К современному транспортному средству предъявляется множество требований, среди которых выделяют соблюдение экологических норм и стандартов. На самом деле это очень важный вопрос, ведь загрязнение планеты, прежде всего, сказывается на нас самих. Специалисты автомобилестроения, которые пришли к осознанию данного факта, начали разрабатывать все новые и новые технологии очистки выхлопных газов, а в число орудий борьбы попал сажевый фильтр, устанавливающийся на дизельных моторах.

Где находится и для чего нужен сажевый фильтр в автомобиле

Нкоторые автолюбители понятия не имеют зачем нужен сажевый фильтр на дизеле, ведь даже учитывая, что это очень полезная деталь, незаменимой ее назвать нельзя. Прежде всего, следует разобраться в его назначении и особенностях. Так, сажевый фильтр разработан и используется в целях снижения выброса в атмосферу сажевых частиц, которые попадают в нее вместе с выхлопными газами. Использование такого барьера позволяет снизить количество вредных выбросов до 99,9%.

В основном, указанная деталь размещается за каталитическим нейтрализатором, но возможны и другие схемы размещения: перед каталитическим нейтрализатором или в комбинированном порядке, когда сажевый фильтр объединен с каталитическим нейтрализатором (характерно для автомобилей, выпускающихся концерном Volkswagen) и располагается сразу за выпускным коллектором, то есть там, где температура отработанных газов достигает максимума. Такая деталь носит название сажевого фильтра с каталитическим покрытием.

Причины появления сажи

Считается, что «дизель» – самый «грязный» двигатель, но благодаря сажевому фильтру есть шанс изменить указанное мнение. Для того чтобы данная деталь успешно справлялась со своими обязанностями, для начала, нужно определить возможные причины появления большого количества сажи. Сажа (причем самая обычная) – это несгоревшие остатки углеводорода, которые при выходе из дизельного мотора приобретают достаточно опасную для здоровья человека форму.

Неполное сгорание топливно-воздушной смеси может являться результатом недостатка кислорода в камере сгорания, или избытка топлива. Наиболее типичным и ожидаемым основанием для нехватки воздуха выступает засорение воздушного фильтра , а вот причиной плохого наполнения цилиндров могут стать неправильно отрегулированные зазоры клапанов или сильный износ кулачков распределительного вала.

Кроме того, неполное сгорание топлива нередко основывается на неправильной установке момента впрыска (так называемый поздний впрыск) или на неисправности форсунки, обеспечивающей хорошее распыление топливной жидкости. Также причиной копоти часто оказывается протечка форсунок, низкое цетановое число топлива или обильное попадание охлаждающей жидкости в камеру сгорания.

Для более точного определения причины появления сажи, необходимо проверить систему забора воздуха и выхлопную систему. Нелишним будет обратить свое внимание и на давление наддува (на дизельных двигателях с турбонаддувом), регулировку клапанов, компрессию в цилиндрах, а также на состояние охладительной системы, уровень масла и наличие следов попадания газов в картер.

Устройство фильтра

Отвечая на вопрос, что такое сажевый фильтр на авто с конструктивной точки зрения, сразу следует сказать, что это металлическая колба с керамической матрицей внутри (представленная в виде многоуровневой сетки). Размер ячеек матрицы достигает одного миллиметра, а структура ее стенок отличается пористостью, благодаря чему на стенках матрицы оседают мелкие частицы сажи. Кроме того, в фильтре расположены температурные датчики, датчик дифференциального давления и датчик кислорода. В зависимости от вида детали, устройство сажевого фильтра может предусматривать и наличие некоторых других составляющих. Например, в фильтре закрытого типа с возможностью сгорания собранной сажи, для ее удаления со стенок детали используются специальные реагенты.

DPF сажевые фильтры закрытого типа

Все сажевые фильтры разделяют на два основных вида DPF – фильтр закрытого типа без возможности прочистки и фильтры закрытого типа, с возможностью удаления сажи (FAP). В случае засорения, DPF-фильтры подлежат замене, хоть принято считать, что они способны восстанавливаться на повышенных нагрузках (когда температура картерных газов достигает 400 градусов). Такой метод регенерации получил название пассивного.

Сажевый фильтр DPF – это керамические соты, на стенки которых нанесен каталитический металл «титан». Попадая из камеры сгорания внутрь фильтра, сажа и угарный газ оседают на внутренней поверхности фильтра, где под воздействием высокой температуры происходит их окисление до нейтральных и неопасных веществ. Состояние фильтра и его физико-химические характеристики контролируются ЭБУ (электронным блоком управления). Индикацию о состоянии сажевого фильтра вы сможете увидеть на приборной панели.

Интересный факт! Первый сажевый фильтр применили только в 2000-м году, а обязательной деталью он стал в 2011, когда ввели нормы токсичности Евро-5.

FAP сажевые фильтр закрытого типа с функцией регенерации

FAP – еще один сажевый фильтр закрытого типа, вот только в отличие от предыдущего варианта он обладает возможностью удаления собравшейся сажи. Как мы уже отмечали, для выполнения этой задачи используется специальный реагент, вступающий в реакцию с вредными веществами и полностью удаляющий их из фильтра под воздействием высокой температуры.

Для регенерации сажевого фильтра FAP (что это такое вы уже примерно поняли) используют специальную цариесодержащую присадку EOLYS. Она автоматически впрыскивается в дизельное топливо из отдельного бачка, предварительно получая соответствующую команду от системы контроля работоспособности FAР-фильтра.

В результате получается, что фильтр с функцией регенерации не может оказаться полностью забитым., ведь дополнительно разогретые отработанные газы при попадании в сажевый фильтр FAP начинают разогревать керамический реактор до 700 °С, вследствие чего все осевшие частицы сажи быстро выгорают из микроканалов. Более того, при локальных температурах в районе 1000 °С окислению поддается и большая часть сложных углеводородных продуктов, которые образовались в результате неполного сгорания. Спустя всего 3-5 минут после впрыска указанной присадки происходит полное самоочищение фильтра FAP.

В некоторых случаях место реагента занимает дополнительная порция топливной жидкости, подающаяся автоматически. Она догорает уже после топлива в цилиндрах двигателя, благодаря чему возрастает температура в фильтре.

А знаете ли Вы? Первый в истории сажевый FAP-фильтр был установлен на Peugeot 607.

Вполне возможно, что еще не все автолюбители понимают, как работает сажевый фильтр, и это вполне естественно, ведь мало кто вникает в принцип его деятельности. На самом деле все достаточно просто: попадая в фильтр, отработанные газы вступают в реакцию с покрытием матрицы, после чего осевшая сажа начинает засорять деталь. Для ее удаления может использоваться один из двух методов регенерации: активный и пассивный.

Пассивная регенерация

Процесс пассивной регенерации проходит при движении транспортного средства под нагрузкой. К примеру, передвижение автомобиля по трасе будет способствовать поднятию температуры в фильтре до 350-400 градусов, что в свою очередь активизирует процесс окисления сажи путем воздействия на нее катализатора и высоких температурных показателей. Цепочка химических реакций при пассивной регенерации состоит из нескольких этапов:

1. Оксиды азота взаимодействуют с кислородом и в присутствии катализатора образовывают диоксид азота;

2. Затем, полученное химическое соединение начинает взаимодействовать с частицами сажи (углеродом), вследствие чего появляется оксид азота и угарный газ;

3. На следующем этапе оксид азота и угарный газ вступают в реакцию с кислородом и образовывают диоксид азота и углекислый газ.

Обратите внимание! На определенных рабочих режимах двигателя (малая нагрузка и т.п.) температура отработанных газов будет недостаточно высокой, из-за чего не сможет начаться пассивная регенерация. В этом случае, на выручку приходит активная (или принудительная) регенерация сажевого фильтра.

Активная регенерация

Регенерация катализатора – это обязательный процесс, без которого сажевый фильтр быстро выйдет из строя. Если условия оказываются неподходящими для пассивной регенерации (при передвижении в городских условиях или на малые расстояния, когда не удается достичь нужной температуры сажевого фильтра), запускается активный процесс.

То есть, после основной порции топливной жидкости, в цилиндры силового агрегата подается еще одна дополнительная. Клапан EGR перекрывается, а в случае необходимости меняется и алгоритм управления геометрией турбины.

Частично сгоревшая топливно-воздушная смесь, через коллектор, перемещается в катализатор, который размещен перед сажевым фильтром. Именно в нем происходит ее дожиг, причем существенно повышается температура проходящих выхлопных газов. Последующее перемещение разогретых газов по впускному тракту вызывает повышение температуры и в самом фильтре (до 500-700 градусов), в результате чего происходит выжигание сажи. Об этих процессах, происходящих внутри транспортного средства, может свидетельствовать выходящие из трубы черные клубки дыма. Естественно, потребление топлива и обороты холостого хода будут повышаться.

Как ухаживать за сажевым фильтром

В завершение статьи, когда вы, уважаемые читатели, больше узнали о сажевом фильтре и для себя определили что это за процесс такой «регенерация сажевого фильтра», можно поговорить и о том, как правильно ухаживать за данной деталью. Конечно, обязательная очистка указанного элемента должна проводиться не только после появления проблем, но и при регулярном техническом осмотре автомобиля, однако, если вы желаете предотвратить появление любых неисправностей, тогда в процессе эксплуатации автомобиля лучше использовать специальные автохимические добавки.

Срок службы сажевого фильтра зависит и от частоты его прожогов, то есть чем чаще вы будете проводить указанную процедуру, тем больше будет выгорать катализатор. Исходя из этого, чтобы увеличить ресурс фильтра следует увеличить и пробег машины между прожигами, одновременно снизив температуру процесса. Для этих целей предназначены самые различные присадки для защиты сажевого фильтра, помогающие ему перейти в режим очистки на более низких температурах, обеспечивая при этом полное сгорание топливной жидкости. Неважно из чего состоит сажевый фильтр на вашем дизеле, в любом случае указанный метод профилактики убережет транспортное средство от частых ремонтных вмешательств.

На легковых автомобилях с дизельным двигателем в составе выпускной системы с 2000 года применяется сажевый фильтр. С введением норм Евро-5 в январе 2011 года применение сажевого фильтра на легковых автомобилях с дизельным двигателем является обязательным.

Дизельный сажевый фильтр (в английском варианте Diesel Particulate Filter, DPF, в французском варианте Filtre a Particules, FAP, в немецком варианте RubPartikelFilter, RPF) предназначен для снижения выброса сажевых частиц в атмосферу с отработавшими газами. Применения фильтра позволяет добиться снижения частиц сажи в отработавших газах до 99,9 %.

В дизельном двигателе сажа образуется при неполном сгорании топлива. Частицы сажи имеют размер от 10 нм до 1 мкм. Каждая частица состоит из углеродного ядра, с которым соединены углеводороды, оксиды металлов, сера и вода. Конкретный состав сажи определяется режимом работы двигателя и составом топлива.

В выпускной системе сажевый фильтр располагается за каталитическим нейтрализатором . В ряде конструкций сажевый фильтр объединен с каталитическим нейтрализатором окислительного типа и располагается сразу за выпускным коллектором там, где температура отработавших газов максимальна. Он называется сажевый фильтр с каталитическим покрытием.

Основным конструктивным элементом сажевого фильтра является матрица, которая изготавливается из керамики (карбида кремния). Матрица помещена в металлический корпус. Керамическая матрица имеет ячеистую структуру, состоящую из каналов малого сечения, попеременно закрытых с одной и с другой стороны. Боковые стенки каналов имеют пористую структуру и играют роль фильтра.

В сечении ячейки матрицы имеют квадратную форму. Более совершенными являются входные ячейки восьмиугольной формы. Они имеют большую площадь поверхности (по сравнению с выходными ячейками), пропускают больше отработавших газов и обеспечивают больший срок службы сажевого фильтра.

В работе сажевого фильтра различается два последовательных этапа: фильтрация и регенерация сажи. При фильтрации происходит захват частиц сажи и оседание их на стенках фильтра. Наибольшую сложность для задержания представляют частицы сажи малого размера (от 0,1 до 1 мкм). Их доля невелика (до 5%), но это самые опасные для человека выбросы. Современные сажевые фильтры задерживают и эти частицы.

Скопившиеся при фильтрации частицы сажи создают препятствие для отработавших газов, что приводит к снижению мощности двигателя. Поэтому периодически требуется очистка фильтра от накопившейся сажи или регенерация. Различают пассивную и активную регенерацию сажевого фильтра. В современных фильтрах используется, как правило, пассивная и активная регенерация.

Пассивная регенерация сажевого фильтра осуществляется за счет высокой температуры отработавших газов (порядка 600°С), которая достигается при работе двигателя с максимальной нагрузкой. Другим способом пассивной регенерации является добавление в топливо специальных присадок, которые обеспечивают сгорание сажи при более низкой температуре (450-500°С).

При определенных режимах работы двигателя (небольшая нагрузка, движение в городе и др.) наблюдается недостаточно высокая температура отработавших газов и пассивная регенерация происходить не может. В этом случае осуществляется активная (принудительная) регенерация сажевого фильтра.

Активная регенерация сажевого фильтра производится путем принудительного повышения температуры отработавших газов в течение определенного промежутка времени. Накопленная при этом сажа окисляется (сгорает). Различают несколько способов увеличения температуры отработавших газов при активной регенерации:

• поздний впрыск топлива;
• дополнительный впрыск топлива на такте выпуска;
• использование электрического нагревателя перед сажевым фильтром;
• впрыск порции топлива непосредственно перед сажевым фильтром;
• нагрев отработавших газов микроволнами.

Конструкция сажевого фильтра и систем, обеспечивающих его работу, постоянно совершенствуется. В настоящее время наиболее востребован сажевый фильтр с каталитическим покрытием и сажевый фильтр с системой ввода присадок в топливо.

Сажевый фильтр с каталитическим покрытием

Сажевый фильтр с каталитическим покрытием применяется на автомобилях концерна Volkswagen и ряда других производителей. В работе сажевого фильтра с каталитическим покрытием различают активную и пассивную регенерацию.

При пассивной регенерации происходит непрерывное окисление сажи за счет действия катализатора (платины) и высокой температуры отработавших газов (350-500°С). Цепочка химических преобразований при пассивной регенерации имеет следующий вид:

• оксиды азота вступают в реакцию с кислородом в присутствии катализатора с образованием диоксида азота;
• диоксид азота вступает в реакцию с частицами сажи (углеродом) с образованием оксида азота и угарного газа;
• оксид азота и угарный газ вступают в реакцию с кислородом с образованием диоксида азота и углекислого газа.

Активная регенерация происходит при температуре 600-650°С, которая создается при помощи системы управления дизелем . Необходимость активной регенерации определяется на основании оценки пропускной способности сажевого фильтра, которая осуществляется с помощью следующих датчиков системы управления дизелем: расходомера воздуха ; температуры отработавших газов до сажевого фильтра; температуры отработавших газов после сажевого фильтра; перепада давления в сажевом фильтре.

На основании электрических сигналов датчиков электронный блок управления производит дополнительный впрыск топлива в камеру сгорания, а также снижает подачу воздуха в двигатель и прекращает рециркуляцию отработавших газов. При этом температура отработавших газов поднимается до требуемой для рециркуляции величины.

Сажевый фильтр с системой ввода присадок в топливо

Сажевый фильтр с системой ввода присадок в топливо является разработкой концерна PSA (Peuqeot-Citroen). Так как первопроходцами использования присадок для регенерации являются французы, за фильтром закрепилось название FAP-фильтр (от французского Filtre a Particules). Аналогичный подход реализован в сажевых фильтрах других автопроизводителей (Ford, Toyota).

В системе используется содержащая церий присадка, которая добавляется в топливо и обеспечивает сжигание сажи при более низкой температуре (450-500°С). Но и эта температура отработавших газов не всегда может быть достигнута, поэтому в системе периодически выполняется активная регенерация сажевого фильтра. Сажевый фильтр устанавливается, как правило, отдельно за каталитическим нейтрализатором.

Присадка хранится в отдельном бачке, емкостью 3-5 л, которой хватает на 80-120 тыс. км пробега (срок службы фильтра). Конструктивно бачок может находиться в топливном баке или вне его. Уровень присадки в бачке контролируется с помощью датчика поплавкового типа. В топливный бак присадка подается с помощью электрического насоса. Подача присадки осуществляется при каждой заправке топливного бака пропорционально заправляемому объему топлива. Начало и продолжительность подачи присадки регулируется блоком управления двигателем (в некоторых конструкциях отдельным электронным блоком).

Побочным эффектом применения присадки является то, что при сгорании она оседает в виде золы на стенки фильтра и не выводится из него, что сокращает ресурс устройства. Срок службы современного сажевого фильтра составляет 120000 км пробега. Производители декларируют выпуск в ближайшее время фильтра с ресурсом 250000 км.

Ввиду высокой стоимости сажевые фильтры, выработавшие ресурс, автовладельцами, как правило, не заменяются, а удаляются с последующей перепрошивкой системы управления двигателем.

В странах Европы 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 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.

Главные функции

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.

Как выглядит элемент

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.

Принцип работы

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.

Где находится сажевый фильтр

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.

Приемы эксплуатации

Чтобы эффективно использовать 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.

Причины снижения эффективности

Существует несколько причин, почему фильтры забиваются. Основная причина - качество 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.

Контроль состояния

Для того чтобы можно было контролировать состояние 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.

Как очистить

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.

Метод пассивной регенерации

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.

Активная регенерация

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 то ЭБУ может использовать и их.

Промывка

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.

Требования к чистоте выхлопа автомобильных двигателей ужесточаются ежегодно. Производители авто постоянно создают всё новые системы для защиты окружающей среды. Одним из устройств этого плана стал сажевый фильтр. Так его назвали за то, что он полностью удаляет из выхлопа автомобиля сажу и копоть.

Для чего служит сажевый фильтр

Сажевый фильтр предназначен для очищения выхлопа автомобиля от остатков несгоревшего топлива, и самое главное для понижения содержания в нём угарных газов. Правильное его название - каталитический нейтрализатор, или проще катализатор. Его задача при помощи химического процесса - катализа, преобразовывать токсичные (ядовитые) выхлопы двигателя в более безопасные для природы и людей компоненты. Многие обращали внимание на то, что из выхлопной трубы как из кондиционера капают капли воды. Можно спорить, что большинство глядя на это думали про себя, а иногда и заявляли вслух, о качестве нашего топлива. Мол это попадает много воды. Однако это не так. Появление жидкости показывает на качественную работу сажевого фильтра - катализатора.

Основной принцип действия сажевого фильтра

Как уже говорилось сажевый фильтр проводит обработку выхлопных газов с помощью реакций катализа. Проще говоря преобразует вредные вещества в пар, который конденсируясь, превращается в ту самую воду и почти безвредный выхлоп. В сажевом фильтре процесс этого превращения обеспечивают три элемента таблицы Менделеева:

Наличие этих редких и дорогих компонентов определяет высокую стоимость сажевого фильтра. Именно эти вещества вступая в реакцию превращают несгоревшие углеводороды из ряда CH в обычный пар H2O, а опасный угарный газ CO делает полезным углекислым газом. Платина и палладий работают как окислители, а родий восстановителем. По количеству активных веществ этот сажевый фильтр называется трёхкомпонентным. Рабочий сажевый фильтр снижает токсичность выхлопа до 85%.

Как устроен сажевый фильтр

Назначение катализатора указывает на то, где находится сажевый фильтр. Он расположен в системе выпуска отработанных газов. Обычно производители автомобилей стараются установить его сразу за выпускным коллектором, так как высокие температуры улучшают процессы преобразования. Однако здесь таится и свой минус. Близость к двигателю и температурный режим приводят к более быстрому износу сажевого фильтра. Состоит нейтрализатор из трёх частей:

Основой сажевого фильтра является блок нейтрализатора. Выполняется он в виде цилиндрического (иногда овального) блока тончайших трубочек. Они напоминают своим видом с торцевой части, пчелиные соты. Изнутри эти соты как раз и покрыты каталитическими компонентами, благодаря которым в них и происходит очищение выхлопа. Сверху блок покрыт специальным слоем, удерживающим тепло. Естественно, кроме входа и выхода рабочих трубок. Всё это заключено в металлический корпус повышенной прочности и жаростойкости.

Внимание! При работе двигателя сажевый фильтр в процессе катализа нагревается до 150— 200 градусов. Поэтому следует соблюдать крайнюю осторожность при работе с ним, и дать как следует остыть.

Иногда катализатор ставится непосредственно перед выпускным глушителем-резонатором. Такое расположение позволяет продлить срок службы сажевого фильтра, однако снижает его эффективность.

Электронное сопровождение работы сажевого фильтра

Нормальная работа каталитического нейтрализатора возможна только при условии качественного сжигания топлива в камерах сгорания. Горение такого уровня может обеспечить только топливная система двигателя, оснащённая ЭСУД (Электронная система управления двигателем), в которой все процессы контролируются электронным блоком, работающим на данных, получаемых с различных датчиков. Включен в эту схему и катализатор. Непосредственно перед блоком нейтрализатора, в корпус сажевого фильтра встроен специальный датчик. Его название - датчик кислорода. Обиходное прозвище Лямбда-зонд. Суть его работы в том, что, имея циркониево-платиновое покрытие, при нагреве он меняет потенциал сопротивления внешней оболочки в зависимости от степени содержания в выхлопе угарного газа. Если такое содержание начинает выходить за заданные рамки, ЭБУ сокращает время открытия форсунок и этим уменьшает подачу топлива. И при уменьшении этого показателя нормализует процесс в обратном порядке.

Системы Евро-2 и Евро-3 и 4

Первые автомобили с сажевыми фильтрами получили классификацию Евро. За чистоту отработанных газов по стандартам Европы. Однако через некоторое время была разработана и внедрена описанная выше система управления выхлопом через датчик кислорода. Эффективность очистки стала ещё выше. Срок службы сажевого фильтра увеличился. Эта система уже получила классификацию Евро-2. Как порядковый номер.

Но недостатком системы была возможность того, что при выходе из строя или удалении сажевого фильтра ЭБУ никак не реагировал. Тогда разработали систему Евро-3. Суть идеи такова: в систему, уже после блока нейтрализатора, врезали ещё один датчик кислорода. Получалось, что пока фильтр работает и всё в порядке ЭБУ видит следующую картину: показания сопротивления первого датчика - идут волнами. Уровень CO всё время меняется. В то же время показания второго датчика - ровная линия с небольшими колебаниями, то есть фильтр выполняет свою задачу. Если же показания становятся одинаковыми значит катализатор рассыпался или прогорел и ЭБУ резко сокращает впрыск. Если же сажевый фильтр забился, то линия показаний второго датчика станет ровной абсолютно. Но, впрочем, когда это происходит, водитель ощутит изменения без всяких датчиков. Заткнутая, по сути, выхлопная труба, это падение мощности более чем на 50%. Ну и в последние годы был принят автопромом за основу стандарт Евро 4. Но основным условием перехода на этот стандарт является не конструктивные изменения автомобиля, а переход всех заправочных станций на новый стандарт топлива. Многие статьи интернета важно утверждают, что для перехода автомобиля на стандарт Евро-4 нужна операция по установке специального катализатора. Такое утверждение звучит по меньшей мере странно. Дело в том, что все российские автомобили, выпущенные с 2005 года уже оборудованы сажевым фильтром, тем самым каталитическим нейтрализатором. Другой вопрос что многие владельцы его удалили. Но вопрос удаления этого устройства из системы выпуска отработанных газов тема отдельной статьи и здесь не рассматривается.

Внимание! Работы по удалению или замене фильтра стоит проводить только после консультации со специалистом.

Возможность выхода из строя сажевого фильтра

Трубки для блока нейтрализатора изготовляются из двух видов материала. Есть керамические соты и металлические. Керамические соты в работе более долговечны, так как при реакциях их поверхность не может вступать во взаимодействие с активными веществами. Кроме того, керамика в отличие от металла лучше переносит высокие температуры. Но при этом сажевый фильтр с керамической основой боится сильных встрясок и ударов, ведь этот материал более хрупок. Так что основная причина поломки - разрушение нейтрализующего блока.

В керамическом варианте он может рассыпаться, а в металлическом — прогореть. У систем с блоком, расположенным прямо за выхлопным коллектором, это очень неприятный момент. Либо осколки керамики ссыпаются вниз и забивают выход отработанных газов, либо металлический блок также падая, перекрывает выхлоп. Второй вариант - забивание рабочих сот при использовании топлива низкого качества. И последний, это выработка на внутренней поверхности сот всех активных элементов. Самый редкий случай, разрушение металлического корпуса. Во всех случаях требуется провести комплекс работ по замене или удалению сажевого фильтра. Но этот вопрос также стоит рассмотреть отдельной темой.

Сажевый фильтр для дизельных двигателей

Дизельное топливо по составу кардинально отличается от бензина и принцип работы дизелей отличен от работы обычных бензиновых ДВС. Соответственно и сажевый фильтр, каталитический нейтрализатор этих моторов, имеет отличное от бензинового строение.

Сажевый фильтр дизельных двигателей исполняется из карбида кремния и титана. Основной задачей нейтрализатора здесь, является не катализ, а простое улавливание и дожигание высокими температурами скапливающихся частиц сажи. Такие фильтры стали устанавливаться на дизельные моторы сравнительно недавно, после принятия экологических стандартов Евро-4 и Евро-5. Из особенностей этой системы можно назвать самоочищаемость этих нейтрализаторов. Электроникой предусмотрена система принудительного дожигания частиц. При накоплении в сотах сажи, включается специальный клапан, асинхронно подающий в цилиндры небольшое количество дополнительного топлива. Попадая в соты, эта смесь разогревает сажевый фильтр до температуры 500—700 градусов Цельсия принудительно выжигая осадки сажи начисто. На некоторых моделях вообще установлена ещё и дополнительная система впрыска азотной смеси в сажевый фильтр. По оценкам экспертов нейтрализаторы для дизеля по нормам Евро-5 удерживают до 95% выбрасываемой сажи. Но тему дизелей тоже стоит рассматривать как тему отдельной статьи, или даже цикла статей.

Ниже можно посмотреть интересное видео работе сажевого фильтра:

Различные виды топлива, применяемые на бензиновых и дизельных двигателях, а также принципиальная разница в способах воспламенения горючей смеси в цилиндрах, требуют от конструкторов по-разному подходить к проблеме очистки выхлопных газов.
Ужесточение требований к содержанию вредных веществ в отработанных газах коснулось и норм, устанавливающих максимальное количество твёрдых частиц, в них содержащихся. В связи с этим потребовалось оснащение выхлопной системы дизельных двигателей противосажевым, или, как принято его называть, сажевым фильтром.
Разберёмся, что это такое – сажевый фильтр на дизеле, какие особенности имеет эксплуатация автомобиля, выхлопная система которого оборудована сажевым фильтром.

Схема работы сажевого фильтра на дизеле

Сажевый фильтр предназначен для улавливания твёрдых частиц (сажи) в отработанных газах дизеля.

Этот элемент выпускной системы предназначен для улавливания твёрдых частиц (сажи), содержащихся в отработанных газах дизельного мотора.
Соответственно, устанавливается он в выпускном тракте – причём, в зависимости от конструктивных особенностей авто и самого фильтра, стоять он может сразу после приёмной трубы или уже после катализатора. Некоторые конструкции сочетают в себе сажевый фильтр и катализатор, элементы которых расположены в едином корпусе.

Как работает сажевый фильтр на дизеле

Выхлопные газы поступают в закрытые каналы и диффундируют через их стенки, попадая в каналы открытые. Далее газы продолжают движение по выпускной системе уже очищенными от частиц сажи и, в зависимости от конструкции системы выпуска, попадают либо в катализатор, либо в глушитель.
В поперечном разрезе каналы сажевого фильтра обычно напоминают правильные восьмиугольники – именно такая форма способствует максимальному удержанию сажи фильтром. Фильтрующий элемент изготовлен из карбида кремния и заключён в металлический корпус, по форме не напоминающий остальные детали выпускной системы. Задерживать сажу другим способом невозможно из-за малых размеров её частиц – около 0,05 мкм.

Эксплуатация авто с сажевым фильтром

Забитый сажей фильтрующий элемент

Что такое сажевый фильтр на авто с точки зрения водителя, желающего добиться максимальной отдачи от двигателя?
Это, в первую очередь, помеха на пути отработанных газов – особенно, когда тот забит сажей. Есть три пути устранения этой помехи или уменьшения сопротивления:

Сажевый фильтр это помеха на пути отработанных газов – особенно, когда он забит сажей.

• очистка сажевого фильтра;
• его замена;
• удаление фильтра вообще.

Срок службы сажевого фильтра на дизеле составляет в среднем около 150 000 – 180 000 км. Если авто эксплуатируется не интенсивно, то это достаточно большой пробег, и можно заменить фильтр, не прибегая к дополнительным действиям – перепрошивке ЭБУ двигателя, например. Но в том случае, если автомобиль напряжённо трудится, и такое расстояние «покрывает» за два-три месяца, то предпочтительнее совсем исключить этот элемент из выхлопной системы – цены на сажевые фильтры, устанавливаемые на дизеля, стартуют от 900 евро, да и моторное масло для дизеля с сажевым фильтром использовать предусматривается специальное и стоит оно дороже «обычного».

Автоматическая чистка сажевого фильтра на дизеле

Для управления системами самоочистки и (или) для подачи сигнала водителю о том, что фильтр забит сажей, в его корпус вмонтированы датчики. В случае нарушения пропускной способности фильтра на панели приборов загорается лампа «DPF» (Diesel Particulate Filter).
Кроме того, если сажевый фильтр на дизеле забит, проявляются следующие симптомы:

• уменьшается мощность и тяговые качества двигателя;
• увеличивается расход топлива;
• начинают «плавать» обороты холостого хода.

Опытный водитель также отметит и изменение звука работы мотора.

Современные дизельные двигатели оборудованы электроникой, которая может включить режим самоочистки фильтра. Как правило, самоочистка осуществляется одним из двух способов:

Современный дизельлные автомобили оборудованы электроникой, которая может включить режим самоочистки сажевого фильтра.

1. ЭБУ двигателя, обработав сигнал с датчика, установленного в сажевом фильтре, подаёт соответствующий сигнал (Exhaust Gas Recirculation), которая соединяет выпускной и впускной тракты, перепуская через часть отработанных газов обратно в цилиндры. Изменяя положение заслонки клапана, система EGR формирует воздушный поток таким образом, что поступающие в сажевый фильтр газы имеют температуру выше обычной, и сажа выгорает.
2. Некоторые авто оснащены дополнительной ёмкостью, где содержится специальный состав, при попадании которого в сажевый фильтр загрязнения также выгорают. Управляет всем процессом также электроника.

Как очистить сажевый фильтр на дизеле самому?

Сажевый фильтр забивается, как правило, от недостаточного нагрева его наполнителя, что приводит к плохому выгоранию загрязнений. Обычно это происходит при городском режиме движения – когда недостаточные обороты двигателя не благоприятствуют прогреву выпускного тракта. Вдобавок, при работе двигателя на холостом ходу или на малых оборотах в цилиндры поступает обогащённая топливная смесь, которая не сгорает полностью.
Если конструкция авто предусматривает только информирование водителя о том, что фильтр засорен, то нужно обеспечить работу мотора на высоких оборотах – чтобы поднять температуру «выхлопа». Проще говоря – нужно «покататься с ветерком».
Также можно промыть сажевый фильтр специальным раствором, предварительно сняв с машины. Для качественной промывки следует заполнять корпус фильтра целиком. Впрочем, подробная инструкция по применению промывочного средства, как правило, напечатана прямо на этикетке и не предусматривает применения каких-либо дополнительных приспособлений.

Как удалить сажевый фильтр на дизеле

Корпус сажевого фильтра без фильтрующего элемента

В зависимости от особенностей конструктивного исполнения удаление фильтра можно осуществить такими способами:

Часто владельцы авто просто удаляют сажевый фильтр, поскольку его замена стоит весьма дорого.

1. Удалить наполнитель фильтра, не разбирая его корпус – попросту раздробив любым подходящим инструментом. Катализатор, например, иногда «выбивают» ломом.
2. Вскрыть корпус и после «чистки» заварить его.
3. Изготовить из подходящей трубы вставку – но это потребует подгонки фланцев, что сложнее, чем предыдущие два способа.

Самым сложной в этой процедуре может оказаться последующая «перепрошивка» ЭБУ – без изменения программы неизбежны нарушения в работе двигателя после удаления фильтра.
Последствиями же удаления сажевого фильтра на дизеле является:

• уменьшение расхода солярки;
• улучшение динамики разгона и тяги двигателя;
• снижение расходов на содержание авто;
• возможные штрафы, особенно за пределами РФ.

В заключение можно сказать, что экологи взялись решать проблему с излишками сажи «не с того конца». Дополнительные расходы, связанные с обслуживанием дизельных агрегатов, оборудованных сажевыми фильтрами, легли на плечи рядовых автомобилистов. Хотя правильнее было бы добиваться производства более качественного топлива, не поднимая его стоимости. Особенно это касается отечественных нефтепереработчиков. Более 15 лет назад сотрудники одной из французских лабораторий, произведя анализ российской солярки, сделали вывод, что данная жидкость не является дизельным топливом вообще.