Как выглядит сажевый фильтр на дизеле
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!
Сажевый фильтр: для чего он нужен на авто?
Что такое сажевый фильтр на авто?
В присадке самоочищающегося элемента содержится церий — химический элемент, способствующий разрушению сажевых отложений. Запасы присадки нужно восполнять через каждые 80 000 км. Присадка расходуется быстрее, если применяют некачественное топливо.
Сажевый фильтр: принцип работы и устройство
Сажевик выглядит довольно просто, хотя его устройство трудно назвать таковым. Он похож на металлический цилиндр. Для подключения цилиндра к очищающей системе на нем с двух сторон расположены патрубки. Внутри цилиндра матрица. Сажевик также содержит:
Способы установки сажевика бывают разными — это зависит от конструкции компонента. Используются как матрицы с каталитическим покрытием внутри, так и обычные. Во втором случае на мотор приходится ставить катализатор.
Где находится сажевый фильтр?
Сажевый фильтр на дизеле стоит в трубе выхлопа газов. Из-за особенностей конструкции деталь могут ставить за выпускной коллектор. Температура выхлопа там на максимальном уровне, поэтому устройство имеет специальное покрытие и соединено с катализатором.
Также оно может располагаться между глушителем и катализатором.
Виды сажевых фильтров
Для регенерации сажи разработали фильтры 2 видов.
Сажевик с каталитическим покрытием
Устройство ставят рядом с мотором. На входе должна создаваться высокая температура. В этом элементе есть керамическая матрица, состоящая из множества небольших каналов, которые устроены так, что через один ряд торцы или открыты, или закрыты для принятия отработанных газов. Пористые стенки создают фильтрующий эффект. Проходя через них, сажа оседает, затем подвергается окислению катализатором.
Частицы сажи — твердое вещество, постепенно накапливающееся в фильтре. Поэтому фильтр нужно периодически чистить. Регенерация бывает пассивной и активной. При пассивной регенерации находящиеся в саже вредные вещества после контакта с кислородом преобразуются в безопасную углекислоту. Активная регенерация — сложный процесс, за ним следят сразу два датчика.
Автоматический сажевик
Он размещен за каталитическим нейтрализатором. Применение присадок позволяет увеличить температуру выхлопа до максимума, в результате сажа нейтрализуется. Датчики срабатывают, как только фильтр заполняется сажевыми отложениями. Матрица изготовлена из материала, способного долгое время выдерживать повышенные температур.
Регенерация
Сначала под воздействием газов происходит испарение оболочек гранул, потом церий высвобождается. Затем при его попадании на мембрану происходит воспламенение, и температура газов сильно повышается. Разогрев носит локальный характер, поэтому для системы это безопасно. Конечно, керамическая решётка постепенно разрушается, но этот процесс очень продолжительный.
DPF располагаются близко к мотору. Поэтому никаких дополнительных приспособлений, чтобы максимально разогреть газ, не требуется. Горячие газы сразу же попадают в фильтр, выжигая сажу. Такая процедура может быть проведена только при движении на полной скорости, поэтому автомобиль иногда нужно предельно разгонять.
Забитый сажевик использовать нельзя, потому что со временем это разрушит двигатель. В сервисных центрах есть оборудование, запускающее процесс принудительной регенерации. Но этого сделать не получится, если фильтр забит сверх нормы. Здесь уже нужно производить промывку специальными средствами, что позволит удалить основную часть отложений. Промывка может быть проведена одним из 2 способов:
Частичная промывка производится при помощи пистолета-распылителя, трубки и специального средства. Также понадобится компрессор, который будет создавать необходимое давление. Снимаем температурный датчик, открываем доступ к фильтру и очищаем его. На одну процедуру уходит до литра очищающей жидкости, в качестве которой обычно используют NUNAP MP 131. Потом датчик возвращаем на место.
При глубокой промывке элемент снимаем полностью, промываем его специальным средством — например, DPF Cleaner. Активная жидкость нейтрализует сажные отложения, и они легко удаляются подаваемой под напором водой. Очистка более эффективна, если она проводится при помощи компрессора. После очистки фильтрующий элемент просушиваем, потом ставим на место.
Промывка далеко не всегда позволяет полностью уничтожить засор. Если этого сделать не удаётся, лучше купить и поставить новый элемент.
Удаление сажевого фильтра: последствия
После снятия фильтрующего элемента можно забыть про поездку на своем автомобиле в Европу — гарантия на машину аннулируется. Обороты турбины могут повыситься до такого состояния, что будет слышен их свист. На высокой скорости из выхлопной трубы будут вылетать кусочки сажи — это можно наблюдать невооружённым взглядом. Показатели выброса ухудшатся еще и из-за того, что придется вырезать катализатор, а неграмотная перепрошивка вполне может привести к прогоранию выхлопной системы.
Система фильтрации сажевых отложений предназначена для улучшения экологических показателей. Скорее всего, когда-нибудь за отсутствие такой системы в машине будут штрафовать. Так зачем же ее удалять? Машина будет ехать немного быстрее, но негативных последствий при этом так много, что оно того явно не стоит.
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»
Модуль очистки отработавших газов Евро-6 и DPF (сажевый фильтр) — просто о сложном
Наверное все владельцы автомобилей с дизельным двигателем слышали о существовании сажевого фильтра, также известного как «противосажевый фильтр«, «сажевик» или DPF — Diesel Particulate Filter. А знаем ли мы как он устроен на самом деле?
На современных автомобилях, сажевый фильтр, это всего лишь один из компонентов модуля очистки отработавших газов, который кроме сажевого фильтра в своем корпусе, также содержит еще и каталитический конвертер, часто называемый катализатором или нейтрализатором:
На рисунке выше, изображен модуль очистки отработавших газов отвечающий нормам Евро-6, состоящий из катализатора и сажевого фильтра. Вход находится справа, а выход слева. Обозначения:
NOx-Speicherkatalysator (NSC) — накопительный катализатор NOx
Lambdasonde vor NSC — лямбда зонд перед NSC.
Abgastemperatursonde vor NSC — датчик температуры отработавших газов перед NSC
Drucksensor — датчик давления
Dieselpartikelfilter (DPF) — фильтр сажевых частиц
Abgastemperatursonde vor DPF — датчик температуры отработавших газов перед DPF
Lambdasonde nach DPF — лямбда зонд после DPF.
А чем отличается Евро-6 от Евро-5 и что такое накопительный нейтрализатор?
В модулях очистки отработавших газов Евро-6, в отличии от модулей Евро-5, катализатор (также называемый конвертером или нейтрализатором) не просто окислительный, а еще и накопительный.
Окислительный катализатор — это конструкция с мельчайшими сотами, поверхность которых покрыта веществами-катализаторами — платиной, палладием и родием, проходя через которые, отработавшие газы, содержащиe вредные вещества (углеводороды CHx, окись углерода CO, оксиды азота NOx), вступают в химическую реакцию и вредные для окружающей среды вещества, преобразуются в безвредные.
Накопительный катализатор — это тот же окислительный катализатор, но поверхность сот, дополнительно покрывается оксидом бария, который более интенсивно улавливает и временно накапливает (отсюда и название) оксиды азота NOx.
Оксид бария имеет побочный эффект — он улавливает/накапливает не только оксиды азота NOx, но еще и серу.
В связи с этим, необходимо производить десульфатацию — выжигание серы из нейтрализатора, по аналогии как это делается регенерацией (выжиганием сажи) сажевого фильтра, но в отличии от регенерации, для десульфатации требуется более высокая температура от 620 градусов.
При десульфатации накопительного нейтрализатора, выделяется сероводород и поэтому, сажевый фильтр в модулях очистки ОГ Евро-6, дополнительно имеет покрытие из оксида металла.
Сажевый фильтр — как и катализатор, также содержит внутри сотовую конструкцию, но с другим покрытием и задачей — вступая в реакцию с проходящими через «соты» газами, удержать сажу, а в Евро-6 варианте, еще и сероводород (во время десульфатации).
Теория это хорошо, но как этот модуль очистки выглядит в реальности?
На дизельные Fabia mk3, устанавливался «Модуль очистки отработавших газов» 04B131656DX (также известен как 04B131765B, 6C0131705D или 6C0181AA), соответствующий стандарту Евро-6:
Примечательно, в ETKA его перевели как «Сажевый фильтр» — но мы то знаем, что сажевый фильтр это один из элементов модуля очистки отработавших газов 🙂
На фото видно, что 04B131656DX, физически состоит из двух элементов:
Верхняя часть — окислительно-накопительный нейтрализатор (oxidizing catalytic converter/reservoir catalytic converter DeNOx), он же каталитический конвертер/преобразователь.
Входом, находящимся с левой стороны, катализатор подключен к выпускному коллектору двигателя, откуда в него входит поток отработавших газов.
После очистки в катализаторе, газы направляются в нижнюю часть модуля — сажевый фильтр (DPF).
Сажевый фильтр имеет два выхода. Тот который смотрит влево,
подключен к радиатору системы рециркуляции отработавших газов, где в зависимости от температуры отработавших газов направляется по контуру ОГ высокого (во время прогрева двигателя) или низкого давления (когда двигатель прогрет).
Второй выход, выглядящий так труба торчащая вниз, подключен к трубопроводу выпускной системы, идущей к глушителю выхлопной трубы.
Рассмотрим модуль поближе и разберемся с датчиками:
Сверху слева на входе в катализатор, находится лямбда зонд, а справа exhaust gas temperature sensor 3 (Датчик температуры ОГ 3).
Снизу на трубе-выходе сажевого фильтра, находится еще один лямбда зонд.
С помощью лямбда зондов (датчиков), ЭБУ (электронный блок управления) — оценивает количество несгоревшего топлива либо оставшегося кислорода в отработавших газах, что позволяет управлять процессом приготовления рабочей смеси из воздуха и дизельного топлива, а также определять проблемы с работой катализаторов и сажевого фильтра, в случае если они начинают иметь место.
Посмотрим на модуль сзади:
Здесь мы видим две металлические трубки, идущие вверх, на датчики измеряющие перепад давления в двух точках — на выходе катализатора/входе в сажевый фильтр и на выходе из сажевого фильтра.
Таким образом, по изменению давления на входе и выходе сажевого фильтра, ЭБУ может легко определять его степень загрязненности и/или неисправность.
А как происходит очистка сажевого фильтра, ведь в нем накапливается сажа?
По количеству расхода топлива и воздуха затраченных на приготовление рабочей смеси с учетом температур и прочих участвующих в расчетах параметрах, ЭБУ подсчитывает массу накопившейся сажи в сажевом фильтре, в граммах.
Когда значение массы превышает определенный порог, ЭБУ запускает процесс регенерации сажевого фильтра или иными словами, создает условия для повышения температуры отработавших газов проходящих через модуль очистки и сажевый фильтр до такого значения, при котором сажа начинает выгорать.
Регенерация бывает двух видов пассивная и активная:
Пассивная регенерация — сажа начинает сжигаться сама собой, когда двигатель работает под большой нагрузкой и температура отработавших газов, поднимается до 350-500 градусов.
Активная регенерация — ЭБУ запускает ее, когда пассивная регенерация из-за условий эксплуатации автомобиля случится не может (например постоянная езда по городу), а порог накопленной массы сажи в сажевом фильтре, уже достигнут.
В этом случае, ЭБУ помимо впрыска основной порции рабочей смеси, начинает впрыскивать в камеру сгорания дополнительные порции топлива, которые сжигаются и температура отработавших газов повышается до 550-650 градусов, при которой сажа в сажевом фильтре сгорает и превращается в углекислый газ.
Практическая часть
Для мониторинга десульфатации накопительного нейтрализатора и регенерации сажевого фильтра, а также связанных с этими процессами измеряемых значений блока 1 (ЭБУ), есть замечательная и очень удобная программа VAG DPF.
Ознакомительную версию можно найти на 4pda или сразу купить в Google Play.
Для работы программы понадобится адаптер ELM327 который я в деталях разбирал ранее. Если адаптер и VAG DPF покупать не хочется, в конце я расскажу как те же параметры можно смотреть в VCDS/ВАСЯ 🙂
Итак поехали, подключаем ELM327, включаем зажигание, запускаем VAG DPF и нажимаем кнопку CONNECT (на первом скриншоте сделанном в 23:20 видно как выглядит стартовый экран). Скриншоты я буду группировать по три, так как их будет много:
Над кнопкой CONNECT, зелеными иконками, VAG DPF отображает процесс подключения — слева направо: Bluetooth соединение с ELM327 установлено, соединение с ЭБУ установлено, идентификация автомобиля считана.
Сразу же делаем пальцем свайп влево и на изображении модуля очистки отработавших газов, появляются зеленые стрелочки, говорящие о том, что параметры автоматически считываются из ЭБУ и обновляются на экране.
На примере второго скриншота, время 8:01, где я приехал утром на работу и стою на холостом ходу с полностью прогретым двигателем, я опишу все что находится на экране:
25mg/km — скорость заполнения сажевого фильтра сажей в данный момент
111417 km — пробег
1155 ms — скорость, с которой обновляются параметры на экране VAG DPF
0 s — задержка связи между ELM327 и смартфоном по bluetooth
87% — полоска индикатор заполнения сажей сажевого фильтра, позволяющая приблизительно оценить, когда начнется следующей регенерация
Soot Mass Calc. (g) — масса накопленной сажи в сажевом фильтре с момента окончания последней регенерации. ЭБУ подсчитывает ее в граммах.
Regen. Duration (min) — значение показывает сколько минут длится регенерация, когда ЭБУ ее запускает
Distance Since Last Regen. (km) — пробег с момента окончания последней регенерации
Time Since Last Regen. (min) — какое количество минут проработал двигатель с момента окончания последней регенерации
Oil Ash Residue (g) — масса накопившейся золы (от сгоревшего масла) в сажевом фильтре.
По этому значению рассчитывается процент изношенности сажевого фильтра, который отображается в этой же ячейке слева.
Максимальный объем масляной золы, который может принять конкретная модель сажевого фильтра, можно посмотреть с помощью VCDS в измеряемых значениях блока 1:
IDE06060 Particulate filter ash load limit 80.00 g
Как видим, для Fabia mk3 макимальный допустимый объем золы в сажевике = 80 г.
При пробеге 111495 км, сажевик заполнен/изношен на 29%.
Low Press. EGR Closing (%) — процент закрытия EGR клапана контура ОГ низкого давления.
Как видим, на заглушенном двигателе и при торможении двигателем, он равен 0.
Зачем нужен EGR клапан и как он устроен на двигателяех Евро-6, можно посмотреть в обучающем видео. Спасибо User-DD за ссылку.
DPF Input Gas Temp. (°C) — температура отработавших газов на входе в сажевый фильтр
DPF Surface Temp. (°C) — рассчитанная ЭБУ температура поверхности сажевого фильтра
Nox sulfur charge (g) — объем серы, накопленной в накопительном нейтрализаторе NOx, в граммах
Post Injection 1 (mg/str) — объем дополнительной порции топлива в микрограммах за такт.
Post Injection 2 (mg/str) — объем дополнительной порции топлива в микрограммах за такт.
Post Injection 3 (mg/str) — объем дополнительной порции топлива в микрограммах за такт.
SW:04B906027B/9084 — прошивка ЭБУ/версия
HW:04B907445 — аппаратная версия ЭБУ
Engine/Year: CUSB — модель двигателя
Engine Type: R3 1.4L TDI — тип двигателя (3 цилиндровый), объем (1.4л), турбо-дизель-инжектор
Смотрим на третий скриншот (время 12:50) — по пути домой, я поймал идущую уже 2 минуты десульфатацию/регенерацию. Судя по разнице между утренним и обеденным скриншотами, ЭБУ запустил регенерацию при накоплении в сажевом фильтре всего 21 грамма сажи (вместо стандартных 25 грамм), с целью провести после регенерации десульфатацию, так как накопительный нейтрализатор уже накопил более 2 грамм серы.
Обратите внимание на группу параметров Post Injection 1-3 — ЭБУ щедро впрыскивает дополнительные порции топлива, чтоб поднять температуру отработавших газов до 562 градусов для сжигания сажи.
Я стараясь не останавливаться ехал дальше, но попал в пробку на подъеме, где полз как черепаха, затем остановился, через некоторое время продолжил путь дальше и ехал пока регенерация не закончилась.
Весь этот процесс, можно проследить ниже: