admin / 13.10.2019

Сажевый фильтр

Содержание

Убедительные признаки забитого сажевого фильтра дизеля и суть процедуры его регенерации

Дизель ныне не чадит. Основной компонент дизельного черного дыма (сажа) задерживается в специальном фильтрующем элементе, интегрированном в выхлопную систему. Экодеталь не вечная – со временем забивается. Преждевременная замена или удаление – неуместны, разумней вовремя подметить критический уровень наполнения, чтобы воспользоваться штатными средствами регенерации. Они продлевают жизнь узлу, вернут прыть двигателю и сохранят время.

На что обращать внимание: признаки забитого сажевого фильтра на автомобильном дизеле любой марки

Заметить, а тем более объяснить, небольшие ухудшения в динамике в пределах городской черты может не каждый. А это первый знак засорения сажевика. Сажа на керамической матрице будь-то немецкого DPF с платиновым ускорителем химреакций или французского FAP с жидкостью-катализатором выжигания Eolys откладывается постоянно, создавая сопротивление потоку выхлопных газов. Говоря научным языком, неполное сгорание топлива ведет к образованию частиц аморфных углеродов, которые оседают на стенках очистителя, и постепенно снижают пропускную способность детали.

Приборная индикация

А теперь оцените режим работы двигателя в городской толкучке: постоянные перегазовки, прогревы, простои в ожиданиях зеленого сигнала. И без экспертного мнения ясно, что в таких условиях быстро будет забит сажевый фильтр на дизеле и симптомы выяснять не придется – все будет отображено на приборном табло. Но заметим: универсального стандарта оповещения о наличии проблемы нет.

На машинах Audi, Seat, Skoda, VolksWagen двухступенчатый алгоритм сигнализации:

  • Подсвеченный значок DPF. Фильтрующий элемент заполнен сажей, выполнено несколько безуспешных попыток активной регенерации в движении. В срочном порядке необходим активный прожиг на трассе.
  • Одновременная подсветка датчика сажевого фильтра + Check Engine или «Чек» + мигающая спираль преднакала. Аварийный режим работы двигателя, о чем оповестит бортовая система, а в ЭБУ появится ошибка типа Diesel Particulate Filter Restricted/Clogged MIL ON. Требуется принудительный прожиг.

Физические ограничения


Когда зажигается лампа сажевого фильтра, электронные «ошейники» не активируются, да и тяга заметно не падает. Приближение момента срабатывания электронной индикации помогает вычислить увеличенный на 1-2 литра расход топлива и разжиженное топливом масло (возрастает его уровень в картере).

Совершенно иная ситуация с аварийным режимом: ЭБУ душит систему впрыска – не позволяет пользоваться газом во всю мощь для недопущения чрезмерного нагрева фильтрующего узла. Вот какие принудительные блокировки срабатывают на машине Audi Q7 3,0 TDI:

  • Скорость передвижения – не более 100 км/ч.
  • При ускорениях доступна только половина тягового момента.
  • Расход топлива не превышает 10 л/100 км.
  • Невозможно запустить круиз-контроль.

Итого зимой в автомобиле без установленного подогрева антифриза свечами накала будет прохладно. Если сигналы приборной доски и электронные блокировки игнорируются, наступает момент, когда машина глохнет и не заводится, или двигатель запускается, но тут же останавливается.

Подтвердить, что это действительно крайние признаки забитого сажевого фильтра дизеля помогает демонтаж и продувка фильтрующего элемента компрессором. При таких обстоятельствах на выходе давления не будет.

Решает компания

Автомобили Opel обучены алгоритму индикации, подобному машинам VAG: когда совсем худо дело – лампа DPF мигает. У Toyota – абсолютная аналогия с немцами. Mazda, Peugeot, Citroen предупреждающей индикацией не располагают: подсвечивание лампы сажевика информирует об активации аварийного режима. Однако у французов индикатор вправе засветиться при снижении объема жидкости-катализатора в специальном бачке ниже минимальной отметки.

Что делать при обнаружении симптомов забитого сажевого фильтра на легковом дизеле любой модели

На интуитивном уровне цель ясна – избавиться от скоплений сажи. Наиболее простой метод – выжечь пассивным, активным или принудительным путем, чтобы углеродные частицы преобразовались в диоксид углерода (углекислый газ), который беспрепятственно выйдет в атмосферу. Техническое наименование процесса – регенерация.

Пассивный прожиг

Получасовая загородная поездка на одной передаче с постоянными оборотами, но не ниже 2 500 об/мин, снижает балласт твердых частиц на внушительный процент. С ростом оборотов коленвала в фильтре повышается температура отработанных газов до 350-500°C, что позволяет вступить диоксиду азота в реакцию с сажей и получить диоксид углерода. Отсутствие резких ускорений снижает процент недожженного топлива – основной причины образования углеродных элементов.

Вообще говоря, дизелям в особенности противопоказан прогрев на холостых и движение на низких оборотах. Поэтому, любителям городских покатушек совет один: разбавить список короткометражных маршрутов длинными участками, на которых беспрепятственно можно совершать пассивный прожиг. 2-3-х выездов за город в неделю вполне достаточно. Рекомендуемая скорость: 70-80 км/ч.

Внимание. Пассивный прожиг полезен для сажевиков, совмещенных с нейтрализатором (DPF): путь до него, и выхлопные газы не успевают остыть. Если система основана на применении присадок (FAP), то фильтрующий узел расположен далеко от камеры сгорания и нагреться исключительно от отработавшей газовой смеси не успевает, поэтому выжигание естественным образом не происходит.

Активная регенерация

Приставка Active присвоена процессу из-за вмешательства искусственного интеллекта в режим работы систем двигателя с целью повысить температуру выхлопных газов в сажевике до 600-650°C. ЭБУ запускает активный прожиг сажевого фильтра на дизеле после достижения определенного уровня наполненности его твердыми частицами. Это может быть 30-40 грамм – у каждого автомобиля порог свой.

Если ЭБУ подметил допустимую базовую температуру отработавшей газовой смеси (не менее 250°C), прогретый мотор (не менее 60-75°C) и заметно наполненный топливный бак (более 1/4), то регенерация запускается. На время ее активации (последующие 10-30 минут), электроника меняет тон функционирования мотора:

  • Глушится клапан EGR, перепускающий часть газов из выпуска на впуск. Отсутствие отработавшей газовой смеси при наполнении цилиндров способствует повышению температуры сгорания в котлах.
  • Активируется послевпрыск. Распыление дополнительной порции ДТ после основного цикла (такт расширения) обеспечивает догорание солярки в сажевике, благодаря низкой температуре ее самовоспламенения (62°C).
  • Изменяется геометрия расположения сопловых лопаток турбины турбокомпрессора. Минимизация расширения выхлопных газов уменьшает долю энергии, расходуемой на механическое раскручивание колеса центробежного аппарата, что способствует сохранению тепла отработавшей газовой смеси.

К сведению. Образование углекислого газа при прожиге активным способом происходит вследствие реакции между сажей и кислородом.

О запуске прожига бортовая электроника никак не оповещает. Признаки прохождения активной регенерации считываются по показаниям иных приборов и характеру работы двигателя:

  • Мгновенно растет температура антифриза. Часто водитель не замечает этого и ищет, в чем же причина срабатывания вентилятора охлаждения мотора на холодную, хотя ОЖ уже давно горячая. На BMW 525D E60 показания с положенных 92°C увеличиваются до 97°C.
  • Увеличивается расход топлива из-за послевпрыска. Заметить факт роста на некоторых машинах, в частности на Пежо, невозможно – бортовой компьютер намеренно занижает привычный расход на время проведения процесса.
  • Растет температура масла. Например, у Peugeot 407 в режиме прожига она достигает 116°C при нормальных 90-95°C.
  • Возникает цоканье раскаленного металла, которое отчетливо слышно снаружи.
  • На «холостых» меняется звук мотора на характерный басовитый.
  • Из глушителя идет густой белый дым.


Оптимальные условия для успешного проведения операции: равномерное движение со скоростью 50-60 км/ч и частота вращения коленвала около 2 000 об/мин по тахометру. Электроника в состоянии выявить симптомы забитого сажевого фильтра на легковом дизеле, но оценить, где движется автомобиль, она не может. Посему команда на проведение регенерации может быть подана даже в городе.

В совокупности с тем, что система никак не сигнализирует о запуске цикла восстановления фильтра, водитель может не заметить произведение активного прожига, и продолжать двигаться в рваной манере. Тогда избыток топлива приводит к его попаданию в картер и повышению уровня масла. Разжиженную смазку придется срочно менять, а для сажевика либо остается последняя попытка активной регенерации, о чем говорит горящая лампа DPF, либо принудительный прожиг, если приборная сигнализация однорежимная.

Крайняя попытка активного прожига у каждого автомобиля производится по-разному:

  1. Когда горит лампа DPF на первых VolksWagen с сажевым фильтром, необходимо в срочном порядке выехать на автомагистраль и двигаться на 4 или 5 передаче со скоростью не более 60 км/ч до момента, когда лампа потухнет (обычно это 30-40 минут непрерывного равномерного движения).
  2. На новых Toyota Land Cruiser 200 дополнительно выводится сообщение, требующее остановиться и запустить процесс в «паркинге» с помощью специальной кнопки. Система самостоятельно проведет регенерацию в течение 20-30 минут, при этом оперировать педалью газа запрещено.

Последний шанс: принудительный прожиг дизельного сажевого фильтра штатными средствами

Процесс этот вынужденный, а программа его выполнения прописана в ЭБУ. Запускается он извне, в ручном режиме – чаще с помощью диагностического оборудования. Если коротко: через сервисную программу активируется особый режим работы мотора (закрытый EGR + послевпрыск + изменение геометрии турбокомпрессора), поднимаются обороты ХХ до 1 500-2 000 единиц и двигатель «коптит» в течение 20-30 минут на месте.

По сути, это и есть финальная попытка активной регенерации. Только, скажем, VolksWagen B6, предпочитает дать водителю шанс не посещать лишний раз сервис. Ну а Toyota сразу рекомендует запускать принудительный прожиг, причем никаких программных средств для этого не нужно – включил кнопку и пожалуйста.

Аспекты процесса

Свои ограничения у операции есть. На VAG-овских машинах регенерация не запустится, если система выявит признаки напрочь забитого сажевого фильтра дизеля, а именно принципиальную разницу показаний датчика дифференциального давления (измеряет разницу давлений газов на входе и выходе) и запредельные показания счетчика объема сажи (более 68 грамм). Цель вынужденной очистки – сбить лишь часть задержанных углеродов (на Audi Q7 3,0 TDI операция завершается при расчетных 56 граммах).

К сведению. Определить физический объем твердых частиц в фильтре невозможно, поэтому используется одна из двух моделей: измеряется давление и температура на входе и выходе из очистителя, расход воздуха мотором или оценивается стиль вождения, информация с сенсора температуры отработавшей газовой смеси и кислородного датчика.

Что делать, если принудительный прожиг не запускается

Предлог запрета – выявленные симптомы забитого фильтра. Исключать выход из строя датчика дифференциального давления нельзя, но чаще система не врет, что доказывает окно с расчетным количеством сажи в диагностической программе. Сбросить счетчик можно, но сенсоры не обманешь.

Реанимировать компонент реально только после пассивного прожига, когда фактический объем сажи станет меньше. Счетчик, естественно, накрутит лишние цифры из расчета 3-5 грамм на 100 км, но показания датчика дифференциального давления уже будут в кондиции, а накрученное обнуляется через пропись нового сажевика.

К сведению. Резкие старты с 0 до 100 км/ч выбивают сажу из-за избыточного давления в выхлопной системе. 5-6 жестких разгонов в течение первых 10…30 секунд после запуска двигателя способны удалить около 10 грамм углерода. Ускорения производятся только на прогретом моторе.

Что делать, если фильтр забит и прожиг запустить не удалось

  • Вырезание фильтрующего элемента и прошивка ЭБУ – 20 000-30 000 рублей. Это удобный повод оборудовать подогрев антифриза выхлопными газами для улучшения теплоотдачи штатной печки.
  • Снятие сажевика и промывка химией – 15 000-20 000 рублей.
  • Замена компонента – 70 000-100 000 рублей.

Цифры и факты

  • Примеры из эксплуатации показывают, что при периодической езде за городом и использовании качественного топлива с минимальным содержанием серы принудительный прожиг сажевого фильтра дизеля не требуется, да и узел служит дольше положенных 200 000 км на 50-100 тыс. км.
  • В итоге фильтр все равно забивается. Металлосодержащие присадки в ДТ, сгорание масла – основные причины образования золы, которая оседает в DPF и не удаляется оттуда. Использование смазки с пониженной зольностью повышает ресурс детали.
  • Активная регенерация совершается каждые 300-700 км.
  • Прогрев на ХХ и последующее отключение двигателя – самый вредный характер эксплуатации: регенерация не включается, а сажа интенсивно накапливается.
  • Удалив сажевик, мощность двигателя автоматически увеличивается на 20-30 л.с.

Симптомы неисправности, признаки забитого сажевого фильтра дизеля (дизельного двигателя)

Сажей называется продукт сгорания топливной жидкости, характеризующийся высоким содержанием углерода, микроскопическими размерами и твердостью. Такие частицы являются вредными соединениями, пагубно сказывающимися на здоровье человека и состоянии окружающей среды.

Сажевым фильтром называется компонент выхлопной системы, отвечающий за фильтрацию углеродных частичек, и представляет собой блок с системой газовых каналов, имеющих пористые перегородки. Они осуществляют задерживание частичек углерода, препятствуя его выбросам в атмосферу.

Агрегатные единицы очистительного узла

  1. Корпус. Производится из жаростойких марок сталей, обладающих нужными прочностными параметрами.
  2. Изоляционный слой. Он отвечает за звукоизолирующие процессы и обезвреживания термальных воздействий отработанных газов на корпусные части. Материалом наполнителя является базальтовая вата либо ткань.
  3. Технологический орган. Он обеспечивает процесс задержания сажевых частиц, содержащихся в составе выхлопного потока. Функциональный орган изготавливается из огнеупорной керамики с алюминиевой подложкой. Перегородки характеризуются пористой структурой.
  4. Сигнальные контроллеры. Они осуществляют оценку технического состояния сажевого фильтра, уровня его загрязнения и правильность рабочих характеристик двигателя.

Принцип действия очищающего элемента

Поступающие отработанные газы сквозь выпускной коллектор поступают к очистителю сажевых частиц. Газообразные продукты горения, проходя по фильтрационным каналам, очищаются от углеродистых элементов, задерживающиеся специальными перегородками. При повышенном уровне загрязнения электронный центр управления активирует регенерацию фильтрующего устройства. Это происходит благодаря дополнительному впрыску топливного вещества вдобавок к основной подаче горючего. В результате данных действий, под воздействием высоких температур, выполняется сгорание сажевых соединений и очистка фильтра от углеродистых элементов. Это дает возможность периодически обновлять исправное состояние очищающего механизма.

Признаки неисправности сажевого фильтра дизельного двигателя

  1. Сигналы электроники на приборной панели. В случае некорректного функционирования очистительного элемента, управляющая электроника извещает об этом автовладельца. При несвоевременных восстановительных операциях данная система переведет машину в аварийный режим с последующим ограничением функциональных параметров.
  2. Спад тягово-динамических характеристик. Некорректная работа фильтра углеродных частиц знаменует ограничение эксплуатационных возможностей машины.
  3. Функционирование мотора происходит с перебоями на разных режимах работы.
  4. Аварийное состояние электронной системы управления.
  5. Возрастание уровня масла.

Причины неисправностей фильтрующего механизма

  1. Несоответствие качества отечественного топлива. Очистительные компоненты являются чувствительными к топливной смеси низкого сортамента. Поэтому срок службы в условиях использования отечественных сортов дизельного топлива стремительно сокращается. Проведение замены не даст гарантированного эффекта.
  2. Неосторожное вождение в условиях бездорожья и разнообразных препятствий. Это приведет к нежелательным вибрационным воздействиям и ударным нагрузкам, приводящим к механическому разрушению керамической части фильтра.
  3. Игнорирование элементарных правил эксплуатации, составленных производителем.
  4. Отсутствие периодических технических обслуживаний.
  5. Неправильная работа датчиков температуры газообразных отходов.
  6. Некорректное функционирование клапана рециркуляции отработанных газов.
  7. Поломка контроллера уровня загрязнения.

На таких датчиках степень загрязнения в количестве углеродистых частиц и проходимость газообразных продуктов установлена специальной программой бортовой электроники. Поэтому возможна случайная генерация ошибок даже при исправном и чистом фильтрационном компоненте.

Признаки забитого сажевого фильтра дизеля

  1. Повышение потребления топливной жидкости. При критическом уровне засоренности фильтра происходят попытки регенерационного прожига накопленного углеродного материала. Для включения автоматической очистки необходим прогрев фильтра до температуры, обеспечивающей сгорание сажи путем кислородного окисления.
  2. Наличие ошибок электронной системы контроля. Загрязненный очиститель, не поддающийся регенерационным процессам, сразу определяется системой контроля, и выводятся соответствующие сообщения на панель приборов. Неудачные попытки регенераций уведомляют о несоблюдении условий прохождения данного процесса и сложном уровне засоренности. В таком случае запуск принудительного очищения не принесет положительного результата.
  3. Отсутствие тяги в условиях нагрузочных режимов. По причине утрудненного прохода выхлопных масс двигатель функционирует с перебоями и это влияет на его мощностные характеристики и стабильность рабочего процесса. Также в условиях присутствующей поломки по забитому фильтру электроника способна ограничить тяговые и динамические параметры автомобиля.
  4. Неустойчивые показатели холостых оборотов моторного агрегата. Это явление происходит по вине нарушений номинального технологического процесса выпускной системы. Отсутствие возможности свободного прохождения отработанных газов вызывает появления перебоев в работе холостого режима.
  5. Появление дымного выхлопного потока.
  6. Присутствие посторонних шумовых факторов.

Обнаружение технических несоответствий очистителя углеродистых частиц

Для определения технического состояния сажевого фильтра необходим квалифицированный персонал и материально-техническое оснащение сервисных предприятий. Собственными силами произвести подобные процедуры не представляется возможным.

Для выявления физических повреждений корпусной оболочки проделывается визуальный осмотр комплектующих узлов выпускного агрегата. После завершения данных операций проводятся проверочные работы электронной бортовой системы. Мастер-электронщик, применяя специализированное оборудование, выполнит сопряжение с диагностическим гнездом электронного блока контроля. Далее с помощью необходимого программного обеспечения происходит систематизация и анализ сведений о зафиксированных сбоях и ошибках. На основании полученных данных специалист делает заключение о техническом состоянии механизма.

Имеется возможность определения засоренности путем использования специализированных приборов и приспособлений, выполняющих замеры разности параметров давления отработанных газов и их химического состава.

Возможность восстановительных процедур

Систематические неудачные регенерационные процессы приводят к отложению в фильтре трудноудаляемых сажевых отложений. Их удаление путем промывочных операций является неэффективной процедурой по причине микроскопического размера пор фильтрующих перегородок. Применение специфических химических средств также не даст положительного результата. В редких случаях удается провести регенерацию принудительным методом и достигнуть номинального состояния фильтрационного блока.

Противосажевый фильтр

В этой статье не хватает ссылок на источники информации. Информация должна быть проверяема, иначе она может быть поставлена под сомнение и удалена.
Вы можете отредактировать эту статью, добавив ссылки на авторитетные источники.
Эта отметка установлена 31 августа 2016 года.

Противосажевый фильтр (также «сажевый фильтр», англ. diesel particulate filter (DPF), FAP) — часть выхлопной системы автомобиля с дизельным двигателем.

Предназначена для уменьшения количества сажи (сажевых частиц) в отработанных газах. Представляет собой керамический блок из карбида кремния с большим количеством тонких каналов для прохода отработанных газов. Частицы сажи, задерживаясь на поверхности этих каналов, под действием повышенной температуры и других факторов окисляются и превращаясь в углекислый газ выбрасываются в атмосферу с выхлопными газами. Конструктивно размещается в отдельном металлическом корпусе и находится непосредственно после турбины или же после катализатора (или после второго катализатора, если их два). В Европе устанавливается на автомобили с дизельным двигателем с 2001 г., согласно требованиям экологических норм «Евро-4».

Лаборатория Скорости ›
Блог ›
DPF&FAP: Все что нужно знать о сажевых фильтрах — в нашем видео блоге.

Сегодня будет много полезной инфы, для интересующихся техническими аспектами — welcome!

Согласно требованиям экологических норм Евро 4, автомобили оснащаются сажевыми фильтрами (DPF – diesel particulatefilter, FAP), предназначенными для снижения выброса в атмосферу сажи. Эти частицы образуются в результате неполного сгорания дизельного топлива.

Чем плох сажевый фильтр?

Когда сажевый фильтр новый, то он работает как задумал завод производитель и его присутствие не сильно отражается на работоспособности двигателя. Однако с пробегом он начинает забиваться и тут автовладельцев поджидает насколько неприятнх моментов

-от активной регенерации повышается расход топлива

-из-за пробки на выхлопе повышается температурный режим двигателя. В частности начинает перегреваться турбина. Данный параметр надо чётко отслеживать. т.к. производители турбин не гарантируют долговечность этого агрегата при значительном повышении показаний EGT (exhaust gas temperature — датчик, измеряющий температуры напосредственно за турбиной)

-при превышении определенного уровня засоренности сильно поднимается давление на выхлопе. Она-то и выдавливает в масло солярку. Попадание в масло солярки как минимум снижает смазочные свойства масла, а как максимум может привести к тому, что дизель пойдёт в разнос.

Как это работает

Выхлопная система с сажевым фильтром обычно имеет следующую компоновку:

— выпускной коллектор

— каталитический нейтрализатор

— сажевый фильтр

Иногда производители совмещают катализатор и сажевый фильтр в одном металлическом корпусе («банке»)

Обычно фильтр располагается в непосредственной близости от двигателя, но есть и установки под днищем автомобиля

Сам фильтр состоит из так называемых сот (матрицы). На стенках этих сот как раз и оседают (фильтруются) недогоревшие частицы дизельного топлива. После фильтрации эти частицы необходимо удалить с поверхности фильтра – произвести регенерацию.

Процесс регенерации происходит при достижении необходимой температуры (около 600-650 градусов). При обычной эксплуатации данная температура достигается крайне редко, особенно при городской эксплуатации в условиях пробок на дорогах. Таким образом, разработчиками данной системы было предусмотрено 2 варианта регенерации:

-пассивная регенерации. Данный вариант предусматривает сгорание сажи при обычной работе двигателя

-активная регенерация. Этот же вариант предусматривает включение особого режима работы двигателя для поднятия температуры выхлопных газов.

Работа сажевого фильтра контролируется электронным блоком управления двигателя (ЭБУ) с помощью определенных датчиков. В зависимости от производителя и конкретного двигателя управление может осуществляться с различными наборами датчиков, однако, всегда присутствуют следующие: датчики температуры до и после (или в самом корпусе) сажевого фильтра, датчик дифференциального давления, который измеряет разность давлений до сажевого фильтра и после него. На основе показаний этих датчиков определяется необходимость включения активной регенерации (определяется уровень засоренности сажевого фильтра)

Симптомы

Основными признаками выхода из строя сажевого фильтра являются:

— индикация ошибок на приборной панели

— потеря мощности двигателя

— увеличение уровня масла

— повышение расхода топлива

— плавающий холостой ход

— частая активная регенерация

Причины

К основным причинам можно отнести следующие причины выхода сажевого фильтра из строя:

— некачественное топливо является одним из самых распространенных причин

— неисправность двигателя. Например, если клапан ЕГР «залип» и не происходит рециркуляция отработанных газов, то в фильтр будет направляться гораздо больший поток недогоревших частиц сажи и фильтр может не справиться с возросшим объемом

— нарушение целостности системы выхлопа. Нельзя пренебрегать даже небольшими повреждениями выхлопной системы до фильтра. Если будет нарушена целостность системы, то ЭБУ не сможет точно определить уровень засоренности не включить активную регенерацию. Наиболее частым примером является повреждение гофры. При этом датчики дифференциального давления не будет показывать корректных данных – часть давления будет травиться через повреждения и регенерация не включится

— прерывание активной регенерации. Режим активной регенерации нельзя останавливать, глуша автомобиль. Каждый раз необходимо дожидаться завершения, иначе это приведёт к быстрому выходу фильтра из строя

— частые и непродолжительные по пробегу поездки. В этом случае сажевый фильтр просто физически не будет прогреваться до нужной температуры

Наше решение

Московское представительство компании «Лаборатория Скорости» предлагает услугу по решению проблемы сажевого фильтра для легковых автомобилей и коммерческого транспорта – удалению его из системы автомобиля

Удаление сажевого фильтра разделяется на 2 этапа:

-физическое удаление (вырезка) сот фильтра. Для этого корпус сажевого фильтра демонтируется с автомобиля, в нём выпиливается «окошко», удаляются соты фильтра, «окошко» заваривается и «банка» ставится на место

-программное отключение. Так как программа управления двигателем, как было описано выше, контролирует работу сажевого фильтра, то при его физическом удалении ЭБУ будет диагностировать неисправность фильтра и включать аварийный режим. При программном удалении будут отключены: регенерация сажевого фильтра, «аварийный режим», связанный с его неисправностью, ошибки сажевого фильтра

Удаление сажевого фильтра на сегодняшний день является самым простым и самым дешевым решением

Каждый, кто сталкивался с данной проблемой, рассматривал вариант замены забитого сажевого фильтра на новый фильтр. Однако, данное решение имеет несколько отрицательных моментов:

-высокая цена нового сажевого фильтра. В среднем она варьируется в диапазоне от 60 до 120 тысяч рублей в зависимости от марки и модели автомобиля

-невозможность изменить главную причину быстрого засорения сажевого фильтра. Качество дизельного топлива очень сильно влияет на «скорость» выхода его из строя

-нет гарантии долговечности работы нового сажевого фильтра

-строгие условия эксплуатации автомобиля, оснащенного данной системой. К этим условиям, например, можно отнести требование: «не глушить автомобиль во время принудительной регенерации»

>Очистка выхлопных газов

Отделение частиц

Доля выбросов от автомобилей в общей доле загрязнения воздуха составляет примерно 10%. Черный, белый и голубой дым от дизельного двигателя являются непосредственно заметными выбросами и, подобно запаху от выхлопных газов, видны как результат работы двигателя.

Очистка выхлопных газов в дизельных двигателях призвана решить эти проблемы, посредством чего выброс частиц может быть уменьшен примерно на 75%.

В общем, размер частиц, которые должны быть удалены, имеет решающее значение для практического применения возможных систем отделения. Частицы сажи, выбрасываемые дизельным двигателем, имеют размеры (судя по диаметру) от 0,01 до 10 мкм. Размер зерна в среднем лежит около 1 мкм (микрона). Для частиц такого размера могут быть использованы только фильтрация и электрические сепараторы.

Фильтр дожигания сажи

Рис. Фильтр дожигания сажи

Дизельный двигатель постоянно работает с избытком воздуха. Это значит, что выхлопные газы содержат так много кислорода, что при температуре выше примерно 550°С, собирающаяся сажа сгорает самостоятельно в фильтре (а) для дожигания сажи с эффектом самоочищения фильтра. Однако, локальные пиковые температуры, достигающие 1200°С при дожигании сажи требуют использования материалов с особыми свойствами. По этой причине для этой цели были специально разработаны керамические материалы фильтров различной конструкции.

Штампованный керамический сотовый элемент (2) подобен по конструкции и материалам каталитическому преобразователю (катализатору), используемому на бензиновых двигателях (Ь). Однако концы сотовых ячеек попеременно уплотнены керамическими заглушками (3).

Следовательно, выхлопные газы, проходящие в открытый канал, могут протекать через пористые керамические стенки в расположенные рядом каналы, ведущие к выхлопной трубе. Керамические стенки имеют толщину менее 0,5 мм. Так называемые фильтры с «глубокой основой» разработаны в качестве альтернативы керамическим сотовым фильтрам. У них заметно больше размер пор и разделение происходит только на существенной глубине в фильтре (толщина стенки). Здесь используются «свечи», состоящие из перевитых керамических фиберов. Чтобы исключить избыточные противодавления и, таким образом, риск забивания, необходимо предусмотреть вспомогательную регенерацию. Температуры сгорания могут быть уменьшены до 200 — 250°С путем добавления металлоорганических соединений. Дожигание в этом случае сможет остаться эффективным даже при расположении фильтрующей системы под дном кузова автомобиля. Подача внешней энергии через дожигатель топлива станет причиной усиленной регенерации фильтра.

Электрический сепаратор

Напряженность электрического поля так высока, что на концах или остриях одного из электродов (3) электричеокого сепаратора начинается эмиссия электронов. В результате этого образуются свободные носители заряда, которые сами осаждаются на частицы, находящиеся в выхлопных газах (1). В электростатическом поле электрически заряженные частицы движутся к электроду с противоположной полярностью, где они и отделяются. (2 — электростатический накопитель). Хотя электрический сепаратор в обычной форме неприменим для работы в автомобиле (размеры, трудность очистки), принцип его работы с помощью накопления приведет к существенному росту отделяемых частиц. Затем частицы могут быть отделены от потока выхлопных газов в обычном центробежном сепараторе.

Рис. Электрический сепаратор

Циклон (устройство отделения частиц от газа) (5) расположен внизу накопителя. Благодаря центробежной силе частицы двигаются, вращаясь, к наружной стенке и оттуда к отстойнику. Отделенная сажа подается к системе удаления (4) вместе с потоком выхлопных газов. Возможности удаления предусматривают дожигание сажи внутри или снаружи двигателя или непосредственное хранение сажи. (6 — очищенные выхлопные газы).

В отличие от фильтра дожигания сажи, утечки давления выхлопных газов в электрическом сепараторе не зависят от количества сажи и постоянны для соответствующего режима работы (отсутствует риск забивания).

Каталитический преобразователь (катализатор)

Катализатор обеспечивает существенное уменьшение окиси углерода и углеводородов, выбрасываемых дизельным двигателем. Так как выбросы углеводородов вносят вклад в выброс частиц, то их можно также уменьшить с помощью катализатора.

Благодаря всеобщей автомобилизации населения, порядка 60 % всех поступающих в атмосферу крупных городов загрязнений составляют выхлопные газы бензиновых и дизельных двигателей.

Данные о попадающем в наши легкие «букете» отравы способны повергнуть в шок любого человека — более 200 различных химических соединений, которые провоцируют у горожан появление опасных симптомов, начиная от банальной аллергии и заканчивая тяжелыми онкологическими заболеваниями. Однако самыми опасными по своему вредному воздействию на окружающую среду и человека по праву считаются окислы углерода и азота, различные углеводороды, а также сажа.

На нейтрализацию именно этой четверки «вредителей» направлен интеллектуальный потенциал двигателестроителей, химиков, технологов. И пока первые занимаются доводкой рабочего процесса силовых агрегатов, а также совершенствованием их конструкции, другие ищут наиболее эффективные пути очистки «дыхания» находящихся в эксплуатации моторов.

Так уж сложилось, что наибольшего успеха в области разработки и производства систем очистки отработавших газов достигли американские фирмы «Corning», «Engelhard», японская «NGK», датские «Haldor», «Torsoe», а также германские «Siemens», «Degussa», «BASF». Объясняется это тем, что правительства упомянутых стран предъявляли и предъявляют к чистоте автомобильного выхлопа все более и более жесткие требования. Так, в далеком 1955 году законодатели самой автомобильной страны мира — Америки — стали резко ощущать удушливость автомобильных выхлопных газов и конгресс мгновенно принял акт о сохранении чистоты воздуха. А спустя всего каких-то десять лет, там же за океаном была разработана и претворена в жизнь национальная программа по ограничению токсичности выхлопных газов автотранспорта.

Аналогичные законопроекты постепенно появлялись и в других странах. В России, до недавнего времени, проблемы экологии на транспорте никого не волновали, а нейтрализаторы отработавших газов и сажеуловители воспринимались как никчемные диковинные игрушки или выставочные экспонаты. Однако времена меняются, рынок диктует свои условия, и сегодня уже невозможно продать за границу «грязный» автомобиль, да и на территории России начали-таки повсеместно действовать нормы Евро. А значит, пришло время от опытных образцов и мелкосерийного производства переходить к полноценному конвейерному потоку производства подобных устройств. Итак, как очистить выхлопные газы?

В качестве примера следует рассмотреть процесс нейтрализации отработавших газов дизельного двигателя. А почему, собственно говоря, дизельного? Да потому, что современная мировая тенденция развития автомобильного транспорта четко показывает резкое увеличение доли легковых автомобилей с дизельными двигателями. В некоторых странах, к примеру в той же Европе, более 50 % всех сходящих с конвейера машин дизельные! Про грузовики различного тоннажа и говорить не приходится — дизель вот уже как несколько десятков лет является неотъемлемой их частью.

Итак, перейдем к делу. Чтобы нейтрализовать каждый отдельно взятый компонент отработавших газов, необходимо пропустить его через свое очистное сооружение. Совокупность таких заслонов-фильтров и представляет собой сложный механизм, пройдя через который отработавшие газы теряют часть (!) вредных примесей. Разумеется, полностью очистить выхлоп невозможно.

Фильтрация сажи

Первый удар раскаленных газов принимает на себя сажевый фильтр, который обязан задержать твердые частички углерода — сажу. Работает он аналогично воздушному фильтру, с той лишь разницей, что не требует замены фильтрующего элемента, а периодически чистится или саморегенерируется.

Главная деталь сажевого фильтра представляет собой жаростойкие сотовые керамические блоки, которые изготавливаются по специальной технологии из искусственного или натурального минерала — кордиерита. Впрочем, небезосновательно и применение других материалов с аналогичными физико-химическими свойствами. Неизменным остается одно — рабочее тело сажевого фильтра, которое в любом случае представляет собой монолитный модуль с параллельно ориентированными каналами (квадратной, круглой или иной формы) площадью сечения 2-4 мм квадратных. Благодаря физическим свойствам применяемых в производстве фильтров минералов, стенки каналов имеют сквозные поры размером от 15 до 35 мкм. Каждый канал заглушен только с одной стороны. В качестве материала заглушки используют, как правило, нитрид кремния. Закрытые и открытые каналы расположены в шахматном порядке. При этом если канал закрыт с одной стороны блока, то он открыт с другой, и наоборот.

Работает такой сажевый фильтр следующим образом. Отработавшие газы из цилиндров двигателя поступают в не заглушенные каналы фильтровального модуля, проходя сквозь микроскопические поры в стенках и в итоге покидая фильтр. Поскольку львиная доля частичек сажи имеет размеры большие, нежели поры керамики, то основная часть грязи остается в каналах керамического блока. Практика свидетельствует, что степень фильтрации у большинства существующих на сегодняшний день сажевых фильтров составляет примерно 50-70 %. Естественно, что по прошествии некоторого времени сажа забьет поры каналов фильтра и его сопротивление резко возрастет, что, в свою очередь, не замедлит отразиться на работе мотора, у которого упадет мощность и возрастет расход топлива. Чтобы не доводить технику до «критической черты», конструкторы включили в систему очистки электронные компоненты диагностики. Так, на некоторых системах наступление кризисного момента отслеживают два независимо работающих датчика, которые фиксируют сопротивление потоку газов в выпускном трубопроводе. На основании этих данных электронный блок управления рассчитывает эффективное время работы сажевого фильтра. Допустим, фильтр засорился, потерял эффективность и начал «душить» мотор. По сигналу электронного блока автоматически включается система регенерации (очистки) фильтра. Принцип ее действия также основан на выжигании сажи высокотемпературной газовой струей, получаемой в миниатюрном «реактивном двигателе». Этот принцип реализован на автобусах, выполняющих междугородные рейсы. Система регенерации может также активироваться через определенные промежутки времени, как правило, через каждые 8 часов. Восьмичасовой цикл работы фильтра продиктован продолжительностью рабочей смены водителя и предполагает по истечении контрольного срока очистку системы на стационарной установке (СТО).

Химическая очистка выхлопных газов

Итак, сажа задержана. Осталось предельно ограничить воздействие других не менее вредных компонентов выхлопа. Для этого служит нейтрализатор. Его остовом является уже знакомый нам «сотовый» керамический блок, однако в нем уже отсутствуют заглушки каналов, то есть газ проходит через «болванку» навылет. Некоторые фирмы применяют блоки, изготовленные из специальной жаростойкой стали. Что лучше — керамика или сталь? На этот вопрос ответ не найден до сих пор. Каждый из них хорош по-своему. Все зависит от доступности компонентов для производства и их цены.

На внутренние поверхности каналов блока химическим способом нанесено покрытие из оксида алюминия. Благодаря этому поверхность, если ее рассматривать под микроскопом, приобретает вид горного ландшафта, а площадь соприкосновения газового потока с катализаторами, нанесенными поверх оксидной пленки, возрастает на несколько порядков! В роли катализаторов выступают редкоземельные металлы и другие химические элементы таблицы Менделеева. Из наиболее известных отметим платину, палладий, родий, рутиний. Наилучший эффект нейтрализации каждого конкретного компонента выхлопа достигается применением комбинации этих элементов, причем в строго определенной пропорции. Участок нейтрализатора, на котором нанесен конкретный активный состав, называется ступенью. Толщина каталитического слоя покрытия ничтожно мала и определяется фактически на молекулярном уровне.

Принцип действия нейтрализатора прост. Очищенный от сажи газ поступает в первую ступень нейтрализатора, где происходит активное восстановление оксида азота. В аналогичной по устройству второй ступени протекает процесс окисления углеводородов. Такая последовательность продиктована, в первую очередь, особенностью протекания реакций нейтрализации. Известно, что оксид азота восстанавливается лучше в присутствии оксида углерода. Варьируя состав каталитического покрытия, можно с успехом влиять на склонность того или иного компонента газового выхлопа вступать в химическую реакцию.

Вот почему одинаковые по конструкции ступени нейтрализатора имеют различный состав каталитического покрытия. Отметим, что нейтрализаторы, как правило, из соображений компоновки выполняются в едином блоке, а обе ступени базируются на одном остове.

Когда чистить бесполезно?

В завершение хотелось бы поговорить о причинах, влияющих кардинальным образом на работу вышеописанных систем. Не стоит забывать о том, что, как бы ни был совершенен нейтрализатор, невозможно получить ощутимый эффект от его применения, если двигатель, совместно с которым он работает, извергает чад, способный свести работу любой, даже самой современной системы нейтрализации к нулю. Для достижения наивысших результатов необходимо прежде всего довести до совершенства характеристики токсичности рабочего процесса двигателя, и лишь после этого задумываться об установке систем его очистки. Немалую роль играет и качество используемых топлив. Свинец и цинк, изобилующие в горючем, оказывают губительное влияние не только на здоровье человека, но и на систему нейтрализации.

Вывод напрашивается сам собой: только гармоничное соответствие друг другу всех вышеперечисленных условий дает ощутимый эффект от применения систем очистки отработавших газов. В противном же случае все усилия будут тщетны.

FILED UNDER : Разное

Submit a Comment

Must be required * marked fields.

:*
:*