Принцип работы и особенности эксплуатации сажевого фильтра

При работе дизельного двигателя, как правило, не происходит полного сгорания топлива. В результате, вместе с выхлопными (отработавшими) газами в атмосферу попадают вредные для человека и окружающей среды компоненты, в том числе сажа. Для уменьшения концентрации последней и используется сажевый фильтр. В англ. варианте – Diesel Particulate Filter (DPF).

Конструкция и расположение в системе

Сажевый фильтр относится к выхлопной системе и может располагаться рядом с нейтрализатором или объединяться с ним в единую конструкцию (в этом случае он находится вблизи выпускного коллектора, что обеспечивает фильтрацию газов при максимальной температуре). Применяется устройство только в автомобилях, работающих на дизельном топливе, и, в отличие от катализатора, который устанавливается на бензиновых двигателях, он очищает выхлоп исключительно от частиц сажи.

Сажевый фильтр

Конструктивно сажевый фильтр состоит из следующих элементов:

• Матрица. Изготавливается из карбида кремния (керамики) и представляет собой систему тонких каналов с сечением в форме квадрата или восьмиугольника. Торцы ходов попеременно закрыты, а стенки имеют пористую структуру, благодаря чему сажа задерживается внутри и оседает на стенках.
• Корпус. Выполняется из металла. Имеет входной и выходной канал.
• Датчики измерения давления (перепадов на входе и выходе).
• Датчик температуры на входе и на выходе.

Особенности работы и эксплуатации сажевого фильтра

Проходя через сажевый фильтр, загрязнения оседают на стенках матрицы, в результате чего на выходе образуются очищенные газы. Постепенно ячейки фильтра заполняются и забиваются, препятствуя прохождению выхлопных газов. Это приводит к снижению мощности двигателя, что указывает на необходимость его очистки или замены.

Срок службы сажевого фильтра зависит от условий эксплуатации автомобиля. В среднем, производители рекомендуют выполнять проверку состояния каждые 100 тысяч километров пробега. Реальный диапазон загрязнения фильтров составляет от 50 до 200 тысяч километров. Чтобы продлить ресурс, необходимо регулярно выполнять регенерацию и своевременно производить замену масла в двигателе.

Виды и задачи регенерации

Регенерация сажевого фильтра представляет собой процедуру сжигания сажи, оседающей в матрице. Регенерация бывает двух видов:

• Пассивная – осуществляется за счет повышения температуры отработавших газов. Это может быть реализовано путем разгона мотора до максимальной нагрузки (порядка 15 минут движения при 3000 оборотов в минуту и более) или путем добавления в дизтопливо присадок, снижающих температуру сгорания сажи.
• Активная – выполняется, когда основной режим работы двигателя не обеспечивает нужных показателей для пассивной регенерации. Для этого выполняется принудительное повышение температуры на некоторое время. Повышение температуры достигается различными способами – за счет позднего или дополнительного впрыска на такте выпуска, электронагревателем или дополнительными присадками в топливо.

Частый прожиг изнашивает керамическую матрицу и приводит к ее разрушению. И поскольку стоимость сажевого фильтра довольно высока, необходимо найти наиболее щадящий режим. Достигается он увеличением количества пройденного расстояния между процедурами регенерации, а также снижением температурных диапазонов сгорания масла.

Выбор масла для дизеля

Неподходящее масло провоцирует дополнительное загрязнение ячеек матрицы фильтра и предварительный износ. При работе двигателя оно сгорает вместе с топливом и при наличии несгораемого осадка блокирует работу системы очистки выхлопных газов.

Для дизельных моторов с сажевыми фильтрами ACEA (Ассоциация Европейских Автопроизводителей) установила определенный стандарт масла, которое удовлетворяет экологическим стандартам не ниже Евро-4 и правилам эксплуатации автомобилей в целом. Моторные масла для современных сажевых фильтров, имеющие допуск ACEA, получили маркировку С (С1, С2, С3, С4). Они применяются для автомобилей с системами очистки выхлопа, а их состав позволяет продлить срок службы матрицы.

Можно ли удалить сажевый фильтр

Многие автомобилисты, желая избавиться от проблемы постоянной очистки и замены и сопряженных с ними дополнительных финансовых расходов, решают удалить сажевый фильтр. Сделать это можно несколькими способами:

• Демонтаж устройства. Механическое удаление сажевого фильтра позволяет незначительно повысить мощность автомобиля. С другой стороны, при эксплуатации машины ЭБУ двигателя начнет выдавать ошибку, воспринимая отсутствие фильтра как неисправность.
• Внесение корректив в программное обеспечение ЭБУ двигателя (обновление программы до версии, не содержащей информацию о подключении сажевого фильтра). Обновление программного обеспечения выполняется специальным устройством – программатором, но при этом необходимо быть уверенным в корректности работы новой прошивки, поскольку последствия могут быть непредсказуемы.
• Подключение эмулятора устройства (без изменения заводской программы), который посылает ЭБУ сигналы, аналогичные работе реального сажевого фильтра.

Однако следует иметь ввиду, что установленные на сегодняшний день экологические стандарты Евро-5 запрещают эксплуатацию автомобиля с дизельным двигателем без сажевого фильтра.

Разумная достаточность: стоит ли экономить на воздушных фильтрах? 17:36, 21 ноября 2018 Версия для печати

Имеет ли смысл экономить на воздушных фильтрах, приобретая продукцию компаний, специализирующихся на поставках запчастей исключительно на вторичный рынок? Не окажется ли покупка данных расходников подтверждением пословицы «скупой платит дважды»?

Воздушные фильтры по праву являются главными в любом транспортном средстве. Неважно, будет это магистральный тягач, развозной грузовик, карьерный самосвал или туристический автобус. От чистоты поступающего в двигатель воздуха зависит не только ресурс его цилиндропоршневой группы, но и скорость старения моторного масла, в которое вместе с картерными газами попадают содержащиеся в воздухе частицы.

Производители систем впуска часто оснащают корпуса фильтров так называемыми датчиками засорения фильтроэлементов

Учитывая данное обстоятельство, абсолютно разумным шагом будет приобретение «оригинальных» расходных материалов рассматриваемой нами группы, которые на 100% соответствуют требованиям автопроизводителя. Однако никто не будет спорить, что оригинал зачастую превосходит по цене аналоги в полтора, а то и в два раза. На парке машин, измеряемом сотнями единиц техники, переплата на воздушных фильтрах получается колоссальная! Если для седельного тягача, работающего на длинном плече, регламентное ТО проводится раз в три месяца (интервал ТО 40 000 км.), а переплата за оригинальный фильтр относительно качественной альтернативы составляет 500-700 рублей, то в год на одной единице техники перевозчик только на воздушном фильтре дополнительно тратит 2000-2800 рублей! Умножаем данные цифры на число грузовиков и получаем реальные цифры по перерасходу средств. Для примера, средний парк, на балансе которого стоит три сотни машин, ежегодно может экономить от 600 до 840 тысяч рублей! Недаром наибольшие затраты на обслуживание техники владельцы машин несут, в основном, в гарантийный период эксплуатации и делают это исключительно для поддержания гарантии. При этом, как только гарантийный период заканчивается, инженер по эксплуатации автопредприятия отказывается от оригинальных расходных материалов, и фильтров в частности, и переводит машины на обслуживание с применением продукции альтернативных производителей. Здесь возникает резонный вопрос — насколько альтернативные фильтры уступают оригинальным и что именно теряет перевозчик с переходом на более дешевые расходники?

Незначительная деформация наблюдается на многих фильтрах. К негативным последствиям небольшой зигзаг на складках не приводит

Начнем с того, что поставщики конвейеров реализуют свою продукцию и на вторичном рынке. Иными словами — являются производителями альтернативных запасных частей так называемого первого эшелона. К данной группе вообще нет никаких вопросов — их продукция является отличной альтернативой оригиналу. К таким компаниям, в частности, относятся MANN-FILTER и Hengst.

Самые сложные условия работы воздушных фильтров — на автомобилях, задействованных на вывозе сыпучих грузов из карьеров

При этом на рынке работает и большое количество фирм, которые также производят воздушные фильтры, но по каким-либо причинам не пробились на заводской конвейер. Игнорировать их продукцию, которая является часто золотой серединой по соотношению цена/качество, по меньшей мере глупо. Инженеры компаний второго эшелона, которые занимаются производством (здесь мы, еще раз подчеркнем, не рассматриваем фирмы-упаковщики) воздушных фильтров, так же, как и их конкуренты, имеющие статус конвейерных поставщиков, с особой тщательностью подходят к проектированию элементов систем впуска и отбору всех составляющих воздушных фильтров, которые поступают на производство. А технологи ревностно отслеживают соблюдение каждого этапа процесса сборки фильтров. В частности, применяемая в производстве фильтровальная бумага также закупается исключительно у лидеров отрасли.

В осенне-зимний период времени воздушный фильтр также работает в условиях жесткой нагрузки. При намокании фильтровальной шторы, из-за высокой влажности воздуха усложняется процесс фильтрации и растет сопротивление фильтра

Использование качественной фильтровальной бумаги, безусловно, приводит к увеличению стоимости конечного изделия. Однако именно современный фильтровальный материал гарантирует требуемую тонкость фильтрации, невысокое гидравлическое сопротивление (перепад давления) на протяжении всего срока службы, необходимую грязеемкость фильтра. Разумеется, только фильтровальная бумага строго выверенного состава, обработанная специальными пропитками, способна сохранять свои характеристики при работе в различных климатических условиях, а также стойко переносить агрессивное воздействие на нее окружающей среды.

Чем выше расположен забор воздуха, тем меньше вероятность попадания в тракт и фильтр пыли, грязи, снега и прочих загрязнений

Поскольку львиная доля в цене воздушного фильтра приходится на бумагу, то возникает резонный вопрос — как инженерам производителей первого и второго эшелонов удается, используя фильтровальные материалы от лидеров, добиться уменьшения конечной стоимости своих воздушных «неоригинальных» фильтров? Во-первых, закупка фильтровальной бумаги производится большими партиями, что существенно уменьшает цену материала, идущего на производство одного фильтра. Во-вторых, инженеры совместно с сотрудниками фирмы-производителя фильтровального материала выбирают такой сорт бумаги, который обеспечивает требуемые характеристики по фильтрации воздуха без значительного (подчеркнем это) превышения ключевых показателей. Какой смысл перевозчику при проведении планового технического обслуживания транспортного средства демонтировать с него фильтр, который далеко еще не исчерпал своего ресурса? Это неразумная трата средств. Фильтр должен честно отработать в интервале от ТО до ТО и отправиться в утиль.

Всевозможные завихрители-циклоны и прочие конструкторские хитрости, которые позволяют отсеивать крупные частички грязи и пыли до их попадания на фильтровальную штору, значительно продлевают срок службы фильтра

При этом не секрет, что большинство производителей коммерческой техники для работающих в России грузовиков задают сокращенные в два, три или даже четыре раза интервалы технического обслуживания. А ключевой причиной тому зачастую является работа мотора на топливе несоответствующего класса качества, а вовсе не сильная запыленность воздуха.

Не будем забывать и то, что на вторичном рынке, в большинстве своем, продаются воздушные фильтры для машин «устаревших» экологических классов. Для них заводские требования по чистоте фильтрации воздуха отличаются от современных грузовиков стандарта Евро-6. Это означает, что для изготовления воздушного фильтра для автомобиля Евро-4 нет смысла применять более дорогую фильтровальную бумагу, которую разработали для грузовика последнего поколения стандарта Евро-6.

Складки фильтра не сомкнутся благодаря рельефным выступам, которые формируются на специальной машине при гофрировании ленты, а также благодаря специальной нити, которая приклеивается к складкам на разной высоте элемента

Проще всего это понять на примере с цифрами. Так, если требования по чистоте отсева согласно заводской документации для грузовиков «устаревших» экологических стандартов составляет, например, 99%, а для более современных — 99,5%, то при пропускании через фильтры воздуха с одним килограммом тарированной пыли первый (99%) задержит 990, а второй (99,5%) — 995 граммов пыли. Фактическая разница составит всего 5 граммов! А теперь каждый может толковать эту цифру в свою пользу.

Владелец 7-8 летнего грузовика скажет, что данная разница несущественна, так как через неплотности впускного тракта в мотор поступает куда большее количество пыли. Обладатель 2-3 летней машины может ему парировать тем, что пять граммов пыли приведут к ускоренному износу элементов цилиндропоршневой группы, что снизит ресурс ДВС. Вот только насколько именно — никто не скажет, так как в открытом доступе данные исследования не представлены!

Согласитесь, более чем странно, ведь это отличный повод «утопить» производителей альтернативных запасных частей. А теперь ответьте на еще один провокационный вопрос — почему производители автомобильной техники выводят на рынок вторые линейки запасных частей для своих машин, которые ориентированы на сошедшую с гарантии технику? Почему при обещании высокого качества цена ниже оригинала?

Металлические сетки и всевозможные обечайки применяются в воздушных фильтрах все реже и реже

Следующим элементом воздушных фильтров, к которому со стороны инженеров предъявляются жесткие требования, являются уплотнения. И это не случайно, так как от них зависит позиционирование фильтра в корпусе и герметичность стыков, которые они уплотняют. Для изготовления уплотнений технологи применяют различные сорта полиуретанов и эластомеров, которые выполняют свои функции во всем температурном диапазоне, указанном автопроизводителем в качестве рабочего. Так, используемые при изготовлении воздушных фильтров уплотнения сохраняют эластичность в зимний период эксплуатации транспортных средств и не «дубеют» даже при резко отрицательных температурах, гарантируя герметичность уплотнения. А в летний период, даже в жарких регионах, уплотнения не «плывут», обеспечивая плотную посадку фильтроэлемента в корпусе и не допуская пропуск пыли во впускной тракт. Отдельное внимание технологи уделяют качеству соединения уплотнений с фильтровальной шторой. В частности, на производстве задействовано оборудование, контролирующее влажность и температуру бумаги перед тем, как к ней будут приклеены уплотнительные элементы.

В зависимости от конструкции фильтра, его особенности посадки в корпусе уплотнения могут быть выполнены как из полиуретановых «блинов», так и из тонких резиновых колец

Производители фильтров первого и второго эшелонов очень редко идут по пути упрощения конструкции фильтров в угоду экономии на их производстве. Если в оригинальном фильтрующем элементе отсутствуют металлические обечайки, которые часто являются виновниками повреждения фильтровальной шторы, то данных элементов не будет и в соответствующей модели фильтра от альтернативного производителя. Если для обеспечения требуемой жесткости конструкции внутрь фильтра вставляется пластиковая вставка, а снаружи наносится многократно опоясывающая фильтр нить специального клея, то данные элементы будут присутствовать и в соответствующей модели фильтра альтернативного производителя. Здесь для сравнения достаточно просто внимательно изучить оба фильтра.

Воздушные фильтры из современных синтетических материалов обладают отличными характеристиками по фильтрации и грязеемкости. Однако их стоимость существенно превосходит цену фильтров с комбинированной шторой, изготовленной из волокон целлюлозы и синтетических компонентов

Отметим, что современное оборудование предприятий, на которых изготавливаются воздушные фильтры, способно воспроизводить все без исключения технические нюансы их конструкции. Даже такие, которые не видны с первого взгляда. Например, при формировании фильтровальной шторы специальные автоматы «штампуют» на поверхности складок выступы, которые не дают им смыкаться. Тем самым обеспечивается максимально возможное задействование рабочей поверхности фильтровальной шторы.