вращения коленчатого вала приходится тратить на продавливание выхлопных газов через забитые трубки фильтра. В этом случае необходимо проводить принудительную регенерацию.

Этот процесс выполняется по-разному и зависит от модели автомобиля. На одних его необходимо активировать вручную, на других за это отвечает электронный блок управления двигателем (ЭБУ). Для принудительной регенерации в цилиндрах сжигают переобогащенную смесь, состав которой не обеспечивает образования сажи. В результате выхлопные газы догорают в каталитическом нейтрализаторе, разогреваясь на 500–700 градусов, после чего сразу же поступают в сажевый фильтр и переводят его в режим регенерации.

Неисправности сажевого фильтра

Сажевые фильтры подвержены всего двум неисправностям:

  • забитым сажей каналам;
  • разрушению фильтрующего элемента.

Когда забиты сажевые каналы, мотор начинает терять мощность. Это особенно сильно проявляется в разгоне с места. Если раньше автомобиль резко ускорялся даже от легкого нажатия на педаль газа, то теперь неторопливо разгоняется, даже когда педаль нажата гораздо сильней. Поскольку такие же симптомы присущи и другим неисправностям, то установить, что проблема в сажевом фильтре можно лишь проверяя его на специальном стенде или методом исключения. Для проверки методом исключения придется проверить все остальные системы и узлы двигателя, померить компрессию, проверить работу форсунок и ТНВД, залить нормальное топливо. О разрушении сажевого фильтра говорит лишь небольшой выхлоп темного дыма во время разгона автомобиля.

Причины этих неисправностей одинаковы:

  • плохое топливо;
  • неправильная работа топливной системы;
  • грязный воздушный фильтр;
  • неправильная работа ЭБУ;
  • езда на небольшие расстояния.

Использование низкокачественной солярки приводит к изменению химического состава сажи, что приводит к неправильному сгоранию в процессе регенерации фильтра. Неправильная работа топливной системы приводит либо к снижению температуры выхлопных газов, либо к увеличению количества сажи в них. В результате во время регенерации температура фильтра увеличивается выше нормы, что негативно влияет на его ресурс. Грязный воздушный фильтр уменьшает количество воздуха, поступающего в цилиндры, из-за чего уменьшается объем топливовоздушной смеси и снижается температура выхлопных газов. Если неправильно работает ЭБУ, то меняется состав топливовоздушной смеси, температура выхлопных газов и вовремя не включается режим регенерации. Езда на небольшие расстояния опасна тем, что выхлопные газы не успевают нагреть фильтрующий элемент, из-за чего он быстро забивается сажей, а в режиме принудительной регенерации сгорание сажи происходит неправильно. Если сажевый фильтр забит, его можно промыть специальными жидкостями. Однако, не устранив причину быстрого засорения фильтра, вы не решите проблему. Если же фильтрующий элемент рассыпался, то всю деталь необходимо заменить.

Обслуживание и ремонт

Как и любой другой агрегат автомобиля, сажевый фильтр необходимо обслуживать или ремонтировать. Это позволяет восстановить его характеристики и обеспечить минимальное снижение мощности мотора. Кроме того, те владельцы дизельных автомобилей, которых не смущает увеличение углерода и оксида углерода в выхлопных газах, полностью убирают сажевые фильтры, чтобы повысить мощность двигателя и снизить расход топлива. Ниже мы рассмотрим наиболее популярные способы обслуживания, ремонта и удаления сажевого фильтра.

Регенерация сажевого фильтра

Если в вашем автомобиле нет кнопки, включающей активную регенерацию сажевого фильтра, то воспользуйтесь такими средствами, как мочевина или EOLYS. Присадки с такими названиями продают на заправках и в автомагазинах. Добавьте их в топливо, дождитесь полного растворения (это произойдет через 5–10 километров). Затем наберите скорость 80–90 километров в час и выставьте такую передачу, на которой обороты двигателя поднимутся до 3–4 тысяч. На низкооборотных моторах (американские пикапы), поднимите обороты до 2,5–3 тысяч и двигайтесь так не меньше 100 километров.

Работа мотора на высоких оборотах вызовет сильный нагрев выхлопных газов, что позволит нагреть сажевый фильтр до 500–600 градусов, а присадки послужат катализатором реакции окисления. В результате вся сажа выгорит и превратится в безобидный углекислый газ. Такую процедуру желательно повторять каждые 50 тысяч километров, а при использовании плохого топлива или неправильных регулировках ТНВД, каждые 10–20 тысяч километров. Это позволит не только улучшить работу двигателя, но и продлит срок службы сажевого фильтра.

Промывка - чистка

Эту процедуру выполняют с помощью различных средств по двум основным технологиям. Первая технология (гораздо более эффективная) предусматривает снятие фильтра с машины и заливку фильтра специальным средством, растворяющим сажу. Поскольку технология демонтажа и установки сажевого фильтра на машинах разных производителей отличается, рекомендуем обратиться к руководству по обслуживанию и ремонту вашей машины. После снятия фильтра закройте входное или выходное отверстие целлофаном и заполните фильтр средством Liqui Moly DPF Cleaner. Затем закройте целлофаном второе отверстие фильтра и в течение часа трусите и переворачивайте его, чтобы обеспечить наиболее полное растворение сажи. После чего жидкость сливайте и промывайте фильтр водой. Когда он полностью стечет, устанавливайте на машину. Многие автолюбители, не желающие тратить деньги на дорогую промывку, используют обычные бытовые чистящие средства «утенок», «крот» и их аналоги. Однако влияние таких средств на платиновое покрытие сот неизвестно, поэтому каждый использует их на свой страх и риск.

Вторая технология, помогающая лишь в начальной стадии загрязнения, то есть через 3–5 тысяч километров пробега. Для нее используют различные вещества, но можно обойтись и обычным очистителем карбюратора. Выкручивают датчик перед фильтром и через него распыляют чистящее средство, а через 5–10 минут продувают сжатым воздухом. Эту процедуру повторяют 5–10 раз, после чего вкручивают датчик обратно.

Удаление и пробивка сажевого фильтра

Эти операции очень популярны, потому что позволяют серьезно снизить расход топлива и повысить мощность и приемистость двигателя. Если решили удалить сажевый фильтр его, то вместо него вставляют отрезок трубы подходящего диаметра и приваривают его к выхлопной системе. Если же необходимо сохранить видимость установки фильтра, то его снимают и пробивают (просверливают) насквозь, чтобы получился проход диаметром 50 мм, после чего фильтр ставят обратно. Или вырезают одну сторону корпуса фильтра, через нее удаляют внутренности, затем вырезанную сторону вваривают обратно. Однако выполнять эти операции на гарантийном автомобиле нежелательно, ведь датчики кислорода, установленные до и после фильтра, покажут, что он не работает, механики снимут его для диагностики и вы лишитесь гарантии. Если же гарантийный период закончен, то вы можете не оглядываться на официального дилера и спокойно удалять или пробивать сажевый фильтр.

Принцип работы сажевого фильтра на дизеле

Основной причиной популярности дизельных двигателей в Европе является их экономичность.

Это важное преимущество, если учитывать высокую стоимость топлива в странах Евросоюза. Поэтому многие производители выпускают дизельные версии популярных моделей.

Другая причина, которая побуждает потребителей делать выбор в пользу дизелей – больший крутящий момент мотора на низких оборотах. Это позволяет эффективнее использовать автомобиль в плотном городском потоке, поскольку на дизеле можно быстрее разгоняться с места до 50-60 км/ч.

Однако наряду с преимуществами у дизельных модификаций есть и свои недостатки. Поскольку дизельное топливо грязнее бензина, обслуживать дизельные моторы дороже. Важным компонентом дизельной выхлопной системы является сажевый фильтр (DPF). В зависимости от модели авто его замена обходится от €1 тыс. Рассмотрим принцип работы сажевого фильтра на дизеле.

Как работает сажевый фильтр

Первые сажевые фильтры стали устанавливать на мощных внедорожниках в начале 80-х годов прошлого столетия. Со временем ими стали оснащать выхлопные системы грузовых дизельных автомобилей. С 1987 года в Северной Америке и Западной Европе стали действовать новые экологические нормы и сажевые фильтры стали обязательными на всех автомобилях с дизельным двигателем.

Основная функция сажевого фильтра – снижение уровня загрязняющих соединений в выхлопе. По этой причине из выхлопной трубы автомобиля, не оснащенного сажевым фильтром, идет черный дым – в нем содержатся твердые частицы продуктов сгорания дизельного топлива. Современные сажевые фильтры на дизелях эффективно очищают выхлопные газы, поэтому новые дизельные модели не дымят черным дымом.

По содержанию твердых загрязняющих частиц очищенный выхлоп дизельного мотора практически не отличается от выхлопа бензинового двигателя. Принцип работы сажевого фильтра на дизеле хорошо иллюстрирует следующая схема:

Как видим, в железном корпусе DPF находится сложная система фильтрующих компонентов. В основном это углеродные микросферы, которые пропускают через себя выхлоп и задерживают сажу. Далее вредные твердые частицы вступают в химическую реакцию с различными металлами и обезвреживаются на 75-85%.

Несмотря на высокую стоимость сажевый фильтр – это обычный “расходник”, который подлежит периодической замене. Срок его службы зависит от пробега и условий эксплуатации автомобиля. Например, при частых и коротких поездках на низких скоростях сажевый фильтр выходит из строя быстрее. Система очистки выхлопа просто не успевает эффективно регенерировать собранную системой фильтрации сажу.

Развитие технологий очистки выхлопных газов

Некоторые современные модели дизельных авто оснащаются системой рециркуляции выхлопных газов. Данное решение уменьшает потребление топлива и количество вредных выбросов в атмосферу. Скорее всего, с 2016 года такие автомобили станут массовыми, поскольку на территории Евросоюза начнут действовать новые экологические стандарты Euro-6.

Начиная с 2020 года, в Лондоне и Париже планируют запретить использование дизельных автомобилей в черте города. Однако это не означает, что у дизелей совсем нет будущего. Ведь эти моторы эффективнее и надежнее по сравнению с бензиновыми силовыми установками. Поэтому производители будут совершенствовать технологии очистки выхлопных газов и внедрять новые инновационные решения.

Смотрите также

 

"Питер - АТ"
ИНН 780703320484
ОГРНИП 313784720500453

Новости