Мы осуществляем полный спектр услуг
по ремонту и обслуживанию
автомобилей в Миллерово!

Мы работаем с 09:00 до 18:00без перерыва
и выходных

+7 918 59-88-000г. Миллерово, ул. Кукушкина, 52

Услуги

Сажевый фильтр. Общие сведения

С 2000 года, на легковых автомобилях с дизельными двигателями, начала применяться система выпуска с сажевым фильтром. С введением норм Евро-5 в январе 2011 года сажевый фильтра на легковых автомобилях с дизельным двигателем является обязательным. 

Дизельный сажевый фильтр (в английском варианте Diesel Particulare Filter, DPF, в французском варианте Filtre a Particules, FAP, в немецком варианте RubPartikelFilter, RPF) 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, ее частицы имеют размер от 10 нм до 1 мкм, каждая 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) и 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.

Изначально, в сечении ячейки матрицы имели квадратную форму, но сейчас практически повсеместно используются 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 и регенерация сажи. 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.

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. Существует пассивная и активная регенерация сажевого фильтра.

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.

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

  1. приборная панель;
  2. блок управления двигателем;
  3. расходомер воздуха;
  4. дизельный двигатель;
  5. датчик температуры отработавших газов перед турбокомпрессором;
  6. турбокомпрессор;
  7. датчик температуры отработавших газов перед сажевым фильтром;
  8. кислородный датчик;
  9. сажевый фильтр;
  10. датчик перепада давления в сажевом фильтре;
  11. датчик температуры отработавших газов после сажевого фильтра;
  12. глушитель

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:

  • 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.

 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: расходомер воздуха, датчик температуры отработавших газов до сажевого фильтра, датчик температуры отработавших газов после сажевого фильтра, датчик перепада давления в сажевом фильтре.

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 отработанных газов. При этом температура отработанных газов поднимается до требуемой для рециркуляции величины.

Сажевый фильтр с системой ввода присадок в топливо

  1. приборная панель;
  2. блок управления двигателем;
  3. бачок для хранения присадки;
  4. датчик уровня присадки в бачке;
  5. электрический насос;
  6. топливный бак;
  7. дизельный двигатель;
  8. датчик температуры отработавших газов перед турбокомпрессором;
  9. турбокомпрессор;
  10. кислородный датчик;
  11. каталитический нейтрализатор;
  12. датчик температуры отработавших газов перед сажевым фильтром;
  13. сажевый фильтр;
  14. датчик перепада давления в сажевом фильтре;
  15. глушитель;
  16. расходомер воздуха

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 моются специальными жидкостями или удаляются с последующей перепрошивкой системы управления двигателем. Об этом уже будет отдельная статья, в которой обсудим все нюансы.

Новости и акции