С-Петербург, улица Тосина 3
+7 (812) 917-84-85
+7 (921) 316-27-00
Главная » Разное » Сажевый фильтр это что

Сажевый фильтр это что


Сажевый фильтр.

Каждый уважающий себя автовладелец не просто эксплуатирует своего «железного коня», но и постепенно изучает его: какие в нем есть элементы, для чего они нужны, как дольше сохранить их работоспособность и т.п. вопросы.

Одним из элементов, с которым владельцы машин, как правило, знакомы меньше всего, является сажевый фильтр. Ему-то и будет посвящена данная статья.

Что такое сажевый фильтр и зачем он нужен?

Сажевый фильтр – это элемент выпускной системы абсолютно всех дизельных автомобилей 2011 и последующих годов выпуска, а также некоторых более ранних дизелей.

Пример расположения фильтра.

Его главной задачей является фильтрация отработанных мотором газов в целях снижения выбросов сажи в атмосферу. К слову, с ней он справляется на «ура», удерживая внутри себя более 99 процентов вредных для окружающей среды, человека частиц.

Устройство и принцип работы.

Любой сажевый фильтр – это керамическая матрица, помещенная в металлический корпус. Образуют эту матрицу множество узких канальчиков, попеременно закрытых с каждой из сторон. Стенки у них пористые (для более совершенной задержки твердых частиц), сечение квадратное или восьмиугольное, причем на выходе оно всегда меньше, чем на входе.

Действует данная система тоже достаточно просто:

  • из выпускного коллектора в фильтр поступают выхлопные газы в том виде, в котором образованы, то есть с множеством твердых частиц разного размера;
  • проходя по каналам матрицы, газы оставляют свою сажевую составляющую (практически на 100 процентов) на их стенках;
  • далее специальным катализатором, который присутствует на стенках каналов сажевого фильтра, образовавшийся остаток окисляется.

Кстати, процесс окисления может проходить в фильтре постоянно, а может и управляться разного рода датчиками (какими – читайте ниже).

В первом случае говорят о пассивной регенерации. Здесь ликвидация нагара осуществляется непрерывно, а участвует в ней не только окислитель, но и постоянная высокая температура (порядка 650 градусов). Ее обеспечивает система управления движком.

В случае же, когда рециркуляция отработанных газов происходит не постоянно, а периодически – в зависимости от объема воздуха, поданного блоком управления дизелем в камеру сгорания – регенерацию называют активной. Контролируют ее:

  1. датчик перепада давления непосредственно в самом сажевом фильтре;
  2. расходомер воздуха;
  3. датчики температуры, установленные до и после фильтра (измеряют температуру отработанных газов на входе в фильтрующий элемент и на выходе из него).

Другими словами, сажа в подобных фильтрах не ликвидируется, а накапливается до определенного уровня. Когда этот уровень достигается (его система определяет по газодинамическому сопротивлению), блок управления дизелем активирует процесс регенерации и поддерживает его до тех пор, пока не освободит место для новых скоплений вредных веществ. Длится он всего 10 минут, но произойти в системе за это время успевает многое:

  • для повышения температуры сгорания топлива рециркуляция отработанных газов приостанавливается;
  • также производится дополнительный впрыск топлива (после высшей мертвой точки коленчатый вал поворачивается еще на 35 градусов), что еще больше нагревает выходящие из выпускного коллектора газы;
  • уменьшается подача воздуха в двигатель, но так, чтобы последний не мог перегреться.

В общем, как и многие другие элементы авто, сажевый фильтр на дизеле делает свою работу качественно, причем абсолютно незаметно для автовладельца, поэтому неудивительно, что последний вспоминает про него лишь в случае, когда тот выходит из строя.

Видео.

Рекомендую прочитать:

В чем необходимость сажевого фильтра

В европейских странах самым популярным считается дизельное топливо для двигателей внутреннего сгорания. Однако ни дизельный, ни бензиновый мотор не может обеспечить полную выработку топлива, в результате чего в выхлопных газах увеличивается концентрация ядовитых веществ и сажи (продукты неполного сгорания углеводородов). В связи с этим были введены нормы на выбросы отработанных газов, для поддержания которых изобрели специальный очистительный элемент – сажевый фильтр.

Назначение сажевого фильтра

Чтобы прийти к пониманию – какова роль сажевого фильтра в автомобиле, нужно знать, чем вредны отработанные газы. Ниже представлена таблица с данными о содержащихся вредных веществ в выхлопных газах и показано их влияние на здоровье человека.

Статистика показывает, что дизельное топливо опасно большим содержанием сажи в выработанных газах. Поэтому для уменьшения ее концентрации и вводится в эксплуатацию сажевый фильтр.

Функции сажевого фильтра

Химический состав сажи состоит из чистого углерода, частицы которого достигают 0,05 микрона. Обычными фильтрующими элементами удержать такие мелкие частички довольно затруднительно, поэтому в сажевом фильтре используется диффузия. На фото ниже приведена схема работы сажевого фильтра, которая вам поможет понять ее принцип.

На фото видно, что в модуле фильтра есть целая система трубок, причем у тех, кто близко расположен друг другу, торцы запечатаны с разных сторон. Со стороны двигателя отработанные газы попадают внутрь, но проходя через трубки, закрытые с одной стороны, не могут двигаться дальше. Поэтому им приходится просачиваться через стенки в соседние открытые ячейки, а дальше свободно улетучиваться из керамического модуля. При этом во время диффузии из одной ячейки в другую, отфильтровываются даже самые мельчайшие частицы, а это значит, что сажевый фильтр хорошо справляется со своей работой.

Как устроен сажевый фильтр

При своей кажущейся внешней простоте, дизельный сажевый фильтр имеет довольно сложную конструкцию. Для всех моделей автомобилей выполняется он в виде металлического цилиндра, на корпусе которого имеются входной и выходной патрубки для подсоединения к общей системе очистки отработанных газов. Ниже на фото вы можете видеть устройство сажевого фильтра.

Начинка цилиндра состоит из керамического модуля, конструкцию которого мы уже рассмотрели выше. Помимо него, на сажевый фильтр монтируются датчики, которые контролируют его работу. Среди них есть:

  • Датчик разности давления;
  • Датчик температуры на впуске и выпуске работающего сажевого фильтра.

Сажевый фильтр на дизель может быть поставлен двумя способами, в зависимости от своего типа устройства. Каким именно образом, смотрите на фото:варианты установки сажевого фильтра

Особенности устройства обоих типов фильтров зависят от того, как был изготовлен модуль – с внутренним каталитическим покрытием или без него. Во втором случае на дизель следует устанавливать дополнительный катализатор. В первом случае, если модуль имеет каталитическое наслоение, то его можно объединить с катализатором.

Причины неисправности сажевого фильтра

Основанием для снижения эффективности сажевого фильтра могут служить несколько причин. Во-первых, качество используемого топлива. Низкокачественный дизель провоцирует повышенное образование сажи во время работы двигателя, вследствие чего сажевый фильтр быстро засоряется, что существенно снижает срок его службы.

Во-вторых, это недостаточно высокая температура отработанных газов, при которой не обеспечивается полное сгорание сажи. Дело в том, что сажевый фильтр не только улавливает частицы углерода, но и сжигает их, когда дизель доводит температуру до нужного уровня в процессе работы. Однако данную функцию сажевый фильтр выполняет только при высоком показателе температуры, не менее 600ºС. Более низкие температурные отметки подобного результата не дают.

Причины снижения температуры отработанных газов:

  • Режим эксплуатация (постоянные остановки, низкая скорость);
  • Заторы (пробки) во время движения;
  • Неполадки процесса сгорания топлива.

Текущий контроль состояния сажевого фильтра

Для обеспечения контроля над состоянием сажевого фильтра, выхлопная система дизеля оснащается контрольно-измерительными устройствами – датчиками, которые регистрируют показания температуры и давления на концах фильтра.показания на приборной панели

Импульсы, которые передает датчик давления, позволяет контроллеру управления определять объем несгоревших продуктов топлива, переполняющих сажевый фильтр и запускать автоматический процесс его очистки. На приборной панели появляется при этом соответствующий значок.

Способы очистки сажевого фильтра

Как правило, используют несколько простых приемов, которые стимулируют регенерацию фильтра при его заполненности остатками несгоревшего топлива, и позволяют восстановить нормальную работу автомобиля. Регенерация существует пассивная и активная. При любом ее виде, очистка проходит, благодаря сжиганию частиц сажи и открытия забившихся пор. При этом используется:

  • Увеличение температуру отработанных газов;
  • Присадки, обеспечивающие уменьшение температуры, при которой сгорает сажа;
  • Промывка специальными реагентами, при которых фильтр очищается от сажи.

Пассивная регенерация

Самостоятельно проводится водителем при появлении признаков ухудшения работы двигателя (снижение мощностных и динамических характеристик), а также предупреждении соответствующей индикации на панели.

Принципом пассивной регенерации является обеспечение повышения температуры. Что можно осуществить путем прохождения на автомобиле 30-40 км при полной его загруженности. Подобный метод позволит обеспечить сгорание внутренней сажи и очистку фильтра. Как вариант, можно использовать специальные добавки в топливо, которые понизят температуру сжигания сажи.

Активная регенерация

Этот режим позволяет выполнить очистку, с помощью автоматического включения контроллера управления двигателем. Сначала он анализирует поступившие данные с датчиков температуры и давления, потом сигнализирует о засорении частицами сажи фильтрующего элемента, далее датчик температуры измеряет ее значение. Если ее уровень недостаточен для сжигания сажи, то контроллер осуществляет впрыск дополнительного топлива при выпуске отработанных газов, это приводит к сгоранию топлива тут же в выхлопной системе и поднимает температуру газов до необходимой отметки.

Если выхлопная система, установленная на дизель, в своем арсенале содержит другие меры, направленные на увеличение температурного уровня отработанных газов, то контроллер управления также их пускает в ход.

Промывка

Этот метод подразумевает очистку сажевого фильтра с помощью специальных составов, впрыскиваемых или заливаемых внутрь. Реагенты делают сажу мягкой и выводят ее из засоренных пор, после чего она сжигается при движении авто.

Заключение

Сажевый фильтр играет важную роль в системе современного автомобиля и обеспечивает четкое соблюдение регламентированных норм по составу выхлопных газов. Текущее состояние фильтра находится под контролем системы управления, для чего используются датчики измерения давления и температуры. Такая система контроля позволяет водителю своевременно принимать меры по очистке сажевого фильтра либо дождаться автоматической регенерации, если это предусмотрено конструкцией.

Что такое сажевый фильтр на авто? Применение и принцип действия

Зададимся вопросом: «Что такое сажевый фильтр и для чего он устанавливается на автомобиле?» Ответ будет прост: «Это элемент конструкции мотора, способствующий снижению уровня сажи в выхлопе дизельного двигателя легкового автомобиля на 99,9%».

Обязательным к применению это устройство, стало с начала января 2011 года, вместе со вступлением в действие усиленных требований экологических норм Евро-5. До того момента данный компонент силовой установки мог использоваться избирательно и на усмотрение производителя.

Причины применения сажевых фильтров

В силу своей особенности, именно дизельные моторы требовали внедрения в конструкцию сажевого фильтра, необходимого для устранения из выхлопа образовывавшейся при недостаточном сгорании тяжелого топлива сажи.

Сажа – это мельчайшие частицы размером до 1 мкм, образованные углеродным ядром со, словно налипшими на него молекулами серы, оксидов металлов, углеводородов. Сажа может отличаться по своей структуре, которая очень сильно зависит как от качества и состава топлива, так и от режимов эксплуатации двигателя.

Для максимально эффективного очищения выхлопа от сажи сажевый фильтр размещается вслед за каталитическим нейтрализатором. Нередко эти две системы объединены в единый блок и тогда модуль носит название сажевого фильтра с каталитическим покрытием.

Сажевый фильтр — это отдельная и специфическая конструкция. Главный компонент каждого такого фильтра – это металлокерамическая или керамическая матрица с ячеистой структурой. Боковые стенки многочисленных каналов которой пористые, и выполняют функции фильтра.

Ячейки менее дорогостоящих фильтров имеют прямоугольную форму. Ячейки более современных сажевых фильтров – восьмиугольные, с большей рабочей поверхностью и потому более длительным сроком службы.

Принцип действия сажевика — пассивная и активная регенерация

Если говорить о принципе действия, которое отведено сажевому фильтру, то надлежит выделить две последовательные фазы:  фильтрации и последующей фазы сажевой регенерации, то есть очистки фильтра от ранее скопившихся в нем сажевых частиц. Причем регенерация бывает активной и пассивной.

К процессу пассивной регенерации относят очистку сажевого элемента от скопившейся сажи за счет разогрева фильтра отработавшими газами, имеющими температуру около 600о C. Чтобы процесс регенерации осуществлялся при более низких температурах (до 500оC), в топливо добавляется некоторое количество специфических присадок.

Нередко, из-за невозможности запуска процесса пассивной регенерации, например, когда двигатель преимущественно работает без значительных нагрузок, используется режим активной или принудительной регенерации. В этом случае рост температуры выхлопных газов обеспечивается, в частности за счет:

• применения более позднего впрыска топлива;

• впрыска дополнительной порции топлива на выпускном такте;

• введения в конструкцию электронагревателя, располагаемого перед сажевым фильтром;

• микроволнового разогрева отработавших газов.

В режиме пассивной регенерации окисление сажи осуществляется непрерывно и достигается за счет работы дорогостоящего иридиево-платинового катализатора, функционирующего в диапазоне рабочих температур от 350 до 500оC. Наблюдается ряд химических преобразований, имеющих следующую последовательность:

• Образующийся в ходе горения топлива оксид азота за счет взаимодействия с катализатором окисляется до диоксида азота;

• Диоксид азота взаимодействует с сажей, в результате образуются оксид азота плюс угарный газ;

• При окислении кислородом образуются соответственно диоксид азота и углекислый газ, уходящий в атмосферу.

В режим активной регенерации (рабочая температура в пределах 600-650оC) двигатель переходит на основании показаний датчиков, управляющих его работой:

• воздушного расходомера;

• контроля разности давлений на входе-выходе;

• температуры газов на выходе.

Вследствие обработки идущих от этих датчиков сигналов, управляющий блок подает команду на снижение подачи воздуха в мотор, прекращение рециркуляции выхлопных газов, добавочный впрыск топлива. Как итог – растет температура газов до уровня, необходимого для принудительной регенерации.

Сажевые фильтры и топливные присадки

Применение подобной конструкции подразумевает наличие в системе специальной присадки, которая содержит церий. Чаще всего она хранится в отдельной емкости (бачке) и по мере необходимости добавляется в топливо, чтобы гарантировать сжигание скопившейся в фильтре сажи при температурах от 450 до 500оC. Чаще всего такая система подразумевает размещение фильтра сажевой очистки отдельно от каталитического нейтрализатора, вслед за ним.

Присадка подается отдельными порциями в топливный бак, пропорционально объему заливаемого в процессе заправки топлива, на основании сигналов, поступающих от блока управления мотором или отдельного электронного блока.

В качестве наблюдаемого побочного эффекта от использования присадки, возможно образование на стенках сажевика отложений, сокращающих срок его службы. Обычно сажевый фильтр отрабатывает до 120000 км, после чего требуется его замена. Вскоре вероятно появятся конструкции срок эксплуатации которых возрастет вдвое или до 250000 км.

Статьи

« Назад

Введение в 2005 году экологического стандарта ЕВРО-4, регламентирующего количество вредных выбросов в окружающую среду автомобилями с двигателями внутреннего сгорания, вынудил производителей автомобилей применить техническое решение, которое позволило бы добиться значительного снижения выбросов вредных и опасных для здоровья человека веществ (сажа, оксид азота NOx, оксид углерода и др.)

Именно по этой причине, большинство современных дизельных автомобилей, выпущенных с 2004 года, оборудованы системой нейтрализации сажи, основным элементом которой является “противосажевый фильтр”.

Само название - «сажевый фильтр» - поясняет его предназначение: задерживать частицы сажи, которые являются продуктом сгорания дизельного топлива.

Наиболее широко распространены следующие сажевые фильтры дизельных двигателей:

1) DPF (Diesel Particulare Filter) сажевые фильтры закрытого типа2) FAP (Filtre a Particules) сажевые фильтры закрытого типа с функцией регенерации

Принцип работы сажевого фильтра

 Сажевый фильтр представляет собой металлический цилиндр, заполненный специальным жаростойким керамическим материалом с ячеистой структурой, который способен задерживать мелкие сажевые частицы. Блок управления двигателем отслеживает пропускную способность сажевого фильтра и в случае необходимости запускает регенерацию, т.е. процесс очистки фильтра от накопившейся в нем сажи. Регенерация бывает пассивной и активной. При пассивной регенерации, сажа сжигается в процессе движения машины под нагрузкой, например, при движении по трассе, когда температуре в фильтре достигает 350-400 градусов и выше. При движении по городу или на малые расстояния, в случае когда не удается разогреть сажевый фильтр до нужной температуры, а датчики фиксируют что наполненность фильтра выше нормы, то запускается процесс активной регенерации. Для этого, в цилиндры мотора, после основной порции топлива, подаётся ещё одна дополнительная, клапан EGR перекрывается, при необходимости изменяется алгоритм управления геометрией турбины. Не полностью сгоревшая смесь, через выпускной коллектор попадает в катализатор, который установлен перед сажевым фильтром, и там происходит её дожиг. При этом температура выхлопных газов проходящих через катализатор значительно повышается. Дальнейшее движение разогретых газов по выпускному тракту, приводит к повышению температуры в сажевом фильтре до 500-700 градусов. Сажа начинает выжигаться. Об этом может свидетельствовать чёрный дым, выходящий из трубы. Моментальный расход топлива и обороты холостого хода повышаются.

В системе выпуска отработавших газов турбо дизельных автомобилей отвечающих стандарту Euro-4, обычно присутствуют три датчика: датчик температуры, датчик кислорода и датчик дифференциального давления. Если блок управления двигателем выявит некорректную работу любого из компонентов системы отвечающей за контроль правильного смесеобразования, датчика кислорода, расходомера, системы EGR, датчика уровня топлива, датчика уровня реагента (мочевины), датчика уровня топлива в баке, и некоторых других, то это приведет к невозможности проведения регенерации сажевого фильтра. Как правило, в таких случаях, активируется аварийный режим работы двигателя (на панели приборов загорится предупреждающий символ, мотор потеряет тягу, максимальные обороты снизятся до 2500-3000 мин-1, повысится расход топлива и увеличится дымность выхлопа) Важно отметить, что многочисленные неудачные попытки регенерации сажевого фильтра не проходят бесследно для автомобиля. Во время процесса регенерации, обогащённая топливо-воздушная смесь не сгорает полностью, и часть несгоревшего топлива все же попадает в моторное масло, и тем самым разжижает его. Со временем, можно заметить, что уровень масла стал значительно выше отметки “max”. Это не только снижает смазывающие и защитные свойства масла, что может нанести вред мотору. Масло с низкой вязкостью легче преодолевает уплотнения, и его подтекания могут быть выявлены в самых неожиданных местах. А попадание масла внутрь интеркулера, и затем вместе с нагнетаемым воздухом в цилиндры двигателя, может вызвать процесс неконтролируемого горения, вплоть до физического разрушения мотора.

 

Последствия эксплуатации авто с засоренным сажевым фильтром

Volkswagen Multivan сажевый фильтр забился, но автомобиль продолжали эксплуатировать дальше, что привело к разрушению фильтра. Обломкам фильтра преградил путь датчик температуры выхлопных газов, что привело к полному закупориванию выхлопной системы. В выпускном коллекторе создалось высокое противодавление отработавших газов, от высокой температуры и давления его поверхность повело и газы начали прорываться через прокладку выпускного коллектора. В результате пришлось заменить турбину, выпускной коллектор и клапан EGR. Сажевый фильтр был удален и заменена программа управления двигателем для корректной работы без фильтра.

  

Часто, непроходимость сажевого фильтра и высокое давление внутри выпускного тракта служит причиной выхода из строя клапана EGR системы рециркуляции отработанных газов. И наоборот, неисправный клапан EGR может стать первопричиной выхода из строя сажевого фильтра.

Выявление проблемы с сажевым фильтром

Чем раньше будет выявлена проблема с сажевым фильтром, тем лучше. Регулярная диагностика и своевременное прохождение ТО, помогут решить проблему на ранней стадии.

Симптомами проявления проблем с сажевым фильтром являются:

- снижение тяги мотора- периодически появляющаяся повышенная дымность выхлопных газов- повышенный расход топлива- неустойчивые обороты холостого хода- повышенный уровень моторного масла в двигателе- неестественный, шипящий звук при работе двигателя

- предупреждающий сигнал в виде иконки DPF фильтра на панели приборов

Какие «плюсы» удаления сажевого фильтра?

- отсутствие подобных проблем в будущем- восстановление тяговых характеристик двигателя- снижение среднего расхода топлива- отпадает необходимость использования дорогостоящих моторных маселпредназначенных для автомобилей с сажевыми фильтрами- отсутствие необходимости заправки реагентами (AdBlue, EOLYS и др.)

- стоимость процедуры удаления во много раз ниже стоимости нового сажевого фильтра, срок службы которого при эксплуатации в наших условиях существенно ниже регламентированного заводом изготовителем

К сведению

Срок службы нового сажевого (FAP/DPF) фильтра при использовании нашего дизельного топлива и при эксплуатации в нашей климатической зоне, составляет приблизительно 20…120 тыс. км.

Цена нового сажевого фильтра находится в диапазоне 900…3000 euro.

Если экономическая составляющая ремонта Вашего авто является для Вас важной, а покупка нового сажевого фильтра Вас не устраивает ввиду большой стоимости, то вариант оперативного удаления сажевого фильтра является оптимальным и наиболее выгодным решением, как для Вас, так и для Вашего автомобиля.

Комментариев пока нет

Пожалуйста, авторизуйтесь, чтобы оставить комментарий.

Смотрите также

 

"Питер - АТ"
ИНН 780703320484
ОГРНИП 313784720500453

Новости