Сажовий фільтр - що це? Регенерація сажового фільтра

Автомобілі, а саме їх вихлопні гази, представляють велику загрозу для екології. Тому автовиробники стали оснащувати свої машини різними каталізаторами. І якщо на автомобілях з бензиновими двигунами саме він так і називається, то на дизелях – це сажовий фільтр. Що це за елемент? Яке його пристрій і принцип роботи? Про все це і не тільки – далі в нашій статті.

Призначення

Дизельний сажовий фільтр призначений для очищення вихлопних газів від сажових часток. Використання цього елемента в системі випуску відпрацьованих газів дозволяє знизити вміст сажі на 95 відсотків. Остання утворюється внаслідок неповного згорання палива. Розмір частинок сажі становить від 1 до 001 мкм. До її складу входять оксиди металів, вода, сірка, а також вуглецеві сполуки. Їх відсоток змісту залежить від поточних оборотів і навантаження на двигун.

Де використовується

На які машини ставиться сажовий фільтр? «Фольксваген», «Ауді», «Мерседес». Це неповний список автомобілів, які комплектуються даним елементом. На легкових авто сажовий фільтр дизеля стали встановлювати з 2000 року, із застосуванням екологічних стандартів «Євро-2» і вище. У країнах Європейського Союзу наявність даного каталізатора є обов'язковим з 2011 року навіть на легкових автомобілях.

Розташування

Де знаходиться сажовий фільтр? «Мерседес» і багато автомобілів європейського виробництва мають однакове розташування каталізатора. Він знаходиться відразу за випускним колектором. Таке розташування обумовлено тим, що саме в цьому місці температура газів досягає максимальної межі.

Пристрій і принцип роботи

Основний елемент сажового фільтра – керамічна матриця. Вона виготовляється з карбіду кремнію. Такий же матеріал використовується і на каталізаторах бензинових двигунів. Матриця розміщена в металевому корпусі фільтра і має сітчасту структуру з змінно закритими комірками. Бічна частина елемента – пориста. Вона виконує функцію фільтра. Клітинки матриці каталізатора – квадратної форми. На сучасних автомобілях встановлюються фільтри з 8-вугільними осередками. Такі елементи вважаються більш надійними і пропускають більше відпрацьованих газів.

Етапи фільтрації

Фільтрація та регенерація – за таким принципом працює кожен сажовий фільтр. Що це таке? Фільтрація – це процес, при якому виробляється захоплення сажових частинок з подальшим їх осіданням на стінках. Чим більше вони, тим легше працювати каталізатору. Однак вихлопні гази мають невеликий відсоток утримання дрібної сажі, розміром до 1 мкм. Саме вони становлять найбільшу загрозу для екології та дихальних шляхів людини. Також відзначимо, що з часом сажовий фільтр («Рено Мастер TDI» - не виняток) забивається, і йому необхідна заміна. Але через високу вартість (від 400 доларів США) російські автовласники «випилюють» його з "мізків" ЕБУ і ставлять на його місце «проставку» - металеву трубу однакового діаметру.

Пасивна регенерація сажового фільтра

Дана операція здійснюється за рахунок високих температур (від 500 градусів Цельсія). Ось чому каталізатор встановлюється відразу за випускним колектором. Проникаючи в сажовий фільтр, вихлопні гази (а саме азотні сполуки) вступають в реакцію з киснем, завдяки чому утворюється діоксид азоту. Останній, з'єднуючись з сажею, перетвориться в оксид і чадний газ. Останні два компонента, вступаючи в реакцію з киснем, розщеплюються на діоксид азоту та вуглекислий газ. Так відбувається процес фільтрації відпрацьованих газів на дизельному автомобілі. При певних режимах роботи двигуна збір сажі може бути неефективним. Вона спокійно проходить крізь осередки назовні. В такому випадку в роботу підключається активна регенерація сажового фільтра.

Активна

Ця обробка полягає в примусовому підвищення температури вихлопних газів. Відбувається це все за невеликий період часу. Є кілька способів примусового підвищення температури:

Більш пізній впорскування пального.

Нагрівання газів мікрохвилями.

Впорскування пального перед фільтром сажі.

Установка електронагрівача.

Конструкція нейтралізатора постійно вдосконалюється, і зараз найпопулярнішим типом вважається фільтр з каталітичним покриттям і системою введення присадок в паливо. Давайте розглянемо їх детальніше.

Каталітичний фільтр сажі

Що це за елемент? Цей фільтр використовується на автомобілях сімейства «Фольксваген». Принцип роботи включає в себе активну і пасивну регенерацію. В останньому випадку обробка відбувається за рахунок безперервного окиснення сажі завдяки каталізатору – платині, через який проходять гази. Робоча температура – від 300 до 500 градусів Цельсія. Активний процес відбувається при більш високій температурі – 650 градусів Цельсія. При цьому задіюється безліч керуючих датчиків. Це витратомір повітря, датчики вхідний і вихідний температури вихлопних газів, а також тиску, в якому працює сажовий фільтр. Що це дає? Всі отримані дані обробляються через ЕБУ, в результаті чого блок управління або дає сигнал на більш пізній впуск палива, або знижує подачу повітря в камеру. Таким способом значно підвищується температура вихлопних газів, і вони вступають в реакцію з каталітичними елементами.

Фільтр з системою введення присадок

Цей каталізатор розроблений французькими інженерами і встановлюється на автомобілі «Пежо», «Сітроен», а також на «Форди» і «Тойоти». Інша назва сажового фільтра – FAP. Суть роботи досить проста. В системі знаходиться присадка з каталітичним нейтралізатором (церій), яка додається в паливо і сприяє зміні температури спалювання сажі (близько 500 градусів Цельсія). Однак при малих навантаженнях важко її досягти, тому в роботу підключається примусова регенерація. Сама ж присадка зберігається в окремій ємності (на 4-5 літрів). Її ресурс становить близько 100 тисяч кілометрів і дорівнює терміну служби самого фільтра. У бак ця присадка подається за допомогою електричного насоса. Дозується вона при кожній заправці палива електронним блоком управління. Основний недолік використання даної системи – при згорянні цезій осідає на стінках у вигляді золи, що сильно забиває фільтр. Тому він має такий малий термін експлуатації.

Як подовжити термін експлуатації?

Оскільки вигоряння сажі відбувається при високих температурах, термін служби фільтра безпосередньо залежить від частоти його пропалів. Таким чином, чим частіше буде відбуватися ця операція, тим менше ресурс елемента. Але як можна збільшити пробіг автомобіля між пропалюваннями в нейтрализаторе? Для цього існують різні присадки для захисту фільтр сажі. Вони допомагають знизити робочу температуру з 600 до 400 градусів Цельсія. Використовувати машину при низьких навантаженнях в надії на те, що випалювання сажі не станеться, просто безглуздо. Для таких випадків передбачена примусова регенерація – навіть при мінімальних обертах пристрій буде працювати на всі 100 відсотків.

Як визначити засмічення?

Ознаки забитого фільтра легко розпізнати. Це слабка тяга, дим з вихлопної труби, перевитрата палива. Зазвичай в розрізі такі елементи виглядають саме так, як на фото нижче. У такому випадку потрібно терміново приймати заходи - замінити його на новий (чим навряд чи будуть керуватися наші автовласники) або видалити з системи.

Висновок

Отже, ми з'ясували, що собою являє дизельний каталізатор. Як бачите, цей пристрій чудово бореться з очищенням сажі. Однак все хороше пропадає, коли настає термін заміни. Вартість нового елемента становить близько 50-80 тисяч рублів.
Тому найкращий спосіб – це видалення сажового фільтра програмно з ЕБУ і встановлення на його місце полум'ягасника або простий металевої труби. Коштує ця процедура від 5 до 15 тисяч рублів.