Сажевый фильтр на дизеле

При сгорании топливно-воздушной смеси образуются выхлопные газы, в состав которых входит сажа, то есть мелкие механические частицы, загрязняющие атмосферу. В конце 90-х начале двухтысячных годов остро встал вопрос о вкладе транспорта в загрязнение атмосферы. Перед инженерами была поставлена задача — максимально снизить количество вредных веществ в автомобильном выхлопе. С этой целью в стандартную схему выхлопной системы были включены новые элементы — каталитический нейтрализатор и сажевый фильтр.

Каталитический нейтрализатор, как видно из названия, нейтрализует вредные вещества. В частности, углеводороды, водяной пар и оксид углерода превращаются в относительно безвредный углекислый газ, а оксиды азота — в азот. Сажевый фильтр предназначен для задержания твердых частиц микроскопического размера. С 2011 года наличие этих двух элементов стало обязательным для эксплуатации авто в Евросоюзе и его соответствия нормам токсичности Евро-4, Евро-5, Евро-6.

Конструкция сажевого фильтра

Устанавливается он обычно сразу после катализатора, есть также варианты спаренные с катализатором в одном корпусе. Стоят они, как правило, сразу же после выпускного коллектора, турбины или приемной трубы. Именно здесь выпускные газы разогреты до высокой температуры порядка 300-400 градусов.

Сам по себе фильтр представляет матричную структуру, испещренную входными и выходными каналами, стенки которых имеют пористую структуру. Именно в этих порах и оседает сажа. Изготавливают матрицу из огнеупорной керамики. Заключена вся эта конструкция в металлический корпус.

Ячейки и каналы могут иметь как квадратное, так и восьмиугольное сечение. Последние работают более эффективно, так как способны задерживать действительно микроскопические частицы диаметром не более одного микрона. На входе и выходе из фильтра устанавливаются датчики, которые анализируют состав входящих и выходящих газов. В идеале из сажевого фильтра выходит практически безвредный выхлоп с кисловатым запахом.

Несложно догадаться, что со временем фильтр забивается и требуется его замена. Однако разработчики пошли другим путем, придумав систему регенерации.

Регенерация сажевого фильтра

Если фильтр забит, значительно снижается мощность двигателя, так как на пути отработанных газов появляется серьезная преграда. Решается эта проблема с помощью регенерации — сжигание сажи при высоких температурах порядка 500-600°С.

На автомобили Volkswagen устанавливают фильтры с каталитическим покрытием из платины, которая нейтрализует частицы сажи при нормальных рабочих температурах. То есть в них происходит пассивная регенерация в процессе работы. Хотя, стоит отметить, что именно владельцы автомобилей Фольксваген являются лидерами по обращению на СТО из-за проблем с сажевым фильтром.

Есть несколько видов регенерации:

• активная — путем намеренного повышения температуры отработанных газов;
• пассивная — с применением катализатора;
• с помощью добавления специальных присадок к топливу.

Как только фильтр забивается, на панель приборов выводится соответствующий сигнал и активируется система EGR (рециркуляция отработанных газов — Exhaust Gas Recirculation). Мы не будем описывать все ее разновидности, но самая распространенная — отработанные газы через специальный клапан направляются обратно в цилиндры, из-за чего их температура повышается. Сажа полностью выгорает при 600°С.

В некоторых моделях непосредственно перед сажевым фильтром устанавливают специальный нагревательный элемент. Есть также такой вариант, когда серия дополнительных впрысков топлива осуществляется на такте выпуска. Одним словом, регенерацию лучше всего проводить автоматически во время движения на высоких оборотах двигателя.

Понятно, что в условиях города сложно длительное время ездить на высоких оборотах. В таких случаях можно отправиться на СТО, где фильтр промоют под давлением специальными промывками. Peugeot и Citroen нашли свой выход из ситуации, разработав систему ввода присадок в дизельное топливо для очистки от сажи. Такую систему позже применили инженеры Тойота и Форд. Присадка, содержащая церий, заливается в отдельный бачок и мелкими порциями впрыскивается в топливо, ее хватает на несколько десятков тысяч км.

У такой присадки есть минус — она оседает на дне сажевого фильтра и удалить этот осадок практически невозможно. Таким образом, ресурс работы сажевого фильтра в среднем составляет примерно 100-150 тыс. км.

Замена сажевого фильтра или полное удаление

Несмотря на регенерацию, со временем сажевый фильтр забивается настолько сильно, что очистить его невозможно никакими присадками и температурами. Промывка на СТО тоже не дает желаемого результата. Скажем сразу, что оригинальный фильтр стоит довольно дорого, даже б/у будет стоить от 15-20 тысяч, за новый же, в зависимости от модели, готовьтесь заплатить от 30-50 до 100 и выше тысяч рублей.

Можно, конечно, купить более дешевую копию или эмулятор, но редакция Vodi.su не рекомендует этого делать, так как эта деталь должна выдерживать очень высокие температуры, а при ее производстве применяются драгоценные металлы. То есть возгорание авто вполне реально, если установить дешевый сажевый фильтр.

Но автомобилисты нашли более простое решение проблемы — полное удаление сажевого фильтра. Правда, тут понадобится помощь не только автомеханика, но и программиста, поскольку нужно внести изменения в программный код — полностью удалить данные о фильтре из ЭБУ. Одним словом понадобится полная перепрошивка электронного блока управления.

Удаление сажевого фильтра происходит следующим образом:

• его снимают;
• металлический корпус вскрывают болгаркой;
• выбивают матрицу;
• заваривают оставшуюся банку и устанавливают обратно.

Далее перепрошивают блок управления — это самый сложный и ответственный этап, поскольку из-за неправильного перепрограммирования ЭБУ возможны проблемы с работой системы впрыска дизельного топлива. После удаления сажевого фильтра снизятся затраты на содержание автомобиля и улучшатся показатели двигателя: мощность, тяга, динамика.

Сажевый фильтр на дизеле — что это? Удаление сажевого фильтра — последствия на дизеле

В 2004 году в Европе были введены нормы Евро-4, в соответствии с которыми во всех новых автомобилях наличие сажевого фильтра обязательно. Сам же элемент применяется в выхлопных системах автомобилей с 2001 года, однако тогда лишь немногие производители устанавливали его. Так что это – сажевый фильтр на дизеле, для чего он нужен? Давайте определим предназначение данного элемента, его работу и попытаемся понять, почему многие автовладельцы вообще удаляют его из системы.

Что это – сажевый фильтр на дизеле?

Это элемент выхлопной системы автомобиля, который снижает выброс сажевых частиц в атмосферу. Его использование снижает содержание сажи в выхлопных газах на 80-100%. В борьбе за чистоту окружающей среды все автомобили, производимые в Европе, с 2004 года должны оснащаться подобным фильтром.

В зависимости от конструкции это устройство может быть отдельным элементом выхлопной системы, а может соединяться с каталитическим нейтрализатором, хотя принцип от этого не меняется.

Работа

Работа сажевого фильтра основана на двух последовательных этапах: фильтрация сажи и последующая регенерация. При фильтрации сажа оседает на стенках, а очищенные выхлопные газы выбрасываются в атмосферу. При этом частицы размером 0,1-1 мкм могут проходить сквозь фильтр. Их доля составляет около 5% от общего числа. Впрочем, для человека опасными являются именно они.

Скопившиеся внутри частицы сажи могут создавать препятствие для прохода отработанных выхлопных газов, из-за чего мощность двигателя падает. Поэтому периодически проводится регенерация сажевого фильтра. В зависимости от предусмотренной производителем конструкции процесс регенерации может проходить по-разному. Теперь, когда мы понимаем, что это – сажевый фильтр на дизеле, можно более детально рассмотреть вопрос регенерации.

Каталитическое покрытие — что это?

Фильтр, если он объединен с нейтрализатором, имеет каталитическое покрытие. Подобные устройства применяются на машинах марки Volkswagen и других зарубежных производителей. Устанавливаются они за выпускным коллектором, недалеко от двигателя – в месте, где температура выхлопных газов является практически максимальной.

Основной конструктивный элемент этого фильтра – матрица, изготовленная из керамики. Она имеет своеобразную ячеистую структуру, которая состоит из каналов малого сечения, поочередно закрытых с обеих сторон. Стенки каналов являются пористыми и выполняют функцию фильтра. На поверхность стенок наносится титан, выступающий в роли катализатора. Вся эта матрица помещается в корпус.

Когда отработавшие газы проходят через данный фильтр, большинство частиц сажи задерживаются на стенках матрицы, а титановый катализатор способствует окислению углеводородов, которые не сгорели в камере сгорания двигателя.

Активная и пассивная регенерация

Как известно, регенерация сажевого фильтра может быть активной или пассивной. При последней окисление сажи происходит непрерывно за счет высокой температуры и действия катализатора. При пассивной регенерации цепочка образований выглядит следующим образом:

1. Оксиды азота реагируют с кислородом, в результате чего образуются диоксиды азота.
2. Затем новообразованное вещество вступает в реакцию с сажей (углеродом), что приводит к образованию угарного газа и оксида азота.
3. Угарный газ и оксид азота взаимодействуют с кислородом, и в результате появляется диоксид азота и углекислого газа.

Если двигатель работает на низких оборотах, то температура газов будет невысокой, из-за чего пассивная регенерация не происходит. В этом случае будет осуществлена принудительная или активная регенерация. Она осуществляется при температуре 600-650 градусов. Достигаются такие температуры с помощью системы управления двигателем. При этой температуре сажа сгорает, то есть вступает в реакцию с кислородом при последующем образовании углекислого газа.

Датчики системы

Для работы сажевого фильтра в «Мерседесе» или других автомобилях предусмотрены целые системы управления и датчиков:

1. Расходомер воздуха.
2. Датчик давления в сажевом фильтре.
3. Датчик температуры газов до сажевого фильтра и после него.

По полученным результатам компьютер автоматически впрыскивает дополнительные объемы топлива в камеру сгорания, снижает подачу воздуха и даже прекращает рециркуляцию выхлопных газов. Все это ведет к повышению температуры выхлопа до значения, при котором регенерация может быть осуществлена.

Автоматическая регенерация

Концерны Peugeot и Citroen разработали фильтр с автоматической регенерацией. Их устанавливают отдельно от каталитического нейтрализатора. В данной конструкции используется метод регенерации, который основан на впрыске в топливо специальных присадок, повышающих температуру выхлопных газов. Такой же способ реализуется в фильтрах других производителей (Ford или Toyota, к примеру).

Здесь он работает следующим образом: когда фильтр по максимуму заполнен частицами сажи, система производит автоматический впрыск в топливо специальной присадки с содержанием церия в составе. Этот элемент при сгорании выделяет большое количество тепла.

Присадка может впрыскиваться по сигналу компьютера несколько раз. Первый раз впрыск осуществляется на такте впрыска топлива. При этом отработавшие газы разогреваются до высокой температуры и нагревают матрицу фильтра до 700 градусов. Затем впрыск присадок осуществляется на такте выпуска газов. При этом церий не сгорает, а вместе с газами попадает в сажевый фильтр. При попадании на раскаленную матрицу топливо с церием воспламеняется, и температура достигает 1000 градусов. При этом сажа сгорает, и таким образом осуществляется регенерация фильтра. Отметим, что хотя температура здесь очень высокая, разрушения матрицы и самого фильтра не происходит.

Сама присадка с церием хранится в отдельной емкости. Одной заправки хватит в среднем на несколько лет работы (около 80000 пробега). Обычно сажевый фильтр на дизель, цена которого является высокой и варьируется в диапазоне 20-100 тысяч рублей (зависит от модели), устойчив к применению топлива низкого качества, однако в данном случае расход присадки может быть увеличен из-за большого образования сажи.

Удаление сажевого фильтра и последствия на дизеле

Эти устройства выходят из строя достаточно часто. Учитывая высокую их стоимость, некоторые владельцы автомобилей не хотят платить за них деньги. Да и зачем, если без них машина нормально ездит? К примеру, на машинах «Рено» дизель с сажевым осадком часто приводит к неисправности данной системы, из-за чего мощность мотора и тяга снижаются, уровень масла в двигателе повышается, возможен даже шипящий звук из двигателя. И все из-за того, что выхлопные газы будут с трудом проходить через систему. При этом компьютер пропишет постоянную ошибку и ограничит работу двигателя (до 3000 об/мин).

Многие мастера на СТО физически снимают фильтр и прошивают «мозги» автомобиля. В результате удаления сажевого фильтра последствием на дизеле становится нормальная работа двигателя. Да, выхлопные газы при этом будут содержать большое количество сажи, что вредит окружающей среде, но это мало кого волнует. Однако после удаления потребуется и прошивка автомобиля, иначе на приборной панели будет ошибка «чек».

Впрочем, на тех же СТО знают, как почистить сажевый фильтр. Но эта услуга стоит денег и помогает лишь на время.

Симптомы неисправности

Как уже было сказано, при неисправности этого фильтра некоторые моторы перестают работать на полную мощность. Автомобиль автоматически отключает турбокомпрессор, переводит двигатель в аварийный режим работы, при котором поднять скорость вращения свыше 3000 об/мин невозможно. Также машина будет потреблять больше топлива, тяга существенно снизится, уровень моторного масла будет выше изначального, а на приборной панели появится знаменитая ошибка Check. Все это и есть типичные признаки неисправности данного модуля.

К счастью, ничего страшного в этом нет. Как вы уже поняли, он легко удаляется без вреда для двигателя или какой-либо его системы. Имеет место только вред окружающей среде и прохожим людям.

В заключение

Многие владельцы автомобилей снимают эти ненужные установки со своих автомобилей и успешно ездят без вреда для двигателя. Теперь вы знаете, что это – сажевый фильтр на дизеле и как он действует. И если на вашем автомобиле он не работает и даже вредит мотору, то его смело можно удалять. К счастью, сегодня эту услугу предлагают на многих СТО. В частности снять это устройство можно с автомобилей «Ниссан», «Мерседес», «Пежо», «Мазда», «Рено». Дизель при дальнейшей работе машины не станет менее эффективным. Напротив, возможна даже прибавка в мощности.