Что требуется знать о сажевом фильтре?

Двигатели автомобилей существенным образом загрязняют окружающую среду – в особенности городской воздух, которым дышат люди. Углубление экологических проблем делает необходимым более тщательно очищать автомобильные выхлопные газы.

В Европейском Союзе с 2001 года автомобили, работающие на дизельном топливе, в обязательном порядке комплектуют сажевым фильтром (DPF – diesel particulate filter). Это дорогостоящее изделие, которое в некоторых случаях может вызвать неполадки в работе двигателя. Чтобы их избежать, пользователям требуется иметь представление о том, что такое сажевый фильтр в автомобиле.

Назначение сажевого фильтра

Самые совершенные автомобильные двигатели не гарантируют полное сгорание топлива. По этой причине нужно более тщательно очищать отработанные газы, содержащие множество вредных веществ, опасных для окружающей среды и людей. 

В автомобилях с бензиновым двигателем для очистки выхлопа предназначен каталитический нейтрализатор. Назначение каталитического нейтрализатора – это уничтожение оксида углерода, известного как угарный газ; летучих углеводородов, которые способствуют появлению смога; высокотоксичных азотных соединений и прочих продуктов сгорания бензина.

В качестве катализаторов чаще всего применяются платина, палладий и родий. За счет контакта с этими металлами ядовитые соединения, из которых состоят выхлопные газы, на выходе из нейтрализатора превращаются в абсолютно безвредный углекислый газ, азот и кислород. Наиболее эффективная работа каталитического нейтрализатора наблюдается при температурах от 400оС до 800оС. Чтобы катализатор нагрелся до этой  температуры, нейтрализатор устанавливается сразу за выпускным коллектором двигателя или перед его глушителем.

Для дизельного двигателя характерны другой принцип воспламенения топлива и более низкие температуры рабочего цикла. Поэтому состав выхлопных газов отличается от  бензинового агрегата. Один из продуктов неполного сгорания солярки – это сажа, которая обладает канцерогенными свойствами.

Каталитический нейтрализатор не способен очистить выхлопные газы от сажи. Поэтому попадающие в воздух мелкие сажевые частицы не отфильтровываются дыхательной системой людей. При вдохе они попадают в легкие, оседая там. Так зачем нужен сажевый фильтр(СФ)? Чтобы исключить попадание сажи в воздух.

У катализатора для дизельных двигателей (DOC — diesel oxidation catalyst) – особая конструкция. Этот элемент устанавливают до сажевого фильтра либо встраивают непосредственно в его корпус.

Конструкция и принцип работы сажевого фильтра

Фильтр состоит из корпуса, изготовленного из нержавеющей стали, внутрь которого помещена керамическая насадка со сквозными каналами квадратного поперечного сечения. Каналы открыты с одной из сторон и заглушены в шахматном порядке на противоположном конце. Выхлопные газы беспрепятственно проходят через поры на стенках каналов, а сажевые частицы скапливаются в заглушенных концах и не уносятся в воздух. Изнутри на поверхность корпуса фильтра может наноситься слой катализатора, который нейтрализует путем окисления содержащийся в выхлопном газе угарный газ, а также летучие углеводороды.

В большинстве конструкций сажевых фильтров устанавливают датчики давления, температуры и содержания остаточного кислорода (т.н. лямбда-зонд).

Автоматическая чистка сажевого фильтра

С течением времени сажа толстым слоем оседает на стенках корпуса фильтра, тем самым забивает его, препятствуя выбросу выхлопных газов. Вследствие этого возрастает давление в выпускном коллекторе и снижается мощность двигателя. В итоге двигатель может заглохнуть. Во избежание такой неисправности сажевый фильтр нужно регулярно чистить.

Метод пассивной чистки заключается в окислении сажи горячими выхлопными газами, имеющими температуру 500оС. Этот процесс происходит автоматически при движении автомобиля.

Но для городского цикла характерна езда на короткие расстояния и частые простои в пробках. При этом выхлопные газы не успевают разогреться до требуемой температуры, поэтому сажа не выгорает, а начинает скапливаться. Чтобы избежать этого, в топливо добавляют специальные присадки от сажи. Они позволяют выжечь сажу из фильтра при более низких, до 300оС, температурах. Также такие присадки уменьшают появление нагара в камере сгорания дизельного двигателя.

В некоторых автомобилях предусмотрена функция принудительной регенерации. Она активируется, если дифференциальный датчик показывает увеличенный сверх нормы перепад давления выхлопных газов перед и за сажевым фильтром. При этом в двигатель впрыскивается дополнительная порция солярки, которая, сгорая внутри каталитического нейтрализатора, разогревает сажевый фильтр до температуры 600оС. После того, как сажа выгорает, а перепад давления отходящих газов уменьшается, принудительную регенерацию прекращают.

У некоторых производителей автомобилей, к примеру, Пежо, Ситроен, Форд, Тойота, для разогрева сажевого фильтра используется особая присадка, содержащая церий. Она находится в специальной емкости и периодически впрыскивается в цилиндры двигателя. Благодаря этому фильтр нагревается до температур 700 – 900оС, а сажа в течение нескольких минут полностью сгорает. Этот процесс полностью автоматизирован и проходит без участия водителя.

Возможные сбои в процессе регенерации и необходимость ручной очистки

В ряде случаев автоматической очистки фильтра от сажи не происходит. Причин этому может быть несколько:

• при поездках на короткие расстояния выхлопные газы не успевают прогреться до необходимых температур;
• процесс регенерации был прерван из-за заглушенного двигателя;
• неисправность какого-либо датчика сажевого фильтра, его плохой контакт или обрыв проводов;
• малое количество солярки в топливном баке, заниженные показания неисправного датчика уровня топлива, из-за чего автоматическая очистка фильтра не запускается;
• засор или выход из строя клапана рециркуляции отходящих газов (EGR).

В случае накопления внутри фильтра большого количества сажи допустимо ее ручное удаление методом промывки. Вначале фильтр демонтируется, один из его патрубков глушат, а в другой заливают промывочную жидкость в требуемом объеме. Фильтр устанавливают вертикально и периодически встряхивают. По истечении 12 часов жидкость сливают, а фильтр в обязательном порядке промывают большим количеством проточной воды. Наилучшим решением будет выполнить все указанные процедуры на СТО, где одновременно выявят и заменят неисправные элементы.

Специалисты по техническому обслуживанию автомобилей могут выжечь накопившуюся в фильтре сажу при помощи специального оборудования, к которому относятся электрические и микроволновые нагреватели для сажевых фильтров, сочетающиеся с особым алгоритмом впрыска дизельного топлива в двигатели.

Причины увеличенного отложения сажи в фильтре

Основной причиной появления большого количества сажи в фильтре является некачественное дизельное топливо. Такая солярка содержит большую концентрацию серы, что способствует увеличенному образованию кислоты и усиленной коррозии деталей, одновременно препятствуя наиболее полному сгоранию топлива. Поэтому, если вы заметили, что ваш сажевый фильтр загрязняется быстрее обычного, а принудительная его очистка включается намного чаще, следует найти поставщика более качественного дизельного топлива.

Увеличенное отложение сажи напрямую связано с неверной регулировкой дизельного двигателя. Это обусловлено малой концентрацией воздуха в воздушно-топливной смеси, возникающей в отдельных зонах камеры сгорания. Следствием является неполное сгорание солярки и увеличенный выброс сажи.

Ресурс эксплуатации и периодичность замены сажевых фильтров

Сажевый фильтр, как и любые другие элементы автомобиля, подвержен износу. Его насадка разрушается и прекращает эффективно восстанавливать свою работоспособность. При нормальных условиях эксплуатации это происходит после 200 000 км пробега автомобиля.

В нашей стране условия эксплуатации авто вряд ли можно назвать нормальными, а качество дизельного топлива зачастую ниже стандартов. По этой причине реальный ресурс сажевого фильтра не превышает 100-120 тысяч км. Но бывают ситуации, когда и после пробега 500 000 км фильтр работает эффективно.

Если сажевый фильтр даже после промывки и регенерации ухудшил свою работу, это заметно по существенному снижению мощности силового агрегата, увеличенному расходу топлива и повышению задымленности выхлопа. Также увеличивается уровень масла в картере двигателя и появляется повышенный шум работающего двигателя. На панели прибора появляется соответствующий сигнал о том, что сажевый фильтр требует замены. Эта деталь не дешевая, может стоить от 1000 долларов и более, не включая работы по замене. Большинство автовладельцев не в состоянии приобрести новый сажевый фильтр и поэтому соглашаются на демонтаж существующего элемента.       

​

Следствия демонтажа сажевого фильтра

Положительные моменты:

1. Избавление от вероятной поломки.
2. Уменьшение расхода топлива, незначительное по величине.
3. Несущественное увеличение мощности двигателя.
4. Экономия средств, ведь снятие сажевого фильтра с перепрограммированием электронного блока управления двигателем обходится в 200 долларов как минимум.

Негативные факторы:

1. Если автомобиль на гарантии, при удалении фильтра она не сохраняется.
2. Визуальный рост числа сажевых частиц в отходящих газах двигателей.
3. Т.к. удаляется и каталитический нейтрализатор, выбросы двигателя вашего автомобиля  не соответствуют нормативным требованиям.
4. Возможно повышение уровня шума турбины наддува.
5. Пограничный экологический контроль не допустит въезд вашего автомобиля в страны ЕС.
6. Необходимость перепрограммирования электронного блока управления двигателем, что при наличии ошибок или неполной совместимости приводит к непредсказуемым последствиям при эксплуатации остальных систем автомобиля. Т.е., избавившись от одной из проблем, можно приобрести множество других.

В общем, пользователь находится перед неоднозначным выбором. При наличии финансовой возможности лучшим выбором будет покупка и монтаж нового сажевого фильтра. Если такой возможности нет, необходимо реанимировать имеющийся фильтр путем выжигания сажи разнообразными методами либо воспользовавшись его ручной промывкой. Удаление сажевого фильтра представляет собой крайний вариант в случае полного исчерпания остальных возможностей.

Надеемся, что в данной статье мы раскрыли ключевую информацию о DPF и теперь вы точно знаете, для чего нужен сажевый фильтр. Если вам потребуется профессиональная очистка сажевого фильтра, обращайтесь в компанию Centr Turbin.