Що потрібно знати про сажовий фільтр?

Двигуни автомобілів істотно забруднюють навколишнє середовище – особливо міське повітря, яким дихають люди. Поглиблення екологічних проблем робить необхідним більш ретельно очищати автомобільні вихлопні гази.

У Європейському Союзі з 2001 року автомобілі, що працюють на дизельному паливі, в обов'язковому порядку комплектують сажовим фільтром (DPF – diesel particulate filter). Це дорогий виріб, який у деяких випадках може викликати неполадки в роботі двигуна. Щоб їх уникнути, користувачам потрібно мати уявлення про те, що таке фільтр сажі в автомобілі.

Призначення сажового фільтра

Найдосконаліші автомобільні двигуни не гарантують повне згоряння палива. З цієї причини потрібно ретельніше очищати відпрацьовані гази, що містять безліч шкідливих речовин, небезпечних для довкілля та людей. 

В автомобілях з бензиновим двигуном для очищення вихлопу призначений каталітичний нейтралізатор. Призначення каталітичного нейтралізатора – це знищення оксиду вуглецю, відомого як чадний газ; летких вуглеводнів, які сприяють появі смогу; високотоксичних азотних сполук та інших продуктів згоряння бензину.

Як каталізатори найчастіше застосовуються платина, паладій та родій. Завдяки контакту з цими металами отруйні сполуки, з яких складаються вихлопні гази, на виході з нейтралізатора перетворюються на абсолютно нешкідливий вуглекислий газ, азот і кисень. Найефективніша робота каталітичного нейтралізатора спостерігається за температур від 400ºС до 800ºС. Щоб каталізатор нагрівся до цієї температури, нейтралізатор встановлюється відразу за випускним колектором двигуна або перед його глушником.

Для дизельного двигуна характерний інший принцип займання палива та нижчі температури робочого циклу. Тому склад вихлопних газів відрізняється від бензинового агрегату. Один із продуктів неповного згоряння солярки – це сажа, яка має канцерогенні властивості.

Каталітичний нейтралізатор не здатний очистити вихлопні гази від сажі. Тому дрібні сажові частинки, що потрапляють у повітря, не фільтруються дихальною системою людей. Під час вдиху вони потрапляють у легені, осідаючи там. То навіщо потрібен фільтр сажі (СФ)? Щоб унеможливити потрапляння сажі в повітря.

У каталізатора для дизельних двигунів (DOC – diesel oxidation catalyst) – особлива конструкція. Цей елемент встановлюють до сажового фільтра або вбудовують безпосередньо в його корпус.

Конструкція та принцип роботи сажового фільтра

Фільтр складається з корпусу, виготовленого з нержавіючої сталі, всередину якого поміщена керамічна насадка з наскрізними каналами квадратного поперечного перерізу. Канали відкриті з однієї зі сторін і заглушені в шаховому порядку на протилежному кінці. Вихлопні гази безперешкодно проходять через пори на стінках каналів, а сажові частинки накопичуються в заглушених кінцях і не несуться в повітря. Зсередини на поверхню корпусу фільтра може наноситися шар каталізатора, який нейтралізує шляхом окислення чадний газ, що міститься у вихлопному газі, а також леткі вуглеводні.

У більшості конструкцій сажових фільтрів встановлюють датчики тиску, температури та вмісту залишкового кисню (т.зв. лямбда-зонд).

Автоматичне очищення сажового фільтра

З плином часу сажа товстим шаром осідає на стінках корпусу фільтра, тим самим забиває його, перешкоджаючи викиду вихлопних газів. Внаслідок цього зростає тиск у випускному колекторі та знижується потужність двигуна. У підсумку двигун може заглухнути. Щоб уникнути такої несправності фільтр сажі потрібно регулярно очищати.

Метод пасивного чищення полягає в окисленні сажі гарячими вихлопними газами, що мають температуру 500ºС. Цей процес відбувається автоматично під час руху автомобіля.

Але для міського циклу характерна їзда на короткі відстані та часті простої в заторах. При цьому вихлопні гази не встигають розігрітися до необхідної температури, тому сажа не вигорає, а починає накопичуватися. Щоб уникнути цього, в паливо додають спеціальні присадки від сажі. Вони дають змогу випалити сажу з фільтра за нижчих, до 300ºС, температур. Також такі присадки зменшують появу нагару в камері згоряння дизельного двигуна.

У деяких автомобілях передбачена функція примусової регенерації. Вона активується, якщо диференціальний датчик показує збільшений понад норму перепад тиску вихлопних газів перед і за сажовим фільтром. При цьому у двигун впорскується додаткова порція солярки, яка, згораючи всередині каталітичного нейтралізатора, розігріває фільтр сажі до температури 600ºС. Після того, як сажа вигорає, а перепад тиску газів, що відходять, зменшується, примусову регенерацію припиняють.

У деяких виробників автомобілів, наприклад, Пежо, Сітроен, Форд, Тойота, для розігріву сажового фільтра використовується особлива присадка, що містить церій. Вона міститься в спеціальній ємності та періодично впорскується в циліндри двигуна. Завдяки цьому фільтр нагрівається до температур 700-900ºС, а сажа протягом кількох хвилин повністю згорає. Цей процес повністю автоматизований та проходить без участі водія.

Можливі збої в процесі регенерації та необхідність ручного очищення

У низці випадків автоматичного очищення фільтра від сажі не відбувається. Причин цьому може бути кілька:

• під час поїздок на короткі відстані вихлопні гази не встигають прогрітися до необхідних температур;
• процес регенерації був перерваний через заглушений двигун;
• несправність будь-якого датчика сажового фільтра, його поганий контакт або обрив проводів;
• мала кількість солярки в паливному баку, занижені показання несправного датчика рівня палива, через що автоматичне очищення фільтра не запускається;
• засмічення або вихід з ладу клапана рециркуляції газів, що відходять (EGR).

У разі накопичення всередині фільтра великої кількості сажі допустимо її ручне видалення методом промивання. Спочатку фільтр демонтують, один з його патрубків глушать, а в інший заливають промивну рідину в необхідному обсязі. Фільтр встановлюють вертикально та періодично струшують. Після закінчення 12 годин рідину зливають, а фільтр в обов'язковому порядку промивають великою кількістю проточної води. Найкращим рішенням буде виконати всі зазначені процедури на СТО, де одночасно виявлять та замінять несправні елементи.

Фахівці з технічного обслуговування автомобілів можуть випалити сажу, що накопичилася у фільтрі, за допомогою спеціального обладнання, до якого відносяться електричні та мікрохвильові нагрівачі для сажових фільтрів, що поєднуються з особливим алгоритмом впорскування дизельного палива у двигуни.

Причини збільшення відкладення сажі у фільтрі

Основною причиною появи великої кількості сажі у фільтрі є неякісне дизельне паливо. Така солярка містить велику концентрацію сірки, що сприяє збільшеному утворенню кислоти та посиленій корозії деталей, водночас перешкоджаючи якнайповнішому згорянню палива. Тому, якщо ви помітили, що ваш сажовий фільтр забруднюється швидше, ніж зазвичай, а примусове його очищення вмикається набагато частіше, слід знайти постачальника якіснішого дизельного палива.

Збільшене відкладення сажі безпосередньо пов'язане з неправильним регулюванням дизельного двигуна. Це зумовлено малою концентрацією повітря в повітряно-паливній суміші, що виникає в окремих зонах камери згоряння. Наслідком є неповне згоряння солярки та збільшений викид сажі.

​

Ресурс експлуатації та періодичність заміни сажових фільтрів

Сажовий фільтр, як і будь-які інші елементи автомобіля, схильний до зносу. Його насадка руйнується та припиняє ефективно відновлювати свою працездатність. За нормальних умов експлуатації це відбувається після 200 000 км пробігу автомобіля.

У нашій країні умови експлуатації авто навряд чи можна назвати нормальними, а якість дизельного палива часто нижча за стандарти. З цієї причини реальний ресурс сажового фільтра не перевищує 100-120 тисяч км. Але бувають ситуації, коли й після пробігу 500 000 км фільтр працює ефективно.

Якщо фільтр сажі навіть після промивання та регенерації погіршив свою роботу, це помітно по істотному зниженню потужності силового агрегату, збільшення витраті пального та підвищенню задимленості вихлопу. Також збільшується рівень оливи в картері двигуна та з'являється підвищений шум працюючого двигуна. На панелі приладу з'являється відповідний сигнал про те, що фільтр сажі потребує заміни. Ця деталь не дешева, може коштувати від 1000 доларів і більше, не враховуючи роботи із заміни. Більшість автовласників не в змозі придбати новий сажовий фільтр і тому погоджуються на демонтаж наявного елемента.

Наслідки демонтажу сажового фільтра

Позитивні моменти:

1. Позбавлення від ймовірного зламання.
2. Зменшення витрати палива, незначне за величиною.
3. Не суттєве збільшення потужності двигуна.
4. Економія коштів, адже зняття сажового фільтра з перепрограмуванням електронного блоку управління двигуном обходиться у 200 доларів як мінімум.

Негативні фактори:

1. Якщо автомобіль на гарантії, при видаленні фільтра вона не зберігається.
2. Візуальне зростання кількості сажових частинок у відхідних газах двигунів.
3. Оскільки видаляється й каталітичний нейтралізатор, викиди двигуна вашого автомобіля не відповідають нормативним вимогам.
4. Можливе підвищення рівня шуму турбіни наддуву.
5. Прикордонний екологічний контроль не допустить в'їзд вашого автомобіля в країни ЄС.
6. Необхідність перепрограмування електронного блоку керування двигуном, що за наявності помилок або неповної сумісності призводить до непередбачуваних наслідків під час експлуатації інших систем автомобіля. Тобто, позбувшись однієї з проблем, можна придбати безліч інших.

Загалом, користувач перебуває перед неоднозначним вибором. За наявності фінансової можливості найкращим вибором буде купівля та монтаж нового сажового фільтра. Якщо такої можливості немає, необхідно реанімувати наявний фільтр шляхом випалювання сажі різноманітними методами або скориставшись його ручним промиванням. Видалення сажового фільтра є крайнім варіантом у разі повного вичерпання інших можливостей.

Сподіваємося, що в цій статті ми розкрили ключову інформацію про DPF і тепер ви точно знаєте, для чого потрібен фільтр сажі. Якщо вам потрібне професійна чистка сажових фільтрів, звертайтеся в компанію Centr Turbin.