Сажевый фильтр - обзорная статья

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

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

Что такое сажевый фильтр и зачем он нужен?

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

Пример расположения фильтра.

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

Устройство и принцип работы.

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

Действует данная система тоже достаточно просто:

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

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

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

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

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

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

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

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

Видео.

Источники: http://autoepoch.ru/avtoazbuka/sazhevyj-filtr.html

В странах Европы дизельные двигатели считаются одними из самых популярных. Но в дизельных ДВС, как и в бензиновых, горючее не сгорает полностью. Вследствие этого в отработанных газах образуются различные ядовитые и канцерогенные вещества. Кроме того, в них есть также и сажа, ведь углеводороды сгорают не полностью. В Европе в 2000-х годах борцами за экологию был разработан стандарт по уровню вредных выбросов в окружающую среду. Автопроизводители, для того чтобы их продукция этим нормам соответствовала, стали устанавливать сажевый фильтр на дизеле. Что это и как работает, необходимо знать тем, кто ездит на дизелях. Сегодня мы постараемся ответить на все эти вопросы.

Для того чтобы лучше понимать назначение этих устройств, необходимо коснуться темы отработанных газов. В составе автомобильного выхлопа содержится масса особо токсичных и канцерогенных веществ. Так, окись углерода, несгоревшие углеводороды, альдегиды, окислы серы, тетраэтилсвинец оказывают очень вредное воздействие на окружающую среду. Кроме того, в составе отработанных газов дизельного автомобиля, в частности, большегрузных фур, в большом количестве содержится сажа.

Для того чтобы снизить концентрацию этого компонента, в конструкцию современного автомобиля введен сажевый фильтр на дизеле. Что это за деталь? Это нечто похожее на катализатор в бензиновом двигателе.

Итак, это устройство предназначено для того, чтобы нейтрализовать сажу – продукт, образующийся в процессе сгорания дизельного топлива. Различают два вида – это закрытые (DPF) и закрытые с возможностью регенерации (FAP).

При всей своей простоте на самом деле эти автозапчасти для иномарок имеют довольно сложное устройство. Независимо от исполнения, фильтр представляет собой металлический цилиндр. На нем находятся патрубки – входной и выходной. Выходной подключается к системе очистки отработанных газов.

Основной элемент фильтра – специальная матрица, которую изготавливают из карбида кремния. Она заключена в цилиндр из металла. Структура этой матрицы – ячеистая. Что касается сечения ячеек, то зачастую это сечение квадратное. Но более эффективны ячейки, имеющие восьмиугольную форму.

Кроме этого фильтр для дизеля имеет в конструкции несколько датчиков. Это датчик, фиксирующий разность давления, и датчик входной и выходной температуры.

Размер одной частицы сажи примерно равен 0,05 мкм. По химическому составу этот продукт представляет собой не что иное, как обыкновенный углерод. Задерживать эти частицы при помощи обычных средств очень сложно вследствие размеров элемента. Чтобы улавливать сажу, необходимо использовать принцип диффузии. Чтобы понять, что собой представляет типичный сажевый фильтр на дизеле, что это за устройство, необходимо заглянуть внутрь его.

Итак, фильтр внутри представляет собой керамическую матрицу. Это целая серия трубок, при этом у соседних закрыты торцы. Внутрь этой матрицы отработанные газы приходят со стороны мотора, однако, когда газы попадают в трубки, дальше двигаться просто не могут. Тогда через стенки трубок они попадают в соседние открытые полости и затем могут выйти из матрицы. В процессе диффузии даже самые маленькие частицы остаются внутри фильтра, а значит, он свою задачу выполняет.

Найти эту деталь не составит труда. Фильтр зачастую устанавливается в выпускной системе автомобиля. Из-за особенностей конструкции деталь можно найти между глушителем и катализатором. В некоторых случаях устройство может быть объединено с катализатором и располагается прямо за выпускным коллектором. Там максимальная температура газов, а такой фильтр имеет каталитическое покрытие.

Чтобы эффективно использовать сажевый фильтр на дизеле, цена которого достаточно высокая (порядка 900 евро), необходимо правильно эксплуатировать автомобиль. Все дело в том, что в процессе очистки отработанных газов ячейки и трубки забиваются сажей. Это приводит к снижению эффективности работы дизельного двигателя.

Понижается пропускная способность фильтра и повышается сопротивление выходу отработанных газов. Многие производители, чтобы увеличить срок службы этой запасти без необходимости частой замены, применили специальный алгоритм работы фильтра, когда контролируется уровень заполнения. Если фильтр заполнен так, что теряется мощность двигателя, запускается регенерация фильтра.

Существует несколько причин, почему фильтры забиваются. Основная причина – качество дизельного топлива. При заправке автомобиля некачественным топливом образуется большое количество сажи - фильтр быстро забивается, что снижает срок его службы.

Еще одна причина – недостаточная температура. Так, сажа сгорает не полностью. Все дело в том, что представляет собой сажевый фильтр на дизеле. Что это? Он не только задерживает частицы, но еще и поддерживает температуру для сжигания их. Однако следует сказать, что это случается, когда нагрев отработанных газов высокий и составляет не меньше, чем 600 градусов Цельсия. При меньших показателях сажа не будет сгорать.

Среди причин снижения температуры газов также выделяют несколько. Это режимы движения, пробки на дорогах, нарушение процесса сгорания горючего. Так, температура в системе не поднимется, если скорость движения низкая, а движение сопровождается частыми остановками.

Для того чтобы можно было контролировать состояние системы, выхлопной тракт дизельного двигателя оснащен контрольно-измерительной аппаратурой. В нее входят датчики температуры и давления. Эти элементы формируют сигналы для электронного блока управления, и тот определяет, заполнен фильтр или еще нет. Когда элемент сильно заполнен, начинается процесс очистки.

Для того чтобы восстановить эффективность двигателя при заполненном сажевом фильтре, достаточно использовать нескольких простых методов, которые помогут запустить самоочистку. Регенерация может быть как пассивного, так и активного типа. В любом случае процесс происходит посредством сгорания сажи и освобождения трубок и каналов.

Для процесса регенерации может использоваться повышение уровня нагрева отработанных газов, присадки или же промывка сажевого фильтра. Присадки помогут снизить температуру, при которой будет сгорать сажа. А промывка с помощью специальных веществ поможет очистить фильтр.

Такую очистку может провести непосредственно автолюбитель. О необходимости регенерации сообщит соответствующий индикатор. Также запустить этот процесс необходимо, если снижается динамика или мощность двигателя.

Самое главное – обеспечить повышение температуры для отработанных газов. Это делается посредством движения на автомобиле с полной нагрузкой. Достаточно проехать 30-40 км, чтобы фильтр полностью очистился и вся сажа выгорела. Второй вариант – использование специальных топливных присадок.

Этот режим может быть запущен автоматически контроллером ЭБУ. Для этого электроника анализирует информацию от датчика температуры и датчика давлений. Он информирует электронный блок управления о том, что фильтр забит, а датчик сообщает температуру. Если ее не хватает для того, чтобы сажа полностью сгорела, то ЭБУ может дополнительно впрыскивать топливо в процессе выпуска отработанных газов. Это позволит сжечь сажу в выхлопе. Также это позволяет поднять температуру до нужного уровня.

Если в выпускном тракте имеется и другое оборудование, которое также повышает нагрев выхлопных газов, то ЭБУ может использовать и их.

Для этой процедуры необходимы специальные жидкости. Сама же процедура в целом зависит только от типа средства.

Так, фильтр снимают и закрывают его отверстия. Затем внутрь заливают очистительную жидкость таким образом, чтобы заполнить весь объем фильтра. Далее изделие необходимо оставить в покое на десять часов, при этом время от времени встряхивать фильтр. После этого деталь промывают теплой водой и устанавливают обратно на автомобиль. Существует несколько видов жидкостей, и для каждой - свой способ промывки. Это следует помнить перед выполнением данных процедур.

Промывка и очистка помогут продлить работу элемента, ведь замена сажевого фильтра – это весьма дороге удовольствие. Но рано или поздно срок все-таки придет. Рекомендуется менять фильтры после 180 тысяч километров.

На износ этой конструкции влияют в первую очередь условия движения, качество горючего, а также стиль вождения. Если машина испытывает значительные нагрузки, то замена данного элемента может потребоваться раньше.

Итак, мы выяснили, для чего служит данная деталь в автомобиле. Сажевый фильтр, как и прочие автозапчасти для иномарок, – важная деталь современного авто. Данный элемент улучшает экологическую ситуацию в мире, а это здоровье людей. Качественная экология – здоровое общество и счастливые дети.

Источники: http://fb.ru/article/237531/sajevyiy-filtr-na-dizele---chto-eto-takoe-ustanovka-promyivka-i-zamena-sajevogo-filtra

Дизельный двигатель исключительно популярен во всем мире и устанавливается не только на грузовые автомобили и сельскохозяйственную технику, но и на обычные легковые. Но какой бы не была совершенной конструкция силового агрегата, топливо не сгорает в нем на все 100%. Как следствие, в отработанных газах оказывается много различных веществ, в том числе и сажи.

Под давлением международных природоохранных организаций были введены специальные нормы и для приведения в соответствие выхлопов на многие модели установлены сажевые фильтры. Такие нормы действуют и у нас в стране. Поэтому, для чего предназначен сажевый фильтр и принцип его работы, обязан знать любой автовладелец, на чьем транспортном средстве стоит дизельный ДВС.

Для того, чтобы лучше понять, для чего нужен сажевый фильтр (СФ), нужно знать, что собой представляют отработанные газы. А также, как они влияют не лишь на окружающую среду, но и на самочувствие людей. Одним из наиболее опасных элементов является сажа. Именно для того, чтобы снизить ее выбросы в атмосферу, ставятся сажевые фильтры. Сажевые частички имеют микроскопические размеры и при помощи простых фильтров задержать их практически невозможно. Принцип работы сажевого фильтра основан на диффузии.

Как видно на фото, матрица предусматривает целую сеть трубок, при этом у располагающихся рядом из них торцы закрыты с различных сторон.

Фильтрующая часть

Отработанным газам, оказавшимся в трубках, которые закрыты с одной стороны, нет возможности дальнейшего движения. И они посредством стенок оказываются в соседних открытых полостях и беспрепятственно уходят из матрицы.

Проходя из одной полости в другую, даже самые малые частички задерживаются и таким способом, происходит очищение отработанных газов.

Сажевый фильтр только с виду кажется простым металлическим цилиндром, на самом деле это достаточно сложное устройство. Снаружи расположены специальные патрубки, посредством которых происходит подключение этого устройства в систему.

Внутри находится матрица, а также практически во всех современных фильтрах предусмотрены контролеры:

Матрица может быть сделана с каталитическим напылением и без.

Современный сажевый барьер с датчиками

Пассивная регенерация

Для пассивной регенерации СФ нужна высокая температура газов (около 600 градусов), но такое возможно лишь в случае, если силовой агрегат функционирует с предельной нагрузкой. Чтобы сажа при таком способе регенерации сгорала при более низкой температуре, необходимо добавление в горючее присадок особого типа.

При некоторых режимах функционирования ДВС, к примеру, в городском цикле езды, температура для сгорания отработанных газов мала и недостаточна для пассивной регенерации. В таком случае происходит принудительная или же по-другому активная регенерация СФ.

Активная регенерация

Активная регенерация СФ происходит вследствие повышения температуры отработанных газов. В этот момент происходит окисление и сгорание сажи.

Сейчас применяются следующие способы поднятия температуры:

• поздний впрыск горючего;
• добавочный впрыск горючего на такте выпуска;
• применение электронагревателя перед СФ;
• впрыскивание горючего конкретно перед СФ;
• нагревание отработанных газов при помощи микроволн.

Сажевые барьеры делятся на три типа:

Остановимся на каждом типе сажевого фильтра подробно.

Место, в которое устанавливается барьер

Открытого типа

Открытые сажевые фильтрующие элементы по своей конструкции являются уловителями сажевых частичек. Их конструкция похожа на улитку, свернутую из слоев металла. Керамическое покрытие или керамические детали в устройствах открытого типа не используются. Данный тип фильтров получил название открытого вследствие того, что все гофры представляют сбой открытую с обеих сторон трубку из металла, внутреннее отверстие которой 0.05 – 0.1 миллиметра. Дожиг сажевых частичек до нормы происходит вследствие хим. реакции с двуокисью азота в результате воздействия высокой температуры выхлопных газов.

Сажевый фильтр такой конструкции дает возможность удерживать примерно половину частичек. Ставится на авто опционально. Имеет множество недостатков.

В этом видео показано, как происходит очистка сажевого барьера автомобиля Мерседес.

Закрытого типа

Сажевый фильтр закрытого типа — это керамический реактор, в котором предусмотрено множество микроканалов.

Устройство закрытого типа

Если говорить образно, то микроканал это в своем роде трубка, которая свернута из фильтрующей бумаги с закрытой одной стороной. Сажевые частички, оказывающиеся в микроканалы, задерживаются на его стенках, а практически полностью чистые газы, проходя сквозь микропоры в керамических стенках, выходят наружу.

Устройство такой конструкции способно задерживать более 90% частичек сажи разного размера.

В фильтрующих приспособлениях такой конструкции имеется система, контролирующая уровень загрязнения каналов. Происходит это посредством специальных датчиков давления, находящихся возле входа и выхода фильтра. К недостаткам данного типа фильтра можно отнести, то, что при неблагоприятных условиях езды, к которому относится езда в городском цикле, каналы могут быстро забиться. Это сначала приведет к потере мощности двигателя, а затем он может полностью заглохнуть.

Забитый барьер

Закрытого типа с функцией регенерации

Фильтр закрытого типа с регенерацией разработан специалистами компании Пежо, сейчас выпускаются и другими компаниями. В сущности это улучшенный фильтр закрытого типа, в котором предусмотрена система авторегенерации.

В данном виде СФ для восстановления применяется присадка, которая в автоматическом режиме впрыскивается в дизтопливо из специального резервуара. Впрыскивание в бак с горючим происходит постоянно после сигнала, который подает система контролирующая фильтр. В итоге фильтр такой конструкции, фактически не может забиться ни при каких условиях.

Данная присадка представляет собой специальный цериесодержащий жидкий коллоидный состав, который повышает температуру сгорания выхлопных газов.

В дополнение горячие газы, оказываясь внутри фильтра, разогревают жароустойчивый реактор более чем до 700 градусов. Вследствие этого, все находящиеся в каналах сажевые частицы практически полностью сгорают. Через несколько минут после того как присадка попадет в горючее, фильтрующее устройство полностью чистится и готово к выполнению своих функций.

Наиболее принципиальное достоинство этой методики заключается в том, что восстановление никоим образом не сказывается на поведении транспортного средства. Все происходит в автоматическом режиме и водитель даже не ощущает происходящего.

В этом видео показано, как работает сажевый барьер на автомобиле Volkswagen и как происходит его регенерация.

• Эксплуатируем сажевый фильтр
• Обзор присадок для промывки сажевого фильтра
• Использование дизельного сажевого фильтра