В сажевом фильтре что находится
Сажевый фильтр: для чего он нужен на авто?
Что такое сажевый фильтр на авто?
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
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:
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 температур.
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.
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 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.
Удаление сажевого фильтра: последствия
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.
Стандарты экологической безопасности (Евро 3 и выше) требуют фильтрации выхлопа автомобилей с дизельными двигателями. Для соответствия этим стандартам производители автомобилей используют специальное устройство под названием сажевый фильтр. В данной статье мы расскажем о том, что такое сажевый фильтр, как он устроен и как работает.
Что такое сажевый фильтр на дизеле
В процессе работы дизельного двигателя соответствующее топливо сгорает не полностью, образуя твердые частицы в диапазоне размеров между 10 нм и 1 мкм. Твердые частицы сажи относятся к загрязнителям 3-го класса опасности.
При контакте с человеческим организмом они провоцируют обострение респираторных заболеваний и рак кожи, а в окружающей среде нарушают климатические условия. Так, дожди по выходным дням в больших городах происходят, в частности, из-за того, что капли воды в атмосфере образуются вокруг сажевых частиц.
Наличие сажевого фильтра сокращает содержание твердых частиц в выхлопе на 80-90%. Однако за такой результат приходится платить технологической сложностью и высокой стоимостью системы. Рассмотрим её конструкцию и принцип работы ближе.
Как устроен сажевый фильтр
Катализатор и фильтр, как правило, снабжаются сообщающимися корпусами. Некоторые модели используют специальный сажевый фильтр с каталитическим покрытием, что исключает необходимость в отдельном блоке катализатора.
Принцип работы сажевого фильтра
Из двигателя выхлопные газы поступают в выпускную систему, проходит через ячеистый катализатор и попадает в сажевый фильтр. В металлическом корпусе этого элемента конструкции размещена керамическая фильтрующая структура с множеством глухих канальцев, крипт.
На их стенках и оседают частицы сажи, а остальные компоненты в газообразном состоянии продолжают путь по выпускной системе, проходя через материал фильтра путем диффузии. Это основной режим работы – фильтрация.
Регенерация сажевого фильтра
В процессе эксплуатации крипты фильтра быстро забиваются сажей. Менять его каждые 600 – 2000 км пробега было бы нецелесообразно, поэтому в фильтрах предусмотрены циклы регенерации.
ЭБУ считывает показатели дифференциального давления и/или температуры на входе и выходе узла выпускной системы. Когда разница показателей достигает определенного уровня, система «понимает», что фильтр забит, и активирует процесс регенерации. Процесс регенерации возможен только в определенных условиях: необходимая температура двигателя (не менее 800С), скорость (не менее 80 км/ч), время (от 2 до 15 минут). Если такие условия не возникают, процесс, так называемой, спонтанной регенерации невозможен. Именно поэтому фильтры авто, которые перемещаются преимущественно в черте города, забивается быстрее.
Регенерация фильтра заключается в выжигании накопившейся сажи. В зависимости от модели это происходит при помощи электрического нагревательного элемента или путем впрыска определенных порций топлива в выпускную систему. Во время регенерации фильтр разогревается до значительной температуры (7000С и более), поэтому и возможен только в указанных выше условиях.
Существует процедура принудительной регенерации, которая выполняется на специальных стендах в сервисных центрах, но ввиду значительных температур прибегать к ней опасно и не многие СЦ готовы пойти на это. Нужно отметить, что промывка фильтров не является альтернативой регенерации. Если штатная спонтанная регенерация уже не способна избавить от осевшей сажи, значит, пора менять или удалять фильтр.
Признаки и последствия неисправностей сажевого фильтра
Можно ли удалить сажевый фильтр
Обязательно посмотрите эти видео про сажевый фильтр:
Если Вы заметили ошибку, неточность или хотите дополнить материал, напишите об этом в комментариях, и мы исправим статью!
Все про DPF фильтр, устройство и принцип работы, как почистить
DPF – дизельный сажевый фильтр (Diesel Particular Filter) предназначенный для улавливания твердых частиц выхлопных газов, которые возникают при сгорании топлива. Он устанавливается на дизельных автомобилях за первым или вторым (если их два) каталитическим нейтрализатором (по схеме от двигателя).
Когда появились, виды устройств
По экологическим нормам «Евро-4» сажевые фильтры DPF начали устанавливаться в Европейских странах на дизельные автомобили с 2001 года.
На некоторых машинах они устанавливаются совместно с катализатором в одном металлическом корпусе, поэтому у многих это вызывает затруднения в их поиске.
Загрязнения, улавливающиеся DPF фильтром, представляют собой сложные соединения углерода с водой, серой, металлами. Размеры их частиц достигают от 10 нм до 1 мкм. В совокупности они формируют сажу и копоть, которые вредны для окружающей среды. Благодаря сажевому фильтру этих соединений в выхлопных газах остается всего 0,1%.
DPF – это английская аббревиатура. Существуют еще Немецкие (RPF — RubPartikelFilter) и Французские (FAP — Filtre a Particules) обозначения.
По способу регенерации (очистки) они делятся на устройства:
Устройство и принцип работы
Рассмотрим на примере работы сажевых фильтров DPF с каталитическим покрытием – как правило, устанавливаются на автомобилях концерна Volkswagen (VW).
Выхлопные газы, покинув каталитический нейтрализатор, обладают высокой температурой, поэтому при изготовлении сажевого фильтра используются высокопрочные, жаростойкие материалы — это керамика в основу которой входит карбид кремния, церий, оксид алюминия, платина. Последний металл играет роль катализатора.
Конструктивно сажевый фильтр DPF представляет из себя металлический корпус, в котором размещена керамическая пористая ячеечная матрица с насквозь пронизывающими ее тонкими отверстиями (крипты — глухие перфорированные газовые каналы). Последние могут быть 4-х или 8 угольные.
Отверстия расположены параллельно движению выхлопных газов. Часть из них с одной стороны открыта, а с другой закрыта. Поэтому одни из них считаются впускным, другие выпускными.
Сами же очистительные элементы выполнены в виде фильтрующих стенок. Они изготовлены из пористого карбида кремния, который сверху сначала покрыт смесью оксида церия и алюминия, а затем платиной.
Особенность платины заключается в том, что данный металл благоприятно влияет на прохождение химической реакции, но при этом сам не меняет свою структуру, не распадается и не создает других химических соединений что очень важно при фильтрации.
Также на корпусе сажевого фильтра DPF расположены датчики дифференциального давления и температуры. Они контролируют степень загрязненности устройства и передают данные на блок управления двигателем. Количество, тип и место расположение датчиков может отличаться для конкретных марок автомобилей.
Принцип работы заключается в следующем. Попадающие в сажевый фильтр через впускные трубки выхлопные газы начинают искать выход, а он только один — пористый карбид кремния, пройдя через который сажа и копоть в результате сложной химической реакции окисляются (сгорают), превращаясь в углекислый газ.
Дальше очищенные газы через выпускные трубки попадают в выхлопную трубу и уходят в атмосферу. Запахи их при этом существенно отличаются от обычного неочищенного выхлопа.
Этот процесс происходит постоянно до тех пор, пока сажевый фильтр не забьется. Как только это произошло запускается процесс самоочистки в результате которого все загрязнения выгорают. Дальше подробнее.
Как работает регенерация?
На современных автомобилях устанавливают саморегенерирующие сажевые фильтры. Чтобы начался процесс самоочищения автомобиль должен работать в определенном режиме.
Существуют пассивный и активный способы регенерации выхлопных газов.
Первый работает при продолжительно стабильной работе двигателя, к примеру, при загородной езде по трассам с равномерной скоростью. В этот момент фильтр разогревается выхлопными газами до 300-500 0 С. Именно при такой температуре химическая реакция проходит правильно и сажа полностью выгорает.
Важную роль в этом процессе играет катализатор – платина. Данный металл облегчает и ускоряет процесс окисления, который может проходить не при 600-650 0 С, как обычно бывает, а при температуре 300-500 0 С.
Активный способ регенерации включается в работу при перемещении на короткие расстояния, когда приходится часто останавливается (свойственно для городской езды). При этих условиях не выдерживаются необходимые температуры, сажевый фильтр быстро забивается и возможна не полная его очистка.
Особенно это свойственно для зимы, когда за короткую поездку в магазин или на работу двигатель не успевает прогреться и через фильтр проходят еще относительно холодные выхлопные газы при этом процесс очистки не успевает запуститься.
Но важно понимать, что если регенерация уже началась, то ее не рекомендуется прерывать и для города это проблема. Вы выехали на деловую встречу, подъехали к месту, а тут начался процесс очистки, который может длится от четверти до полу часа.
Если заглушить машину, то процесс снова начнется при следующем запуске двигателя. Если часто очистка фильтра остается не завершенной, то любые следующие попытки в итоге приведут к перерасходу топлива, повышению уровня масла, так как мотор будет постоянно работать в нестандартном режиме и даже может пойти в разнос. В скором времени появится сообщение о превышении попыток регенерации.
Также очистка сажевого фильтра по принципу срабатывания делиться на:
Спонтанная очистка включается по команде от блока управления, который ориентируется на показания датчиков температуры и давления. Или если в блоке прописана программа, запускающая регенерацию при определенном количестве сгоревшего топлива или пройденного пути.
Принудительно очистка запускается вручную, обычно это делается в сервисе, но можно сделать и самому, процедура стандартная.
Если все сделано правильно, то двигатель выйдет на обороты 1500 в минуту, это даст возможность прогреться фильтру до 300 0 С. Затем температура в нем резко возрастет до 600-650 0 С и процесс очистки перейдет в активную фазу. Это будет видно по копоти выходящей из выхлопной трубы. Процесс может продолжаться около 30 минут.
Если регенерация не запускается, по причине большого содержания сажи, то можно обмануть систему и немного снизить этот показатель. Так как информацию на ЭБУ о забитости фильтра выдают датчики разности давления, а последний показатель поднимается не сразу, а постепенно, то этим можно воспользоваться.
Заведите автомобиль и сразу же начинайте движение максимально набирая обороты, используйте так называемый спортивный старт. Первых 20 секунд хватит, чтобы дать автомобилю максимального ускорения и немного пробить фильтр. 5-6 попыток улучшат ситуацию.
В автоматическом (спонтанном) режиме запускается специальная программа, которая, в зависимости от марки авто:
Также могут быть технические решения, которые совместно с программным обеспечением управляют:
Все это дополнительно разогревает фильтр до 600-650 0 С. Таким образом функционирует активная регенерация, которая обеспечивает полное сгорание сажи.
Также активная регенерация может проводится химическим методом добавлением различных присадок в топливо. Благодаря этому сажа в выхлопных газах нейтрализуется не при 600 0 С, а при 450 0 С — 500 0 С. Но об этом дальше.
Как правило, срок службы сажевого фильтра DPF 120-200 тыс. км. пробега. Но встречались ситуации, когда фильтр на некоторых авто, к примеру, на Audi Q7, служил 300 тыс. и еще был в рабочем состоянии.
Но если дизельный автомобиль постоянно эксплуатируется в городе и часто заправляется не качественным топливом, то срок работы фильтра значительно уменьшается, так как оба способа регенерации (пассивный и активный) могут не справляться со своими задачами.
Стандартный период запуска регенерации, как правило, происходит каждые 1500 – 2000 км. Все зависит от марки авто, качества дизельного топлива и условий эксплуатации.
Если процесс очистки начал запускаться чаще, то значит фильтр сильно забит и возникшие в нем отложения уже не поддаются самоочистке.
Забитый фильтр создает большое давление в выхлопной системе, так как выход газов затруднен. По этой причине цилиндры плохо очищаются от продуктов горения и это приводит к потере мощности двигателем, срабатывают датчики дифференциального давления и температуры, загорается лампа предупреждения на панели приборов. Так же данная ситуация может способствовать выходу из строя форсунок и другим неисправностям.
Отличия DPF и FAP
Принцип работа фильтров DPF и FAP отличаются. Первый был разработан концерном Volkswagen (VW) и при режимах регенерации предусматривает нагрев выхлопных газов различными способами кроме присадок.
Система FAP наоборот, подразумевает использование присадок в топливо для уменьшения температуры регенерации. Она была разработана концерном Peuqeot-Citroen, но помимо своих моделей (Пежо, Ситроен) устанавливается еще на автомобили, производимые Ford, Volvo и Toyota.
Место размещения сажевых фильтров DPF и FAP одинаково, за катализатором. Но первые находятся с каталитическим нейтрализатором в одном корпусе. Особенно это видано на примере Volkswagen Transporter Т5.
Вторые же устанавливаются как отдельные элементы.
Работа системы FAP происходит следующим образом. В специальном бачке объемом до 5 литров, который обычно размещается внутри топливного бака, находится присадка с церием – называется Eolys.
Количество присадки, которое контролируется поплавковым датчиком в бачке, рассчитано на весь срок службы сажевого фильтра, а это от 120 до 200 тыс. км. пробега. Но в некоторых моделях авто ее объем рассчитан только на 80 тыс. пробега, поэтому приходится присадку доливать.
Активная регенерация в системе FAP включается тогда, когда сажевому фильтру нужно дать хорошую «встряску» и очистить его от застоявшейся сажи.
При забитом фильтре, ЭБУ или специально предназначенный для этого блок, определяет по полученной информации от датчиков степень его загрязненности и рассчитывает нужную порцию присадки, которая с помощью электрического насоса перекачивает в бак.
Благодаря такому решению сажа эффективно сгорает не при 600-650°С, а при 450-500°С.
Недостатком системы Filtre a Particules является то, что, хотя присадка с церием и способствует полному сгоранию сажи, сама она не сгорает и оседает в виде золы на стенках сажевого фильтра. Активная регенерация ситуацию не спасает.
Многие считают, что это уменьшает срок службы очистительного элемента, но на самом деле производитель уже учел этот недостаток в его конструкции. Скорее всего на срок службы больше повлияет качество топлива и игнорирование профилактических мероприятий про который сказано в конце статьи.
Также, не качественная соляра увеличивает расход присадки и доливать ее приходится чаще.
Причины быстрого износа сажевого фильтра
В любом двигателе все взаимосвязано, поэтому если в какой-то системе идет сбой, то это отражается и на работе других систем.
К примеру, не правильно работает топливная система, форсунка льет соляру и идет ее переизбыток. А это значит, что в выхлопных газах образуется большое количество сажи. В результате быстро забивается DPF фильтр и часто запускаются процессы его регенерации.
Также к завышенному количеств сажи в газах приводит недостаток воздуха в системе. К примеру, забился воздушный фильтр, неправильно работает нагнетающая турбина, или где-то идет утечка воздуха. Последнего в цилиндры поступает мало, переобогащенная смесь сгорая образует повышенное количество сажи.
Ну и банальная причина – не качественное топливо, в котором может содержатся завышенное количество примесей, которые сгорая образуют много сажи.
Стоит ли удалять сажевый фильтр и как это сделать?
Фильтр DPF, так же, как и каталитический нейтрализатор, не ремонтируется и не обслуживается, при выходе из строя менять его на новый или перепрошивать ЭБУ и устанавливать обманку датчика загрязнения — каждый решает сам.
Но не нужно забывать про периодическое проведение технического осмотра, где наличие данного элемента выхлопной системы обязательно проверят.
Конечно, если фильтр DPF забит и на панели приборов постоянно горит ошибка, это неправильно. Но важно еще и понимать, что в данной ситуации вы используете не всю мощность автомобиля, увеличится расход топлива, возможен выход из строя форсунок, закисание геометрии турбины, и других неисправностей, как топливной, так и других систем. Мы уже не говорим про экологическую составляющую.
Поэтому, если фильтр DPF окончательно забился, то его лучше поменять на новый. Но не у каждого есть в пределах от 60 до 100 тыс. рублей, особенно, если вы обладатель б/у автомобиля.
В данной ситуации можно пойти тремя путями:
Первый вариант мы не рекомендуем использовать, так как всем понятно, что в изделии за 20 тыс. рублей вряд ли есть платина и другие дорогостоящие металлы.
Как себя поведет устройство не понятно и переживет ли оно хотя бы первую регенерацию без возгорания, тоже под вопросом. Если вам не жалко своего авто и хотите проинспектировать, то дерзайте, только обзаведитесь парочкой дополнительных огнетушителей литров на 10 каждый.
Второй вариант тоже сомнителен, так как внутри банки с металлическими опилками давление и температура будут отличатся от нормативных, прописанных в ЭБУ. На панели приборов постоянно будет гореть ошибка, а частая регенерация все равно быстро выведет устройство из рабочего состояния.
Последний вариант наиболее предпочтителен. Ведь если все сделать правильно, то это не появляется на работу двигателя, разве что добавит пару лошадиных сил. Но тут важно обратиться к хорошим специалистам.
Последний и предпоследние пункты очень важны так как если нарушить систему диагностики, то последующие неисправности будет невозможно выявить, к примеру, двигатель не будет заводиться, а подключённый сканер покажет, что все ОК.
А если не отключить всю систему в ЭБУ, то неправильные показания датчиков вызовет у электроники «ступор» в буквальном смысле слова. Появятся ошибки на панели приборов и возникнуть другие проблемы, к примеру, высветится аварийный режим.
Полезные советы для владельцев дизельных авто
Чтобы продлить срок службы сажевого фильтра и как можно дальше оттянуть его замену, нужно периодически проводить его диагностику и выполнять принудительную активную регенерацию. Делают это на автосервисах химическим или другим методом.
Но не все сервисы берутся за эту работу, так как там понимаю, что если спонтанная активная очистка не помогает, то и принудительная ситуацию вряд ли спасет.
Ну и это очень опасно, так как возникающие большие температуры могут привести к воспламенению горючих жидкостей, которых на автосервисе не мало. Поэтому, как правило, на СТО предлагают свои способы решения проблемы. О них мы писали выше.
Ну а автовладельцев новых дизельных автомобилей может порадовать новость о появлении в ближайшее время сажевых фильтров DPF с ресурсом 250 тыс. км. и более. Всем удачи.