Сажевый фильтр: Почему вырезать сажевый фильтр — это плохая идея, и как продлить ему жизнь?

Что такое сажевый фильтр, как работают и зачем нужны сажевые фильтры в авто

Дизельные двигатели – самые «грязные». Кроме выхлопных газов, в них образуется еще и сажа. В отличие от бензиновых моторов, дизели используют обогащенное топливо. Именно различные примеси, а также конструктивные особенности подачи воздуха и горючей смеси, приводят к тому, что образуются продукты неполного сгорания, называемые сажей.

Чтобы убрать углеродные примеси из выхлопных газов, на дизельные автомобили, помимо каталитического нейтрализатора, ставят еще и сажевые фильтры. Такое устройство позволяет практически полностью очистить выхлоп от частиц гари. С начала 2000-х годов их начали применять в грузовиках и других крупногабаритных авто, а с 2009 года сажевый фильтр стал обязательным и для всех легковых машин на дизельном топливе.

Как работает сажевый фильтр

Принцип работы очистителя прост: он представляет собой металлический резервуар, который внутри заполнен очень мелкими керамическими ячейками. Сами стенки ячеек пористые. Воздух проходит через эту камеру, частички сажи оседают на порах карбида кремния, и выходящий воздух почти полностью очищается от продуктов горения.

На входе и выходе камеры располагаются разные датчики: кислородный зонд, измерители температуры и давления. Также в некоторых моделях фильтр для сажи совмещается с каталитическим нейтрализатором выхлопных газов. В других автомобилях деталь устанавливается за катализатором.

Кроме улавливания сажевых частиц, еще одна функция фильтра – удаление нагара. Дело в том, что собранная сажа быстро забивает мелкие ячейки. Поэтому, если ее не удалить, создается препятствие для свободного выхода воздуха. Он частично возвращается в двигатель, машина начинает хуже работать, возрастает расход топлива и снижается мощность. Потому существует два вида регенерации сажевых фильтров:

• пассивная;
• активная.

Пассивная регенерация фильтров

Пассивная регенерация – очищение фильтра за счет сгорания сажи. Деталь располагается сразу же за выхлопным коллектором. Температура выходящего газа в таком месте максимальная – там она может достигать 600 градусов Цельсия и выше. Благодаря этому частицы сажи, которые остаются в фильтре, просто сгорают.

В фильтрах с каталитическим покрытием выгорание сажи происходит при меньшей температуре – 350-500 градусов. В присутствии катализатора (например, платины) запускается цепь химических реакций:

• оксид азота (II) окисляется кислородом;
• полученный оксид азота (IV) восстанавливается углеродом, образуя NO и CO;
• угарный газ и оксид азота при подаче воздуха окисляются до углекислого газа и диоксида азота, которые уходят в атмосферу.

Также существуют специальные добавки в топливо, которые позволяют удалять сажу и при более низкой температуре выхлопных газов. Для этого в горючую смесь добавляется церий. Благодаря нему сажа сгорает уже при 450-500 градусах. Специальная присадка находится в отдельном бачке и при каждой заправке пропорционально смешивается с топливом. Попадая в фильтр, церий начинает сгорать, раскаляя фильтр. В камере локально создается более высокая температура, и присутствующая копоть выгорает.

Но пассивное восстановление сажевого фильтра возможно, только когда автомобиль работает на высоких оборотах, и выходящий выхлоп разогрет до 500-650 градусов. Во время коротких поездок, простоев в пробках и при других умеренных нагрузках на двигатель для устранения копоти используется активная регенерация.

Активная регенерация сажевого фильтра

Чтобы принудительно очищать фильтр от продуктов неполного сгорания, в устройстве специально повышают температуру. Тогда за короткий промежуток времени копоть сгорает, ячейки очищаются, и устройство продолжает работать, не забиваясь. Для того, чтобы на короткое время увеличить температуру выхлопных газов в камере фильтра, используется несколько методов:

• дополнительный электрический нагрев выходящего газа;
• разогревание выхлопа с помощью микроволн;
• впрыск топлива перед выпуском;
• поздняя подача горючей смеси;
• дополнительный впрыск ДТ перед фильтром.

Несмотря на конструктивные различия, принцип активной регенерации прост – принудительно повышается температура выхлопа, чтобы углерод мог окислиться сначала до угарного, а затем и до углекислого газа.

Как часто нужно менять сажевый фильтр

В среднем деталь нужно менять каждые 100-150 тыс. км. В некоторых ситуациях, например, при использовании некачественного дизельного топлива, ресурс устройства сокращается. Мелкие поры забиваются негорючими веществами, от чего воздух начинает хуже выходить. Основные признаки того, что сажевик нуждается в замене:

• увеличение расхода ДТ при снижении мощности;
• большое количество черного дыма из выхлопной трубы;
• шипение и другие посторонние звуки при работающем двигателе.

Кроме этого, современные электронные системы автомобиля предупреждают о возможных неполадках. Поэтому может гореть лампочка «Проверьте двигатель», или же бортовой компьютер сообщит о засорении фильтра.

Новая деталь стоит дорого, поэтому многие владельцы машин просто удаляют фильтр после того, как он придет в негодность. Но удаление сопряжено с определенными трудностями: перепрошивка ПО, установка «обманок» и заглушек. Кроме этого, устройство можно промыть специальными средствами. Если керамические ячейки не повреждены, такая процедура довольно эффективна и избавит водителя от необходимости дорогостоящей покупки.

Другие новости

• 16 Февраля 2021 18:43

  Что влияет на цену приема катализаторов

  Вторичное сырье – это не только металлический лом, отработанная бумага, стеклянная тара, но и автомобильные катализаторы. Они являются одним из самых востребованных видов сырья, которое принимают для вторичной переработки.

• 16 Февраля 2021 18:41

  Содержание драгоценных металлов в катализаторах и заработок на этом

  В автомобиле есть много ценных составляющих и компонентов, начиная от двигателя, коробки передач, кондиционера и заканчивая выхлопной системой, подвеской и кузовом. При этом один-единственный элемент, весящий всего пару килограмм – катализатор – имеет такое содержание драгоценных металлов, что ему бы «позавидовал» любой другой элемент транспортного средства.

• 05 Ноября 2020 22:22

  Признаки забитого катализатора

  Каталитический нейтрализатор автомобилисты часто называют просто катализатором. Это устройство, которое очищает выхлопные газы, делая их не такими токсичными и более безопасными для окружающей среды. Оно представляет собой металлический корпус, в котором находится множество керамических ячеек с активным покрытием. Эти компоненты вступают в реакцию с выхлопным газом и очищают его химическим путем. Ячеистая структура задерживает частички сажи.

• 18 Августа 2020 22:00

  Электроника и оргтехника: утилизируем правильно

  Со временем любая техника выходит из строя. Но не стоит сразу выбрасывать в мусорный бак технику после того, как она перестала работать. Системный блок, монитор, принтер, а также мышки и другие устройства можно сдать на повторную переработку. Если их правильно утилизировать, то около 94% таких отходов вернутся к нам в виде новых моделей техники и гаджетов. И только 6% содержащихся в них компонентов нельзя будет использовать повторно – они отправляются на заводы по переработке твердых отходов. Все это позволяет минимизировать вред окружающей среде.

что это, зачем нужен, конструкция, можно ли удалить

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

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 800С), 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 (7000С 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.

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.

Можно ли удалить сажевый фильтр

Многие автомобилисты, желая избавиться от проблемы постоянной очистки и замены и сопряженных с ними дополнительных финансовых расходов, решают удалить сажевый фильтр. Сделать это можно несколькими способами:

• Демонтаж устройства. Механическое удаление сажевого фильтра позволяет незначительно повысить мощность автомобиля. С другой стороны, при эксплуатации машины ЭБУ двигателя начнет выдавать ошибку, воспринимая отсутствие фильтра как неисправность.
  
• Внесение корректив в программное обеспечение ЭБУ двигателя (обновление программы до версии, не содержащей информацию о подключении сажевого фильтра). Обновление программного обеспечения выполняется специальным устройством – программатором, но при этом необходимо быть уверенным в корректности работы новой прошивки, поскольку последствия могут быть непредсказуемы.
  
• Подключение эмулятора устройства (без изменения заводской программы), который посылает ЭБУ сигналы, аналогичные работе реального сажевого фильтра.
  

Однако следует иметь ввиду, что установленные на сегодняшний день экологические стандарты запрещают эксплуатацию автомобиля с дизельным двигателем без сажевого фильтра.

Если Вы заметили ошибку, неточность или хотите дополнить материал, напишите об этом в комментариях, и мы исправим статью!

Ключевые теги: устройство автомобиля

Сажевый фильтр. Устройство, эксплуатация, работа, отзывы. Что делать

Сажевые фильтры, которыми оснащаются современные дизельные автомобили, зарекомендовали себя эффективным способом улучшить безопасность двигателей с воспламенением от сжатия для окружающей среды, но экологическая «пилюля» оказалась двуликой и горькой, и коварство ее второй натуры уже успели испытать на своих кошельках и нервах некоторые автовладельцы.

Двигатель начал неустойчиво работать на холостых оборотах, а в движении перестал тянуть, увеличился расход топлива, по непонятной причине повысился уровень масла, на приборном щитке появились предупреждающие сигналы о необходимости проверить двигатель или специальные символы, указывающие на проблему с сажевым фильтром… Таковы внешние проявления неисправности системы очистки выхлопных газов от сажи, но что в это же время могло случиться внутри?

Как устроен и работает
По устройству сажевый фильтр напоминает каталитический нейтрализатор отработавших газов и представляет собой размещенный внутри металлического корпуса блок из керамики или металлокерамики. Блок пронизан множеством тонких каналов, по которым выхлопные газы циркулируют. Однако если при движении продуктов сгорания по катализатору происходят химические реакции превращения токсичных элементов угарного газа, углеводородов и окислов азота в безвредные соединения, то сажевый фильтр предназначен для улавливания частичек сажи. По сути, сажевый фильтр выполняет функцию накопителя, а это значит, что по прошествии какого-то времени его требуется очищать от скопившейся сажи, мешающей протоку выхлопных газов.

Сигналом для включения процедуры очистки, или, другими словами, регенерации сажевого фильтра, служит величина сопротивления, которое фильтр создает протоку отработавших газов. Контролируется сопротивление фильтра с помощью датчика дифференциального давления, измеряющего давление на входе в фильтр и после него. Как только пропускная способность сажевого фильтра станет ниже нормы, начинается регенерация, заключающаяся в сжигании задержанной сажи.

Блок сажевого фильтра пронизан тонкими каналами, по которым циркулируют выхлопные газы.

По прошествии времени сажевый фильтр требует очистки от скопившейся сажи, мешающей протоку выхлопных газов.

Попробуй сжечь
Правда, выжечь накопленную в каналах фильтра сажу не так-то просто — сгорает она при температуре более 550 градусов, а температура отработавших газов, достигающих керамического блока фильтра, в обычных режимах работы двигателя ниже. Стало быть, режим работы силового агрегата надо изменить. Когда от датчика дифференциального давления в блок управления двигателем приходит сигнал о необходимости очистки сажевого фильтра, система питания после каждой подачи в цилиндры основной дозы топлива осуществляет еще и дополнительный впрыск. Дополнительная порция топлива догорает в выхлопном тракте, разогревая тем самым выхлопные газы до температуры, необходимой для выгорания сажи. Как только сажа выгорит, о чем опять-таки засвидетельствует изменение давления на входе и выходе фильтра, мотор возвращается к обычному режиму работы. По подобной схеме происходит регенерация в системах Diesel Particular Filter (DPF), применяемых на дизельных двигателях, которыми оснащаются, например, автомобили марок, входящих в концерн Volkswagen.

Существует еще одна технология, предусматривающая помимо дополнительного впрыска использование в процедуре регенерации специальной присадки, добавляемой в топливо, когда происходит регенерация. Такой схемы придерживаются, в частности, компании Peugeot и Citroen, разработавшие систему, названную на французский манер Filtre a Particules (FAP).

Сажевые фильтры могут иметь как отдельный корпус, так и находиться под одной «крышей». Кроме того, выпускная система может иметь несколько катализаторов, отвечающих за очистку отработавших газов от тех или иных токсичных элементов.

Сравнивать между собой технологии DPF и FAP в поисках достоинств и недостатков каждой из них не будем — обе они действительно позволяют современным дизелям соответствовать требованиям экологических норм не ниже Евро-4 в части содержания сажи в выхлопных газах. Другое дело, что одновременно за счет применения дополнительного топлива, используемого не для полезной работы, а только лишь для очистки сажевого фильтра, ухудшается экономичность дизельных моторов и их экологические показатели по выбросу угарного газа, углеводородов, а также углекислого газа, на который возлагается вина за парниковый эффект и глобальное потепление. Впрочем, по выбросу углеводородов, угарного и углекислого газов дизели, несмотря на появление противосажевых систем, остаются более безопасными для окружающей среды, чем бензиновые двигатели. Что на самом деле плохо — сажевые фильтры имеют ограниченный срок службы, который, судя по имеющимся данным, составляет порядка 120-200 тыс. км. А стоят они при замене солидных денег, и это придает проблеме особую остроту, причем не только для отечественных владельцев дизельных автомобилей, но и для их финансово более благополучных западных коллег.

Что их губит
Как о том говорилось, фильтр должен очищаться автоматически. Однако запускается регенерация только при определенных условиях. Помешать регенерации может недостаточная температура в сажевом фильтре, и действия, которые должен выполнить водитель, чтобы подготовить фильтр к регенерации, описываются в инструкциях по эксплуатации. Как правило, чтобы активировать процесс автоматической регенерации, требуется достаточно продолжительное движение по трассе в режиме, способствующем разогреву фильтра, и как только температурный датчик, которым сажевый фильтр оборудован помимо датчика давления, зафиксирует, что фильтр достиг нужной температуры, регенерация запускается.

К сожалению, большинство обычных поездок в условиях города в любое время года и даже по трассе в холодный сезон не способствует подготовке фильтра к автоматической регенерации. В результате блок управления двигателем, видя по датчику температуры, что фильтр к регенерации не готов, может не включить процедуру, несмотря на то, что она требуется согласно сигналу от датчика дифференциального давления. Или включит, но топливо, оказавшись в недостаточно разогретом фильтре, не будет сгорать как должно и выжигать сажу. Проблема усугубляется тем, что многие водители не понимают, с какой стати они периодически должны посвящать свое время и досуг достаточно продолжительным и с виду бесцельным загородным поездкам и чем невключение регенерации может закончиться, а продолжают беспечно ездить своими обычными маршрутами.

Второе условие включения автоматической регенерации — двигатель должен быть исправным. При неисправностях, например, системы рециркуляции выхлопных газов (EGR), датчиков уровня топлива и присадки (в системах FAP), не говоря уже об отсутствии присадки или даже при просто неправильно закрытой пробке топливного бака, блок управления также не переведет двигатель на работу в режим регенерации сажевого фильтра. Сажа тем временем продолжает накапливаться, и ее удаление становится все более проблематичным. К тому же выжечь из фильтра всю сажу без остатка невозможно, и этот неудаляемый остаток имеет свойство накапливаться.

Сажевый фильтр сам по себе не забивается. Для выхода его из строя есть внешние причины, связанные с неисправностями других систем двигателя. На фото слева чистый фильтр, справа — засоренный.

Кроме того, и это тоже немаловажно, сажевый фильтр подвержен еще и физическому износу. При тех скоростях, с которыми выхлопные газы несут по выпускному тракту нагар, сажу и другие твердые частички, на керамический блок оказывается достаточно сильное механическое воздействие. Главный удар принимает на себя первая секция керамического блока. Серьезные термические нагрузки, сопровождающие период регенерации, износу способствуют, и постепенно первая секция приходит в негодность, а продукты ее износа забивают каналы уже в глубине блока.

Отрицательно воздействует на фильтр некачественное топливо. Образование сажи напрямую зависит от содержания в топливе серы, а чем больше сажи содержится в отработавших газах, тем чаще требуется очищать фильтр. Однако чересчур частые повторения регенерации ведут к тому, что увеличивается уровень масла из-за смешивания с топливом, впрыснутым для регенерации, но оказавшимся не в выпускном коллекторе, а стекшим по стенкам цилиндра в масляный поддон. Как изменяются смазывающие свойства такой смеси по сравнению с чистым моторным маслом, догадаться нетрудно. И вообще, не каждое масло полезно сажевому фильтру. Причем даже подходящее масло пагубно действует на фильтр, если по причине износа маслосъемных колпачков и маслосъемных поршневых колец двигатель начал интенсивно «подъедать» масло, и оно из цилиндров выбрасывается в выхлопной тракт, после чего попадает в сажевый фильтр, где и задерживается. Сопротивление фильтра увеличивается, включается регенерация, но выжечь масло опять-таки непростая задача, и оно при выгорании тоже способно образовывать нагар, закупоривающий «капилляры» фильтра.

Как видим, существует немало причин, из-за которых фильтру по прошествии определенного времени регенерация становится что мертвому припарки, и помочь может только замена.

При исправности всех других систем, если сажевый фильтр переполнен сверх нормы, принудительный запуск регенерации может не удаться.

Что делать
Если условия эксплуатации не благоприятствуют автоматическому включению процесса очистки сажевого фильтра, предусмотрена процедура принудительной регенерации, запускаемая с помощью оборудования сервисных станций, куда и следует обращаться в подобных случаях. Медлить, продолжая с безразличием взирать на симптомы засорения фильтра, крайне нежелательно. При запущенности проблемы, если блок управления определит, что сажевый фильтр переполнен сверх нормы, даже при исправности всех других систем запустить регенерацию принудительно может не удаться. Когда все попытки восстановить работоспособность противосажевой системы с помощью принудительной регенерации окажутся безуспешными, сервисмены, скорее всего, предложат заменить фильтр. А стоит он, например, для VW Passat B6 около 1400 у.е.

Первое, что можно попробовать, когда толку от принудительной регенерации мало, — реанимировать сажевый фильтр с помощью мойки. Процесс этот непростой, требует навыков, применения химических препаратов и, опять-таки, не всегда успешный. За границей, где восстановление работоспособности фильтров мойкой поставлено на широкую ногу, и ею занимаются специальные подразделения при СТО, шансы на успех достигают 90%. У нас мойкой занимаются на самодеятельном уровне, поэтому возможность положительного результата существенно ниже. В наших условиях надеяться на успех можно, если причиной засорения фильтра стало моторное масло, когда оно не успело выгореть с образованием нагара, и после мойки с одновременной заменой маслосъемных колпачков и поршневых колец фильтр еще поработает. Результативность мойки в случаях, когда фильтр сильно забит сажей, невелика, а когда физически изношен, и вовсе не возможна.

Из Интернета: «Сегодня удалил эту инородную деталь! Давно хотел, но руки не доходили. И вот нашелся повод — ошибка по сажевому + пропала тяга (больше 100 вообще не ехала!). Результат поразил — прет как никогда! Ошибка прошла. Дерьма в фильтре было ведро! Теперь плюет сажей при разгоне в пол, как нормальный трактор!»

Наконец, сажевый фильтр можно отключить. Жаль, автомобили, в которых программное отключение фильтра предусмотрено заводом-изготовителем и «зашито» непосредственно в блоке управления, редкие исключения из общего правила, хотя в таких случаях проблему можно решить малой кровью. В подавляющем же большинстве случаев требуется более радикальное вмешательство, предусматривающее перепрограммирование блока управления. Одновременно при этом из выхлопного тракта есть смысл удалить ставший бесполезным керамический «кирпич». Стоимость процедуры зависит от сложности работы: на одних автомобилях «перепрошить» блок управления можно, подключившись к штатному диагностическому разъему, на других блок предварительно приходится снимать, сам фильтр может быть доступен и прост для удаления керамической начинки, а может потребовать трудоемких демонтажных работ. Для большинства получивших у нас распространение автомобилей с сажевым фильтром расходы на его физическое и программное удаление составят от 390 до 620 у.е.

Мнение специалиста Андрей БАТЕЧКО, директор СТО «Автотерапия»:
— Из известных мне автомобилей только на дизельных моделях BMW проблема с сажевым фильтром не имеет такого заметного в поведении машины характера, как у машин других марок, когда мотор переводится в аварийный режим, а надписи на панели приборов взывают о срочном посещении мастерской. В наших условиях эксплуатации, когда качество топлива далеко от европейских стандартов Евро-4 или Евро-5, с учетом стоимости большинства автомобилей и стоимости замены сажевого фильтра новым, его удаление может быть самым оптимальным решением проблемы. Ведь не факт, что замененный фильтр сможет проработать положенные ему 120 тысяч километров пробега и более. Скорее всего, в автомобиле имеются невидимые глазу и диагностическому оборудованию проблемы, способные в скором времени привести к преждевременному выходу из строя уже нового фильтра. Самостоятельно выбивать один керамический блок бесполезно. Очень часто владельцы машин ошибочно удаляют ни в чем не повинный и исправный катализатор и продолжают эксплуатировать машину с забитым сажевым фильтром, пока двигатель автомобиля не перестанет запускаться. Помимо физического удаления сажевого фильтра необходимо произвести перепрограммирование блока управления двигателем, иначе после удаления фильтра мотор будет переведен на работу в аварийный режим и станет требовать посещения сервиса.

Что касается изменения экологических показателей, то специальных исследований этого вопроса никто не проводил, но, скорее всего, по выбросу сажи дело должно ухудшиться. Зато мы проверяли на динамометрическом стенде, как изменяется мощность и крутящий момент после удаления фильтра и последующего перепрограммирования. Так вот, они увеличиваются во всем диапазоне рабочих оборотов до 6 л.с. и 15 Нм, и я готов предоставить снятые диаграммы. Предпосылку для увеличения мощности дает удаление керамического блока, которое уменьшает сопротивление и потери на выпуске. Но если больше мощность, значит, для движения автомобиля с одной и той же скоростью двигателю нужно меньше топлива. То есть кроме дополнительного топлива, которое не будет впрыскиваться исключительно ради регенерации сажевого фильтра, есть еще один резерв экономии. А если топлива сгорает меньше, то должны улучшиться показатели по всему, что еще помимо сажи есть вредного в выхлопных газах.

Вердикт
Число «счастливых» обладателей автомобилей, оснащенных сажевыми фильтрами, еще невелико, но нет никаких сомнений, что оно станет увеличиваться в геометрической прогрессии. Дизель был, есть и будет привлекательным для желающих свести к минимуму затраты на содержание машины. И если при покупке автомобилей, выпущенных до 2005 года, есть еще возможность выбрать что-то без сажевого фильтра, то более новые машины такого фактически не предоставляют. Способы решения сажевой проблемы пока еще тоже находятся в стадии становления, и, учитывая актуальность вопроса, думается, к рассмотрению плюсов и минусов каждого из них нам придется возвращаться не один раз.

Автор — Сергей Боярских, www.abw.by.

Системы дизельных фильтров

Системы дизельных фильтров

В. Адди Маевски

Это предварительный просмотр статьи, ограниченный некоторым исходным содержанием. Для полного доступа требуется подписка DieselNet.
Пожалуйста, войдите под номером , чтобы просмотреть полную версию этого документа.

• Каталитические дизельные фильтры
• Фильтры с топливными горелками
• Фильтры с топливными катализаторами
• Фильтры с электрической регенерацией

Аннотация : Системы дизельных фильтров разработаны путем сочетания фильтрующих материалов с методами регенерации. Самой большой проблемой при проектировании системы является обеспечение адекватной регенерации и долговечности. По принципу регенерации фильтрующие системы делятся на пассивные и активные. Учитывая низкие температуры выхлопных газов во многих дизельных двигателях, как легких, так и тяжелых, в системах фильтрации для новых двигателей и транспортных средств обычно используются активные стратегии поддержки регенерации.

Пассивные системы фильтрации использовались для отдельных применений модернизации.

• Классификация систем
• Вопросы дизайна
• Системы пассивной фильтрации
• Системы активной фильтрации
• Долговечность и обслуживание

Классификация систем

Системы дизельных сажевых фильтров (DPF) разработаны путем объединения различных фильтрующих материалов с выбранными методами регенерации. Классификация систем дизельных фильтров, основанная на принципе регенерации, показана на рисунке 1. Система дизельных фильтров должна обеспечивать надежные средства регенерации, предпочтительно полностью автоматическую регенерацию, происходящую без вмешательства (или даже без ведома) оператора транспортного средства. Альтернатива

нерегенерирующий подход предполагает использование одноразовых или очищаемых/моющихся вручную фильтров — решение, которое было принято только в некоторых очень специализированных рыночных приложениях.

Рисунок 1 . Классификация фильтровальных систем по способу регенерации

Большинство регенерирующих дизельных фильтров , рис. 1, используют термическую регенерацию, во время которой твердые частицы окисляются с образованием газообразных продуктов. Однако температура выхлопных газов дизельного двигателя обычно слишком низка, чтобы поддерживать автоматическую регенерацию фильтра. Эта проблема может быть решена либо (1) снижением требуемой температуры окисления сажи до уровня, который достигается при нормальной работе двигателя, либо (2) повышением температуры в фильтре до точки, при которой захваченная сажа начинает окисляться. Первый подход используется в

пассивных систем фильтрации, второй в активных систем фильтрации.

Пассивные системы. В пассивных системах температура окисления сажи снижается до уровня, позволяющего проводить авторегенерацию во время обычной эксплуатации автомобиля — задача, обычно достигаемая за счет введения в систему катализатора окисления. Катализатор может способствовать окислению углерода посредством двух типов механизмов (как описано в разделе «Регенерация дизельного фильтра»):

.

1. Механизм диоксида азота — каталитическое окисление NO до NO ₂ с последующим окислением углерода диоксидом азота, или
2. Кислородные механизмы — окисление углерода кислородом посредством комбинации каталитических и термических механизмов.

За счет различного размещения катализатора и различной конфигурации системы можно использовать либо один из этих механизмов, либо их комбинацию. Были использованы три основных подхода: (а) добавление предшественника катализатора в топливо в качестве добавки, (б) размещение катализатора непосредственно на поверхности фильтрующего материала и/или (в) использование NO ₂ генерирующий катализатор перед фильтром.

Термин пассивная регенерация все чаще используется для обозначения окисления сажи с помощью NO ₂ . Системы, использующие катализаторы на основе топлива (FBC), редко используются в новых приложениях, и эффективность катализируемого окисления сажи кислородом является спорной. Таким образом, подавляющее большинство новых пассивных систем полагаются на катализатор окисления, который способствует образованию NO ₂ . Однако для целей данного обсуждения к пассивным системам также относятся системы, использующие FBC, а также системы с катализаторами, которые способствуют окислению кислородом — ключевой отличительной чертой является достаточно высокая скорость окисления сажи в условиях температуры выхлопных газов, обычно встречающихся при нормальной эксплуатации. , независимо от механизма окисления.

Активные системы. Второй подход заключается в активном запуске регенерации путем повышения температуры сажи, попавшей в фильтр, за счет использования внешнего источника энергии. В автомобиле есть два очевидных источника энергии: дизельное топливо и электричество. Энергия сгорания топлива может использоваться для повышения температуры выхлопных газов либо (1) методами управления двигателем в цилиндрах, такими как впрыск дополнительного количества топлива в конце цикла, либо (2) впрыском и сгоранием топлива в выхлопных газах. Если используется сжигание выхлопных газов, топливо можно сжигать в топливной горелке или же окислять над нагревающимся катализатором в процессе каталитического сжигания.

Электрический нагрев можно использовать в ряде конфигураций, таких как, например, размещение электрического нагревателя перед подложкой фильтра, встраивание нагревателей в фильтрующий материал или использование электропроводящего материала (например, металлического нетканого материала), который может действовать как фильтр и нагреватель. Для запуска регенерации можно также использовать поток нагретого воздуха, а не нагретый выхлопной газ.

В большинстве случаев активные системы повышают температуру выхлопных газов достаточно высоко, чтобы способствовать некатализируемому окислению сажи кислородом (т. е. > 550°C). В большинстве дизельных двигателей такие высокие температуры могут быть достигнуты только за счет активного управления температурой выхлопных газов. Таким образом, термин активная регенерация обычно используется для обозначения регенерации фильтра с помощью этого механизма. Тем не менее, важно отметить, что термические условия выхлопных газов также можно активно регулировать для ускорения окисления сажи с помощью NO ₂ . Хотя, строго говоря, это активные системы, требования к температуре выхлопных газов ниже и часто могут быть достигнуты с помощью мер управления двигателем без необходимости прибегать к значительному количеству прямого нагрева выхлопных газов.

В третьей категории систем на рисунке 1 используется комбинация пассивной и активной регенерации, где фильтр на основе катализатора также оснащен какой-либо системой активной регенерации. Некоторые авторы называют этот подход 9-м.0038 пассивно-активная система , другие называют ее квазиактивным фильтром , третьи просто считают ее формой активной системы регенерации. Использование катализатора позволяет проводить регенерацию при более низкой температуре и/или сократить время регенерации по сравнению с некаталитически активными системами. В любом случае штраф за экономию топлива, связанный с активной регенерацией, можно свести к минимуму (за счет дополнительных затрат на катализатор). Регенерация при более низкой температуре также приводит к снижению термической нагрузки и увеличению срока службы фильтрующего материала.

Пассивно-активные комбинации, в зависимости от типа и загрузки катализатора, могут поддерживать полностью пассивную работу в периоды повышенной температуры выхлопных газов. Например, каталитический фильтр в легковом автомобиле может пассивно регенерировать во время быстрой езды по шоссе, но будет зависеть от активной регенерации, которая может быть вызвана стратегией управления двигателем, во время движения по городу на низкой скорости.

Иногда активные системы, которые полагаются на активные меры по управлению выхлопными газами для ускорения окисления сажи через NO 9.0059 2 называются активно-пассивными или пассивно-активными системами. Хотя это может согласовываться с использованием термина пассивная регенерация посредством окисления сажи через NO ₂ , это не согласуется с более общим использованием терминов, принятых здесь.

Благодарности

Мы выражаем признательность Рахулу Миталу из General Motors, предоставившем изображения РЭМ, которые используются на рис. 9.

###

Что такое бензиновые сажевые фильтры и почему они ухудшают звук автомобиля?

В последние годы мы все больше и больше говорим о сажевых фильтрах, но как они на самом деле работают?

Напомнить позже

В последние годы в обзоры автомобилей все чаще проникает особый термин – «сажевый фильтр». Они не так хорошо известны, как дизельные сажевые фильтры (DPF) , которые существуют гораздо дольше и стали повсеместными с 2009 года.вперед.

Сажевые фильтры Patrol, также называемые OPF (otto partikelfilter) и GPF (бензиновые сажевые фильтры), появились гораздо позже. Они стали необходимы из-за правил Европейского Союза, касающихся количества твердых частиц, которые разрешено выбрасывать бензиновым двигателям.

Выбросы твердых частиц из бензиновых двигателей строго контролируются со времен Евро 5. Однако замена старого цикла лабораторных испытаний NEDC (Новый европейский ездовой цикл) более жестким режимом WLTP (Всемирная согласованная процедура испытаний легковых автомобилей) с Евро 6с (к которому присоединились RDE, Real Driving Emissions, начиная с Euro 6d) значительно усложнило соблюдение. Для многих автомобилей необходимо было резко сократить выбросы твердых частиц, что привело к увеличению ОБТК.

Что такое бензиновые сажевые фильтры?

Сажевые фильтры в выхлопной системе 992 Porsche 911 Carrera

Сажевые фильтры обычно располагаются после каталитических нейтрализаторов, как правило, внутри металлического ящика, который может выглядеть как дополнительный глушитель. Откройте его, и вы увидите керамическую сотовую структуру, очень похожую на DPF.

Когда выхлопные газы проходят через устройство, сотовый фильтр задерживает излишки закиси азота, угарного газа и углеводородных частиц. Из-за высокой температуры фильтра все они сгорают, выделяя при этом немного воды, азота и углекислого газа. Привет, вуаля — количество твердых частиц уменьшилось примерно на 9от 0 до 95 процентов.

Требуется ли техническое обслуживание сажевых фильтров?

Диаграмма PSA Group, показывающая конструкцию ее сажевого фильтра

Дизельные сажевые фильтры имеют репутацию засоряющихся со временем, особенно в автомобилях, которые используются в основном для коротких поездок с низкой скоростью. С ОПФ это не такая большая проблема. Во-первых, более высокие температуры бензинового двигателя (и, следовательно, выхлопа) делают их более эффективными при сжигании мусора, а во-вторых, бензиновые двигатели обычно выделяют меньше твердых частиц.

Однако исследования показали, что бензиновые двигатели могут быть такими же плохими, как и дизельные, когда дело доходит до наночастиц, которые в 100 раз меньше, чем частицы дизельного топлива (10 микрон в диаметре), о которых мы начали беспокоиться в первую очередь. Поскольку они намного меньше, считается, что они могут проникнуть глубже в ваши легкие. Не смешно.

Но мы отвлеклись — резюмируя, нет, бензиновый сажевый фильтр не нуждается в обслуживании. Если вас не беспокоит наш следующий пункт, вы, вероятно, со временем забудете о нем. Или никогда не знал в первую очередь.

Широкое внедрение БКП является хорошей новостью с экологической точки зрения — мы не можем этого отрицать. Но трудно не грустить о побочном эффекте более тихих двигателей. Причина снижения шума проста — сажевый фильтр является дополнительным ограничением, а ограничения в выхлопной системе означают более приглушенный звук, исходящий из выхлопной трубы.

Как отметил тогдашний главный инженер Aston Martin Мэтт Беккер в разговоре с CT пару лет назад, БКП особенно затрудняют добавление всех искусственных хлопков, к которым мы привыкли в 2010-х годах. В некоторых случаях это не так уж и плохо. Например, Jaguar F-Type R, возможно, звучит лучше после OPF, с его когда-то чрезмерным пулеметным характером выхлопа, значительно смягченным. Теперь все дело в прекрасном рокоте V8, который остается достаточно слышимым.

Однако для многих автомобилей новости менее приятны. Audi R8 второго поколения (начиная с рестайлинга) с OPF заметно более приглушены, чем их предшественники. Что еще хуже, близкородственный Huracan Evo может использовать тот же двигатель без фильтров, а Lamborghini вместо этого выбирает комбинацию портового и направленного впрыска, чтобы уменьшить выбросы и соответствовать правилам.

В каких автомобилях установлены сажевые фильтры?

В наши дни даже Ferrari использует БКП

Вскоре этот вопрос будет проще сформулировать так: «У каких автомобилей нет сажевых фильтров?» Начиная с конца 2017 года Группа PSA устанавливала БКП на все свои бензиновые двигатели GDI (бензин с непосредственным впрыском). Volkswagen начал устанавливать БКП на все свои автомобили в 2018 году, как и BMW. Среди прочих их используют Mercedes, Volvo, Seat, Audi Skoda.

Суперкары и роскошные спортивные автомобили тоже не застрахованы. Модели Aston Martin, оснащенные двигателями V8 с двойным турбонаддувом, которые поставляются Mercedes-AMG, уже некоторое время используют OPF. Порше 911 моделей, включая GT3, являются пользователями БКП. Audi R8 мы уже обсуждали, и даже Ferrari участвует в действии, начиная с 3,9-литрового двигателя V8 с двойным турбонаддувом в F8 Tributo.

Можно ли снять сажевый фильтр?

Удаление Milltek OPF/GPF для BMW M2 Competition, указанное как «только для бездорожья» (изображение через Milltek)

С технической точки зрения, да, вы можете. На самом деле довольно легко. Множество компаний предлагают трубы удаления БКП для штабелей различных автомобилей. Однако есть пара предостережений. Во-первых, любая такая модификация должна сопровождаться некоторыми изменениями в ЭБУ, чтобы отсутствующие датчики OPF не выдавали код неисправности или даже не переводили автомобиль в аварийный режим. Кроме того, вы могли заметить предупреждение мелким шрифтом на некоторых веб-сайтах, обычно говорящее что-то вроде «только для отслеживания».

БКП является частью системы контроля выбросов вашего автомобиля, поэтому, если вы установите декапитирующую трубу для удаления каталитического нейтрализатора (или выброса сажевого фильтра), удаление БКП может оставить вас в затруднительном положении, если оно будет обнаружено. Тюнинговая компания VAG Revo выступила против удаления OPF. «Мы ожидаем, что удаление GPF будет таким же незаконным, как и DPF», — говорится на веб-сайте британской фирмы, добавляя: «Поэтому удаление GPF не является процессом, поддерживаемым Revo».

См. также: Плюсы и минусы различных материалов выхлопа

Это не значит, что решение безнадежно, если вы хотите сохранить законность дорожного движения. Если вы сосредоточитесь на снятии ограничений, на которые вы действительно способны, вам еще предстоит сделать звуковые улучшения. Например, мы слышали много приличных результатов от установок выхлопной системы OPF или задней оси, и со временем компании послепродажного обслуживания будут только лучше работать с OPF, как для выхлопных газов, так и для других модификаций.

Дизельный сажевый фильтр (DPF)

Усовершенствованные выхлопные системы дизельных автомобилей играют важную роль в снижении выбросов до экологически безопасного уровня. В выхлопной системе дизельные сажевые фильтры отвечают за удаление сажи из потока выхлопных газов. Исторически сложилось так, что когда сажевый фильтр выходил из строя, единственным вариантом была покупка дорогого, совершенно нового блока. Восстановленные дизельные сажевые фильтры CARDONE представляют собой альтернативу для легких и средних грузовиков и легковых автомобилей с покрытием на 90% рынка. Они переработаны, чтобы соответствовать или превосходить O.E. стандарты производительности, но за небольшую часть стоимости.

• Прямая посадка O.E. замена. Единицы содержатся в O.E. корпуса из нержавеющей стали для обеспечения точного потока, безопасности и долговечности.
• После повторной сборки узлы подвергаются пескоструйной очистке и покрытию для восстановления внешнего вида и повышения защиты от коррозии.