Условия восстановления для сажевых фильтров

Несколько слов о конструкции

Чтобы лучше понять проблему, а также осознанно принимать меры по ее устранению, необходимо пояснить, что собой представляет сажевый фильтр. Это обязательный элемент конструкции выхлопной системы дизельного двигателя, устанавливаемый, как правило, перед глушителем. Видеть, как это осуществляется, можно на приведенном рисунке:

Из рисунка видно, что это устройство представляет собой сложную трубчатую конструкцию, изготавливаемую из керамического материала, имеющую пористые стенки межу отдельными каналами. Иногда стенки покрыты катализатором. При прохождении ОГ из одного канала в другой, удается избавиться от несгоревших частиц топлива.

Однако по мере эксплуатации, поры в керамике забиваются этими частицами, что отрицательно сказывается на работе дизельного двигателя, и требуется очистка сажевого фильтра для восстановления его нормальной работоспособности.

Как правильно удалить сажевый фильтр из автомобиля?

Перед началом удаления очистительного устройства необходимо убедиться в наличии скорректированного программного обеспечения для двигателя. ПО работы дизелей с удаленным фильтром существует не для всех моделей автомобилей.

Корректная процедура удаления сажевого фильтра состоит из:

вырезки керамического сотового наполнителя;
аккуратной заделки отверстия или установки пламегасителя;
полноценного программного удаления фильтра.

Процедура удаления сажевого фильтра применяется тюнинговыми ателье, которые форсируют дизельные двигатели. Параллельно удаляются вихревые заслонки, стоящие на впуске, и глушится клапан рециркуляции выхлопных газов EGR.

Методы удаления

Для демонтажа фильтра имеется всего одна методика — механическое удаление сотового наполнителя, а затем корректировка программы. Обе операции должны производиться совместно, любые другие методики недопустимы.

Подготовленный к удалению наполнителя фильтр

Физическое удаление компонента

Убрать фильтр можно следующим образом:

Демонтировать выхлопную трубу вместе с сажевым фильтром.
Снять фильтр.
Удалить термозащитные экраны и щитки.
Распилить корпус фильтра болгаркой и выбить керамический сотовый наполнитель. В зависимости от формы и конструкции устройства керамический наполнитель выбивается целиком или частями.
Заварить прорезь в корпусе фильтра. Для сварки применяется стандартный полуавтомат или аргоновая установка.
Установить фильтр на штатное место и смонтировать выхлопную трубу назад.

Некоторые владельцы монтируют на место сажевого фильтра даунпайп, который призван убрать неприятный звук резонанса в пустом корпусе.

На фотографиях приведены этапы удаления наполнителя из сажевого фильтра автомобиля Фольксваген Каравелла.

Программное удаление компонента

Примерная последовательность выполнения работ:

Считать штатную прошивку блока управления и сохранить ее на компьютер. Считывание выполняется непосредственно через разъем блока управления или через диагностическую колодку OBD-II. Способ зависит от модели автомобиля и особенностей конструкции системы управления.
Откорректировать прошивку, удалив из нее алгоритмы управления сажевым фильтром.
Залить измененное программное обеспечение обратно в блок управления. Программа должна обеспечить возможность проведения диагностики электроники, поскольку при корректировке эта функция зачастую удаляется.
Провести тестовые прогоны двигателя для проверки отсутствия ошибок.

Преимущества удаления сажевого фильтра

К положительным аспектам удаления относятся:

небольшой рост мощности двигателя из-за снижения сопротивления потоку выхлопных газов;
нет необходимости слежения за состоянием фильтра и отсутствуют затраты на запасные части;
снижается расход топлива из-за отсутствия алгоритма регенерации;
меньшая температура нагрева выпускного коллектора;
нет необходимости стоять и ожидать окончание регенерации (прерывать процедуру не рекомендуется);
нет потребности в периодических поездках по трассе, необходимых для очистки сажевого фильтра;
возможность использования для двигателя универсального моторного масла, предназначенного для дизельных и бензиновых моторов.

Выброс частиц сажи из выхлопной трубы, заметный визуально на некоторых режимах работы.
Ограничение въезда на территорию ряда государств, требующих соблюдения экологических нормативов.
Увеличение оборотов турбокомпрессора, из-за чего может стать слышимым свист при работе.
Снятие автомобиля с гарантийного обслуживания. Поскольку сажевый фильтр удаляется на машинах с пробегом, то этот недостаток считается незначительным.

Сравнение достижимых температур ОГ в различных системах

У всех технологий восстановления сажевых фильтров есть одно общее свойство — при определенных типичных условиях температура ОГ оказывается ниже температуры воспламенения сажи. Это происходит, к примеру, при низкой нагрузке во время езды по городу, где пассивное восстановление невозможно. Если в этом диапазоне система регулирования не может определить необходимость восстановления — например, из-за превышения порогового противодавления ОГ — то придется повысить температуру ОГ. Это условие можно выполнить, к примеру, посредством дополнительного впрыска топлива в выпускной тракт. Насколько нужно повысить температуру, зависит от технологии восстановления и системы фильтрации.

Величина роста температуры зависит от нагрузки и режима движения и может составлять до 300°С. У современных дизельных двигателей с системой впрыска Common Rail при большой мощности и оборотах температура ОГ может достигать 600 °С. Таким образом, температура воспламенения сажи в 600°С достигается, но в узком диапазоне характеристик. Во всем остальном диапазоне характеристик фильтр не восстанавливается сам по себе.

Этот диапазон температур можно уменьшить с помощью описанных ранее технологий восстановления до:

400 °С — с помощью присадочной технологии (FBC);
360°С — с помощью сажевого фильтра с каталитическим покрытием;
280°С — с помощью системы CRT.

Но даже при самых низких температурах воспламенения сажи остается остаточный диапазон, в котором пассивные технологии сжигания сажи не работают. Восстановление во всем рабочем диапазоне удается лишь путем сочетания пассивных и активных технологий, например, электрического нагрева ОГ или дополнительного впрыска топлива.

Нежелательный процесс при восстановлении фильтра — частичное восстановление лишь в некоторых областях фильтра. В результате в фильтре изменяются параметры давления и условия обтекания, что отрицательно сказывается на отложении частиц, их распределении и восстановлении фильтра.

Сажевым фильтрам требуется определенная длина для обеспечения достаточно большого аккумулирующего объема. Кроме того, платиновое покрытие может достичь каталитического эффекта. Каталитическое покрытие сажевого фильтра должно быть поделено на различные зоны по всей длине фильтра. В передней зоне на поверхности должно быть больше платины, чем в задней зоне. Это дает следующие преимущества:

В передней зоне сажевый фильтр в обычном режиме нагревается быстрее. Из-за высокой концентрации платины в этой зоне фильтр обладает хорошим каталитическим действием. Говорят также о быстром «подхватывании» сажевого фильтра.
В фазе восстановления задняя зона при сгорании сажи сильно нагревается. Из-за высоких температур платина подвергалась бы длительному агрессивному воздействию, поэтому в задней зоне решено было отказаться от платинового покрытия. Еще одной причиной небольшого количества платины в задней зоне является старение сажевого фильтра. Со временем в задней зоне откладывается все больше остатков сгорания и золы, что снижает каталитическое действие платины.

Как очистить сажевый фильтр

Чтобы его работоспособность восстановилась, необходимо очистить поры от посторонних частиц. Производителем автомобиля предусмотрена для сажевого фильтра такая процедура, как регенерация. Она может быть:

пассивная;
активная.

Пассивная чистка

Подобным образом очистить внутреннюю поверхность достаточно просто, это предусматривается самой конструкцией фильтрующего элемента. Используются такие способы:

Дожигание несгоревших частиц топлива. Для этого внутри фильтра обеспечивается высокая температура (не менее шестисот градусов), особенно в тех случаях, когда нагрузка двигателя максимальная.
Регенерация с помощью специальных добавок к топливу, таких как мочевина и EOLYS, обеспечивающих сгорание сажи при более низких температурах (не более пятисот градусов).
Регенерация благодаря каталитическому покрытию на внутренней поверхности керамических трубок. Использование катализаторов и высокой температуры приводит к окислению частиц сажи (сгоранию).

Активная или принудительная регенерация

В тех случаях, когда трубки забиваются, падает мощность, крутящий момент мотора, и машина, грубо говоря, перестает ехать. Состояние системы контролируется датчиками:

температуры;
давления в системе очистки;
расхода воздуха.

Сажевый фильтр забивается быстрее всего в условиях городского движения, а также при нахождении в пробках, так что именно такой режим является наиболее вредным для машин с дизелем. Связано это с тем, что при подобном движении температура выхлопных газов недостаточно высока для полного сжигания сажи, поэтому она забивает в трубках поры. Для восстановления характеристик автомобиля, когда это произошло, необходим прожиг сажевого фильтра.

Регенерация сажевого фильтра

Принцип регенерации прост: микрочастицы, забивающие мембрану, сгорают при температуре более 500°C. Поэтому процесс очистки заключается в том, чтобы поднять температуру в системе до такой отметки, чтобы отработанные газы смогли выжечь загрязнение. Это возможно лишь при полной нагрузке двигателя.

Существуют два типа мембран, отличающихся по расположению: FAP и DPF. Первый тип расположен на удалении от двигателя, и выхлопные газы не могут достаточно разогреть частицы. Поэтому для такой задачи используют топливную присадку.

Так как выхлопные газы проходят большой путь от двигателя к элементу очистки, они попросту не могут сжечь засор. Температуры недостаточно для такой задачи, поэтому необходимо ее повысить. Для этого применяются специальные цериесодержащие присадки. Микрогранулы церия позволяют разогреть газы до необходимой планки, тем самым разрушая засор.

Сама присадка представляет собой микрогранулы церия в специальном веществе. Такая форма позволяет сохранять свою структуру до попадания на фильтр. Изначально газы лишь испаряют оболочку гранул, освобождая цезий. Когда же тот попадает на уже разогретую мембрану, то резко воспламеняется, поднимая температуру окружающих газов до 1000°C. Такая планка безопасна для системы, ведь разогрев происходит локально.

Второй тип фильтров располагается около двигателя, поэтому необходимый уровень температуры достигается без дополнительных инструментов. Отработавшие газы практически сразу попадают в фильтр, тем самым выжигая засор и продолжая свой путь.

Важно отметить, что в обоих случаях рекомендуется повысить температуру отработанных газов посредством блока управления двигателем. Это повысит эффективность очистки

Такая процедура очистки происходит лишь на полном ходу, поэтому важно периодически выжимать двигатель на полную мощность. Но стоит помнить, что регенерацию не нужно проводить ежедневно, периодичность зависит лишь от интенсивности формирования сажи

Как чистить форсунки

Чаще всего проблемой в работе форсунок является их банальная загрязненность. Поэтому, чтобы восстановить их работоспособность и вернуть номинальную производительность форсунки, достаточно произвести чистку. Это можно сделать двумя путями — не вынимая с двигателя (добавив в топливо специальный очиститель) и в снятом состоянии (пропуская чистящее средство по отдельно взятой форсунке или ультразвуком). Для очистки используются следующие методы:

механический;
ультразвуковой;
с помощью химических составов.

В данной статье мы поговорим лишь о некоторых, поскольку зачастую для чистки форсунок необходимо дополнительное профессиональное оборудование. Подробную информацию о самостоятельной чистке вы найдете в другом материале. Здесь же коснемся этих способов вкратце.

Отдельно взятую форсунку можно чистить с помощью специальных химических составов. Например, тех же присадок, которые добавляются в топливо для очищения системы или так называемый “Очиститель карбюратора”. Действовать в данном случае необходимо по следующему алгоритму:

заранее подготовить “Очиститель карбюратора” (или его аналог в виде баллончика с разбрызгивателем), контактную кнопку без фиксации замкнутого положения, шприц объемом 5 мл или больше, трубочку для продолжения горлышка шприца с уплотнением, пустую тару, желательно большого объема (5-10 литров), зарядное устройство от мобильного телефона с обрезанным штекером, контактные провода с клеммами;
далее необходимо вставить испытуемую форсунку в заднюю часть шприца (как можно более плотнее, с резинкой или без нее);
после этого подключить клеммы через кнопку к зарядному устройству и включить его в розетку;
вставить трубочку в распылитель средства для очистки, а обратную часть форсунки развернуть в подготовленную пустую тару;
после этого нажать на распылитель с тем, чтобы некоторое количество вещества попало в форсунку;
нажать на кнопку контакта, чтобы привести в действие форсунку.

Если форсунка исправна, с ее обратной стороны должно под напором выйти моющее средство. Процедуру продувки необходимо повторить несколько раз для достижения необходимой степени чистоты.

Если в вашем автомобиле установлены низкоомные форсунки, то нажимать кнопку открытия форсунки необходимо на долю секунды. Если же у вас высокоомные форсунки, то держать кнопку можно 2-3 секунды.

Кроме выше перечисленных методов проверки также можно упомянуть о проверке токсичности газов и дымности, — низкий уровень CO при прогазовке, является признаком плохой работы форсунок. Данный метод практикуется на некоторых СТО, в качестве контроля работы двигателя.

Также нельзя обойти стороной и не уделить внимание проверке форсунок по коррекции топливоподачи и лямбде, но тут такая же ситуация как и токсичностью, потребуется не только диагностическое оборудование, но и уметь разбираться во всех цифрах что будет показывать вам диагностика

Устройство сажевого фильтра и принцип его действия

Сажевый фильтр имеет простое устройство, в основе которого лежит ячеистая мембрана. Она изготавливается из карбида кремния и представляет собой множество малых каналов, соединенных перемычками. Использование подобной конструкции и материала обеспечивает фильтру следующие характеристики:

высокий порог температуры;
устойчивость к скачкам температуры;
большой ресурс работы;
высокая прочность.

Благодаря этому, он способен длительно выполнять свою задачу, перехватывая миниатюрные частицы сажи на пути выхлопа.

Принцип действия такого устройства ничем не отличается от обычного фильтра. Частицы сажи попросту остаются в мембранной системе, не выходя наружу. Так как все отработавшие газы пропускаются через данный фильтр, система способна блокировать существенную часть сажи в процессе выхлопа.

Но важно помнить, что фильтр постоянно заполняется частицами сажи, что приводит к снижению пропускной способности. Для их устранения проводится регенерация, которая предусмотрена самой структурой элемента

Замена или удаление

Если очистить сажевый фильтр на дизеле самому не удалось, то его можно заменить. Практически у всех автомобилей с дизельными двигателями имеется такая возможность. Процесс замены не сложный, но сам новый фильтр стоит очень дорого.

Отечественные автомобилисты редко идут на такие траты. Они предпочитают удалить DPF. Это дешевое решение, позволяющее значительно снизить расход топлива, так как водителю не нужно будет гонять двигатель на высоких оборотах для запуска дожига. В некоторых случаях демонтаж DPF позволяет увеличить мощность мотора.

После удаления фильтра исчезнут ошибки в ЭБУ пропадут ошибки, связанные с DPF. При медленном движении в пробках из выхлопной системы не будут вырваться клубы черного дыма. Не нужно будет ждать окончания процесса регенерации, чтобы заглушить двигатель.

Существует 2 метода удаления DPF:

Физический. Автомобиль поднимают на подъемник и с помощью болгарки вскрывают отсек выхлопной системы с расположенным внутри фильтром и катализатором. На их место устанавливается кустарный или купленный в магазине пламегаситель. Некоторые умельцы обходятся и без него, но специалисты все же рекомендуют устанавливать этот элемент, так как он повышает срок службы выхлопной системы и снижает громкость выхлопа.
Программный. Фильтр и катализатор удаляют с помощью болгарки или автогена. На их место вваривается кусок трубы. Чтобы такая замена не вызывала ошибок ЭБУ, в трубу вставляется датчик температуры выхлопных газов и лямбда-зонд. Дополнительно проводится чип-тюнинг двигателя. Он позволит избавиться от черных выхлопных газов.

Удаление сажевого фильтра сделает мотор менее капризным. Но следует помнить о том, что эта процедура означает автоматический отказ от гарантии.

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

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

Приборная индикация

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

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

Физические ограничения

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

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

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

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

Решает компания

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