Evakuator-gruzovik.ru

Авто журнал
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Сажевый фильтр на дизеле: что это такое

Как выглядит сажевый фильтр на дизеле.

В процессе работы дизельного двигателя соответствующее топливо сгорает не полностью, образуя твердые частицы в диапазоне размеров между 10 нм и 1 мкм. Твердые частицы сажи относятся к загрязнителям 3-го класса опасности.

При контакте с человеческим организмом они провоцируют обострение респираторных заболеваний и рак кожи, а в окружающей среде нарушают климатические условия. Так, дожди по выходным дням в больших городах происходят, в частности, из-за того, что капли воды в атмосфере образуются вокруг сажевых частиц.

Наличие сажевого фильтра сокращает содержание твердых частиц в выхлопе на 80-90%. Однако за такой результат приходится платить технологической сложностью и высокой стоимостью системы. Рассмотрим её конструкцию и принцип работы ближе.

В основе детали — керамическая болванка ячеистой формы, заключенная в сварной металлический кожух. Установлен узел очистки выхлопных газов сразу за катализатором, составляя с ним единую деталь. Фильтр и нейтрализатор расположены в одной банке, непосредственно после выходного коллектора. В некоторых моделях авто катализатор окислительного типа и элемент фильтрации объединены в один узел. Технологически деталь называется фильтр каталитического типа.

Ячейки сажевого фильтра имеют или квадратную или восьмиугольную форму. Закрытые с разных сторон, они создают сложный проход для отработанного газа, благодаря чему новый фильтр по замерам выдает в атмосферу практически чистый воздух под высоким давлением.

Как работает

Основная задача это улавливать сажу при выхлопе автомобиля. По сути это также часть глушителя, которая очищает выхлоп. Только вот это совсем не катализатор, он борется с сажей, а не с отработанными вредными газами.

Работа состоит из двух этапов:

1) Захват сажи – как становится понятно, на этом этапе происходит захват частичек сажи. Внутри фильтр похож на ячеистый материал, на стенках которого и оседают частички. Однако нужно отметить — что совсем мелкие, не улавливаются – их размер может составлять всего 0,1 – 0,5 мкм, но их в выхлопе всего 5 – 10 %. После улавливания фильтр постепенно начинает забиваться, что приводит к снижению мощности двигателя. Поэтому время от времени его нужно прочищать, или делать регенерацию.

2) Регенерация — этот процесс достаточно сложный, и у каждого производителя реализован по-своему. Однако эффект от него один, очищение ячеек от сажи. Теперь немного подробнее.

Сажевый фильтр для дизельных двигателей

Дизельное топливо по составу кардинально отличается от бензина и принцип работы дизелей отличен от работы обычных бензиновых ДВС. Соответственно и сажевый фильтр, каталитический нейтрализатор этих моторов, имеет отличное от бензинового строение.

Сажевый фильтр дизельных двигателей исполняется из карбида кремния и титана. Основной задачей нейтрализатора здесь, является не катализ, а простое улавливание и дожигание высокими температурами скапливающихся частиц сажи. Такие фильтры стали устанавливаться на дизельные моторы сравнительно недавно, после принятия экологических стандартов Евро-4 и Евро-5. Из особенностей этой системы можно назвать самоочищаемость этих нейтрализаторов. Электроникой предусмотрена система принудительного дожигания частиц. При накоплении в сотах сажи, включается специальный клапан, асинхронно подающий в цилиндры небольшое количество дополнительного топлива. Попадая в соты, эта смесь разогревает сажевый фильтр до температуры 500—700 градусов Цельсия принудительно выжигая осадки сажи начисто. На некоторых моделях вообще установлена ещё и дополнительная система впрыска азотной смеси в сажевый фильтр. По оценкам экспертов нейтрализаторы для дизеля по нормам Евро-5 удерживают до 95% выбрасываемой сажи. Но тему дизелей тоже стоит рассматривать как тему отдельной статьи, или даже цикла статей.

Ниже можно посмотреть интересное видео работе сажевого фильтра:

Типы сажевых фильтров на дизелях

Существуют два типа сажевых фильтров, которые отличаются между собой не принципом действия, а методами процедуры регенерации. Такие сажеуловители имеют соответствующие названия DPF (diesel particulate filter), а также FAP (Filtre a Particules). Последний вариант на французском языке, так как этот стандарт используется на автомобилях Рено и Ситроен.

Разница процедуры регенерации в этих типах сажевых фильтрах выглядит следующим образом:

  • DPF – по описанному выше сценарию, в выхлопную систему подается дизельное топливо напрямую, загорается там и создает повышенную температуру в сажеуловителе. В результате твердые сажевые частицы догорают в каналах, и они очищаются. Для успешной регенерации необходимо создание температуры в фильтре около 700-800 градусов по Цельсию;
  • FAP – к стандартной процедуре регенерации добавляется специальная жидкость, которая впрыскивается в выхлопную систему и носит название Eolys. С ее помощью удается достичь очистки фильтра при существенно меньших температурах, порядка 400-450 градусов по Цельсию.

Минус первой методики заключается в необходимости существенно увеличить температуру выхлопной системы, что плохо сказывается на долговечности турбины и двигателя. В этом смысле вторая методика лучше.

Читать еще:  Как правильно затонировать автомобиль

Минус метода регенерации в FAP фильтрах заключается в необходимости следить за уровнем жидкости Eolys в специальном бачке, а также добавлять ее туда периодически.

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.

Что такое сажевый фильтр, его устройство и принцип работы

  • Что такое сажевый фильтр, его устройство и принцип работы
  • Где находится и для чего нужен сажевый фильтр в автомобиле
  • Причины появления сажи
  • Устройство фильтра
  • DPF сажевые фильтры закрытого типа
  • FAP сажевые фильтр закрытого типа с функцией регенерации
  • Регенерация сажевого фильтра
  • Пассивная регенерация
  • Активная регенерация
  • Как ухаживать за сажевым фильтром

К современному транспортному средству предъявляется множество требований, среди которых выделяют соблюдение экологических норм и стандартов. На самом деле это очень важный вопрос, ведь загрязнение планеты, прежде всего, сказывается на нас самих. Специалисты автомобилестроения, которые пришли к осознанию данного факта, начали разрабатывать все новые и новые технологии очистки выхлопных газов, а в число орудий борьбы попал сажевый фильтр, устанавливающийся на дизельных моторах.

  • Где находится и для чего нужен сажевый фильтр в автомобиле
  • Причины появления сажи
  • Устройство фильтра
  • DPF сажевые фильтры закрытого типа
  • FAP сажевые фильтр закрытого типа с функцией регенерации
  • Регенерация сажевого фильтра
  • Пассивная регенерация
  • Активная регенерация
  • Как ухаживать за сажевым фильтром

Где находится и для чего нужен сажевый фильтр в автомобиле

Нкоторые автолюбители понятия не имеют зачем нужен сажевый фильтр на дизеле, ведь даже учитывая, что это очень полезная деталь, незаменимой ее назвать нельзя. Прежде всего, следует разобраться в его назначении и особенностях. Так, сажевый фильтр разработан и используется в целях снижения выброса в атмосферу сажевых частиц, которые попадают в нее вместе с выхлопными газами. Использование такого барьера позволяет снизить количество вредных выбросов до 99,9%.

Причины появления сажи

Считается, что «дизель» – самый «грязный» двигатель, но благодаря сажевому фильтру есть шанс изменить указанное мнение. Для того чтобы данная деталь успешно справлялась со своими обязанностями, для начала, нужно определить возможные причины появления большого количества сажи. Сажа (причем самая обычная) – это несгоревшие остатки углеводорода, которые при выходе из дизельного мотора приобретают достаточно опасную для здоровья человека форму.

Неполное сгорание топливно-воздушной смеси может являться результатом недостатка кислорода в камере сгорания, или избытка топлива. Наиболее типичным и ожидаемым основанием для нехватки воздуха выступает засорение воздушного фильтра, а вот причиной плохого наполнения цилиндров могут стать неправильно отрегулированные зазоры клапанов или сильный износ кулачков распределительного вала.

Кроме того, неполное сгорание топлива нередко основывается на неправильной установке момента впрыска (так называемый поздний впрыск) или на неисправности форсунки, обеспечивающей хорошее распыление топливной жидкости. Также причиной копоти часто оказывается протечка форсунок, низкое цетановое число топлива или обильное попадание охлаждающей жидкости в камеру сгорания.

Для более точного определения причины появления сажи, необходимо проверить систему забора воздуха и выхлопную систему. Нелишним будет обратить свое внимание и на давление наддува (на дизельных двигателях с турбонаддувом), регулировку клапанов, компрессию в цилиндрах, а также на состояние охладительной системы, уровень масла и наличие следов попадания газов в картер.

Устройство фильтра

Отвечая на вопрос, что такое сажевый фильтр на авто с конструктивной точки зрения, сразу следует сказать, что это металлическая колба с керамической матрицей внутри (представленная в виде многоуровневой сетки). Размер ячеек матрицы достигает одного миллиметра, а структура ее стенок отличается пористостью, благодаря чему на стенках матрицы оседают мелкие частицы сажи. Кроме того, в фильтре расположены температурные датчики, датчик дифференциального давления и датчик кислорода. В зависимости от вида детали, устройство сажевого фильтра может предусматривать и наличие некоторых других составляющих. Например, в фильтре закрытого типа с возможностью сгорания собранной сажи, для ее удаления со стенок детали используются специальные реагенты.

Читать еще:  Как заработать на автомобиле — 5 главных способов

DPF сажевые фильтры закрытого типа

Все сажевые фильтры разделяют на два основных вида DPF – фильтр закрытого типа без возможности прочистки и фильтры закрытого типа, с возможностью удаления сажи (FAP). В случае засорения, DPF-фильтры подлежат замене, хоть принято считать, что они способны восстанавливаться на повышенных нагрузках (когда температура картерных газов достигает 400 градусов). Такой метод регенерации получил название пассивного.

Сажевый фильтр DPF – это керамические соты, на стенки которых нанесен каталитический металл «титан». Попадая из камеры сгорания внутрь фильтра, сажа и угарный газ оседают на внутренней поверхности фильтра, где под воздействием высокой температуры происходит их окисление до нейтральных и неопасных веществ. Состояние фильтра и его физико-химические характеристики контролируются ЭБУ (электронным блоком управления). Индикацию о состоянии сажевого фильтра вы сможете увидеть на приборной панели.

FAP сажевые фильтр закрытого типа с функцией регенерации

FAP – еще один сажевый фильтр закрытого типа, вот только в отличие от предыдущего варианта он обладает возможностью удаления собравшейся сажи. Как мы уже отмечали, для выполнения этой задачи используется специальный реагент, вступающий в реакцию с вредными веществами и полностью удаляющий их из фильтра под воздействием высокой температуры.

Для регенерации сажевого фильтра FAP (что это такое вы уже примерно поняли) используют специальную цариесодержащую присадку EOLYS. Она автоматически впрыскивается в дизельное топливо из отдельного бачка, предварительно получая соответствующую команду от системы контроля работоспособности FAР-фильтра.

В результате получается, что фильтр с функцией регенерации не может оказаться полностью забитым., ведь дополнительно разогретые отработанные газы при попадании в сажевый фильтр FAP начинают разогревать керамический реактор до 700 °С, вследствие чего все осевшие частицы сажи быстро выгорают из микроканалов. Более того, при локальных температурах в районе 1000 °С окислению поддается и большая часть сложных углеводородных продуктов, которые образовались в результате неполного сгорания. Спустя всего 3-5 минут после впрыска указанной присадки происходит полное самоочищение фильтра FAP.

В некоторых случаях место реагента занимает дополнительная порция топливной жидкости, подающаяся автоматически. Она догорает уже после топлива в цилиндрах двигателя, благодаря чему возрастает температура в фильтре.

Регенерация сажевого фильтра

Вполне возможно, что еще не все автолюбители понимают, как работает сажевый фильтр, и это вполне естественно, ведь мало кто вникает в принцип его деятельности. На самом деле все достаточно просто: попадая в фильтр, отработанные газы вступают в реакцию с покрытием матрицы, после чего осевшая сажа начинает засорять деталь. Для ее удаления может использоваться один из двух методов регенерации: активный и пассивный.

Пассивная регенерация

Процесс пассивной регенерации проходит при движении транспортного средства под нагрузкой. К примеру, передвижение автомобиля по трасе будет способствовать поднятию температуры в фильтре до 350-400 градусов, что в свою очередь активизирует процесс окисления сажи путем воздействия на нее катализатора и высоких температурных показателей. Цепочка химических реакций при пассивной регенерации состоит из нескольких этапов:

1. Оксиды азота взаимодействуют с кислородом и в присутствии катализатора образовывают диоксид азота;

2. Затем, полученное химическое соединение начинает взаимодействовать с частицами сажи (углеродом), вследствие чего появляется оксид азота и угарный газ;

3. На следующем этапе оксид азота и угарный газ вступают в реакцию с кислородом и образовывают диоксид азота и углекислый газ.

Активная регенерация

Регенерация катализатора – это обязательный процесс, без которого сажевый фильтр быстро выйдет из строя. Если условия оказываются неподходящими для пассивной регенерации (при передвижении в городских условиях или на малые расстояния, когда не удается достичь нужной температуры сажевого фильтра), запускается активный процесс.

То есть, после основной порции топливной жидкости, в цилиндры силового агрегата подается еще одна дополнительная. Клапан EGR перекрывается, а в случае необходимости меняется и алгоритм управления геометрией турбины.

Частично сгоревшая топливно-воздушная смесь, через коллектор, перемещается в катализатор, который размещен перед сажевым фильтром. Именно в нем происходит ее дожиг, причем существенно повышается температура проходящих выхлопных газов. Последующее перемещение разогретых газов по впускному тракту вызывает повышение температуры и в самом фильтре (до 500-700 градусов), в результате чего происходит выжигание сажи. Об этих процессах, происходящих внутри транспортного средства, может свидетельствовать выходящие из трубы черные клубки дыма. Естественно, потребление топлива и обороты холостого хода будут повышаться.

Как ухаживать за сажевым фильтром

В завершение статьи, когда вы, уважаемые читатели, больше узнали о сажевом фильтре и для себя определили что это за процесс такой «регенерация сажевого фильтра», можно поговорить и о том, как правильно ухаживать за данной деталью. Конечно, обязательная очистка указанного элемента должна проводиться не только после появления проблем, но и при регулярном техническом осмотре автомобиля, однако, если вы желаете предотвратить появление любых неисправностей, тогда в процессе эксплуатации автомобиля лучше использовать специальные автохимические добавки.

Читать еще:  Автомобильный гороскоп на неделю с 4 по 10 июня

Срок службы сажевого фильтра зависит и от частоты его прожогов, то есть чем чаще вы будете проводить указанную процедуру, тем больше будет выгорать катализатор. Исходя из этого, чтобы увеличить ресурс фильтра следует увеличить и пробег машины между прожигами, одновременно снизив температуру процесса. Для этих целей предназначены самые различные присадки для защиты сажевого фильтра, помогающие ему перейти в режим очистки на более низких температурах, обеспечивая при этом полное сгорание топливной жидкости. Неважно из чего состоит сажевый фильтр на вашем дизеле, в любом случае указанный метод профилактики убережет транспортное средство от частых ремонтных вмешательств.

Подписывайтесь на наши ленты в таких социальных сетях как, Facebook, Вконтакте, Instagram, Pinterest, Yandex Zen, Twitter и Telegram: все самые интересные автомобильные события собранные в одном месте.

Для чего нужен сажевый фильтр на дизеле

Схема работы сажевого фильтра на дизеле

Сажевый фильтр предназначен для улавливания твёрдых частиц (сажи) в отработанных газах дизеля.

Этот элемент выпускной системы предназначен для улавливания твёрдых частиц (сажи), содержащихся в отработанных газах дизельного мотора.
Соответственно, устанавливается он в выпускном тракте – причём, в зависимости от конструктивных особенностей авто и самого фильтра, стоять он может сразу после приёмной трубы или уже после катализатора. Некоторые конструкции сочетают в себе сажевый фильтр и катализатор, элементы которых расположены в едином корпусе.

Как работает сажевый фильтр на дизеле

Выхлопные газы поступают в закрытые каналы и диффундируют через их стенки, попадая в каналы открытые. Далее газы продолжают движение по выпускной системе уже очищенными от частиц сажи и, в зависимости от конструкции системы выпуска, попадают либо в катализатор, либо в глушитель.
В поперечном разрезе каналы сажевого фильтра обычно напоминают правильные восьмиугольники – именно такая форма способствует максимальному удержанию сажи фильтром. Фильтрующий элемент изготовлен из карбида кремния и заключён в металлический корпус, по форме не напоминающий остальные детали выпускной системы. Задерживать сажу другим способом невозможно из-за малых размеров её частиц – около 0,05 мкм.

Регенерация сажевого фильтра

Современные сажевые фильтры имеют большой ресурс — иные образцы нормально выполняют свои функции до 180 тысячи км пробега. Однако очень часто бывает, что еще задолго до выработки ресурса фильтр засоряется и нуждается в очистке, или регенерации. Этот процесс сводится к простому сжиганию сажи (которая, как мы помним, состоит из горючих углерода и углеводородов), а вот как сжечь сажу — это уже вопрос. Потому что она начинает гореть при температуре 530°C, в то время как температура выхлопных газов дизельного двигателя едва достигает 300 градусов.

Существует два типа регенерации фильтра:

Пассивная регенерация — сжигание сажи производится во время работы двигателя на определенных режимах. Проще говоря, вы используете свой автомобиль, и если в какой-то момент двигатель выходит на благоприятный режим работы (обычно это большие обороты), то за счет возросшей температуры выхлопных газов сажа частично сжигается.

Активная регенерация — это принудительная регенерация при критическом засорении фильтра (о чем свидетельствует специальный индикатор). Может производиться несколькими способами, но наиболее простой из них — перевод двигателя в особый режим работы, при котором одновременно с выхлопными газами в выпускной коллектор (а через него — в фильтр) подается некоторое количество топлива. Это топливо поджигается выхлопными газами непосредственно в сажевом фильтре, в результате чего и происходит сжигание сажи.

Также, как мы говорили выше, в топливе могут присутствовать присадки, понижающие температуру горения сажи, в результате чего пассивная регенерация происходит эффективнее. Однако и в этом случае требуется периодическая активная регенерация, хотя и не так часто.

Нужно сказать, что матерые автовладельцы используют особый способ регенерации фильтра: при загорании индикатора о засорении фильтра они просто выезжают на загородные трассы, и катаются по ним несколько десятков минут на большой скорости. Конечно, это помогает (так как температура выхлопа в этом случае повышается и часть сажи сгорает), но ненадолго — уже чрез пару недель индикатор засорения фильтра снова напомнит о себе. Поэтому лучше проводить регенерацию так, как это рекомендует производитель автомобиля.

Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector