Что такое сажевый фильтр и для чего он нужен

Сажевый фильтр на дизеле – что это? Удаление сажевого фильтра – последствия на дизеле

В 2004 году в Европе были введены нормы Евро-4, в соответствии с которыми во всех новых автомобилях наличие сажевого фильтра обязательно. Сам же элемент применяется в выхлопных системах автомобилей с 2001 года, однако тогда лишь немногие производители устанавливали его. Так что это – сажевый фильтр на дизеле, для чего он нужен? Давайте определим предназначение данного элемента, его работу и попытаемся понять, почему многие автовладельцы вообще удаляют его из системы.

Что это – сажевый фильтр на дизеле?

Это элемент выхлопной системы автомобиля, который снижает выброс сажевых частиц в атмосферу. Его использование снижает содержание сажи в выхлопных газах на 80-100%. В борьбе за чистоту окружающей среды все автомобили, производимые в Европе, с 2004 года должны оснащаться подобным фильтром.

В зависимости от конструкции это устройство может быть отдельным элементом выхлопной системы, а может соединяться с каталитическим нейтрализатором, хотя принцип от этого не меняется.

Работа

Работа сажевого фильтра основана на двух последовательных этапах: фильтрация сажи и последующая регенерация. При фильтрации сажа оседает на стенках, а очищенные выхлопные газы выбрасываются в атмосферу. При этом частицы размером 0,1-1 мкм могут проходить сквозь фильтр. Их доля составляет около 5% от общего числа. Впрочем, для человека опасными являются именно они.

Скопившиеся внутри частицы сажи могут создавать препятствие для прохода отработанных выхлопных газов, из-за чего мощность двигателя падает. Поэтому периодически проводится регенерация сажевого фильтра. В зависимости от предусмотренной производителем конструкции процесс регенерации может проходить по-разному. Теперь, когда мы понимаем, что это – сажевый фильтр на дизеле, можно более детально рассмотреть вопрос регенерации.

Каталитическое покрытие – что это?

Фильтр, если он объединен с нейтрализатором, имеет каталитическое покрытие. Подобные устройства применяются на машинах марки Volkswagen и других зарубежных производителей. Устанавливаются они за выпускным коллектором, недалеко от двигателя – в месте, где температура выхлопных газов является практически максимальной.

Основной конструктивный элемент этого фильтра – матрица, изготовленная из керамики. Она имеет своеобразную ячеистую структуру, которая состоит из каналов малого сечения, поочередно закрытых с обеих сторон. Стенки каналов являются пористыми и выполняют функцию фильтра. На поверхность стенок наносится титан, выступающий в роли катализатора. Вся эта матрица помещается в корпус.

Когда отработавшие газы проходят через данный фильтр, большинство частиц сажи задерживаются на стенках матрицы, а титановый катализатор способствует окислению углеводородов, которые не сгорели в камере сгорания двигателя.

Активная и пассивная регенерация

Как известно, регенерация сажевого фильтра может быть активной или пассивной. При последней окисление сажи происходит непрерывно за счет высокой температуры и действия катализатора. При пассивной регенерации цепочка образований выглядит следующим образом:

1. Оксиды азота реагируют с кислородом, в результате чего образуются диоксиды азота.
2. Затем новообразованное вещество вступает в реакцию с сажей (углеродом), что приводит к образованию угарного газа и оксида азота.
3. Угарный газ и оксид азота взаимодействуют с кислородом, и в результате появляется диоксид азота и углекислого газа.

Если двигатель работает на низких оборотах, то температура газов будет невысокой, из-за чего пассивная регенерация не происходит. В этом случае будет осуществлена принудительная или активная регенерация. Она осуществляется при температуре 600-650 градусов. Достигаются такие температуры с помощью системы управления двигателем. При этой температуре сажа сгорает, то есть вступает в реакцию с кислородом при последующем образовании углекислого газа.

Датчики системы

Для работы сажевого фильтра в “Мерседесе” или других автомобилях предусмотрены целые системы управления и датчиков:

1. Расходомер воздуха.
2. Датчик давления в сажевом фильтре.
3. Датчик температуры газов до сажевого фильтра и после него.

По полученным результатам компьютер автоматически впрыскивает дополнительные объемы топлива в камеру сгорания, снижает подачу воздуха и даже прекращает рециркуляцию выхлопных газов. Все это ведет к повышению температуры выхлопа до значения, при котором регенерация может быть осуществлена.

Автоматическая регенерация

Концерны Peugeot и Citroen разработали фильтр с автоматической регенерацией. Их устанавливают отдельно от каталитического нейтрализатора. В данной конструкции используется метод регенерации, который основан на впрыске в топливо специальных присадок, повышающих температуру выхлопных газов. Такой же способ реализуется в фильтрах других производителей (Ford или Toyota, к примеру).

Здесь он работает следующим образом: когда фильтр по максимуму заполнен частицами сажи, система производит автоматический впрыск в топливо специальной присадки с содержанием церия в составе. Этот элемент при сгорании выделяет большое количество тепла.

Присадка может впрыскиваться по сигналу компьютера несколько раз. Первый раз впрыск осуществляется на такте впрыска топлива. При этом отработавшие газы разогреваются до высокой температуры и нагревают матрицу фильтра до 700 градусов. Затем впрыск присадок осуществляется на такте выпуска газов. При этом церий не сгорает, а вместе с газами попадает в сажевый фильтр. При попадании на раскаленную матрицу топливо с церием воспламеняется, и температура достигает 1000 градусов. При этом сажа сгорает, и таким образом осуществляется регенерация фильтра. Отметим, что хотя температура здесь очень высокая, разрушения матрицы и самого фильтра не происходит.

Сама присадка с церием хранится в отдельной емкости. Одной заправки хватит в среднем на несколько лет работы (около 80000 пробега). Обычно сажевый фильтр на дизель, цена которого является высокой и варьируется в диапазоне 20-100 тысяч рублей (зависит от модели), устойчив к применению топлива низкого качества, однако в данном случае расход присадки может быть увеличен из-за большого образования сажи.

Удаление сажевого фильтра и последствия на дизеле

Эти устройства выходят из строя достаточно часто. Учитывая высокую их стоимость, некоторые владельцы автомобилей не хотят платить за них деньги. Да и зачем, если без них машина нормально ездит? К примеру, на машинах “Рено” дизель с сажевым осадком часто приводит к неисправности данной системы, из-за чего мощность мотора и тяга снижаются, уровень масла в двигателе повышается, возможен даже шипящий звук из двигателя. И все из-за того, что выхлопные газы будут с трудом проходить через систему. При этом компьютер пропишет постоянную ошибку и ограничит работу двигателя (до 3000 об/мин).

Многие мастера на СТО физически снимают фильтр и прошивают “мозги” автомобиля. В результате удаления сажевого фильтра последствием на дизеле становится нормальная работа двигателя. Да, выхлопные газы при этом будут содержать большое количество сажи, что вредит окружающей среде, но это мало кого волнует. Однако после удаления потребуется и прошивка автомобиля, иначе на приборной панели будет ошибка “чек”.

Впрочем, на тех же СТО знают, как почистить сажевый фильтр. Но эта услуга стоит денег и помогает лишь на время.

Симптомы неисправности

Как уже было сказано, при неисправности этого фильтра некоторые моторы перестают работать на полную мощность. Автомобиль автоматически отключает турбокомпрессор, переводит двигатель в аварийный режим работы, при котором поднять скорость вращения свыше 3000 об/мин невозможно. Также машина будет потреблять больше топлива, тяга существенно снизится, уровень моторного масла будет выше изначального, а на приборной панели появится знаменитая ошибка Check. Все это и есть типичные признаки неисправности данного модуля.

К счастью, ничего страшного в этом нет. Как вы уже поняли, он легко удаляется без вреда для двигателя или какой-либо его системы. Имеет место только вред окружающей среде и прохожим людям.

В заключение

Многие владельцы автомобилей снимают эти ненужные установки со своих автомобилей и успешно ездят без вреда для двигателя. Теперь вы знаете, что это – сажевый фильтр на дизеле и как он действует. И если на вашем автомобиле он не работает и даже вредит мотору, то его смело можно удалять. К счастью, сегодня эту услугу предлагают на многих СТО. В частности снять это устройство можно с автомобилей “Ниссан”, “Мерседес”, “Пежо”, “Мазда”, “Рено”. Дизель при дальнейшей работе машины не станет менее эффективным. Напротив, возможна даже прибавка в мощности.

Сажевый фильтр на дизеле: что это такое

Стандарты экологической безопасности (Евро 3 и выше) требуют фильтрации выхлопа автомобилей с дизельными двигателями. Для соответствия этим стандартам производители автомобилей используют специальное устройство под названием сажевый фильтр. В данной статье мы расскажем о том, что такое сажевый фильтр, как он устроен и как работает.

Что такое сажевый фильтр на дизеле

Как выглядит сажевый фильтр на дизеле.

В процессе работы дизельного двигателя соответствующее топливо сгорает не полностью, образуя твердые частицы в диапазоне размеров между 10 нм и 1 мкм. Твердые частицы сажи относятся к загрязнителям 3-го класса опасности.

При контакте с человеческим организмом они провоцируют обострение респираторных заболеваний и рак кожи, а в окружающей среде нарушают климатические условия. Так, дожди по выходным дням в больших городах происходят, в частности, из-за того, что капли воды в атмосфере образуются вокруг сажевых частиц.

Наличие сажевого фильтра сокращает содержание твердых частиц в выхлопе на 80-90%. Однако за такой результат приходится платить технологической сложностью и высокой стоимостью системы. Рассмотрим её конструкцию и принцип работы ближе.

Как устроен сажевый фильтр

Существует несколько типов фильтрующих систем:

• DPF (Diesel Particulate Filter)
• FAP (Filter a Particules)
• RPF (RussPartikelFilter)

Они обладают некоторыми отличиями принципов работы. Так, системы FAP и RPF требуют использования специальных топливных присадок, которые связывают твердые частицы. С этим обстоятельством связана более сложная конструкция (наличие бачка для присадки) и, соответственно, повышенная стоимость эксплуатации ввиду необходимости восполнения присадки. Фильтры DPF не нуждаются в применении присадок.

Усредненная конструкция сажевого фильтра включает в себя:

• ЭБУ (электронный блок управления).
• Подключенные к нему датчики давления и температуры на входе и выходе фильтра.
• Блок катализатора.
• Собственно металлокерамический фильтр.

Модели, предназначенные для использования топливных присадок, также снабжаются бачком для хранения используемой жидкости и форсунками для её впрыска в топливный бак или в пространство между катализатором и фильтром.

Катализатор и фильтр, как правило, снабжаются сообщающимися корпусами. Некоторые модели используют специальный сажевый фильтр с каталитическим покрытием, что исключает необходимость в отдельном блоке катализатора.

Принцип работы сажевого фильтра

Из двигателя выхлопные газы поступают в выпускную систему, проходит через ячеистый катализатор и попадает в сажевый фильтр. В металлическом корпусе этого элемента конструкции размещена керамическая фильтрующая структура с множеством глухих канальцев, крипт.

На их стенках и оседают частицы сажи, а остальные компоненты в газообразном состоянии продолжают путь по выпускной системе, проходя через материал фильтра путем диффузии. Это основной режим работы – фильтрация.

Регенерация сажевого фильтра

В процессе эксплуатации крипты фильтра быстро забиваются сажей. Менять его каждые 600 – 2000 км пробега было бы нецелесообразно, поэтому в фильтрах предусмотрены циклы регенерации.

ЭБУ считывает показатели дифференциального давления и/или температуры на входе и выходе узла выпускной системы. Когда разница показателей достигает определенного уровня, система «понимает», что фильтр забит, и активирует процесс регенерации. Процесс регенерации возможен только в определенных условиях: необходимая температура двигателя (не менее 80 0 С), скорость (не менее 80 км/ч), время (от 2 до 15 минут). Если такие условия не возникают, процесс, так называемой, спонтанной регенерации невозможен. Именно поэтому фильтры авто, которые перемещаются преимущественно в черте города, забивается быстрее.

Регенерация фильтра заключается в выжигании накопившейся сажи. В зависимости от модели это происходит при помощи электрического нагревательного элемента или путем впрыска определенных порций топлива в выпускную систему. Во время регенерации фильтр разогревается до значительной температуры (700 0 С и более), поэтому и возможен только в указанных выше условиях.

Существует процедура принудительной регенерации, которая выполняется на специальных стендах в сервисных центрах, но ввиду значительных температур прибегать к ней опасно и не многие СЦ готовы пойти на это. Нужно отметить, что промывка фильтров не является альтернативой регенерации. Если штатная спонтанная регенерация уже не способна избавить от осевшей сажи, значит, пора менять или удалять фильтр.

Читайте также: Что такое катализатор на автомобиле и для чего он нужен.

Признаки и последствия неисправностей сажевого фильтра

Главной проблемой сажевого фильтра, как правило, становится терминальная степень заполнения сажей. Она проявляется, прежде всего, густым черным выхлопом и рядом других характерных симптомов:

• Значительный рост потребления топлива.
• Снижение тяги.
• Рост уровня масла в картере (оно разбавляется впрыскиваемым топливом и эта смесь приводит к тому, что двигатель уходит «в разнос»).
• Нестабильная работа двигателя на холостом ходу.

Естественно о возникновении неполадок сигнализируют соответствующие маркеры приборной панели.

Читайте также: Как проверить катализатор на забитость не снимая.

Видео на тему

Сажевый фильтр

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 катализатор (каталитический нейтрализатор) отработанных газов. 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 …

ОГЛАВЛЕНИЕ СТАТЬИ

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

Сажевый фильтр – 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) Захват сажи – 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, реализованы системы отключения цилиндров, для экономии топлива, советую почитать.

НА этом у меня все, читайте наш АВТОБЛОГ.

(5 голосов, средний: 5,00 из 5)

avtoexperts.ru

Дизельные моторы начали оснащаться сажевыми фильтрами еще в 2000 году. Тогда еще не было таких жестоких требований по экологии, как сегодня и далеко не все производители их применяли, делая большую ставку на выходную мощность двигателя, нежели на заботу о природе. Когда в январе 2011 года были приняты стандарты Евро – 5, сажевый фильтр стал обязательным атрибутом выхлопной системы дизельного автомобиля. Сегодня мы попробуем разобраться в том, что же это за такой узел, для чего он служит, сколько он служит, и как с ним быть по окончанию срока его службы.

Как следует из названия, сажевый фильтр предназначен для того, чтобы минимизировать выбросы сажи вместе с отработанными газами. Сажа образуется в результате не полного сгорания дизельного топлива и зачастую сажевые фильтры задерживают до 99,9% сажи. Простой пример, вспомните какой цвет выхлопных газов у старого видавшего виды дизельного Nissan Terrano 1988 года, и как выглядят выхлопные газы у последнего поколения Audi Q7 с трехлитровым мотором TDI.

Данный фильтр в выпускной системе автомобиля может устанавливаться за каталитическим нейтрализатором, а может быть и совмещен с ним в один корпус.

«Сажевик», как называют его в народе, представляет собой чаще всего керамический блок, со сквозными ячейками квадратного сечения, в которых и происходит удержание частиц сажи. Рано или поздно, но частицы сажи просто закупоривают соты фильтра и тем самым препятствуют выходу выхлопных газов, по причине чего создается высокое давление в выпускном коллекторе, что снижает мощность и ухудшает продувку ГБЦ, поэтому сажевому фильтру требуется периодическая чистка или регенерация.

Существует два вида регенерации сажевого фильтра: активная и пассивная.

Пассивная регенерация осуществляется поднятием температуры выхлопа отработанных газов до 600°С, на предельных нагрузках двигателя. Другими словами, простым выжиганием сажи из фильтра. Но есть другой, более безопасный способ, когда в дизельное топливо добавляется специальная присадка, которая обеспечивает сгорание сажи при более низкой температуре, которая будет на отметке 450 — 500°С.

Но есть нюансы, в которых пассивная регенерация с поднятием температуры выхлопа не может быть осуществлена, и в таком случае применяют активную регенерацию сажевого фильтра.

Принцип у активной регенерации такой же – выжигание, но осуществляется профессионалами с применением специализированного оборудования, и для этого есть несколько способов: нагрев выхлопных газов микроволнами, впрыск топлива или использование электрического нагревателя перед сажевым фильтром, ну или поздний впрыск топлива в камеру сгорания.

Эта процедура может обеспечить правильную работу сажевого фильтра еще на которое время, до того момента, как сами соты фильтра не начнут разрушаться.

В тех случаях, когда «сажевик» совмещен в одном корпусе с каталитическим нейтрализатором, пассивная регенерация происходит куда проще, так как окисление сажи в фильтре происходит непрерывно из-за действия катализатора, да и температура выхлопных газов ниже, в районе 350-500°С. Активная регенерация тоже упрощена. Она производится на температуре около 600°С, и эту температуру обеспечивает электронная система управления двигателем. О необходимости провести регенерацию тоже скажет электроника, которая промониторив состояние сажевого фильтра по данным датчиков, и оценив его пропускную способность выдаст заключение о его работоспособности.

Есть еще один способ очистки, с одной стороны более простой, с другой более сложный. Это когда фильтр просто снимают с автомобиля и промывают специальными промывочными жидкостями. Это происходит путем глушения одного из патрубков фильтра, а через другой заливается профилактическая химия, после чего его на 12 часов оставляют в вертикальном положении и периодически встряхивают. По истечении положенного времени, жидкость смывают, а сам фильтр промывают теплой водой.

Дизельный двигатель по сравнению с бензиновым более чувствителен к качеству топлива. Заправка некачественным дизельным топливом с большим содержанием серы, может привести к тому, что будет выделяться большое количество сажи, и сажевый фильтр просто будет не успевать его дожигать и в итоге забьётся. Так же проблемы могут возникнуть по причине низкой температуры выхлопных газов, из –за чего фильтр будет просто не дожигать сажу. Так же, сажевый фильтр имеет свой срок службы, и обычно это около 200 000 км пробега, но на эту цифру может влиять множество факторов, такие как стиль вождения, качество топлива и условия эксплуатации. В российских условиях ресурс обычно составляет 100-120 000 км.

Замена узла обойдется очень недешево, и чаще всего, к тому моменту, как сажевый фильтр выйдет из строя, большинство автомобилей уже потеряют заводскую гарантию производителя, поэтому нередко пользуются самым простым способом, которым можно решить проблему вышедшего из строя фильтра – это его физическое удаление с программным отключением.

Такой ход благоприятно скажется на состоянии и сроке службы дизельного двигателя, так как уменьшится нагрузка на шатунно – поршневую группу, но будет страдать экология, так как все то, что раньше оставалось в фильтре, будет уходить в атмосферу. И если на грузовиках или внедорожниках, живущих по большей части на трассах и зимниках это не большая проблема, то для легковых машин, живущих по большей части в городе это уже может быть серьезной проблемой, так как двигаться за такой машиной в городском потоке не самое приятное, чем можно закончить свой рабочий день.