Функция сажевого фильтра в дизельной машине

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!

Источник

DPF&FAP: Все что нужно знать о сажевых фильтрах — в нашем видео блоге.

Сегодня будет много полезной инфы, для интересующихся техническими аспектами — welcome!

Согласно требованиям экологических норм Евро 4, автомобили оснащаются сажевыми фильтрами (DPF – diesel particulatefilter, FAP), предназначенными для снижения выброса в атмосферу сажи. Эти частицы образуются в результате неполного сгорания дизельного топлива.

Чем плох сажевый фильтр?

Когда сажевый фильтр новый, то он работает как задумал завод производитель и его присутствие не сильно отражается на работоспособности двигателя. Однако с пробегом он начинает забиваться и тут автовладельцев поджидает насколько неприятнх моментов

-от активной регенерации повышается расход топлива

-из-за пробки на выхлопе повышается температурный режим двигателя. В частности начинает перегреваться турбина. Данный параметр надо чётко отслеживать. т.к. производители турбин не гарантируют долговечность этого агрегата при значительном повышении показаний EGT (exhaust gas temperature — датчик, измеряющий температуры напосредственно за турбиной)

-при превышении определенного уровня засоренности сильно поднимается давление на выхлопе. Она-то и выдавливает в масло солярку. Попадание в масло солярки как минимум снижает смазочные свойства масла, а как максимум может привести к тому, что дизель пойдёт в разнос.

Выхлопная система с сажевым фильтром обычно имеет следующую компоновку:

Иногда производители совмещают катализатор и сажевый фильтр в одном металлическом корпусе («банке»)

Обычно фильтр располагается в непосредственной близости от двигателя, но есть и установки под днищем автомобиля

Сам фильтр состоит из так называемых сот (матрицы). На стенках этих сот как раз и оседают (фильтруются) недогоревшие частицы дизельного топлива. После фильтрации эти частицы необходимо удалить с поверхности фильтра – произвести регенерацию.

Процесс регенерации происходит при достижении необходимой температуры (около 600-650 градусов). При обычной эксплуатации данная температура достигается крайне редко, особенно при городской эксплуатации в условиях пробок на дорогах. Таким образом, разработчиками данной системы было предусмотрено 2 варианта регенерации:

-пассивная регенерации. Данный вариант предусматривает сгорание сажи при обычной работе двигателя

-активная регенерация. Этот же вариант предусматривает включение особого режима работы двигателя для поднятия температуры выхлопных газов.

Работа сажевого фильтра контролируется электронным блоком управления двигателя (ЭБУ) с помощью определенных датчиков. В зависимости от производителя и конкретного двигателя управление может осуществляться с различными наборами датчиков, однако, всегда присутствуют следующие: датчики температуры до и после (или в самом корпусе) сажевого фильтра, датчик дифференциального давления, который измеряет разность давлений до сажевого фильтра и после него. На основе показаний этих датчиков определяется необходимость включения активной регенерации (определяется уровень засоренности сажевого фильтра)

Основными признаками выхода из строя сажевого фильтра являются:

— индикация ошибок на приборной панели

— потеря мощности двигателя

— увеличение уровня масла

— повышение расхода топлива

— плавающий холостой ход

— частая активная регенерация

К основным причинам можно отнести следующие причины выхода сажевого фильтра из строя:

— некачественное топливо является одним из самых распространенных причин

— неисправность двигателя. Например, если клапан ЕГР «залип» и не происходит рециркуляция отработанных газов, то в фильтр будет направляться гораздо больший поток недогоревших частиц сажи и фильтр может не справиться с возросшим объемом

— нарушение целостности системы выхлопа. Нельзя пренебрегать даже небольшими повреждениями выхлопной системы до фильтра. Если будет нарушена целостность системы, то ЭБУ не сможет точно определить уровень засоренности не включить активную регенерацию. Наиболее частым примером является повреждение гофры. При этом датчики дифференциального давления не будет показывать корректных данных – часть давления будет травиться через повреждения и регенерация не включится

— прерывание активной регенерации. Режим активной регенерации нельзя останавливать, глуша автомобиль. Каждый раз необходимо дожидаться завершения, иначе это приведёт к быстрому выходу фильтра из строя

— частые и непродолжительные по пробегу поездки. В этом случае сажевый фильтр просто физически не будет прогреваться до нужной температуры

Московское представительство компании «Лаборатория Скорости» предлагает услугу по решению проблемы сажевого фильтра для легковых автомобилей и коммерческого транспорта – удалению его из системы автомобиля

Удаление сажевого фильтра разделяется на 2 этапа:

-физическое удаление (вырезка) сот фильтра. Для этого корпус сажевого фильтра демонтируется с автомобиля, в нём выпиливается «окошко», удаляются соты фильтра, «окошко» заваривается и «банка» ставится на место

-программное отключение. Так как программа управления двигателем, как было описано выше, контролирует работу сажевого фильтра, то при его физическом удалении ЭБУ будет диагностировать неисправность фильтра и включать аварийный режим. При программном удалении будут отключены: регенерация сажевого фильтра, «аварийный режим», связанный с его неисправностью, ошибки сажевого фильтра

Удаление сажевого фильтра на сегодняшний день является самым простым и самым дешевым решением

Каждый, кто сталкивался с данной проблемой, рассматривал вариант замены забитого сажевого фильтра на новый фильтр. Однако, данное решение имеет несколько отрицательных моментов:

-высокая цена нового сажевого фильтра. В среднем она варьируется в диапазоне от 60 до 120 тысяч рублей в зависимости от марки и модели автомобиля

-невозможность изменить главную причину быстрого засорения сажевого фильтра. Качество дизельного топлива очень сильно влияет на «скорость» выхода его из строя

-нет гарантии долговечности работы нового сажевого фильтра

-строгие условия эксплуатации автомобиля, оснащенного данной системой. К этим условиям, например, можно отнести требование: «не глушить автомобиль во время принудительной регенерации»

Источник

Почему вырезать сажевый фильтр – плохая идея и как продлить ему жизнь?

Есть в дизельных автомобилях один узел, который многие владельцы считают совершенно излишним. Говорят, что от него один вред – и мощность душит, и эластичность мотора давит. Спрос рождает предложение, поэтому существует множество небольших контор, которые занимаются удалением этих узлов. Вы, конечно, поняли, что речь идет о каталитических сажевых фильтрах. Вот только наивное желание подправить заводских конструкторов и повысить отдачу мотора, вырезав сажевый фильтр и снизив сопротивление выхлопного тракта, может обернуться серьезными проблемами…

Итак, поговорим о сажевом фильтре, и обсуждать это устройство мы будем на примере коммерческих автомобилей Volkswagen. Прежде всего нужно понимать смысл и физику работы этого устройства. На самом деле, это такой же фильтр, как воздушный или топливный, условно непроходимая для частиц коробка, в которой есть множество маленьких калиброванных отверстий, через которые свободно проходят газы, но не проходят твердые частицы, имеющие большие размеры, чем поры фильтра. Его задача – поймать твердые частицы, отсеять их и удержать в себе. Но в отличие от масляного и воздушного фильтров, он обладает функцией регенерации, поскольку твердые частицы в продуктах горения углеводородов – это углерод в виде сажи, то есть в аморфной твердой форме. А раз так, то этот углерод можно сжечь, превратив его в газообразные окислы углерода, СО2 и СО. Лучше, конечно, в углекислый газ СО2, а не в СО, поскольку окись углерода токсична.

Задача вроде достаточно простая: собираем сажу, она забивает фильтр, снижая эффективность его работы и затрудняя работу двигателя, и тогда мы ее сжигаем. Сажа превращается в газообразные продукты горения, которые вылетают вместе с прочими выхлопными газами. Но проблема в том, что сгорает не все. Остаются соединения других элементов, то есть то, что в обиходе называется золой. Вот эта-то зола и забивает поры фильтра. То есть, первый фактор, влияющий на здоровье и нормальную работу сажевого фильтра, – это зольность самого горючего, а также состав масла и исправность двигателя, в первую очередь – его маслосистемы, ведь какая-то часть масла все-таки попадает в цилиндры и сгорает вместе с дизельным топливом.

Еще один фактор, приводящий к возникновению неисправности, – это большие температурные перепады. Не секрет, что на фазе накопления сажи фильтр имеет температуру 200-500 градусов. Это зависит от манеры вождения. Например, при высоком давлении выхлопных газов (то есть при работе на высоких оборотах) сажа прогорает в фильтре сама, и это нормально. Но на коротких дистанциях, в условиях плотного городского движения, такой режим не возникает, сажа самостоятельно не сгорает, и происходит переполнение сажевого фильтра. Тогда для его очистки запускается процесс прожига, искусственный пожар, который поднимает температуру фильтра уже до 700-800 градусов. Решение о начале прожига «мозги» автомобиля принимают самостоятельно, как только датчики определят рост перепада давления. Получаются серьезные перепады температуры: 200 градусов в фазе накопления и 800 при прожиге.

И все бы ничего, но процесс принудительного прожига чаще всего запускается при постоянной эксплуатации в городских пробках, и возникающие перепады температур ведут к постоянным циклам теплового сжатия и расширения узла, а это – прямая дорога к развитию усталостного износа. Со временем может начаться и механическое разрушение фильтра: он начнет выкрашиваться, высыпаться, выдуваться… Поэтому очень важно хотя бы периодически использовать автомобиль в режиме загородных поездок на достаточно высоких скоростях, 70-80 км/ч и более. Это нужно для того, чтобы регенерация не запускалась в режиме городского цикла, а происходила постоянно в режиме движения. Если выехать на трассу и ехать с приличной скоростью, то сажа выгорает без каких-либо негативных последствий.

И самое главное, с точки зрения регенерации: не стоит пытаться зимой спать или ждать кого-то в автомобиле с заведенным двигателем. Автомобиль работает на холостом ходу, нагрузки нет, и сажа вырабатывается достаточно интенсивно, а естественный прожиг невозможен. И если автомобиль регулярно использовать в таких режимах, то это может привести к тому, что сажевый фильтр из-за очень частых циклов принудительной регенерации раньше времени выйдет из строя. Если же эксплуатация в этих режимах неизбежна – ну, например, как в случае с VIP-шаттлами, которые дежурят в Шереметьево и должны сутками находиться в теплом состоянии, с прогретым салоном, то во избежание таких ситуаций стоит все-таки установить автономный отопитель типа «Вебасто», а еще лучше – заказывать его установку прямо на заводе при покупке нового автомобиля. С ним и салон можно поддерживать теплым в течение длительного времени, и сажевый фильтр не страдает.

Признаки начинающихся проблем с сажевым фильтром вполне можно обнаружить во время планового ТО. На самом деле, в план стандартных работ такая диагностика не входит, но в случае каких-то жалоб со стороны клиента, например, на слишком частый запуск режима прожига, мы можем посмотреть количество золы, которое накопилось в сажевом фильтре, и проанализировать его поведение: как часто запускаются циклы регенерации. Современные системы управления вполне это позволяют. Вся операция занимает 10-15 минут. Чтобы узнать количество накопившейся золы, достаточно подключить систему, потому что собираемые в цикле регенерации данные проходят анализ по сложной математической модели, и количество того, что не удалось прожечь, всегда можно вычислить. Если знать разницу давления в выхлопной системе и иметь эталонные данные, это не составит особого труда.

Есть еще один фактор. Если прожиг не запускался регулярно естественным образом, в автоматическом режиме, то при запуске принудительной регенерации блоком управления включается дополнительный впрыск. При этом топливо не сгорает в цилиндре, а должно сгореть в сажевом фильтре, чтобы поднять его температуру. Цилиндро-поршневая группа устроена так, что часть этого топлива попадает в масло, и это абсолютно нормальное явление. Водитель всего этого может и не замечать, потому что в поддон попадает 100-300 мл топлива. В процессе нормальной эксплуатации оно испаряется, попадает через систему вентиляции картерных газов в выхлопной тракт и там дожигается.

Но если сажевый фильтр забит золой примерно на 80%, а пропускная способность его составляет, соответственно, 20% от номинала, то фильтр начинает очень быстро заполняться сажей и так же быстро прожигаться. Количество циклов прожига увеличивается как минимум в 5 раз. Если при этом машина продолжает эксплуатироваться в пробках без должного внимания к процессу, то в итоге топливо не будет успевать испариться, что в свою очередь приводит к уменьшению вязкости масла, ухудшению его смазывающих свойств, а в итоге – к уменьшению давления масла со всеми вытекающими последствиями.

Если человек вовремя обратился к квалифицированным специалистам, то головка блока цилиндров с распредвалами, скорее всего, останется жива. Но в любом случае масляный насос и сажевый фильтр придется менять. А если владелец промедлит с визитом в сервисный центр, то вполне может приехать туда уже с задирами на коленвале.

Итак, первый фактор, влияющий на здоровье сажевого фильтра, – это зола, второй – тяжелый и неблагоприятный для его работы режим движения, ну и третий фактор – водительские привычки. На самом деле, водитель должен хотя бы немного знать свой автомобиль. Итак, сажевый фильтр может иметь температуру до 700 градусов. Поэтому общее правило: после работы с нагрузкой не надо нырять в лужи и пытаться преодолевать броды. Часто приходится слышать от вполне взрослых мужчин, которым пришлось поездить по грязи, что они специально проезжают через лужи на скорости, чтобы «помыть днище». Мало того, что можно гидроударом оторвать пластиковые защиты. Представьте, что на разогретую до малиново-красного цвета железяку, внутри которой находится керамика, попадает вода. И это не холодный воздух, а вода с её огромной теплоемкостью! Происходит мгновенный теплоотвод и деформация корпуса, ну а внутренний керамический фильтрующий блок начинает трескаться. И даже если деталь не лопнет пополам, то от резкого перепада температур в блоке появляются микротрещины.

В общем, правило простое: собираешься ехать через воду, будь то лужа, брод или болотце, посмотри, не работает ли фильтр в режиме прожига. Это можно определить, в частности, по косвенным признакам, например, если блок управления самостоятельно поднимает обороты, то, скорее всего, включился режим прожига. Ну и если вы просто перед этим ехали с высокой скоростью, то сажевый фильтр и катализатор у вас точно будут малиновыми. И если сразу бросить машину через лужи, то это приведет к мгновенному уничтожению фильтров. Вы легкомысленно поедете дальше, а через 500-1000 км у вас начнутся проблемы. Вы приедете в сервис и будете задавать сакраментальные вопросы: «За что мне это всё и почему это у меня произошло?».

А всё потому, что автомобиль – это сложное техническое устройство, в котором, конечно, есть «защита от дурака», но она имеет свои пределы, за которые лучше не выходить, иначе все закончится очень серьезными финансовыми потерями.

Почему сажевый фильтр стоит так дорого, более 120 000 рублей, и за что нужно платить такие деньги? А вот за что. Корпус фильтра – это, конечно же, просто сборная банка, но в ней стоит трехкомпонентный нейтрализатор. И если сажевый фильтр идет в сборе, в нем содержится большое количество драгоценных металлов, прежде всего – платины и металлов платиновой группы, которые служат катализаторами. Идея простая: чтобы процесс протекал быстро и эффективно, нужно поместить туда химический элемент, в присутствии которого химические реакции ускоряются. Именно содержание этих редких и дорогих элементов превращает фильтр в драгоценность, именно поэтому он столько стоит. Даже содержимое поврежденных сажевых фильтров конторы по добыче драгметаллов скупают по цене от 6 до 10 тысяч рублей.

Но, может быть, тогда лучше просто удалить этот фильтр? Это, конечно, не совсем законно, но всегда найдутся люди, которые готовы выйти за границы закона. Вот только слишком часто у них возникают проблемы. Вы вырезаете сажевый фильтр, и в выхлопе на порядки возрастает количество твердых частиц. На сегодняшний день пройти техосмотр с отсутствующим сажевым фильтром можно – приехал, получил талон, да и уехал счастливым. Вот только не факт, что это будет продолжаться долго: все-таки все мы движемся в сторону повышения автомобильной культуры и ужесточения экологических требований, так что со временем у нас наверняка всё будет, как в Европе: полиция будет останавливать автомобили, которые им чем-то не понравились, вставлять в выхлопную трубу дымомер и выписывать штрафы. Это, конечно, перспектива, но вполне реальная.

Претензии со стороны контролирующих органов – это, конечно, неприятно, но важно не это. Я просто впадаю в ступор, когда мне говорят: «Я удалил сажевый фильтр, и мотор задышал». Это не мотор задышал, это владелец автомобиля и его пассажиры полной грудью задышали угарным газом, окислами азота, сажей – словом, всей той дрянью, которая летит из выхлопной трубы. Удаляя катализатор, водитель прежде всего вредит себе, своему здоровью и своим близким. Ведь в составе выхлопа множество очень опасных и очень активных химических веществ. Производитель автомобиля всеми силами пытается защитить водителя, его близких и детей, всех, кто его окружает, а он, видите ли, «задышал». Работники сервисов, кстати, прекрасно это чувствуют: если в цех заезжает машина без катализатора, то все вокруг начинают кашлять, чихать, и глаза у них начинают слезиться.

Но помимо юридических и медицинских опасностей, человека, решившегося на резекцию сажевого фильтра, поджидают и опасности чисто технического порядка. Дело в том, что в Европе есть всего три разработчика систем электронного управления двигателем: Bosch, Delphi и Siemens. Это огромные корпорации, где большие коллективы ученых и инженеров строят сложнейшие математические модели, согласно которым происходит управление двигателем. Эти модели подробно описывают весь процесс сгорания дизельного топлива вплоть до кончика выхлопной трубы, и там работают настолько сложные алгоритмы, что и представить себе трудно. Но чтобы автомобиль с вырезанным сажевым фильтром поехал нормально, эти алгоритмы нужно перенастроить, ведь ни Bosch, ни Delphi, ни Siemens продуктов, рассчитанных на работу двигателя без сажевого фильтра, не делают.

В итоге человеку, решившемуся на удаление сажевого фильтра из своего автомобиля, непременно придется искать место, где ему сделают чип-тюнинг, то есть программно внесут изменения в сделанную Bosch математическую модель. И вроде бы с этим никаких проблем нет: сейчас чуть ли не на каждом шиномонтаже висит вывеска «Делаем чип-тюнинг, подключаем, то-сё». Но представьте себе ситуацию, когда в каждом шиномонтаже вам будут предлагать поправить операционную систему вашего смартфона или ноутбука… Ну не может один человек быть лучше огромных коллективов высоких специалистов, которые годами занимались этими разработками и вложили в них немереное количество труда.

Тем не менее время от времени появляется условный Вася, который заявляет: «Я могу исправить алгоритм, да так, что для ресурса автомобиля не будет никакого ущерба, и вообще всё будет хорошо». Вы соглашаетесь, Вася влезает в программу, что-то в ней меняет, причем нередко не понимая, что, собственно, он сделал и что поменял. Потому что там настолько сложная математическая модель, что нужно быть настоящим ученым-математиком с огромным опытом, чтобы разобраться и понять, как там все работает. В итоге в ЭБУ двигателя вашей машины прописывают непонятную программу, с непонятно кем исправленными алгоритмами и с неизвестной эффективностью.

Стоит признать, что у нас действительно существуют специалисты, которые умеют делать тюнинг-программы и которые приблизились к так называемому «нейтральному результату»: и сажевый фильтр вроде отключен, и ресурсность вроде бы не уменьшилась, и ездовые качества сохранились. Но вся проблема в том, что на самом деле таких специалистов – единицы на всю страну, и доезжает до них в лучшем случае один из десяти владельцев. Остальные попадают в руки «шинных чиповщиков», которых назвать специалистами просто нельзя. Те, кто платят им деньги, просто не понимают, что доверить этим «специалистам» такую работу – все равно что вызвать коновала и доверить ему операцию на мозге. В итоге получается так: сделали чип-тюнинг, удалили фильтр, автомобиль вроде бы поехал, а через два-три года он просто начинает разваливаться. Прогорают поршни из-за неправильного количества топлива и состава топливной смеси, летит трансмиссия DSG… И вопросы задавать уже некому.

Один из сотрудников фирменного сервиса Volkswagen рассказал, что к ним достаточно регулярно обращаются владельцы с просьбой восстановить заводскую прошивку: «Спрашиваем, а почему вы не обратитесь туда, где вам прошивку делали? А нам говорят: нашли объявление на Авито, приехал человек на мотороллере, сделал чип-тюнинг и уехал. Ну и где его теперь искать вместе с мотороллером? Телефон больше не отвечает, симка не работает…».

При этом на «Алиэкспресс» продается масса инструментов, позволяющих считывать данные из блока управления двигателем, а в интернете лежит софт, который позволяет с помощью этих инструментов редактировать программы ЭБУ двигателя, то есть считывать штатную программу, вносить изменения, запаковывать и прошивать обратно в блок. И неизвестно, у кого в руках был программатор: у нормального специалиста, недоучки или просто мошенника, одержимого одним желанием срубить легкие деньги. В итоге пострадавшие от собственной глупости либо просто об этом молчат, либо быстро избавляются от своих машин при первой возможности.

В общем, неквалифицированное вмешательство в заводские алгоритмы – это фактор и беда номер один. При этом у грамотных людей, которые занимаются чип-тюнингом, есть четкое понимание, что 90% программных продуктов, изменяющих программы управления, это либо подделка, либо кустарщина. И что вероятность благополучного исхода вмешательства в программные алгоритмы составляет даже не 50 на 50, а 20 на 80, причем 80 – это риск того, что в длительной перспективе все будет не очень хорошо, и лишь 20 – что всё будет «более или менее».

Остается лишь присоединиться к призыву «береги сажевый фильтр смолоду», тем более что для сохранения его технического здоровья на долгие годы нужно всего лишь соблюдать несколько несложных эксплуатационных правил, вовремя обслуживать автомобиль (желательно в авторизованных сервисах), использовать рекомендованные масла и комплектующие. Тогда и услуги непонятных мастеров чип-тюнинга не понадобятся, и коммерческие автомобили Volkswagen подтвердят свою надежность и выносливость, и бюджет не пострадает…

Больше информации о сервисной программе – по ссылке.

Источник