Регенерация сажевого фильтра что это такое

Где сажевый фильтр на дизеле? Устройство. Регенерация. Неисправности.

Существующие стандарты экологической безопасности (Евро 3 и выше) требуют, чтобы автомобильный выхлоп проходил обязательную фильтрацию. Это касается двигателей, работающих на дизельном топливе, тоже. Чтобы транспортные средства соответствовали указанным стандартам, производители устанавливают специализированные компоненты, которые называются сажевыми фильтрами. Далее будет рассказано, что это такое, как устроен сажевый фильтр, где расположен, как работает и прочая информация.

Что такое сажевый фильтр

Работа дизельного мотора сопровождается тем, что используемое топливо не догорает полностью, формируя твердые частицы, параметры которых находятся в пределах от 10 нм до 1 мкм. Такие компоненты сажи принято относить к загрязнениям третьего класса опасности. Если они контактируют с организмом человека, то вызывают обострения различных респираторных заболеваний, могут спровоцировать рак кожи, а в окружающей среде нарушаются условия климата.

Наличие в конструкции авто сажевого фильтра обеспечивает снижение общего объема твердых компонентов в выходящем выхлопе на 80-90%. Добиться подобного результата можно только за счет высокой стоимости системы, которая является технологически сложной. Можно рассмотреть ее структуру и принцип работы.

Устройство сажевого фильтра

Есть несколько типов систем фильтрации:

• DPF (Diesel Particulate Filter);
• FAP (Filter a Particules);
• RPF (RussPartikelFilter).

Между собой они различны по принципу работы. Для систем FAP и RPF нужно использовать специальные присадки к топливу, чтобы твердые частицы связывались между собой. Из-за этого они имеют усложненную конструкцию, а значит, и повышенную стоимость эксплуатации, так как нужно добиться воспламенения присадки. Для фильтров типа DPF присадка не требуется.

Усредненная конструкция фильтра содержит в себе несколько компонентов:

• ЭБУ (электронный блок управления);
• Датчики температуры и давления, подключенные к нему на входе и выходе сажевого фильтра;
• Каталитический блок;
• Сам металлокерамический фильтрующий элемент.

Модели, ориентированные на применение топливных присадок, тоже обеспечиваются бачками для хранения используемой жидкости, а также форсунками для ее впрыска в топливный бак либо в пространство межу фильтром и катализатором.

Для катализатора и сажевого фильтра обычно используется система из сообщающихся корпусов. Определенные модели предполагают установку специальных сажевых фильтров с каталитическим покрытием, чтобы не понадобилось использовать отдельный каталитический блок.

Как работает сажевый фильтр

Выхлопные газы поставляются из ДВС в систему выпуска, проходят сквозь ячеистую структуру катализатора, после чего проникают в сажевый фильтр. Металлический корпус компонента конструкции содержит внутри керамическую фильтрующую систему с совокупностью крипт и глухих канальцев. Сажевые компоненты оседают на стенках, а остальные вещества, находящиеся в состоянии газа, продолжают перемещение по выпускной системе, просачиваясь сквозь фильтрующий материал посредством диффузии. Этот режим функционирования называется фильтрация и является базовым.

Регенерация сажевого фильтра

Эксплуатация фильтра сопровождается тем, что его крипты быстро забиваются сажей. Нецелесообразно менять его каждые 600-2000 км пробега, поэтому фильтры изготовлены так, что в них предусмотрены циклы реинтеграции.

ЭБУ считывает поставляемые от датчиков показатели дифференциального давления и температуры на входе и выходе компонента выпускной системы. Если разница показателей достигла конкретного уровня, то система оценивает это, как забитость фильтра, поэтому активирует регенерацию. Процесс возможен исключительно в определенных условиях: температура мотора составляет не менее 80 градусов, скорость движения более 80 км/ч и время движения 2-15 минут. При отсутствии таких условий невозможен процесс спонтанной регенерации. С этим связан тот факт, что фильтры автомобилей, передвигающихся по городу больше всего, обычно быстрее забиваются.

Регенерация фильтра – это процесс выжигания сажи, которая в нем накопилась. В зависимости от модели это может происходить посредством электрического элемента нагрева либо посредством впрыска некоторого объема топлива в систему выпуска. При регенерации фильтр разогревается намного сильнее, чем обычно, до температуры 700 градусов, и процесс может начаться только в указанных условиях.

Есть процедура принудительной регенерации, осуществляемая на специальных стендах в рамках сервисных центров. Из-за того, что для нее нужны высокие температуры, не каждый сервисный центр готов предложить такую услугу. Промывка фильтров – это не альтернатива регенерации. Если штатная спонтанная регенерация не справляется с задачей по дожигу осевшей сажи, то это говорит о необходимости удаления изи замены фильтра.

Неисправность сажевого фильтра

У сажевого фильтра основная проблема состоит в том, что есть высокая вероятность заполнения сажей. Это проявляется густым выхлопом черного цвета и несколькими характерными симптомами:

• Повышенный топливный расход при езде;
• Снижение тяги;
• Увеличение уровня масла в картере;
• На холостом ходу двигатель работает нестабильно.

О возникновении любых неполадок будут сообщать соответствующие индикаторы на приборной панели.

Причины повышения объема сажи в отработанном топливе

Есть несколько причин повышенного выделения сажи при работе мотора:

• Избыток топлива. Такая ситуация сопряжена с неисправностью работы топливной системы, например, если имеет место подтекание форсунок.
• Недостаточно воздуха. Такая ситуация возникает по различным причинам, например, некорректное функционирование турбины, утечка воздуха либо просто слишком засоренный воздушный фильтр в системе.
• Топливо низкого качества. Во время сгорания такого топлива система очистки заполняется не только сажей, но и частицами углеводородов, не сгорающих в рабочей камере. Это приводит к тому, что фракции сажи склеиваются, формируя смолистые отложения.
• Естественный износ компонента.

Из-за перечисленных изменений на сажевом фильтре формируется плотный нагар, который не получается удалить способом регенерации.

Удалять сажевый фильтр можно?

Автомобилисты часто не желаю больше возиться с постоянной очисткой и заменой сажевого фильтра, а также сопряженными с этим дополнительными финансовыми расходами, поэтому решаются на удаление компонента. Это можно сделать несколькими способами:

• Демонтаж устройства. Удаление сажевого фильтра механическим способом позволяет повысить мощность авто, хоть и незначительно. При эксплуатации транспортного средства ЭБУ будет выдавать ошибку, так как отсутствие фильтра будет восприниматься аналогично неисправности.
• Внесение корректива в софт ЭБУ мотора (обновление программы до той версии, в которой нет сведений о наличии сажевого фильтра). Для этого используется специальный программатор, но требуется полная уверенность в корректности работы обновленной прошивки, так как последствия подобных вмешательств могут оказаться непредсказуемыми.
• Подключение эмулятора устройства (не меняя заводскую прошивку), транслирующего ЭБУ сигналы, которые аналогичны сигналам от датчиков реально работающего фильтра.

Требуется понимать, что экологические стандарты Евро-5, действительные на данный момент, не позволяют эксплуатировать автомобиль, у которого установлен дизельный мотор, без сажевого фильтра.

Как продлить жизнь сажевого фильтра

Замена фильтра на новый оригинальный компонент – это не дешевое дело, поэтому намного проще максимальное внимание уделить качественной регулярной очистке. Для этого требуется соблюдать несложные рекомендации:

• Отслеживать регулярность регенерации, и если это требуется сделать принудительно, то не экономить время и деньги.
• После прохождения каждого техосмотра или после ремонта топливной системы либо мотора нужно проводить принудительную чистку с профилактической целью.
• Можно пользоваться различными присадками для дизельного топлива. Определенные компоненты присадок ответственны ха снижение образования нагара. С такими присадками солярка сгорает эффективнее в цилиндрах практически полностью, не давая образоваться саже в большом объеме. Помимо этого, достигается снижение степени нагрева катализатора, чтобы он выгорал не настолько быстро. Каждые 2-3 тысячи километров пробега рекомендуется добавлять специальные присадки.

Сигналы о том, что сажевый фильтр требуется заменить

Сажу можно выжечь, но внутри фильтра накапливается не только она. Существует еще компонент, называемый золой, он скапливается с первого запуска мотора и не исчезает. Она формируется из металлизированных присадок и остатков масла, присутствующих в низкосортном топливе. По такой причине дизельные двигатели с сажевыми фильтрами рекомендуется заправлять маслами с пониженной зольностью.

Сигналом о том, что в ближайшее время потребуется заменить сажевый фильтр, становится внушительный пробег, значение которого уже достигает 200 тысяч километров, а также частые попытки системы провести активную регенерацию. Сокращение интервалов с 1500-3000 км до 150-300 км свидетельствует о том, что компонент уже израсходовал свой ресурс.

Сажевый фильтр, регенерация на дизельном двигателе

Пассивная регенерация полностью очевидна для оператора и не оказывает влияние на показатели работы и характеристики автомобиля. Единственными признаками начала процесса регенерации является загорание контрольной лампы повышения температуры отработавших газов или появление сообщения о начале процесса регенерации на экране бортового компьютера.

Активная регенерация сажевого фильтра

Активная регенерация запускается в случаях, когда температура отработавших газов недостаточна для нейтрализации частиц сажи. На основании данных от различных датчиков блок управления дает сигнал о повышении температуры на выпуске путем впрыска небольшого количества топлива в камеру сгорания. Между молекулами драгоценных металлов в сажевом фильтре и частицами сажи происходит химическая реакция, которая в условиях повышенных температур ведет к окислению последних.

Стационарная (стояночной) регенерация

Стационарная (стояночная) регенерация аналогична активной, но проводится, когда автомобиль не находится в движении. Она запускается принудительно или самим водителем, или с помощью диагностического оборудования. Иногда для ее выполнения требуется прервать действующую поездку. Такая необходимость может возникнуть при невыполнении требований о проведении автоматической регенерации ранее или в случаях, когда процесс регенерации не был завершен. В других случаях водитель будет вынужден провести парковочную регенерацию, если он до этого проигнорировал запрос на ее проведение и коробка передач автомобиля перешла в аварийный режим. О необходимости проведения процесса регенерации водитель оповещается при помощи контрольной лампы на панели приборов или сообщения на экране компьютера. Как правило, для запуска регенерации нужно остановиться, задействовать стояночный тормоз и нажать на специальную клавишу.

Меры предосторожности при проведении стационарной (парковочной) регенерации

Вследствие повышения температуры отработавших газов в процессе регенерации требуется соблюдать осторожность. Избегайте расположения автомобиля вблизи легковоспламеняющихся материалов и людей.

Неисправности сажевого фильтра

Выход сажевого фильтра из строя может быть связан с нарушением требований, связанных с проведением регенерации. Это ведет к засорению фильтра, которое может быть настолько сильным, что единственным вариантом устранения проблемы станет только его замена. Но даже если вам удастся его очистить, эффективность дальнейшей работы будет снижена. Другим примером являются случаи воздействия высоких температур при засорении фильтра на его корпус. Это приводит к деформации последнего и необходимости замены фильтра в сборе. Сажевый фильтр нуждается в профессиональной очистке каждые 240,000 – 400,000 км пробега или 5,000 часов работы двигателя.

Мониторинг необходимости регенерации

На некоторых моделях контроль за необходимостью проведения регенерации осуществляется при помощи датчиков давления, которые измеряют значения на входе и выходе из фильтра. На других отслеживается пробег или часы работы двигателя. На большинстве автомобилей предусмотрено экстренное прекращение процесса регенерации при возникновении угрозы пожара. Однако, не забудьте вскоре после этого завершить регенерацию, иначе сажевый фильтр может выйти из строя.

Процесс регенерации

Регенерация может происходить только при соблюдении определенных условий, установленных производителем. Как правило, цикл регенерации реализуется так, что водитель даже не знает об этом. Сажевый фильтр нагревается до температуры около 600°C, а приток кислорода в него возрастает. В некоторых системах предусмотрен дополнительный впрыск топлива на такте выпуска, который обеспечивает прохождение горячих газов через фильтр и нагрев молекул углерода до температуры, необходимой для начала их реакции с молекулами кислорода. Другим вариантом является установка нагревательного элемента перед сажевым фильтром, который разогревает газы, проходящие через фильтр.

Следующим условием, необходимым для регенерации, является разность давлений на входе и выходе из фильтра. При изменении значения (например, при остановке двигателя) процесс прервется и возобновится только после того, как условия вновь станут подходящими. Эта процедура может быть довольно шумной, так как двигатель вращается с частотой 4 000 об/мин в течение 4 мин или более, а затем 2 000 об/мин в течении еще 4 мин или более. После завершения регенерации двигатель возвращается к нормальному режиму работы, а контрольная лампа на панели приборов гаснет.

Принудительная, ручная регенерация

На некоторых моделях регенерацию можно запустить принудительно с помощью диагностического прибора. Перед началом процедуры необходимо убедиться в том, что условия, необходимые для ее проведения, соблюдены. Нужно проверить уровни технических жидкостей (моторного масла и антифриза). Объем топлива в баке должен быть не ниже его емкости (или соответствовать требованиям производителя).

Регенерация должна производиться вне помещений. На некоторых моделях Ford вакуум в выпускном коллекторе может повлиять на значения противодавления. Также необходимо убедиться в отсутствии посторонних и легковоспламеняющихся объектов под днищем автомобиля и в области выхлопной трубы.

Для правильного проведения процедуры следует придерживаться инструкций по работе диагностического оборудования и технической информации производителя.

Проблемы при проведении регенерации

Сложности возникают при прерывании процесса регенерации и накопления массивных отложений в сажевом фильтре, препятствующих самоочистке. Короткие поездки и транспортные заторы препятствуют нагреву сажевого фильтра до нужной температуры. В этой ситуации на панели приборов загорится контрольная лампа. Если проигнорировать этот сигнал, то вторым предупреждением может быть переход трансмиссии автомобиля в аварийный режим. При этом автомобиль не сможет разогнаться быстрее 10 – 20 км/ч. Выйти из него можно будет только после корректного проведения регенерации.

Сажевый фильтр представляет собой керамический блок с многочисленными узкими каналами, которые выполняют 2 функции. Во-первых, они задерживают частицы сажи в системе выпуска. Во-вторых, эти каналы создают дополнительную поверхность, на которой размещаются частицы драгоценных металлов, помогающих нейтрализовать частицы сажи. Работа сажевого фильтра подобна функционированию каталитического нейтрализатора, который задерживает и окисляет частицы вредных веществ в системе выпуска. Но сажевый фильтр отличается тем, что его регенерация происходит с определенными интервалами, а не все время, как на бензиновых автомобилях.

Сажа является побочным продуктом неполного сгорания дизельного топлива и моторного масла. По весу она на 98% состоит из углерода. Молекулы этого вещества клейкие, поэтому они быстро соединяются с другими, образуя более крупные частицы сажи. Сажа оказывает губительное воздействие на живые организмы и окружающую среду. Дизельные двигатели более склонны к образованию сажи. Причинами этого является более высокая плотность дизельного топлива по сравнению с бензином, а также то, что дизельное топливо воспламеняется от сжатия, а не от искры. Для предотвращения склеивания частиц нужно произвести их окисление. Это достигается путем нагрева их до температурных значений, превышающих те, которые достигаются в камере сгорания.

Дизельные легковые и грузовые автомобили, выпущенные после 2009 г. должны быть оборудованы сажевым фильтром. Недостатком этой системы является необходимость регулярной очистки фильтра. Частицы сажи накапливаются в каналах фильтра, что приводит к его засорению. Очистка сажевого фильтра осуществляется путем его регенерации. Этот процесс может производиться различными способами.

Регенерация сажевого фильтра — ответы на вопросы

Такое устройство, как сажевый фильтр, имеется во всех дизельных авто, выпускаемых с 2011 года (а также на ряде моделей, выпущенных после 2000 года – тогда он еще не был обязательным элементом, но уже использовался некоторыми производителями автомобилей) на территориях стран, входящих в ВТО (стандарт «Евро-5», принятый Таможенным союзом).

Главная задача такого элемента – максимально очистить выхлопные газы от вредных для окружающей среды примесей.

Использование сажевых фильтров позволило сократить содержание частиц сажи в выхлопе дизельных автомобилей практически на 100 % — если точнее, на 99,9 %.

Для чего нужен и как работает сажевый фильтр автомобиля

На текущий момент в автомобилях применяется два типа очистителей сажи:

1. DPF
2. FAP

Сажевый фильтр DPF (аббревиатура от слов Diesel Particulate Filte) для дизельного авто улавливает частицы сажи размером до 1 мкм, которые образуются в результате сгорания топлива. Такой фильтр отличается простотой устройства, но при этом требует регулярных действий по очистке (регенерации).

Фильтр типа FAP (сокращение французского выражения Filtre A Particules) представляет собой более сложное устройство, не требующее регулярного вмешательства. Регенерация (очищение) происходит здесь в автоматическом режиме.

Местоположение сажевого фильтра (см. рис. 1) – в системе выпуска отработанных газов, за каталитическим нейтрализатором. В некоторых случаях он также может быть объединен с нейтрализатором, и тогда его местоположение – прямо за выпускным коллектором.

Это место, где отработанные газы имеют наивысшую температуру. В таком варианте устройство называется «сажевый фильтр с каталитическим покрытием».

Средний ресурс сажевых фильтров рассчитан на пробег в 150 тыс. км. Но это европейский стандарт. На российском топливе, по отзывам владельцев и работников автосервисов, этот показатель снижается почти втрое.

В момент, когда бортовой компьютер выдаст ошибку, говорящую о том, что сажевый фильтр засорился, автовладельцу необходимо будет принять одно из следующих решений:

1. Полная замена сажевого фильтра. Очень дорогостоящее мероприятие. Конечно, цена очень зависит от марки и модели авто, но в любом случае, это действие значительно дороже всех нижеперечисленных пунктов. К примеру, на BMW замена сажевого фильтра обойдется приблизительно в 1500 евро.
2. Физическое удаление сажевого фильтра. Процедура тоже не из дешевых, и имеет ряд недостатков. Недостаточно просто взять и вырезать фильтр, заменив участком трубы. На данные, поступающие с датчиков сажевых фильтров, завязан ряд процедур бортового компьютера, а это значит, что необходимо будет заменить его прошивку. Замена прошивки не всегда происходит гладко, в ряде случаев возникают ошибки (ложные срабатывания индикации, другие проблемы с бортовым компьютером).
3. Обман датчика сажевого фильтра. Заключается в установке отдельного прибора, который эмулирует нормальную работу датчиков (подделывает сигналы) или программное удаление сажевого фильтра из системы электронного блока управления. Эта процедура не освобождает владельца авто от очистки самого фильтра. Однако, значительно продлевает срок его работы или позволяет беспроблемно удалить сажевый фильтр с наименьшими ошибками в работе бортового компьютера.
4. Регенерация. Наиболее правильная процедура, ведь удаление фильтра увеличивает выбросы вредных веществ в атмосферу, несмотря на то, что даже без данного элемента европейские автомобили успешно проходят технический осмотр по российским нормам. При этом стоимость регенерации фильтров остается приемлемой в сравнении с тем же удалением или заменой, хотя и требуют периодического повтора.

Виды регенерации — способы очистки

По сути сажевый фильтр представляет собой емкость, заполненную веществом с пористой структурой (чаще всего используется керамика). При прохождении выхлопных газов через эти «соты» сажа и гарь оседают на порах наполнителя.

Со временем поры закупориваются и прохождение выхлопных газов затрудняется, что приводит к увеличению расхода топлива и снижению мощности двигателя, повышается риск возникновения различных неполадок.

Для восстановления свойств фильтра производится процедура регенерации, которая может быть двух типов:

1. Активный. Очищение пор происходит за счет повышения температуры внутри фильтра до 600-1000 градусов Цельсия. При такой температуре сажа полностью сгорает.
2. Пассивный. Здесь удаление сажи происходит также за счет ее сгорания, но протекает горение при температуре около 350°С (это нормальная температура отработанных газов дизеля). Для окисления сажи нужен специальный катализатор, понижающий температуру реакции – например, платина в фильтрах компании Volkswagen (те самые сажевые фильтры с каталитическим покрытием, которые упоминались ранее).

Активная регенерация требует выполнения специальных процедур со стороны автовладельца, а пассивная происходит без какого-либо участия водителя авто.

Если регенерация не имеет нужного эффекта, то всегда можно просто промыть фильтр. Промывка сажевого фильтра выполняется после его снятия с автомобиля. Агрегат помещают в специальный химический состав на некоторое время, а потом пропускают этот же состав через фильтр под давлением.

Как запустить регенерацию сажевого фильтра

Повысить температуру внутри сажевого фильтра для полного сгорания сажи можно одним из следующих способов (активная регенерация):

1. Введение в топливную смесь специальных присадок (чаще всего на основе церия), которые при прохождении вместе с выхлопными газами продолжают гореть. При этом снятия самого узла автомобиля не требуется. Недостатком данного метода является его низкая эффективность – способ может дать положительный эффект только при начальном этапе загрязнения (не более 2000 – 3000 километров с момента срабатывания индикатора ошибки на панели бортового компьютера).
2. Запуск особой процедуры работы двигателя через блок электронного управления авто. В этом случае снижается подача воздуха, топливо впрыскивается на такте выпуска (то есть попадает несгоревшим в систему отведения выхлопных газов). В отдельных моделях автомобилей применяются оригинальные технологии, например, дополнительно вводится присадка, или снижается отток сгоревших газов и т.п.

Если регенерация не помогает – необходим ремонт сажевого фильтра.

Его снимут, разберут и почистят вручную или полностью заменят в мастерской. Конечно, это можно сделать и своими руками, но лучше довериться специалистам.

Запускается процедура регенерации чаще всего без участия пользователя:

1. Срабатывает датчик повышения уровня сажи в фильтре.
2. В процессе движения блок управления самостоятельно повысит обороты, понизит приток воздуха и прочистит сажевый фильтр.

Но, если попытки прочистки не увенчаются успехом, или уровень сажи будет критическим, то блок управления откажется от попыток очистки и высветит ошибку.

В этом случае можно будет попытаться запустить процедуру самостоятельно через сервисное меню электронного блока управления (ЭБП) и следовать указаниям системы (если не поддерживается автоматический режим управления оборотами).

Все зависит от модели автомобиля и прошивки ЭБП. В отдельных случаях может потребоваться знание сервисных кодов или подключение внешних устройств диагностики.

Какая жидкость поможет для регенерации сажевого фильтра дизельного авто

Если вы не стали обладателем авто с сажевым фильтром с каталитическим покрытием или встроенной автоматической процедурой регенерации, то всегда можно прибегнуть к использованию спецприсадок.

Попытаться восстановить сажевый фильтр можно, например, с помощью универсальных средств:

1. Катализаторы регенерации от компании ARDINA — Diesel Particulate Filter Regeneration Aid (заливаются в бак с топливом как присадка).
2. Liqui Moly Pro-Line Diesel Partikelfilter Reiniger – очиститель, который требует принудительного впрыска, после применения его необходимо нейтрализовать другим раствором (Pro-Line Diesel Partikelfilter Spulung).
3. Liqui Moly Diesel Partikelfilter Schutz – еще одна присадка, выступающая катализатором.

Если в автомобиле используется оригинальная присадка (для автоматической подачи из специального бака в режиме регенерации сажевого фильтра), то заказывать ее стоит у официальных дилеров.