Сажевый фильтр
По мере развития дизельных двигателей и тщательного мониторинга выбросов от транспортных средств производители используют все больше и больше устройств для контроля выбросов, чтобы лучше защитить окружающую среду и уменьшить неприглядные «черные облака», которые характерны для старых дизельных автомобилей.
Одной из таких систем является дизельный сажевый фильтр (DPF), который находится в выхлопной системе и фильтрует вредные углеродные частицы, образующиеся в цикле сгорания, предотвращая выброс этих частиц в атмосферу.
Что такое сажевый фильтр?
Дизельный сажевый фильтр (DPF) – это фильтр, который улавливает и накапливает сажу из выхлопных газов (некоторые называют их улавливателями сажи), чтобы снизить выбросы дизельных легковых и грузовых автомобилей. Фильтр предназначен для снижения выбросов твердых частиц и сажи из дизельного топлива на 80%. Это достигается за счет улавливания частиц в самом фильтре. Но поскольку они имеют ограниченную емкость, эту захваченную сажу необходимо периодически опорожнять или «сжигать» для регенерации DPF.
Этот процесс регенерации полностью сжигает излишки сажи, отложившейся в фильтре, уменьшая вредные выбросы выхлопных газов и помогает предотвратить контрольный черный дым, который вы привыкли видеть от дизельных автомобилей, особенно при ускорении.
DPF, впервые установленный на дизельные автомобили с 2007 года, вызывает путаницу и, во многих случаях, вызывает дорогостоящие счета за ремонт для водителей из-за отсутствия знаний о системе.
Блок управления двигателем (ЭБУ) контролирует уровень насыщения внутри фильтра и, когда он достигает определенного процента, увеличивает температуру внутри выхлопных газов, чтобы «сжечь» частицы.
Процедура регенерации сажевого фильтра вашего автомобиля, а также вся информация о системе будет указана в руководстве пользователя.
Существует три различных типа методов регенерации DPF:
- Пассивная регенерация
- Активная регенерация
- Принудительная регенерация
- Пассивная регенерация
Пассивная регенерация происходит автоматически, на приборной панели не загораются сигнальные лампы. В основном это происходит на шоссе, когда скорость автомобиля и температура выхлопных газов высоки. Однако в зависимости от того, как используется автомобиль, это может быть невозможно. Стоп-старт вождения или поездки по городу не позволят выхлопным газам нагреться до температуры для выполнения этой регенерации.
Как только ЭБУ считывает, что содержание сажи достигает определенного предела (обычно около 45%), он инициирует так называемый дожигающий впрыск топлива. Эта процедура позволяет впрыснуть небольшое количество топлива в двигатель после основного цикла сгорания, чтобы повысить температуру выхлопных газов и запустить процесс регенерации.
ЭБУ обычно выдает предупреждение на приборной панели, чтобы предупредить водителя о том, что идет процесс регенерации.
В зависимости от вашего автомобиля вам нужно будет поддерживать на нем определенную скорость и определенную частоту вращения двигателя, пока предупреждение не будет отключено.
Процедура должна быть описана в руководстве вашего владельца, но приблизительное руководство должно поддерживать скорость двигателя более 2000 об / мин и скорость автомобиля более 40 миль в час.
В зависимости от уровня насыщения этот процесс может занять от 5 до 30 минут.
Вы можете заметить повышенный расход топлива, постоянную работу охлаждающих вентиляторов и легкий едкий запах от автомобиля в этот период. Это нормально, поскольку температура выхлопных газов достигает 600 градусов, чтобы сгореть частицы.
Если процесс прерывается и регенерация не может быть завершена, ЭБУ активирует «Режим пониженного энергопотребления» или «Ароматный дом». Это ограничит мощность, чтобы предотвратить повреждение двигателя или выхлопных систем. Когда автомобиль переходит в этот режим, загораются сигнальные лампы DPF и двигателя.
Если загораются сигнальные лампы DPF и двигателя, окончательная регенерация должна быть завершена. Это называется принудительной регенерацией. Транспортное средство необходимо будет осторожно вести или отбуксировать на ремонтную станцию, чтобы вручную регенерировать сажевый фильтр.
Этот процесс выполняется путем подключения диагностического сканирующего прибора к автомобилю и принудительного проведения регенерации. Это может быть дорогостоящим мероприятием, так как масло и масляный фильтр потребуют замены после завершения обслуживания. Это связано с дополнительным количеством топлива, которое добавляется после цикла сгорания, поскольку часть его проникает в поддон и разбавляет масло.
В зависимости от того, насколько заблокирован DPF, может случиться так, что эти процедуры регенерации не могут полностью очистить DPF. Единственный способ полностью удалить частицы – это снять фильтр с автомобиля и профессионально очистить его или полностью заменить фильтр. Это чрезвычайно дорогое мероприятие, поскольку замена сажевых фильтров может стоить многие тысячи долларов !
Что может помешать нормальной регенерации ?
Частые короткие поездки, такие как езда по городу с остановками и запуском, которые не позволяют двигателю достигать правильной рабочей температуры
Использование неправильного типа масла – автомобили, оборудованные DPF, требуют масла с низким содержанием золы и серы, чтобы предотвратить возникновение избыточных отложений.
Проблема с другим устройством контроля выбросов, таким как система рециркуляции выхлопных газов (EGR), или проблема с впуском воздуха или топливной системой. Низкий уровень топлива – большинство автомобилей не будут выполнять цикл регенерации, если уровень топлива ниже бака. Просроченный интервал технического обслуживания – низкое качество или уровень масла препятствуют регенерации. Горит сигнальная лампа двигателя – сигнальная лампа или диагностический код неисправности, хранящийся в ЭБУ, могут препятствовать регенерации. При покупке автомобиля с дизельным двигателем важно проверить, оснащен ли он сажевым фильтром, и позволит ли ваш стиль вождения использовать систему в полную силу, или это вызовет у вас головные боли и вызовет дорогостоящий ремонт. долгий пробег.
Что такое сажевый фильтр
На легковых автомобилях с дизельным двигателем в составе выпускной системы с 2000 года применяется сажевый фильтр. С введением норм Евро-5 в январе 2011 года применение сажевого фильтра на легковых автомобилях с дизельным двигателем является обязательным.
Дизельный сажевый фильтр (DPF в английском варианте Diesel Particulate Filter; FAP в французском варианте Filtre a Particules; RPF в немецком варианте RubPartikelFilter) предназначен для снижения выброса сажевых частиц в атмосферу с отработавшими газами. Применения фильтра позволяет добиться снижения частиц сажи в отработавших газах до 99,9 %.
В дизельном двигателе сажа образуется при неполном сгорании топлива. Частицы сажи имеют размер от 10 нм до 1 мкм. Каждая частица состоит из углеродного ядра, с которым соединены углеводороды, оксиды металлов, сера и вода. Конкретный состав сажи определяется режимом работы двигателя и составом топлива.
В выпускной системе сажевый фильтр располагается за каталитическим нейтрализатором. В ряде конструкций сажевый фильтр объединен с каталитическим нейтрализатором окислительного типа и располагается сразу за выпускным коллектором там, где температура отработавших газов максимальна. Он называется сажевый фильтр с каталитическим покрытием.
Основным конструктивным элементом сажевого фильтра является матрица, которая изготавливается из керамики (карбида кремния). Матрица помещена в металлический корпус. Керамическая матрица имеет ячеистую структуру, состоящую из каналов малого сечения, попеременно закрытых с одной и с другой стороны. Боковые стенки каналов имеют пористую структуру и играют роль фильтра.
В сечении ячейки матрицы имеют квадратную форму. Более совершенными являются входные ячейки восьмиугольной формы. Они имеют большую площадь поверхности (по сравнению с выходными ячейками), пропускают больше отработавших газов и обеспечивают больший срок службы сажевого фильтра.
В работе сажевого фильтра различается два последовательных этапа:
- Фильтрация. При фильтрации происходит захват частиц сажи и оседание их на стенках фильтра. Наибольшую сложность для задержания представляют частицы сажи малого размера (от 0,1 до 1 мкм). Их доля невелика (до 5%), но это самые опасные для человека выбросы. Современные сажевые фильтры задерживают и эти частицы.
- Регенерация сажи. Скопившиеся при фильтрации частицы сажи создают препятствие для отработавших газов, что приводит к снижению мощности двигателя. Поэтому периодически требуется очистка фильтра от накопившейся сажи или регенерация. Различают пассивную и активную регенерацию сажевого фильтра. В современных фильтрах используется, как правило, пассивная и активная регенерация.
- Пассивная регенерация сажевого фильтра осуществляется за счет высокой температуры отработавших газов (порядка 600°С), которая достигается при работе двигателя с максимальной нагрузкой. Другим способом пассивной регенерации является добавление в топливо специальных присадок, которые обеспечивают сгорание сажи при более низкой температуре (450-500°С). При определенных режимах работы двигателя (небольшая нагрузка, движение в городе и др.) наблюдается недостаточно высокая температура отработавших газов и пассивная регенерация происходить не может. В этом случае осуществляется активная (принудительная) регенерация сажевого фильтра.
- Активная регенерация сажевого фильтра производится путем принудительного повышения температуры отработавших газов в течение определенного промежутка времени. Накопленная при этом сажа окисляется (сгорает). Различают несколько способов увеличения температуры отработавших газов при активной регенерации:
- поздний впрыск топлива;
- дополнительный впрыск топлива на такте выпуска;
- использование электрического нагревателя перед сажевым фильтром;
- впрыск порции топлива непосредственно перед сажевым фильтром;
- нагрев отработавших газов микроволнами.
- — оксиды азота вступают в реакцию с кислородом в присутствии катализатора с образованием диоксида азота;
- — диоксид азота вступает в реакцию с частицами сажи (углеродом) с образованием оксида азота и угарного газа;
- — оксид азота и угарный газ вступают в реакцию с кислородом с образованием диоксида азота и углекислого газа.
- — расходомера воздуха;
- — температуры отработавших газов до сажевого фильтра;
- — температуры отработавших газов после сажевого фильтра;
- — перепада давления в сажевом фильтре.
- машина стала медленно разгоняться;
- мотор часто глохнет, плохо запускается;
- на приборной панели или дисплее горят индикаторы «Неисправность/ошибка двигателя».
- Предыдущая страница
- Следующая страница
Конструкция сажевого фильтра и систем, обеспечивающих его работу, постоянно совершенствуется. В настоящее время наиболее востребован сажевый фильтр с каталитическим покрытием и сажевый фильтр с системой ввода присадок в топливо.
Сажевый фильтр с каталитическим покрытием
Сажевый фильтр с каталитическим покрытием применяется на автомобилях концерна Volkswagen и ряда других производителей. В работе сажевого фильтра с каталитическим покрытием различают активную и пассивную регенерацию.
При пассивной регенерации происходит непрерывное окисление сажи за счет действия катализатора (платины) и высокой температуры отработавших газов (350-500°С). Цепочка химических преобразований при пассивной регенерации имеет следующий вид:
Активная регенерация происходит при температуре 600-650°С, которая создается при помощи системы управления дизелем. Необходимость активной регенерации определяется на основании оценки пропускной способности сажевого фильтра, которая осуществляется с помощью следующих датчиков системы управления дизелем:
На основании электрических сигналов датчиков электронный блок управления производит дополнительный впрыск топлива в камеру сгорания, а также снижает подачу воздуха в двигатель и прекращает рециркуляцию отработавших газов. При этом температура отработавших газов поднимается до требуемой для рециркуляции величины.
Сажевый фильтр с системой ввода присадок в топливо.
Сажевый фильтр с системой ввода присадок в топливо является разработкой концерна PSA (Peuqeot-Citroen). Так как первопроходцами использования присадок для регенерации являются французы, за фильтром закрепилось название FAP-фильтр (от французского Filtre a Particules). Аналогичный подход реализован в сажевых фильтрах других автопроизводителей (Ford, Toyota). В системе используется содержащая церий присадка, которая добавляется в топливо и обеспечивает сжигание сажи при более низкой температуре (450-500°С). Но и эта температура отработавших газов не всегда может быть достигнута, поэтому в системе периодически выполняется активная регенерация сажевого фильтра. Сажевый фильтр устанавливается, как правило, отдельно за каталитическим нейтрализатором.
Присадка хранится в отдельном бачке, емкостью 3-5 л, которой хватает на 80-120 тыс. км пробега (срок службы фильтра). Конструктивно бачок может находиться в топливном баке или вне его. Уровень присадки в бачке контролируется с помощью датчика поплавкового типа. В топливный бак присадка подается с помощью электрического насоса. Подача присадки осуществляется при каждой заправке топливного бака пропорционально заправляемому объему топлива. Начало и продолжительность подачи присадки регулируется блоком управления двигателем (в некоторых конструкциях отдельным электронным блоком).
Побочным эффектом применения присадки является то, что при сгорании она оседает в виде золы на стенки фильтра и не выводится из него, что сокращает ресурс устройства. Срок службы современного сажевого фильтра составляет 120000 км пробега. Производители декларируют выпуск в ближайшее время фильтра с ресурсом 250000 км.
Ввиду высокой стоимости сажевые фильтры, выработавшие ресурс, автовладельцами, как правило, не заменяются, а удаляются с последующей перепрошивкой системы управления двигателем.
При подготовке статьи использованы материалы с сайта systemsauto.ru
Что такое Сажевый фильтр (DPF) и как он работает
Сажевый фильтр (DPF) необходим для задержки сажевых частиц, содержащихся в выхлопных газах дизельного автомобиля. Сажевые фильтры начали устанавливать серийно на дизельные автомобили в 2001 году, а обязательными они стали в 2009. Применение сажевого фильтра снижает содержание сажи в выхлопе дизельного автомобиля на 80–90%.
Сажевый фильтр может быть отдельным элементом или частью каталитического нейтрализатора (сажевый фильтр с каталитическим покрытием. Сажевый фильтр имеет два этапа работы:
1. Фильтрация выхлопных газов
Во время фильтрации крупные частички сажи оседают на стенках фильтра. Осевшая на стенках фильтра сажа начинает препятствовать выходу выхлопных газов. Следовательно, фильтру нужна очистка, которую называют регенерацией.
Способ регенерации зависит от типа сажевого фильтра. Наиболее распространены сажевые фильтры следующих типов:
1. Сажевый фильтр с каталитическим покрытием. Такой фильтр устанавливается за выпускным коллектором. Внутри фильтра – ячеистая керамическая матрица с каналами, попеременно закрытыми с одной и другой стороны. Стенки каналов пористые, они и фильтруют выхлопные газы. На поверхности стенок – тонкий слой титана, который выполняет роль катализатора. Катализатор способствует окислению углеводородов.
Регенерация такого фильтра может быть активной или пассивной:
1.1. При пассивной регенерации несгоревшие частицы окисляются благодаря катализатору и высокой температуре выхлопных газов
1.2. Активная регенерация происходит при повышенной температуре, которую создает блок управления двигателем. При высокой температуре частички сажи в фильтре просто сгорают.
2. Сажевый фильтр с автоматической регенерацией (FAP) разработан французским концерном Peugeot-Citroen. Этот фильтр является самостоятельным узлом и устанавливается за катализатором. Регенерация фильтра происходит также, как и в случае с каталитическим сажевым фильтром, при повышении температуры выхлопных газов, только в данном случае температура повышается не управляющей электроникой двигателя, а специальной присадкой для топлива. Присадка, содержащая церий, впрыскивается в топливо автоматически, когда электроника определит, что сажевый фильтр забит. Пополнять запасы присадки необходимо примерно раз в 80 000 км. Использование дизельного топлива низкого качества ускоряет расход присадки.
Отдельное спасибо Blamper за полезную инфу.
Лайкаем и делимся со своими подписчиками!
Что такое сажевый фильтр
При сгорании дизельного топлива образуются соединения углерода – сажа. Для ее задержки были разработаны специальные фильтры. Современные требования обязывают производителей включать в конструкцию выхлопной системы эти элементы.
Что такое сажевый фильтр?
Сажевый фильтр, сажевик (DPF) – это насадка на выхлопной трубопровод, которая задерживает частицы соединений углерода, образующегося в результате неполного сгорания дизельного топлива и сжигает их. Уменьшает выброс сажи в атмосферу на 75-85%. С 2005 года стал обязательным условием для соответствия стандарту Евро-4. Представляет собой металлический корпус, внутри которого расположены керамические трубки, с нанесенными на них катализатором химического процесса , как правило – платиной.
Если используется принцип пассивной регенерации, то продукты сгорания солярки уничтожаются самостоятельно при температуре 300-400 градусов. Такой режим действует, когда автомобиль двигается по трассе с высокой скоростью.
Во время движения по городу температуры не хватает. Тогда автоматически задействуется активная регенерация. Бортовой компьютер принудительно впрыскивает дополнительную порцию топлива в катализатор, где происходит сжигание продуктов сгорания – сажи.
Когда требуется замена сажевого фильтра
Во время работы мотора датчики, отвечающие за уничтожение продуктов сгорания солярки срабатывают не всегда. Это может быть связано с неполадками электроники, некачественным топливом. В этом случае сажевый фильтр забивается частицами соединений углерода. Со временем они затвердевают, удалить их из катализатора становится невозможно. В этом случае придется выполнить замену сажевого фильтра. В противном случае двигатель потеряет мощность – выхлопным газам будет оказываться значительное сопротивление.
Определить необходимость замены можно по следующим признакам:
Выполнить диагностику можно на СТО, для этого нужно подключить тестер к штатному гнезду и проверить ошибки. Если потребуется ремонт, мастер поможет подобрать сажевый фильтр и заменить его.