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:

По материалам украинского журнала « Автомастер» (a-maser.com.ua).

Андрей Бондаренко (Ирландия) рассказывает:

Тема ПРО САЖЕВЫЕ ФИЛЬТРЫ, EGR, КАТАЛИЗАТОРЫ, ЛЯМБДА-ЗОНДЫ И ПРОЧИЕ ВРЕДНЫЕ СИСТЕМЫ заслуживает пространного рассуждения с детальным ликбезом, разжевыванием и раскладыванием по полочкам. Это будет длинная «песня», но я только вот о чем хотел сказать. В среде бывалых как автовладельцев, так и сервисменов отношение к этим причиндалам на машине ярко негативное. Пустое, мол, все это, блажь, буржуи придумали, лишь бы денег содрать. И вообще оно только мешает машине работать, съедает мощность и горючее. Тем и рекомендаций про удаление, вырезание, заглушивание, обход и пр. в Интернете и в печатных СМИ немерено.

При неисправности катализатора, EGR, сажевого фильтра и пр. первое, что предложит мало-мальски опытный механик, это избавиться от них. Как бы ведь хочется сделать клиенту приятное, деньги сэкономить и все такое. Ну, и потом ведь, на техосмотре же все равно не придерутся!

А зря. Во-первых, тема контроля выхлопа технически не менее интересна, чем наращивание мощности и момента, своих нюансов и интересных взаимосвязей там много, и работать над этими вопросами нескучно, как может на первый взгляд показаться. Заставить машину заработать с нулевым CO и выбросом HC, меньшим, чем в дыхании клиента, ничуть не менее интересно, чем придумать, как вырезать катализатор и поставить обманку под лямбда-зонд.

А во-вторых… берегите природу, мать вашу! Если природу не жалко, так хоть свое дыхание поберегли бы. А то приедет такой мусорник с вырезанным катализатором и выдранной лампочкой чек-энджин, так вонь такая, что аж слезы из глаз.

В общем, нехорошо это – бороться с системами снижения токсичности, неправильно. Сажевые фильтры и катализаторы надо менять, работу EGR восстанавливать, а лямбда-зонды — вообще считаются расходниками, как фильтры, ремни и свечи. А то, что дорого, – так это … за счастье пользоваться автомобилем и при этом дышать свежим воздухом придется платить. Это плата за здоровье свое и будущих поколений.

Вы, конечно, может, скажете «ну, этот автор, он как с другой планеты прямо, рассуждает, как не от мира сего». Только вот я-то как раз с этой планеты, запасной у меня нет, а вот те, кто рассуждает и действует иначе – должно быть все-таки с другой. Здесь все загадят – и полетят себе дальше…

В конторе сегодня был FIAT Doblo — дизелек с жалобой на горящую лампочку сажевого фильтра. Менеджер говорит мне: посмотри, что там можно сделать. Ну, а чего там смотреть на лампочку-то, надо сканер – смотреть параметры, коды ошибок, сделать принудительную регенерацию фильтра, если возможно. Ясное дело, это не с ниссановским сканером делается, а с фиатовским (ну, или с каким другим, способным на это дело, но я таких не знаю), так что отпадает. Ну, что, можно еще попробовать прокатиться с ветерком километров несколько, может, регенерируется сам на ходу…

Не помогло (сгонял домой и обратно, 40 км по быстрой дороге), лампочка все равно горит, и на панели надписи “Antipollution” и “Particle filter clogged”. Возвращаюсь и говорю менеджеру, что не помогло, гони его к фиатовскому дилеру, пусть хоть коды ошибок прочитает, принудительную регенерацию, может, сделает. А тот мне говорит: «Странно, мы же ему particle filter недавно чистили». Я настораживаюсь: «Как это вы его чистили?» Оказывается, они его снимали и… мыли водой с мылом! Причем по совету местного фиатовского дилера. Жесть, уже несколько лет, как эти сажевые фильтры здесь массово используются, каждый второй механик в дилершипах, небось, уже посетил тренинг по сажевым фильтрам в том или ином виде. Вроде уж должны бы знать уже, что в сажевых фильтрах выхлопные газы фильтруются сквозь поры в стенках керамических сот (не вдоль сот, как в катализаторах, а именно сквозь стенки!), которые пропускают молекулы газа, но задерживают мельчайшие частицы сажи. Ну, какая тут вода с мылом?!

Непроходимая дремучесть…

Что-то у нас народ как-то массово стал открывать для себя, что личный автомобиль – это такая штука, за которую надо платить, как ни крути. Или ходить пешком тогда уж…

Пошли клиенты с «проблемой» сажевого фильтра. Это проблема примерно такого же порядка, как «проблема с тормозными колодками». Объясняю: это тут читатели все (ну, ладно, почти все) такие грамотные и понимают, что тормозные колодки – это расходник, и неизнашивающихся колодок не бывает. Массовый автовладелец – он несколько иной. Он на полном серьезе воспринимает необходимость замены колодок как «ну вот, теперь тормоза сломались, пора новую машину покупать». Но то они и тормозные колодки, они на машине испокон веков, а сажевые фильтры – это технология новая, ее еще и сам производитель толком не отработал, что уж там про автосервис и его клиентов говорить. В общем, поскольку у меня на данный момент аж две машины уже стоят с забитым сажевым фильтром, я на просторах интернета ищу решения, альтернативные э-э-э… правильным. Ибо правильное решение, как ни кисло от него автовладельцу, – это заменить сажевый фильтр, исчерпавший свой ресурс, на новый, долить топливную добавку (Eolys) в бачок и сбросить системные счетчики. Ну, и, само собой, убедиться, что система функционирует, как положено. Дорого? Да, тысяча, а то две евро (на Пежо даже заметно дешевле тысячи). Но, понимаете, уважаемые, за удовольствие ездить на дизеле, который глотает исчерпаемый углеводородный ресурс в полтора-два раза скромнее, да еще и не плюет черным дымом, надо платить. Нет, оно, конечно, шикарно вместо полуторалитрового моторчика с коммон-рейлом, турбиной, интеркулером и охладителем рециркулируемых выхлопных газов всунуть под капот четырехлитровый безнаддувный с рядным ТНВД, чтобы не потерять в динамике, плюясь в прохожих и проезжих клубами черного дыма. Но это лишь до тех пор, пока ты один такой умный. А когда все такие станут, то сперва станет нечем дышать. Так вот насчет альтернативных решений. Ясное дело, пока еще не запретили подобные инициативы, народ мыслит, прежде всего, в сторону избавиться от сажевого фильтра.

Не так давно еще пробивали ломом зловредные катализаторы, дабы не мешали наслаждаться всем спектром выхлопных газов, а не каким-то там пресным CO2, который деревья поглощают. А теперь, ну, что за дизель без черного выхлопа? Прям, несолидно как-то даже…

Самое хитовое решение нынче – это специфический чип-тюнинг, при котором из софта блока управления двигателя достаются программные модули, задействованные для работы системы сажевого фильтра.

Да, сажевый фильтр – это не просто мелкая сеточка в глушителе, как наивно полагает обыватель, это именно система, в которой задействованы многие элементы, вплоть до обогрева заднего стекла. Не верите, думаете, шучу? А вот и нет. Сейчас объясню, хоть и придется начинать издалека.

Если в глушителе поставить сеточку для сажи (а черный дым – это частицы сажи), то она должна быть очень мелкой, иначе она мало что отфильтрует. Соответственно, чем тоньше фильтр – тем быстрее он забьется и потребует замены. Даже в современном дизеле со сверхточным дозированием подачи топлива, которая и не снилась механическим ТНВД, сажи в выхлопе будет достаточно, чтобы через несколько тысяч километров сажевый фильтр был забит наглухо. Вот у меня фургон не старый еще, уже с коммон-рейлом, пьезоинжекторами и обвешан датчиками повсюду, но нет-нет, да и пыхнет черным дымком по утрам – сажевого фильтра-то на нем как раз и нет. Менять сажевый фильтр по несколько сотен на каждом сервисе и чаще, потребитель, надо полагать, не согласится. Что же делать? Все не так плохо, ведь сажа - это, в каком-то смысле, уголь. Недогоревшее топливо. А значит, ее можно и нужно дожечь, чтобы фильтр снова стал чистым.

Когда-нибудь пробовали поджечь каменный уголь спичкой? Не очень-то получается, не правда ли? Вот и с сажей так: чтобы она загорелась, ее надо здорово раскалить до температуры порядка 600 градусов. А у дизеля, как на беду, температура выхлопных газов и так меньше, чем у бензинового двигателя, да еще и турбина на выхлопе ее снижает, поскольку на свою раскрутку (ну, и разогрев себя, конечно) она забирает не только кинетическую, но и тепловую энергию газов (закон сохранения энергии неумолим, тут провод мимо счетчика не кинуть). Да еще и катализатор там тоже стоит, да-да! И система EGR, которая призвана, как раз-таки, снижать температуру сгорания в цилиндрах, дабы не образовывались оксиды азота. Непросто все…

Французы, которые первыми озаботились всей этой проблемой, придумали, что в топливо можно примешивать раствор минерала алланита (тот самый Eolys). Присутствие мелких кристалликов алланита, во-первых, снижает температуру горения сажи (осторожно предположу, что имеет место некий каталитический процесс, ибо уже смутно помню, как там на самом деле, а искать лень), а во-вторых, разрыхляет сажевые частицы, что тоже способствует их сгоранию. Соответственно температура сгорания сажи уже становится на сотню градусов ниже.

Фильтр делается из керамики, в которой выполнены поры достаточные для прохода молекул газа, но задерживающие частицы сажи. Маленькие поры, да. Полагаю, что вручную их не сверлят, а имеет место некий другой процесс, но и он, скорее всего, непрост, так как китайцы пока сажевые фильтры не освоили, оттого и цена на них соответствующая.

Кроме того, сажевые частицы сгорают, а вот кристаллы алланита, увы, нет. Их накопление-то и ограничивает ресурс сажевого фильтра в подобной системе. Впрочем, при условии правильной эксплуатации системы ресурс фильтра в среднем достигает 150 000 км. При цене замены фильтра (включая доливку Eolys и сопутствующую оплату труда) в 750 евро (это для Peugeot 407) и цене топлива в 1.50 евро/литр (так и живем, ага!), это равносильно прибавке в 0.3 л/100 км к расходу топлива. Не так уж и страшно, не так ли?

Есть системы сажевого фильтра, не использующие добавку в топливо. Там повышение температуры выхлопных газов, помимо прочих мер, достигается впрыском большего количества топлива. Впрыскивается оно либо под конец фазы рабочего хода (дабы догорело уже в катализаторе, который стоит прямо перед топливным фильтром), либо же топливо впрыскивается непосредственно в выпускной коллектор отдельным инжектором. Нетрудно догадаться, что впрыскиваемое топливо берется из бака и оплачивается все из того же кармана, который иначе платит за замену сажевого фильтра. Впрочем, и тут ресурс сажевого фильтра не бесконечен, поскольку фильтр неизбежно забивается несгораемыми частицами. Частицы эти берутся если не из солярки низкого качества (с высоким содержанием серы), то из несоответствующего масла. Ибо масло в цилиндры проникает всегда, даже у неизношенного двигателя, а в масле содержатся присадки. Вот почему для двигателей с сажевыми фильтрами предписано использование специальных масел, в которых содержание несгораемых присадок меньше.

Есть и еще одна разновидность фильтра, в котором керамическая сердцевина играет роль как фильтра, так и катализатора, за счет чего опять же обеспечивается ее разогрев (на катализаторе сгорает недогоревшее или дополнительное топливо). Ясное дело, такой фильтр будет самым дорогим, ибо в нем используются драгметаллы в достаточно нескромном количестве.

Чтобы не обеспечивать повышение температуры выхлопных газов только за счет лишнего впрыснутого топлива (мы же ведь пересели на дизель, дабы топливо-то экономить в конце концов!), применяются и другие уловки. Поступающий в двигатель воздух идет в обход интеркулера, чтобы был погорячее на впуске, отключается рециркуляция выхлопных газов, дабы жарче горело, регенерация фильтра происходит, когда двигатель работает под нагрузкой, а не на холостом ходу. Плюс эта нагрузка на двигатель создается дополнительно, но так, чтобы водитель не заметил: включается компрессор кондиционера, и генератор нагружается дополнительными потребителями типа вентиляторов на радиаторе (заодно и конденсор кондиционера обдует и температурный режим двигателя обеспечит), свечей накала, термоэлементов дополнительного отопителя (вот почему пассажиры не почувствуют, что кондиционер заработал!) и обогрева стекла.

Вы же не забыли: я тут собирался доказать, что обогрев стекла участвует в работе системы сажевого фильтра? И вот теперь представьте, что во всю эту сложную систему, управляющую не только двигателем, но и другими частями автомобиля, влезают шаловливые ручки чип- тюнера, который в разработке этого софта не участвовал и исходников его не имеет (кто ж ему их даст!). Система эта и так небезглючна, программных багов в ней хватает (не будем забывать, что она же еще и обеспечивает выполнение основной функции двигателя – выдавать ньютон-метры на выход!), а если из нее начнут выковыривать модули методом тыка…

Нет, иногда все проходит вполне даже гладко. В конце концов, если потом какие-то глюки вылезают, то кто его знает, отчего они там, на старой-то машине. Может и не из-за того, что софт поковыряли… Далее поскольку не все чип-тюнеры уточняют, что помимо чип-тюнинга надо бы еще и сам фильтр удалить физически, некоторые владельцы на этом и успокаиваются. А че, лампочка на панели больше на мешает, машина едет, проблема решена вроде как. И за все про все максимум 500 – 600 евро (это у крутых тюнеров, которые клянутся, что все будет ок) или 200-300 у контор попроще. Самые находчивые покупают китайский клон флеш-программера, скачивают пиратскую копию софта для чип-тюнинга и с этим оборудованием репрограммируют себе блок управления в машине за какие-то жалкие 50 евро. Если натура рисковая, и на новый блок управления деньги отложены на всякий случай, то почему бы и нет? В конце концов, от этого никто не умрет. Правда неудаленный из выхлопной системы фильтр регенерироваться уже никак не сможет, система управления о нем-то забыла. И через несколько тысяч он о себе напомнит полностью законопаченным выхлопом.

То-то я думаю, а что это у меня сейчас стоит Ford Focus с наглухо забитым фильтром, даже из выхлопной трубы почти не выходит ничего, а до сих пор ездил, как ни в чем не бывало, по словам хозяина. Может его уже того, оттюнинговали? Вот только как проверить теперь?

Опять же у Пежо до сих пор выковырять фильтр не было проблемой – его корпус разъемный, и добраться до сердцевины молотком и зубилом относительно несложно. А вот на таком же двигателе, стоящем на Форде и Вольво, сажевый фильтр заварен в единый неразъемный корпус с катализатором, да еще и с загнутой трубой с обоих концов – не подступиться. Резать пополам, выковыривать фильтр и потом заваривать обратно (да еще с высокой точностью, иначе не прикрутишь его обратно к двигателю, чтобы нигде не сифонило) – получится либо по цене сравнимо с новым, либо по доходу исполнителя сравнимо с восточно-европейскими зарплатами. Делать бизнес с такими расценками долго не получится – протянешь ноги.

Так что фильтр снял и отдал хозяину: хочешь помучиться – валяй, режь, долби, вари. Обещал завтра привезти, тогда я уже буду иметь хлопоты с его установкой на место…

Энтузиастами же изобретен метод помывки фильтра водой с мылом из керхера. Сказать, что совсем не помогает, не скажу: на какое-то время помогает. Вон в гараже мыли недавно, аж целый месяц машина ездила. Может, у кого и больше поездит. Тем более мы же не знаем, может фильтр был забит сажей из-за неисправности в системе и остановки регенерации, а не алланитом или серой.

Вот сажевую пробку сбили, остальное регенерировалось (допустим, неисправность вдруг сама прошла) в процессе езды, и еще несколько лет накатал довольный владелец, трубя на форумах о том, как он ловко не дал себя нагреть жадным механикам и дилершипам. Так что давайте и вы все мойте фильтры. Пилите, Шура, пилите…

Ведь чем больше знаешь, тем больше сомневаешься, и тем более ты склонен отбрасывать сомнительные решения, которые так восхитительно дешевы и просты с точки зрения того, кто не в теме. Но с другой стороны, чем больше знаешь, тем проще тебе считать и планировать наперед. И тогда замена сажевого фильтра или тормозных колодок уже не будут неприятной и дорогой неожи-данностью, а всего лишь одним из обычных расходов. За роскошь дышать чистым воздухом и при этом не ходить пешком я могу и заплатить.

Имеем фургон Primastar, как водится, – дизель (вероятность встретить бензиновый фургон в наших краях ниже, чем встретить Ferrari Testarossa; Тестароссу-то я видел, а вот бензиновый фургон – еще ни разу). Едет плохо, светит лампочкой неисправности двигателя, куча кодов ошибок и, вообще, состояние запущенное. Разгребаю проблемы одну за другой, и остается ошибка системы EGR, которая упорно появляется после стирания ошибок и последующих тест-драйвов. Среднестатистический механик или продвинутый автовладелец скажет, что надо менять клапан EGR. Особенно учитывая, что он электрический, неисправности его нередки, а пробег на момент ремонта без чуть-чуть полтораста тысяч километров. Тем более что кроме этого клапана в системе EGR на данном двигателе Renault F9Q больше ничего вроде и нет: клапан да трубка от выпускного коллектора. Механик продвинутый или рассудительный диагност скажет, что надо покурить мануал и схемы и проверить клапан и проводку на исправность, прежде чем бросаться на замену детали ценой хорошо за сотню евро.

Ведь чем отличается диагност от обезьяны-механика, так это умением отличать неисправную деталь от исправной не только на глаз и на ощупь, но и инструментально-приборным методом .

Начнем с проверки исправности клапана по той простой причине, что блок управления двигателя здесь надежно закрыт металлическим кожухом, прикрученным болтами со срывными головками. Это не для того, чтобы поиздеваться над диагностом, как можно в сердцах подумать, а для того чтобы повысить страховой рейтинг по защите от угона и, соответственно, загнать фургон в более низкую страховую группу – страховка дешевле. Ремонт, конечно, дороже получится, но страховать надо все фургоны и каждый год, а ремонтировать – только некоторые. Для корпоративного клиента с сотнями машин выигрыш очевиден, ну а для частного – как повезет. Ну, а клапан, вот он – прямо сверху на моторе, надо только снять корпус воздушного фильтра и три болта, которые держат клапан (на картинке клапан уже снят, справа вверху, а по центру чернеет дырка в коллекторе, куда он вставляется).

Как предлагает мануал проверить исправность клапана?

Замерьте четыре сопротивления, между пинами 1 и 5, 2 и 4, 4 и 6, 2 и 6. Если сопротивления не выходят за рамки допустимых значений (а разбросы допустимых значений даны наподобие «от 800 до 3600 ом при температуре +20»), значит клапан исправен. На этом месте я четко осознаю, что автор мануала держит его, читателя, за все ту же обезьяну, но отличающуюся от остальных гаражных обезьян умением читать и использовать мультимер.

Особенно трогательно указание температуры, при которой должны проводиться измерения. Так и представляю себе, как диагност несет снятый клапан в «Комнату Для Проведения Измерений», в которой поддерживается стабильная температура +20 зимой и летом, оставляет там клапан на несколько часов, чтобы он равномерно остыл или нагрелся до нужной температуры, а потом уже делает замеры сопротивлений и записывает на бумажку. Вы вот умаете, что я преувеличиваю, а на самом деле в учебном ролике по работам на системах Common Rail, который я смотрел в Пежо, предполагалось для данных работ выделять специальную комнату в мастерской, где будет поддерживаться кристальная чистота, а перед любой разборкой деталей и узлов системы питания их надо будет промывать и очищать специальной (!) жидкостью. Сие относилось и к операции по замене топливного фильтра, между прочим.

На самом деле, все гораздо проще и в то же время сложнее. Великий полководец Суворов говорил: «Тяжело в учении – легко в бою». В автосервис принято набирать на работу тех, кому было легко в учении. Что где-то в чем-то оправданно, пока речь идет о замене фильтров, колодок и масла… впрочем, в замене колодок есть свои тонкости, которые обезьяны не знают. Вообще-то и замена масла тоже не всегда им удается. Да и фильтры… Ну, ладно, надо же и им где-то работать, не так ли? В конце концов, деятельность неквалифицированных специалистов в автосервисе создает как минимум половину проблем, которые потом решает диагност. Вернемся к задаче проверки исправности клапана EGR.

Вот он красавец:

Начинать надо с понятия о том, для чего он тут нужен и как работает. Дизель, в отличие от бензинового двигателя, в камере сгорания на цикле рабочего хода, когда горит топливо, имеет избыток кислорода. Бензиновый мотор работает лучше всего, когда смесь воздуха и бензина подается в соотношении 14.7 к 1. Будет больше воздуха – смесь не вспыхнет от искры. Будет мало – тоже не сможет сгореть, огонь задохнется от нехватки кислорода.

А вот в дизель, сколько воздуха ни закачай, топливо в нем загорится все равно, ибо воздух сжат, нагрет сильнее и поджигает топливо безо всякой искры. Казалось бы, чем плохо: закачивай воздух в избытке, за него платить не надо. А плохо тем, что в воздухе много азота, собственно, большая его часть и есть азот. Азот при нормальной температуре окислов не образует, а вот при высокой – впол-не даже. И эти окислы азота вылетают в выхлопную трубу. Теперь мы в воздухе имеем оксиды азота NOx, добавляем к ним воду H2O из облаков и получаем азотную кислоту в виде кислотного дождя. А оно нам надо? Если ограничить поступление воздуха дроссельной заслонкой, мы теряем в экономичности и в моменте (ибо теперь засасывать воздух в цилиндры становится труднее), а зачем тогда дизель? Поэтому проблема решается путем замещения части воздуха, поступающего в цилиндры, выхлопными газами из выпускного коллектора. Выглядит несколько диковато, с точки зрения бензинщика или спортсмена, ибо мы чистый воздух заменяем на грязные газы, хуже гореть же будет! На самом деле остающегося кислорода хватает для нормального горения на большинстве режимов, а на холостом ходу и под полной нагрузкой EGR отключается.

А то вот читал тут одного английского специалиста по дизелям, так тот заявил на своем сайте: «А я и не знаю вообще, зачем эту EGR ставят, один вред от нее только». Расписался в собственной профессиональной неграмотности человек, ай-яй-яй!

Пропорцию выхлопных газов, поступающих в цилиндры, надо регулировать достаточно точно. Недодашь выхлопных газов – пойдут окислы азота, перегнешь палку в другую сторону – мотор начнет задыхаться и дымить сажей, что тоже нехорошо. Для этого надо иметь клапан, который может открываться на разное сечение, больше или меньше, и нужно как-то замерить, сколько фактически поступило газов. Последнюю функцию берет на себя датчик расхода воздуха, подобный MAF. А то, казалось бы, зачем он нужен, на дизелях-то? Датчик этот, конечно, измеряет, сколько прошло чистого воздуха, но суть в том, что при открытии клапана EGR и поступлении выхлопных газов во впускной коллектор, расход чистого воздуха становится меньше, чем он теоретически должен быть при данных оборотах, температуре и давлении. Вот эта разница между расчетным и фактическим значением сигнала MAF и позволяет вычислить, сколько поступило выхлопных газов, и подкорректировать положение клапана EGR. То есть имеем обратную связь и можем управлять системой точнее. MAF, таким образом, составляет неочевидную, но неотъемлемую часть системы EGR на современных дизелях.

Но я сильно отвлекся, вообще-то хотел лишь показать, какой я умный и как я круто умею проверить клапан EGR и безо всякого мануала)). Так вот на клапане мы имеем разъем и пять проводов на нем. Два провода – потолще сечением и три – тонких. Безо всякой схемы я вам скажу, что два толстых провода – это электропривод клапана, а три тонких – контроль его положения. Снимаем клапан, и

на пины от двух толстых проводов смело подаем 12 вольт, «плюс» и «минус». Если в клапане электромотор, он крутанется до одного из крайних положений, а при смене полярности – до другого. Но пока я чистил этот клапан от отложений нагара (да, тоже возможная причина), я заметил, что его заслонка подпружинена в закрытом положении и открывается, если поддеть отверткой. А значит тут у нас не электромотор с управлением реверсом полярности, а электромагнит, и управляется изменением скважности сигнала.

Так что если подать 12 вольт сюда, то заслонка сразу прыгнет до конца в открытое положение (полярность определяем методом тыка, ничего ему не станет). Прыгает, не заедает, открывается и закрывается, значит, силовая часть клапана в порядке. Теперь контроль положения. Это может быть потенциометр, а может и датчик Холла. Значит быстрее и надежнее проверка получится, если клапан подключить обратно к машине и включить зажигание. Теперь тыкаем вольтметром по тонким проводам: на одном 5 вольт – похоже, питание, на другом милливольты мелкие, двадцать с хвостиком – это масса, на третьем 1.06 вольта – должно быть, сигнал как плавно изменяется значение сигнала до 4 вольт (тут в идеале нужен хороший осциллограф, чтобы увидеть износ дорожки потенциометра или еще какие глюки сигнала). Вот и все! Клапан в порядке, 100%.

Несколько лет назад я был убежденным поклонником бензиновых моторов и считал, что дизелю место лишь на коммерческих машинах. Но постепенно, по мере покатушек на разных машинах, прогресса техники и, что немаловажно, освоения ее в плане ремонта и диагностики, я не то чтобы кардинально изменил свои взгляды, но, как минимум, ставлю дизель на одну ступеньку с бензиновым мотором. Ибо дизель уже не только экономичнее (как оно всегда и было) и не доставляет больше неприятных ощущений шумом и вибрациями (некоторые из них уже весьма даже приятны на слух), но и часто уже субъективно выигрывает по динамике за счет напористого момента на средних оборотах. Субъективно потому, что хотя по цифрам время разгона до сотни и максимальная скорость и бензиновых топ-версий лучше, но достигается этот разгон (ведь разгон нам всем практически интереснее максималки) в сопровождении рева мотора, выкручиваемого до красной зоны тахометра, и прохожих, испуганно оборачивающих головы на источник шума. По мере того как уходит молодость, производимый этим эффект на окружающих и пассажиров перестает нравиться, однако…

По сути дела, новейшие трехлитровые дизели сравнялись по характеристикам мощности и момента с пятилитровыми восьмерками недалекого прошлого и при этом остаются чуть ли не экономичнее, чем двухлитровые рядные четверки тех же лет. Да и крошечные полуторалитровые дизельки, в общем-то, везут машинку гольф-класса вполне приемлемо (для среднестатистического примерного семьянина) и, как показывает уже имеющийся опыт, имеют не такой уж и маленький ресурс даже в условиях поголовного пренебрежения техобслуживанием.

Ну, и, наконец, цена топлива и налоги забивают последний гвоздь – при практически той же динамике, топ-версии бензинок обходятся вдвое-втрое дороже в эксплуатации, и мысль о покупке такой машины начинает казаться глупой. Впрочем, я еще не зарекаюсь, потому что цены на подержанные варианты могут быть уж очень соблазнительными.

Андрей Бондаренко, «Заметки изирландии».

Журнал «Автомастер» № 6,7 -2013 (a- master. com. ua)

Сажевый фильтр с каталитическим покрытием.

Снижение выброса сажевых частиц является сегодня одной из сложнейших задач в области очистки отработавших газов (ОГ) дизелей. Помимо мероприятий, направленных на снижение образования сажи при сгорании топлива непосредственно в двигателе, особое внимание уделяется фильтрации газов на выпуске из него.

Одним из эффективных способов очистки газов от сажевых частиц является их задержание посредством специальных фильтров. Наибольшее распространение нашли системы, состоящие из нейтрализатора окислительного типа и сажевого фильтра. Помимо этого, фильтр позволяет практически непрерывно выжигать задержанную сажу без введения специальных добавок в топливо.

Последнее свойство достигнуто как применением особой конструкции фильтра, так и в результате его максимального приближения к двигателю.

Обычно на наших сервисах ремонт сводится к вырезанию фильтра и попытке перепрограммирования блока управления. Попробуем разобраться, а что же мы вырезаем на примере сажевого фильтра VW.

При сгорании дизельного топлива образуются вещества различного типа и вида. Работа непрогретого двигателя обычно сопровождается выбросами белого или сизого дыма, создаваемого каплями несгоревших или частично окисленных углеводородов, и выбросами альдегидов, присутствие которых в ОГ легко распознается по их характерному запаху.

На выпуске дизеля присутствуют не только газообразные вещества, но и твердые образования, размеры которых соизмеримы с размерами частиц пыли. Эти образования, получившие общее название «частицы» (Partikel), считаются вредными для здоровья людей и загрязняющими среду обитания.

Отработавшие газы дизеля .

ОБРАЗОВАНИЕ ВРЕДНЫХ ВЕЩЕСТВ В ПРОЦЕССЕ СГОРАНИЯ ТОПЛИВА

Интенсивность образования вредных веществ и в особенности сажи в значительной степени зависит от параметров процесса сгорания топлива в цилиндрах дизеля. На протекание процесса сгорания влияют как конструктивные параметры двигателя, так и состав топлива и атмосферные условия.

На приведенном ниже рисунке перечислены все исходные компоненты топливовоздушной смеси и получаемые в результате ее сгорания компоненты отработавших газов дизеля.

Отдельные компоненты отработавших газов дизеля оказывают различное действие на окружающую среду и здоровье человека.

Совершенно безвредными являются только кислород, азот и вода, которые входят в состав атмосферного воздуха.

Естественным компонентом атмосферного воздуха является двуокись углерода (углекислый газ), однако ее концентрация в воздухе близка к предельным значениям.

Углекислый газ не ядовит, но повышение его количества в атмосфере может привести к тепличному эффекту. К вредным для здоровья человека веществам относятся оксид углерода, углеводороды, двуокись серы, оксиды азота, частицы сажи и еще более трех десятков компонентов автомобильного выхлопа.

ВРЕДНЫЕ КОМПОНЕНТЫ ОТРАБОТАВШИХ ГАЗОВ

Оксид углерода (CO) или угарный газ возникает при неполном сгорании содержащего углерод топлива из-за недостатка кислорода. Это бесцветный газ, не имеющий запаха и вкуса. Он токсичен и особенно опасен: поглощает кислород крови человека, что может привести к кислородному голоданию мозга и летальному исходу.

Под понятием «углеводороды» подразумеваются многочисленные соединения различного типа (например, C6H6 или C8H18), которые образуются при неполном сгорании топлива.

Диоксид серы образуется при сгорании содержащего серу топлива. Это бесцветный газ с резким запахом. В настоящее время стремятся снизить содержание серы в топливе.

Оксиды азота (например, NO, NO2, …) образуются при сгорании топлива в двигателе в условиях высоких давлений и температур, а также в условиях избытка кислорода

Сажа образуется в результате неполного сгорания топлива при местном недостатке кислорода.

ЧАСТИЦЫ

Под понятие «частицы» подпадают твердые или жидкие образования, имеющие небольшие размеры. Они могут образовываться в результате износа деталей, измельчения и эрозии материалов, а также конденсации жидкостей. В частности, они образуются при неполном сгорании топлива и масла. В названных выше случаях образуются частицы различной формы, величины и структуры. Частицы относят к вредным веществам, так как ввиду малых размеров они перемещаются вместе с газами и при попадании в организм человека могут нанести вред ему.

ЧАСТИЦЫ САЖИ

При сгорании топлива в дизеле образуются частицы сажи. Это микроскопические углеродистые частицы диаметром приблизительно 0,05 мкм. Ядро частицы состоит из чистого углерода, а на нем адсорбируются различные углеводородные соединения, оксиды металлов и сера.

Предполагается, что некоторые углеводородные соединения опасны для здоровья человека. Конкретный состав частиц сажи зависит от применяемого в двигателе рабочего процесса, режимов его работы и состава топлива.

ПРОЦЕСС ОБРАЗОВАНИЯ ЧАСТИЦ САЖИ В ДИЗЕЛЕ

Образование сажи в дизеле зависит от ряда процессов, определяющих сгорание топлива. Это процессы подвода воздуха, впрыска топлива и распространения пламени.

Качество сгорания топлива определяется в значительной степени процессом образования топливовоздушной смеси. Из-за недостатка кислорода в некоторых зонах камеры сгорания образуется слишком богатая смесь, сгорание которой не может быть полным и сопровождается образованием частиц сажи.

Число и масса частиц зависят, в принципе, от качества протекающих в двигателе процессов смесеобразования и сгорания. Топливная система с насос-форсунками обеспечивает впрыск топлива под очень высоким давлением и с соответствующим требованиям двигателя протеканием подачи по времени. Благодаря этому создаются условия для повышения эффективности процесса сгорания и снижения образования частиц сажи. Однако высокие давления впрыска и соответствующая им повышенная мелкость распыливания топлива не могут обеспечить достаточное измельчение частиц сажи. Измерения размеров этих частиц показали, что их распределение по величине практически не зависит от способа смесеобразования, т. е. оно очень близко у двигателей с вихревой камерой сгорания и у двигателей с непосредственным впрыском посредством системы Common Rail или насос-форсунок.

ИЗМЕНЕНИЕ КОНСТРУКЦИИ ДВИГАТЕЛЯ

Снизить выброс вредных веществ можно введением мероприятий, связанных с изменением конструкции самого двигателя. Удачная оптимизация рабочего процесса может привести к существенному снижению образования вредных веществ.

К этим мероприятиям относятся:

Оптимизация формы впускных и выпускных каналов, создающих направленное движение воздуха в камере сгорания.

Повышение давлений впрыска, например, посредством насос-форсунок;

Оптимизация камеры сгорания, в частности за счет уменьшения «вредных» объемов и формы выемки в поршне.

ОЧИСТКА ОТРАБОТАВШИХ ГАЗОВ

Выбросы в атмосферу образовавшихся при сгорании топлива частиц сажи могут быть снижены проведением мероприятий по очистке отработавших газов после их выпуска из цилиндров двигателя. При этом имеют в виду прежде всего, систему фильтрации, способную задерживать частицы сажи.

Различают два вида регенерации сажевых фильтров: с применением присадок к дизельному топливу и с применением каталитического покрытия фильтрующего элемента. Ниже приведен описание устройства и принципа действия сажевого фильтра с каталитическим покрытием.

СИСТЕМА ОЧИСТКИ ГАЗОВ С ПРИМЕНЕНИЕМ ПРИСАДОК К ДИЗЕЛЬНОМУ ТОПЛИВУ

Эта система находит применение на автомобилях, у которых сажевый фильтр находится на относительно большом расстоянии от двигателя. В этом случае температура отработавших газов на входе в фильтр недостаточна для выжигания сажи в нем, поэтому применяют присадки к топливу, которые снижают температуру воспламенения сажи до необходимого уровня.

СИСТЕМА ОЧИСТКИ ГАЗОВ С САЖЕВЫМ ФИЛЬТРОМ, ИМЕЮЩИМ КАТАЛИТИЧЕСКОЕ ПОКРЫТИЕ

Эта система применяется на автомобилях с сажевым фильтром, расположенным близко от двигателя. В этом случае температура газов на коротком пути до фильтра остается достаточно высокой для сжигания сажи.

1 – Блок управления комбинации приборов J285

2 – Блок управления двигателем

3 – расходомер воздуха

4 – дизель

5 – датчик температуры перед турбокомпрессором G507

6 – турбокомпрессор

7 – датчик температуры перед сажевым фильтром G506

8 – датчик кислорода G39

9 – сажевый фильтр

10 – датчик 1 перепада давления на сажевом фильтре G450

11 – датчик температуры после сажевого фильтра G527

12 – глушитель.

САЖЕВЫЙ ФИЛЬТР

Сажевый фильтр с каталитическим покрытием устанавливается после турбокомпрессора в непосредственной близости от двигателя. В данном случае применяется сажевый фильтр с каталитическим покрытием, который конструктивно объединен с нейтрализатором окислительного типа. Таким образом, имеющий общий корпус агрегат выполняет функции как фильтра, так и нейтрализатора.

Сажевый фильтр задерживает содержащиеся в ОГ частицы сажи. Функция нейтрализатора заключается в окислении углеводородов (HC) и оксида углерода (CO)до воды (H2O) и диоксида углерода (CO2).

УСТРОЙСТВО

Матрица сажевого фильтра представляет собою ячеистую структуру из керамики на базе карбида кремния. Керамическая матрица заключена в металлический корпус. Она пронизана множество параллельно расположенных каналов малого сеченья, закрытых попеременно с одной или другой стороны. Поэтому различают впускные и выпускные каналы, разделенные между собойфильтрующими стенками. Фильтрующие стенки состоят из пористого карбида кремния. Они покрыты смесьюоксидов алюминия и церия, выполняющих функцию подложки для катализатора, в качестве которого используется благородный металл – платина. Катализатор – это вещество, которое способствует протеканию химической реакции, но само при этом не изменяется и новых соединений не образует.

ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ

Так как каналы фильтра закрыты попеременно со стороны впуска и выпуска, содержащие частицы сажи газы вынуждены проходить через пористые стенки из карбида кремния. При этом частицы сажи задерживаются во впускных каналах, а газ свободно проходит через поры стенок каналов.

ЗОНЫ САЖЕВОГО ФИЛЬТРА С КАТАЛИТИЧЕСКИМ ПОКРЫТИЕМ

Сажевый фильтр должен быть относительно длинным, чтобы обеспечить улавливание достаточно большого количества сажи. Помимо этого, он должен содержать достаточное для обеспечения каталитического действия количество платины. Каталитическое покрытие распределено по длине фильтра не равномерно, а по зонам. В передней зоне платины значительно больше, чем в задней зоне. Неравномерное распределение платины по зонам имеет следующие преимущества.

При работе двигателя на обычных режимах передняя часть сажевого фильтра нагревается быстрее, чем его задняя часть. Поэтому относительно большое количество платины в этой зоне способствует ускорению ее каталитического действия. При этом говорят о хороших пусковых качествах сажевого фильтра.

В процессе регенерации выгорание сажи сопровождается сильным нагревом задней части фильтра. Но высокие температуры приводят к постепенному разрушению слоя платины. Поэтому можно сэкономить на дорогостоящей платине, снижая толщину покрытия в задней зоне фильтра.

С другой стороны, уменьшение количества платины в задней зоне обосновано процессами старения фильтра. В процессе эксплуатации автомобиля в задней части фильтра накапливается больше снижающих каталитическое действие платины отложений, чем в его передней части.

РЕГЕНЕРАЦИЯ ФИЛЬТРА

Чтобы предотвратить чрезмерное повышение сопротивления фильтра и снижение его работоспособности необходимо время от времени освобождать его от сажи.

В процессе регенерации накопленные в фильтре частицы сажи выжигаются (окисляются). Различают активную и пассивную регенерацию сажевого фильтра с каталитическим покрытием. Для водителя процесс регенерации протекает незаметно.

Фильтрующие стенки состоят из пористого карбида кремния.

Они покрыты смесью оксидов алюминия и церия выполняющих функцию подложки для катализатора, в качестве которого используется благородный метал – платина.

Катализатор – это вещество, которое способствует протеканию химической реакции, но само при этом не изменяется и новых соединений не образуется.

ПАССИВНАЯ РЕГЕНЕРАЦИЯ

При пассивной регенерации выжигание сажи производится непрерывно и без специального вмешательства в управление двигателем. При расположении сажевого фильтра вблизи от двигателя, температура поступающих в него газов может достигать, например, при движении на автомагистрали порядка 350–500°С. При этом протекают реакции, в результате которых частицы сажи взаимодействуют с диоксидом азота и превращаются в диоксид углерода. Этот многоступенчатый процесс протекает непрерывно над слоем платины, которая выполняет функцию катализатора.

ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ

NOX + O2 образуют NO2

Диоксид азота (NO2) реагирует с углеродом (C) сажевых частиц. В результате получаются окись углерода (CO) и окись азота (NO).

NO2 + C образуют CO + NO

Окись углерода (CO) и окись азота (NO) реагируют с кислородом (O2), образуя диоксид азота (NO2) и диоксид углерода (CO2).

CO + NO + O2 образуют NO2 + CO2

АКТИВНАЯ РЕГЕНЕРАЦИЯ

При активной регенерации частицы сажи выжигаются в условиях высоких температур, получаемых в результате направленного управления двигателем. Для эксплуатации автомобиля в городе характерны небольшие нагрузки двигателя, а соответствующие им невысокие температуры ОГ не обеспечивают пассивную регенерацию сажевого фильтра. При этом частицы сажи не удаляются из фильтра и забивают его каналы. При скоплении в фильтре определенного количества сажи запускается процесс его активной регенерации, протекающий по командам системы управления двигателем.

Процесс активной регенерации длится приблизительно 10 минут. При этом температура ОГ повышается до 600÷650°C, что достаточно для окисления сажи до диоксида углерода.

ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ

При активной регенерации частички сажи сгорают благодаря высокой температуре ОГ. При этом образующий частицы сажи, углерод соединяется с кислородом, образуя диоксид углерода C + O2 образуют CO2 .

ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ ФИЛЬТРА ПРИ АКТИВНОЙ РЕГЕНЕРАЦИИ

Частицы сажи скапливаются во впускных каналах.

Необходимость в проведении активной регенерации определяется блоком управления двигателем по сигналам, поступающим с расходомера воздуха, датчиков температуры ОГ перед и после сажевого фильтра, а также датчика перепада давления на нем. Чистый сажевый фильтр оказывает небольшое сопротивление потоку газов.

Заполненный сажевый фильтр оказывает большое сопротивление потоку газов.

При заполнении фильтра сажей до определенной величины, система управления двигателем запускает процесс активной регенерации

ФУНКЦИИ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ДВИГАТЕЛЕМ ПРИ ПРОВЕДЕНИИ АКТИВНОЙ РЕГЕНЕРАЦИИ

Степень заполнения фильтра сажей определяется блоком управления по его газодинамическому сопротивлению.

Высокое сопротивление фильтра является признаком накопления в нем предельно допустимого количества сажи, поэтому блок управления двигателем запускает процесс активной регенерации. При этом выполняются следующие функции:

Прекращается рециркуляция ОГ, чтобы повысить температуры сгорания топлива;

Чтобы повысить температуру ОГ, производится дополнительный впрыск топлива, подаваемого после основной дозы, а именно, при повороте коленчатого вала на 35° после ВМТ;

Подача воздуха в двигатель снижается посредством регулируемой дроссельной заслонки с электроприводом;

Давление наддува поддерживается на уровне, при котором водитель не может заметить перевод двигателя на режим рециркуляции.

Эти мероприятия позволяют кратковременно повысить температуры скопившаяся в фильтре сажа окисляется до диоксида углерода. После проведения активной регенерации полностью восстанавливается способность фильтра задерживать содержащуюся в ОГ сажу.

СТЕПЕНЬ ЗАПОЛНЕНИЯ ФИЛЬТРА САЖЕЙ

Блок управления двигателем постоянно контролирует степень заполнения фильтра сажей, рассчитывая его газодинамическое сопротивление. При этом объемный расход газов соотносится с перепадом давления на сажевом фильтре.

ПЕРЕПАД ДАВЛЕНИЯ НА ФИЛЬТРЕ

Перепад давления на сажевом фильтре определяется посредством дифференциального датчика давления.

Блок управления двигателем определяет газодинамическое сопротивление сажевого фильтра по отношению перепада давления к объемному расходу ОГ. А газодинамическое сопротивление фильтра является мерой его заполнения сажей.

ОБЪЕМНЫЙ РАСХОД ОГ

Объемный расход ОГ рассчитывается блоком управления двигателем по величинам массового расхода воздуха на входе в двигатель и температуры ОГ перед фильтром.

Массовый расход ОГ практически равен массовому расходу воздуха, который определяется посредством расходомера. Объемный расход ОГ зависит, однако, от температуры.

Последняя определяется посредством датчиков температуры до и после сажевого фильтра.

Получая данные о температуре ОГ, блок управления двигателем может рассчитать объемный расход ОГ по величине массового расхода воздуха.

ВПРЫСК ТОПЛИВА ПРИ ДВИЖЕНИИ АВТОМОБИЛЯ НАКАТОМ

При экстремальных условиях движения в городе с резко меняющейся нагрузкой двигателя и частым движением накатом, необходимо предпринимать особые меры для регенерации фильтра. Так как при движении накатом топливо в цилиндры двигателя обычно не впрыскивается, температура ОГ не поднимается до необходимого для регенерации фильтра уровня.

Поэтому для проведения регенерации фильтра при движении накатом впрыскивают увеличенные дозы топлива, а именно при повороте коленчатого вала на 35° после ВМТ. Ввиду отсутствия основной дозы топлива, впрыскиваемого при положении поршня вблизи ВМТ, поступившее в цилиндры двигателя на такте расширения топливо пары топлива сгорают в сажевом фильтре, а выделяющееся при этом тепло обеспечивает повышение температуры ОГ до необходимого для его регенерации поддерживающего регенерацию топлива регулируются по сигналам датчика температуры ОГ, установленного после сажевого фильтра.

Кулачки привода насос-форсунок у дизелей с сажевым фильтром имеют специальный профиль, обеспечивающий впрыск дополнительных доз топлива.

При этом соответствующее подаче топлива движение плунжера завершается позже, чем у двигателей без сажевого фильтра. Благодаря этому остается активный ход плунжера для подачи дополнительной дозы топлива с достаточно большим запаздыванием.

ДАТЧИК ПЕРЕПАДА ДАВЛЕНИЯ НА САЖЕВОМ ФИЛЬТРЕ, ИСПОЛЬЗОВАНИЕ СИГНАЛА ДАТЧИКА

Этот датчик служит для измерения перепада давления ОГ на сажевом фильтре. Его сигналы используются совместно с сигналами датчиков температуры перед и после сажевого фильтра, а также с сигналами расходомера воздуха для определения степени заполнения фильтра сажей.

ПОСЛЕДСТВИЯ ПРИ ОТСУТСТВИИ СИГНАЛА ДАТЧИКА

При отсутствии сигнала датчика перепада давления регенерация сажевого фильтра производится периодически по пробегу или по времени эксплуатации автомобиля. Однако длительное время регенерация по такому принципу не может быть надежной.

Поэтому после определенного числа циклов регенерации сначала загорается контрольная лампа сажевого фильтра, а затем начинает мигать контрольная лампа свечей накаливания. Водитель предупреждается таким образом о необходимости обращения в сервисное предприятие.

УСТРОЙСТВО ДАТЧИКА

У датчика перепада давления 1 предусмотрены два штуцера: один из них соединен с трубкой для измерения давления перед сажевым фильтром, а другой – после него. Внутри датчика находится мембрана с пьезоэлементами, на которую действует разность давлений.

ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ

САЖЕВЫЙ ФИЛЬТР ЧИСТЫЙ

Если в фильтре находится очень мало сажи, давления перед ним и после него практически равны. При этом мембрана с пьезоэлементами находится в исходном положении.

ФИЛЬТР ЗАПОЛНЕН САЖЕЙ

Ввиду увеличения сопротивления фильтра при накоплении в нем сажи, давление ОГ перед фильтром увеличивается. Давление ОГ после фильтра практически не изменяется.

Мембрана прогибается в соответствии с действующей на нее разности давлений. Деформация мембраны влечет за собой изменение омического сопротивления включенных по мостовой схеме пьезоэлементов. Выходное напряжение моста усиливается и преобразуется в электронной схеме

датчика, сигнал с которой поступает в блок управления двигателем. По величине этого сигнала блок управления двигателем определяет степень заполнения фильтра сажей и при необходимости вырабатывает команду на его регенерацию.

ДАТЧИК ТЕМПЕРАТУРЫ ПЕРЕД САЖЕВЫМ ФИЛЬТРОМ

Устанавливаемый перед сажевым фильтром датчик температуры содержит резистор с положительным температурным коэффициентом PTC (Positiver Temperatur Coeffizient). То

есть сопротивление резистора увеличивается с повышением его температуры.

Этот датчик служит для измерения температуры ОГ в месте его установки на выпускном трубопроводе перед сажевым фильтром.

Сигналы датчиков температуры перед и после сажевого фильтра используются в блоке управления двигателем для расчета объемного расхода ОГ, а затем степени заполнения фильтра сажей.

Точное определение степени заполнения фильтра сажей возможно только при совместном использовании сигналов расходомера воздуха, датчиков температуры ОГ перед и после фильтра, а также датчика перепада давления ОГ на фильтре.

Помимо сигналов указанных выше датчиков в системе управления, предусмотрена подача аварийного сигнала, который используется для защиты сажевого фильтра от действия слишком высоких температур ОГ.

После прекращения поступления сигнала датчика температуры перед фильтром его регенерация производится периодически по пробегу или по времени эксплуатации автомобиля. Так как регенерация в этом режиме не должна повторяться многократно, после определенного числа ее циклов включается сначала контрольная лампа сажевого фильтра, а затем начинает мигать контрольная лампа свечей накаливания. Водитель предупреждается таким образом о необходимости обращения в сервисное предприятие.

ДАТЧИК ТЕМПЕРАТУРЫ ПОСЛЕ САЖЕВОГО ФИЛЬТРА

Устанавливаемый после сажевого фильтра датчик температуры содержит резистор типа PTC. По сигналу датчика температуры после фильтра блок управления двигателем регулирует дозу топлива, впрыскиваемую в цилиндры двигателя на такте расширения при движении автомобиля накатом. Эта доза уменьшается с повышением температуры ОГ после фильтра.

Сигнал датчика температуры после сажевого фильтра используется также для его защиты от действия слишком высоких температур ОГ.

После прекращения поступления сигнала датчика температуры перед фильтром, его регенерация производится периодически по пробегу или по времени эксплуатации автомобиля.

Так как регенерация в таком режиме не может обеспечить нормальную работу сажевого фильтра в течение длительного времени, после определенного числа ее циклов включается контрольная лампа сажевого фильтра, а затем начинает мигать контрольная лампа свечей накаливания. Таким образом водитель предупреждается о необходимости обращения в сервисное предприятие.

ДАТЧИК ТЕМПЕРАТУРЫ ПЕРЕД ТУРБОКОМПРЕССОРОМ

Сигнал этого датчика используется блоком управления двигателем при расчете начала подачи и дозы дополнительно впрыскиваемого топлива при регенерации сажевого фильтра. Выжигание накопленной в нем сажи обеспечивается повышением температуры ОГ до необходимого уровня. Помимо этого, по сигналу данного датчика осуществляется защита турбокомпрессора от действия слишком высоких температур.

При выходе датчика температуры из строя, защита турбокомпрессора от перегрева не действует.

Поэтому регенерация сажевого фильтра отменяется, а водитель предупреждается посредством контрольной лампы свечей накаливания о необходимости обращения в сервисное предприятие. При этом рециркуляция ОГ прекращается, чтобы снизить образование сажи.

ДАТЧИК КИСЛОРОДА

В данном случае применяется датчик кислорода с широкополосной характеристикой. Обычно он устанавливается на выпускном коллекторе перед нейтрализатором.

Датчик кислорода позволяет определять его концентрацию в ОГ в достаточно широком диапазоне измеряемых значений. У автомобилей с сажевым фильтром направляемый в блок управления двигателем сигнал этого датчика помогает повысить точность определения дополнительной дозы

топлива и момента ее подачи при проведении регенерации фильтра. Наибольшая эффективность процесса регенерации достигается при определенной минимальной концентрации кислорода в ОГ и достаточно высокой их температуре. Регулирование при этом производится по сигналу датчика кислорода, который дополняется сигналом датчика температуры перед турбокомпрессором. При отсутствии сигнала датчика параметры регенерации определяются менее точно, но она проводится достаточно надежно. При выходе датчика кислорода из строя может иметь место повышенный выброс оксидов азота.

РАСХОДОМЕР ВОЗДУХА

На впускном трубопроводе устанавливается термоанемометрический расходомер воздуха пленочного типа. По его сигналу блок управления двигателем достаточно точно определяет массовый расход воздуха, поступающего в цилиндры двигателя.

В системе управления регенерацией сажевого фильтра сигнал расходомера воздуха используется для расчета объемного расхода ОГ с последующим определением степени наполнения фильтра сажей. Сигнал расходомера воздуха используется для определения степени наполнения фильтра сажей только совместно с сигналами датчиков температуры перед и после фильтра, а также с сигналом датчика давления.

При отсутствии сигнала расходомера воздуха регенерация сажевого фильтра производится сначала периодически по пробегу или по времени эксплуатации автомобиля.

Так как регенерация в таком режиме не может обеспечить нормальную работу сажевого фильтра в течение длительного времени, после определенного числа ее циклов включается контрольная лампа сажевого фильтра, а затем начинает мигать контрольная лампа свечей накаливания. Водитель предупреждается таким образом о необходимости обращения в сервисное предприятие.

КОНТРОЛЬНАЯ ЛАМПА САЖЕВОГО ФИЛЬТРА

Контрольная лампа сажевого фильтра находится на комбинации приборов. Она загорается, если регенерация фильтра невозможна, например, из-за длительной эксплуатации автомобиля в режиме движения на короткие расстояния. При длительной эксплуатации автомобиля в режиме движения на короткие расстояния регенерация сажевого фильтра может оказаться невозможной из-за слишком низкого уровня температур ОГ. В таких случаях фильтр может быть поврежден или заблокирован сажей. Чтобы предупредить водителя о возможности нежелательных последствий, на комбинации приборов предусмотрена контрольная лампа сажевого фильтра, которая загорается при накоплении в нем определенного количества сажи.

Если эта лампа загорелась, водителю рекомендуется двигаться в течение приблизительно 15 минут с равномерной по возможности скоростью, которая должна превышать 60 км/ч. Наиболее эффективно фильтр регенерируется при движении автомобиля на 4-ой или 5-ой передачах и работе двигателя с частотой вращения около 2000 об/мин. При завершении регенерации контрольная лампа должна погаснуть.

Если, несмотря на проведение мероприятий по выжиганию сажи, контрольная лампа не гаснет, загорается контрольная лампа свечей накаливания, и на дисплей комбинации приборов выводится предупреждение «Неисправность двигателя, сервис». После этого водитель должен обратиться в ближайшее сервисное предприятие.

ЭКСПЛУАТАЦИЯ АВТОМОБИЛЯ С КОРОТКИМИ ПРОБЕГАМИ

Чтобы запустить процесс регенерации сажевого фильтра, система управления двигателем обеспечивает повышение температуры ОГ.

Однако при длительной эксплуатации автомобиля с короткими пробегами не всегда удается повысить эту температуру до уровня, необходимого для регенерации фильтра. При последующей регенерации переполненного фильтра возможно его повреждение из-за перегрева в результате сгорания увеличенного количества сажи.

Возможно также блокирование фильтра при переходе на режимы с повышенными нагрузками. В последнем случае двигатель может заглохнуть.

Чтобы предотвратить нежелательные последствия несостоявшейся регенерации фильтра, система управления включает контрольную лампу сажевого фильтра при определенном его заполнении или после нескольких несостоявшихся запусков режима регенерации. Водитель предупреждается таким образом о необходимости проведения регенерации фильтра в кратчайшие сроки. Он может это сделать, повысив скорость автомобиля до значений, при которых температура ОГ повышается до необходимого для регенерации уровня.

ТРЕБОВАНИЯ К ТОПЛИВУ

Необходимо обращать внимание на соответствие топлива стандарту DIN, указанному в Руководстве по эксплуатации автомобиля.

Использование биодизельного топлива не допускается. При позднем впрыскивании этого топлива возможно попадание его несгоревшей части на стенки цилиндров. Движущиеся поршни сбрасывают это топливо в картер, где оно попадает в масло. Соответствующее стандартам топливо испаряется при работе двигателя на обычных режимах и удаляется таким образом из масла. Биодизельное топливо при этом полностью не испаряется, так как температуры его кипения выше, чем у обычного топлива. Разжиженное топливом масло может быть причиной повреждения деталей двигателя.

Если топливо содержит много серы, фильтр быстро заполняется сажей, и повышается частота циклов его о регенерации, что приводит к повышенному расходу топлива.

Сергей Уктусов

Журнал Автомастер (a — master . com . ua ) № 9-2012 и 11-2012

Опытные автолюбители смотрят на сажевый фильтр (DPF) как на абсолютно ненужный элемент. Его функция - снижать вредные выбросы в окружающую среду. Водителям относятся к компоненту снисходительно, так как технических характеристик мотора он не улучшает. Проходя через фильтр, отработанные газы встречают серьезное сопротивление, для преодоления которого мотор должен тратить определенное количество мощности. Это лишь одна из причин, почему водители недолюбливают сажевики.

Что такое сажевый фильтр на авто?

DPF задерживает частицы сажи, которые содержат отработанные газы дизельного двигателя. С 2009 года фильтры стали обязательными к применению, до этого использовались только на тяжелых грузовиках. Они уменьшают содержание вредных веществ в выхлопе на 90%. Сажа оседает на стенках компонента, что со временем приводит к его засорению - появляется необходимость чистки (регенерации). Способ чистки зависит от вида элемента. Распространены фильтры таких видов:

• с каталитическим покрытием (состоит из керамической матрицы с каналами, фильтрующими выхлоп);
• с активным восстановлением (содержит присадку, которая автоматом вспрыскивается в топливо, когда электронная система определит факт засорения).

В присадке самоочищающегося элемента содержится церий - химический элемент, способствующий разрушению сажевых отложений. Запасы присадки нужно восполнять через каждые 80 000 км. Присадка расходуется быстрее, если применяют некачественное топливо.

Сажевый фильтр: принцип работы и устройство

Размер сажевых частиц очень мал. На 90% они состоят из углерода, и задержать их обычными средствами почти невозможно, поэтому в фильтрующем устройстве применяется диффузия. Матрица состоит из сети трубок, торцы которых закрыты с разных сторон. Сажа поступает со стороны мотора. Ее частицы не могут пройти дальше - они проникают в соседние каналы сквозь стенки фильтра, после чего покидают матрицу. Во время прохода из одного канала в другой удерживаются даже очень мелкие частицы.

Сажевик выглядит довольно просто, хотя его устройство трудно назвать таковым. Он похож на металлический цилиндр. Для подключения цилиндра к очищающей системе на нем с двух сторон расположены патрубки. Внутри цилиндра матрица. Сажевик также содержит:

• датчик давления;
• температурный датчик.

Способы установки сажевика бывают разными - это зависит от конструкции компонента. Используются как матрицы с каталитическим покрытием внутри, так и обычные. Во втором случае на мотор приходится ставить катализатор.

Где находится сажевый фильтр?

Сажевый фильтр на дизеле стоит в трубе выхлопа газов. Из-за особенностей конструкции деталь могут ставить за выпускной коллектор. Температура выхлопа там на максимальном уровне, поэтому устройство имеет специальное покрытие и соединено с катализатором.

Также оно может располагаться между глушителем и катализатором.

Виды сажевых фильтров

Для регенерации сажи разработали фильтры 2 видов.

Сажевик с каталитическим покрытием

Устройство ставят рядом с мотором. На входе должна создаваться высокая температура. В этом элементе есть керамическая матрица, состоящая из множества небольших каналов, которые устроены так, что через один ряд торцы или открыты, или закрыты для принятия отработанных газов. Пористые стенки создают фильтрующий эффект. Проходя через них, сажа оседает, затем подвергается окислению катализатором.

Частицы сажи - твердое вещество, постепенно накапливающееся в фильтре. Поэтому фильтр нужно периодически чистить. Регенерация бывает пассивной и активной. При пассивной регенерации находящиеся в саже вредные вещества после контакта с кислородом преобразуются в безопасную углекислоту. Активная регенерация - сложный процесс, за ним следят сразу два датчика.

Автоматический сажевик

Он размещен за каталитическим нейтрализатором. Применение присадок позволяет увеличить температуру выхлопа до максимума, в результате сажа нейтрализуется. Датчики срабатывают, как только фильтр заполняется сажевыми отложениями. Матрица изготовлена из материала, способного долгое время выдерживать повышенные температуры.

Регенерация

Сначала под воздействием газов происходит испарение оболочек гранул, потом церий высвобождается. Затем при его попадании на мембрану происходит воспламенение, и температура газов сильно повышается. Разогрев носит локальный характер, поэтому для системы это безопасно. Конечно, керамическая решётка постепенно разрушается, но этот процесс очень продолжительный.

DPF располагаются близко к мотору. Поэтому никаких дополнительных приспособлений, чтобы максимально разогреть газ, не требуется. Горячие газы сразу же попадают в фильтр, выжигая сажу. Такая процедура может быть проведена только при движении на полной скорости, поэтому автомобиль иногда нужно предельно разгонять.

Не стоит проводить процедуру регенерации каждый день - отталкивайтесь от интенсивности образования сажных отложений.

Забитый сажевик использовать нельзя, потому что со временем это разрушит двигатель. В сервисных центрах есть оборудование, запускающее процесс принудительной регенерации. Но этого сделать не получится, если фильтр забит сверх нормы. Здесь уже нужно производить промывку специальными средствами, что позволит удалить основную часть отложений. Промывка может быть проведена одним из 2 способов:

• частичная промывка (элемент не снимается);
• глубокая промывка (подразумевающая снятие элемента).

Частичная промывка производится при помощи пистолета-распылителя, трубки и специального средства. Также понадобится компрессор, который будет создавать необходимое давление. Снимаем температурный датчик, открываем доступ к фильтру и очищаем его. На одну процедуру уходит до литра очищающей жидкости, в качестве которой обычно используют NUNAP MP 131. Потом датчик возвращаем на место.

При глубокой промывке элемент снимаем полностью, промываем его специальным средством - например, DPF Cleaner. Активная жидкость нейтрализует сажные отложения, и они легко удаляются подаваемой под напором водой. Очистка более эффективна, если она проводится при помощи компрессора. После очистки фильтрующий элемент просушиваем, потом ставим на место.

Промывка далеко не всегда позволяет полностью уничтожить засор. Если этого сделать не удаётся, лучше купить и поставить новый элемент.

В средствах для промывки содержатся вредные для кожи вещества, поэтому процедуру нужно проводить только в защитных перчатках.

Удаление сажевого фильтра: последствия

Замена фильтрующего элемента - дорогая процедура, поэтому некоторые предпочитают просто компонент удалять. То, что могут быть негативные последствия, мало кого останавливает. По правилам перед удалением элемента нужно перепрошить блок управления - иначе будет «гореть» аварийный режим.

Процедуру перепрошивки лучше проводить в сервисных центрах - это очень ответственная работа. Вот что водитель при этом выигрывает:

• Сопротивление выходу газов будет устранено, поэтому мощность мотора увеличится.
• Не придется постоянно тратить деньги на новые фильтры.
• Расход топлива будет уменьшен.

После снятия фильтрующего элемента можно забыть про поездку на своем автомобиле в Европу - гарантия на машину аннулируется. Обороты турбины могут повыситься до такого состояния, что будет слышен их свист. На высокой скорости из выхлопной трубы будут вылетать кусочки сажи - это можно наблюдать невооружённым взглядом. Показатели выброса ухудшатся еще и из-за того, что придется вырезать катализатор, а неграмотная перепрошивка вполне может привести к прогоранию выхлопной системы.

Система фильтрации сажевых отложений предназначена для улучшения экологических показателей. Скорее всего, когда-нибудь за отсутствие такой системы в машине будут штрафовать. Так зачем же ее удалять? Машина будет ехать немного быстрее, но негативных последствий при этом так много, что оно того явно не стоит.

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

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

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

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

Существует два вида регенерации сажевого фильтра: активная и пассивная.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

С уважением, Андрей Червяков.

Введение в 2005 году экологического стандарта ЕВРО-4, регламентирующего количество вредных выбросов в окружающую среду автомобилями с двигателями внутреннего сгорания, вынудил производителей автомобилей применить техническое решение, которое позволило бы добиться значительного снижения выбросов вредных и опасных для здоровья человека веществ (сажа, оксид азота NOx, оксид углерода и др.)

Именно по этой причине, большинство современных дизельных автомобилей, выпущенных с 2004 года, оборудованы системой нейтрализации сажи, основным элементом которой является “противосажевый фильтр”.

Само название - «сажевый фильтр» - поясняет его предназначение: задерживать частицы сажи, которые являются продуктом сгорания дизельного топлива.

Наиболее широко распространены следующие сажевые фильтры дизельных двигателей:

1) DPF (Diesel Particulare Filter) сажевые фильтры закрытого типа
2) FAP (Filtre a Particules) сажевые фильтры закрытого типа с функцией регенерации

Принцип работы сажевого фильтра

Сажевый фильтр представляет собой металлический цилиндр, заполненный специальным жаростойким керамическим материалом с ячеистой структурой, который способен задерживать мелкие сажевые частицы. Блок управления двигателем отслеживает пропускную способность сажевого фильтра и в случае необходимости запускает регенерацию, т.е. процесс очистки фильтра от накопившейся в нем сажи. Регенерация бывает пассивной и активной. При пассивной регенерации, сажа сжигается в процессе движения машины под нагрузкой, например, при движении по трассе, когда температуре в фильтре достигает 350-400 градусов и выше. При движении по городу или на малые расстояния, в случае когда не удается разогреть сажевый фильтр до нужной температуры, а датчики фиксируют что наполненность фильтра выше нормы, то запускается процесс активной регенерации. Для этого, в цилиндры мотора, после основной порции топлива, подаётся ещё одна дополнительная, клапан EGR перекрывается, при необходимости изменяется алгоритм управления геометрией турбины. Не полностью сгоревшая смесь, через выпускной коллектор попадает в катализатор, который установлен перед сажевым фильтром, и там происходит её дожиг. При этом температура выхлопных газов проходящих через катализатор значительно повышается. Дальнейшее движение разогретых газов по выпускному тракту, приводит к повышению температуры в сажевом фильтре до 500-700 градусов. Сажа начинает выжигаться. Об этом может свидетельствовать чёрный дым, выходящий из трубы. Моментальный расход топлива и обороты холостого хода повышаются.

В системе выпуска отработавших газов турбо дизельных автомобилей отвечающих стандарту Euro-4, обычно присутствуют три датчика: датчик температуры, датчик кислорода и датчик дифференциального давления. Если блок управления двигателем выявит некорректную работу любого из компонентов системы отвечающей за контроль правильного смесеобразования, датчика кислорода, расходомера, системы EGR, датчика уровня топлива, датчика уровня реагента (мочевины), датчика уровня топлива в баке, и некоторых других, то это приведет к невозможности проведения регенерации сажевого фильтра. Как правило, в таких случаях, активируется аварийный режим работы двигателя (на панели приборов загорится предупреждающий символ, мотор потеряет тягу, максимальные обороты снизятся до 2500-3000 мин-1, повысится расход топлива и увеличится дымность выхлопа) Важно отметить, что многочисленные неудачные попытки регенерации сажевого фильтра не проходят бесследно для автомобиля. Во время процесса регенерации, обогащённая топливо-воздушная смесь не сгорает полностью, и часть несгоревшего топлива все же попадает в моторное масло, и тем самым разжижает его. Со временем, можно заметить, что уровень масла стал значительно выше отметки “max”. Это не только снижает смазывающие и защитные свойства масла, что может нанести вред мотору. Масло с низкой вязкостью легче преодолевает уплотнения, и его подтекания могут быть выявлены в самых неожиданных местах. А попадание масла внутрь интеркулера, и затем вместе с нагнетаемым воздухом в цилиндры двигателя, может вызвать процесс неконтролируемого горения, вплоть до физического разрушения мотора.

Последствия эксплуатации авто с засоренным сажевым фильтром

Volkswagen Multivan сажевый фильтр забился, но автомобиль продолжали эксплуатировать дальше, что привело к разрушению фильтра. Обломкам фильтра преградил путь датчик температуры выхлопных газов, что привело к полному закупориванию выхлопной системы. В выпускном коллекторе создалось высокое противодавление отработавших газов, от высокой температуры и давления его поверхность повело и газы начали прорываться через прокладку выпускного коллектора. В результате пришлось заменить турбину, выпускной коллектор и клапан EGR. Сажевый фильтр был удален и заменена программа управления двигателем для корректной работы без фильтра.

Часто, непроходимость сажевого фильтра и высокое давление внутри выпускного тракта служит причиной выхода из строя клапана EGR системы рециркуляции отработанных газов. И наоборот, неисправный клапан EGR может стать первопричиной выхода из строя сажевого фильтра.

Выявление проблемы с сажевым фильтром

Чем раньше будет выявлена проблема с сажевым фильтром, тем лучше. Регулярная диагностика и своевременное прохождение ТО, помогут решить проблему на ранней стадии.

Симптомами проявления проблем с сажевым фильтром являются:

Снижение тяги мотора
- периодически появляющаяся повышенная дымность выхлопных газов
- повышенный расход топлива
- неустойчивые обороты холостого хода
- повышенный уровень моторного масла в двигателе
- неестественный, шипящий звук при работе двигателя
- предупреждающий сигнал в виде иконки DPF фильтра на панели приборов

Какие «плюсы» удаления сажевого фильтра?

Отсутствие подобных проблем в будущем
- восстановление тяговых характеристик двигателя
- снижение среднего расхода топлива
- отпадает необходимость использования дорогостоящих моторных масел
предназначенных для автомобилей с сажевыми фильтрами
- отсутствие необходимости заправки реагентами (AdBlue, EOLYS и др.)
- стоимость процедуры удаления во много раз ниже стоимости нового сажевого фильтра, срок службы которого при эксплуатации в наших условиях существенно ниже регламентированного заводом изготовителем

К сведению

Срок службы нового сажевого (FAP/DPF) фильтра при использовании нашего дизельного топлива и при эксплуатации в нашей климатической зоне, составляет приблизительно 20…120 тыс. км.

Цена нового сажевого фильтра находится в диапазоне 900…3000 euro.

Если экономическая составляющая ремонта Вашего авто является для Вас важной, а покупка нового сажевого фильтра Вас не устраивает ввиду большой стоимости, то вариант оперативного удаления сажевого фильтра является оптимальным и наиболее выгодным решением, как для Вас, так и для Вашего автомобиля.