Принцип работы сажевого фильтра, а также возможные проблемы с ним

«Эко-кастрация» собственными руками – не выход из ситуации

Заботиться об экологии, безусловно, сегодня жизненно важно. Однако засорение сажевого фильтра доставляет столько неудобств автовладельцам, что волей-неволей они приходят к решению о ликвидации этого устройства

И в стремлении сэкономить на устранении проблемы они берутся за процедуру «эко-кастрации» либо самостоятельно, либо с привлечением дяди Васи-«механика», соседа по гаражному кооперативу. 

Для начала нужно осознавать, что независимо от того, какая система фильтрации установлена на машине, процесс отключения будет состоять из двух сложных этапов. Первый заключается в программном удалении устройства из бортового компьютера, второй – в физическом вырезании компонента. Причем второй этап и проще, и требует меньше времени. Но с учетом кустарных условий, в которых будет проводится процедура, наверняка можно предположить, что место фильтра займет впаянный кусок трубы. По поводу датчиков можно быть уверенным только в одном: вряд ли их непрофессионалы подключат обратно. А скорее всего – сломают… 

Что касается коррекции программной составляющей бортового компьютера, то здесь дело гораздо сложнее. Перепрошивка «мозга» автомобиля частными механиками, которые обычно используют нехитрый, а потому дешевый софт (иногда и вовсе бесплатный, из интернета) – это всегда повышенный риск плачевного результата. И этот результат в дальнейшем потребует неслабых денежных затрат, ибо допущенные ошибки придется исправлять. 

Итак, что может стать итогом любительской попытки удаления сажевого фильтра? 

 Включение аварийного режима, что приведет к ограничению мощности двигателя.

 Некорректная работа мотора.

 Отсутствие возможности в будущем отремонтировать автомобиль из-за удаления карты ошибок – не поможет даже дилерский сканер. 

 Неспособность контролировать работоспособность датчиков. 

Отсутствие хороших знаний в программировании у частных автомастеров или непосредственно у автовладельца – это прямой путь к дополнительным проблемам с машиной и постоянной головной боли. Ведь вернуть «как было» хотя и может получиться, но потребует сверхневероятных усилий и финансовых вложений. 

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.

Преимущества регулярного обслуживания

Ресурс сажевика зависит от количества циклов регенерации, инициированных электроникой. Частая очистка может стать причиной полного выгорания платинового слоя катализатора из-за слишком высоких температур. Основной плюс регулярной диагностики и очищения заключается в экономии денег на установке нового фильтрующего устройства.

При езде в экстремальных условиях сажа образуется активнее. Профилактическая прочистка поможет избежать замены узла. Кроме этого, автомобиль с чистым «сажевиком» расходует меньше топлива, его мотор более мощный. Стоит ли говорить о значительном уменьшении вредных примесей в атмосферу? В целом, регулярное обслуживание способствует увеличению ресурса узла и делает его более надежным.

Чистка сажевого фильтра должна производиться во время технического обслуживания. Лишь так можно избежать накопления чрезмерного количества сажевых отложений. Есть еще один способ продлить ресурс фильтрующего устройства — использовать присадки. Они помогают снизить активность образования сажевых отложений и уменьшают температуру, которая возникает в процессе регенерации.

Есть присадки, которые добавляют в солярку, чтобы она выгорала в полном объеме. Это ведет к уменьшению выбросов сажи в систему. При использовании присадок часто чистить сажевик не нужно — но проверять иногда всё равно необходимо.

Устройство сажевого фильтра и принцип его действия

Конструктивно сажевый фильтр представляет собой контейнер, изготовленный из нержавеющей стали. Элемент размещается в выпускном тракте на минимальном расстоянии от турбокомпрессора для обеспечения высокой температуры газов. В одном корпусе с очистительным устройством размещается нейтрализатор газов окислительного типа. Поток газов сначала проходит через нейтрализатор, а затем попадает в фильтр.

Внутренний объем фильтра заполнен сотовым керамическим элементом (карбид кремния) с каталитическим покрытием поверхности. Керамика применяется по причине способности выдерживать нагревы до высоких температур. Соты расположены параллельно и по очереди перекрыты то с одной, то с другой стороны. За счет этого обеспечивается проход газов через пористые стенки каналов, покрытых катализатором. На этом этапе происходит фильтрация частиц сажи.

Система сажевого фильтра

Сажевый фильтр входит в состав целого комплекса, состоящего из узлов:

• 1 — контроллер, расположенный в комбинации приборов;
• 2 — блок управления работой двигателя;
• 3 — измерительный датчик расхода воздуха (ДМРВ);
• 4 — двигатель;
• 5 — сенсор температуры газов перед турбокомпрессором;
• 6 — турбокомпрессор;
• 7 — сенсор температуры газов перед фильтром;
• 8 — лямбда-зонд;
• 9 — фильтр;
• 10 — сенсор замера перепада давления выхлопных газов в фильтре;
• 11 — сенсор температуры газов после фильтра;
• 12 — глушитель.

На V-образных двигателях установлены индивидуальные сажевые фильтры и датчики на каждый блок цилиндров.

Типы фильтров

На дизелях применяются два типа фильтров, отличающихся способом очистки от сажи:

• тип DPF, требующий ручной промывки специальными жидкостями;
• модель FAP, с системой самоочищения по данным от датчиков.

На ранних моделях дизелей мог применяться внешний фильтр, устанавливаемый в выхлопной трубе. В настоящее время подобное устройство не используется.

Сажевый фильтр – благо или проблема?

Система очистки газов от сажи имеет важное значение для экологии. Но препятствием является качество дизельного топлива, которое в России далеко от идеала

Если в Европе и Северной Америке сажевые фильтры служат по 150-200 тыс. км, то в РФ очиститель зачастую выходит из строя через 40-50 тыс. км. Можно провести замену устройства, но ценник запчастей превышает 100 тыс. рублей и не факт, что новый фильтр прослужит долго.

Для продления срока службы сажевого фильтра рекомендуется проводить принудительный прожиг сот при каждом плановом ТО и использовать моторное масло с пометкой «для двигателей, оснащенных сажевым фильтром».

Помимо оригинальных деталей, на рынке встречаются аналоги, обладающие сниженной стоимостью. Несмотря на экономическую выгоду, не рекомендуется установка подобных узлов. Это связано с низким качеством компонентов, не выдерживающих температурной регенерации. Из-за этого керамическая вставка разрушается, а корпус может прогореть. Прогар устройства становится причиной возгорания автомобиля.

Некоторые владельцы авто пытаются заменить керамические соты металлической стружкой, мотивируя это тем, что сохранится функциональность фильтра. По факту подобное изделие не выполняет своих обязанностей. Датчики будут фиксировать ошибки и выводить информацию на комбинацию приборов. Некоторые автомобили при появлении ошибок фильтра сразу переводят двигатель в режим аварийной работы.

Как понять, что фильтрующий элемент необходимо менять

Сажу, как мы уже разобрались, можно выжечь. Но в фильтре скапливается не только сажа. Есть такой компонент, как зола, которая накапливается с момента первого пуска двигателя и никуда не девается. Образуется она из масла и металлизированных присадок, содержащихся в низкосортном топливе. Именно поэтому в дизельные двигатели с сажевым фильтром рекомендуется лить моторное масло с пониженной зольностью.

О приближении замены обычно говорит внушительный пробег (порядка 200 000 км) и частые попытки активной регенерации. Если в норме она совершается каждые 500-1 000 км, то сокращение интервала до 150-300 км считается аномальным.

Принцип работы

Сажевые фильтры можно найти исключительно на машинах с дизельным двигателем. Главная задача этого элемента — забор сажи из выхлопа с последующим ее дожигом. Это минимизирует ущерб экологии от дизельных силовых агрегатов. Режим дожига фильтра включается специальным блоком. Он контролирует степень заполнения фильтрующего элемента. Прожигание происходит только при определенных условиях. Для каждой марки автомобиля они свои. Как правило, машина в момент дожига должна находиться в движении, а двигатель работать на высоких оборотах.

Использование противосажевого фильтра дает владельцам машин с дизельными силовыми установками следующие преимущества:

• Низкие показатели загрязнения воздуха. Без фильтрующего устройства в окружающую среду выбрасывалось бы значительно больше сажи.
• Возможность эксплуатировать автомобили с дизельными агрегатами в странах с очень жестким экологическим законодательством.

У такой системы очистки выхлопа немало недостатков. Главный из них — необходимость регулярной очистки фильтрующего элемента. Кроме того, владельцы дизельных машин нередко сталкиваются со следующими проблемами:

• Использование фильтрующего сажу элемента может привести к неустойчивой работе двигателя.
• Многие водители отмечают, что по мере забивания фильтра сажей повышается расход топлива.
• Забитый фильтр может привести к поломке силового агрегата.

Стоит отметить, что система самопроизвольной очистки противосажевого фильтра имеет ряд недостатков. В большинстве случаев она запускается только если двигатель работает на высоких оборотах и при высокой температуре. Для достижения этих условий нужно долго ехать с высокой скоростью. В условиях городской эксплуатации с короткими пробегами система дожига сажи не работает. Срок эксплуатации сажевого фильтра определяется числом прожигов. Если система регенерации будет включаться слишком часто, то фильтрующий элемент быстро выйдет из строя. В среднем катализатора хватает на 120 000 км. Но безаварийный пробег может сильно сократиться, если заливать в бак некачественное топливо и эксплуатировать мотор в критических режимах.

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.

Симптомы и причины забитого сажевого фильтра дизельного двигателя

Сажевый фильтр дизельного двигателя ( Diesel Particulate Filter, DPF ), лучше всего описать как «мину замедленного действия», в большинстве современных дизелей.

И подобно проблемам с клапаном рециркуляции выхлопных газов (EGR) , сажевый фильтр может забиться в условиях городского вождения, так как двигатель не успевает разогреваться до высоких температур, и выжигать остатки сажи.

Поэтому, он может стать головной болью, когда происходит, что-то не так. Ведь его ремонт или замена, являются достаточно дорогостоящим, а его неисправность может привести к отказу некоторых компонентов, транспортного средства.

Принцип работы сажевого фильтра

Сажевый фильтр захватывает твердые частицы выхлопных газов, которые регулярно очищаются процессом, называемым регенерацией. В следствии чего, собранные частицы дизельной сажи сжигаются при высоких температурах, что приводит к образованию «золы». После регенерации, цикл сбора твердых частиц (сажи), перезапускается.

Существует 3 различных типа регенерации, активный, пассивный и принудительный.

При активной регенерации, считывается обратное давление выхлопной или сажевой нагрузки на фильтр, чтобы определить, когда начать регенерацию. В процессе запуска регенерации, время впрыска топлива увеличивается, что приводит к увеличению температуры выхлопа и частицы сажи выгорают.

Во время активной регенерации , вы можете заметить следующее:

— Более высокие холостые обороты;

— Чаще работает вентилятор системы охлаждения;

— Повышенный расход топлива;

— Ощущаются запахи выхлопных газов;

— Загораются информационные индикаторы на панели приборов.

Пассивная регенерация проходит, как только выхлоп достигает оптимальных температур, и регенерация начинается автоматически. Такой тип регенерации, происходит в основном при длительном движении по трассе. Производители, которые используют пассивную форму регенерации, обычно устанавливают сажевый фильтр рядом с двигателем, для более высоких температур.

При таком типе регенерации, когда уровень сажи достигает 70% и выше, автомобиль входит в аварийный режим (Limp-Home) и требуется диагностика для принудительной регенерации

Важно, чтобы она была выполнена как можно скорее, потому что, как только уровень сажи достигнет 85%, его нужно будет снимать и чистить, а возможно и менять

Что вызывает отказ фильтра?

К сожалению фильтры иногда забиваются, и многие владельцы дизельных автомобилей не понимают, что вызывает такие сбои.

Вот наиболее распространенные причины:

— Короткие поездки, когда двигатель не достигает оптимальной рабочей температуры;

— Забитый клапан рециркуляции выхлопных газов EGR (более подробнее здесь );

— Неисправные топливные форсунки, подающие большее количество топлива;

— Неподходящее моторное масло.

И поскольку, в большинстве случаев фильтры установлены на более новых автомобилях, то бортовой компьютер сообщит вам о проблемах с фильтром, загоревшимся индикатором.

И если у вас загорелся индикатор «CHECK ENGINE» и вы заметили следующие симптомы:

— Повышенный расход топлива;

— Плохую реакцию дроссельной заслонки;

— Сложный запуск двигателя, или он вообще не запускается;

— Аварийный режим (Limp-Home).

То скорее всего, у вас забился сажевый фильтр.

Как очистить фильтр и сохранить его в рабочем состоянии

Стоимость очистки или замены сажевого фильтра, может прозвучать для вас устрашающе, но вы можете забыть об этом, следуя некоторым простым привычкам вождения. Основная причина, по которой фильтр блокируется, — это короткие поездки в городском цикле. И имея это в виду, вот несколько способов, как исправить заблокированный фильтр:

— Увеличьте обороты и расход топлива. Если индикатор сажевого фильтра или «CHECK ENGINE» загорелись, лучше всего ездить на высоких оборотах, пока сигнальные лампы не погаснут. Это увеличит температуру и количество газов, проходящих через фильтр, и очистит его.

— Избегайте городских центров и медленного движения, если это возможно.

— Проверить клапан EGR. Если у вас есть проблемы с ним, вам будет сложнее очистить сажевый фильтр. Устраните проблему с EGR, а затем попробуйте другие шаги.

— Используйте топливо высокого качества. Премиум-топливо или топливные добавки, которые помогут сжечь сажу.

Удалите сажевый фильтр из системы выпуска отработавших газов

Удаление фильтра является привлекательным аспектом, если у вас возникли с ним проблемы. Это повысит производительность двигателя, но понадобится перенастройка блока управления.

Уважаемые гости — переходите на мой канал, кликнув — Pit Stop , ставьте лайки и не забывайте подписываться (это Вас ни к чему не обяжет, а Вы будете чаще встречать мои статьи в ленте Дзен), впереди ещё много нового и интересного!