В европейских странах самым популярным считается дизельное топливо для двигателей внутреннего сгорания. Однако ни дизельный, ни бензиновый мотор не может обеспечить полную выработку топлива, в результате чего в выхлопных газах увеличивается концентрация ядовитых веществ и сажи (продукты неполного сгорания углеводородов). В связи с этим были введены нормы на выбросы отработанных газов, для поддержания которых изобрели специальный очистительный элемент – сажевый фильтр.
Назначение сажевого фильтра
Чтобы прийти к пониманию – какова роль сажевого фильтра в автомобиле, нужно знать, чем вредны отработанные газы. Ниже представлена таблица с данными о содержащихся вредных веществ в выхлопных газах и показано их влияние на здоровье человека.
Статистика показывает, что дизельное топливо опасно большим содержанием сажи в выработанных газах. Поэтому для уменьшения ее концентрации и вводится в эксплуатацию сажевый фильтр.
Функции сажевого фильтра
Химический состав сажи состоит из чистого углерода, частицы которого достигают 0,05 микрона. Обычными фильтрующими элементами удержать такие мелкие частички довольно затруднительно, поэтому в сажевом фильтре используется диффузия. На фото ниже приведена схема работы сажевого фильтра, которая вам поможет понять ее принцип.
На фото видно, что в модуле фильтра есть целая система трубок, причем у тех, кто близко расположен друг другу, торцы запечатаны с разных сторон. Со стороны двигателя отработанные газы попадают внутрь, но проходя через трубки, закрытые с одной стороны, не могут двигаться дальше. Поэтому им приходится просачиваться через стенки в соседние открытые ячейки, а дальше свободно улетучиваться из керамического модуля. При этом во время диффузии из одной ячейки в другую, отфильтровываются даже самые мельчайшие частицы, а это значит, что сажевый фильтр хорошо справляется со своей работой.
Как устроен сажевый фильтр
При своей кажущейся внешней простоте, дизельный сажевый фильтр имеет довольно сложную конструкцию. Для всех моделей автомобилей выполняется он в виде металлического цилиндра, на корпусе которого имеются входной и выходной патрубки для подсоединения к общей системе очистки отработанных газов. Ниже на фото вы можете видеть устройство сажевого фильтра.
Начинка цилиндра состоит из керамического модуля, конструкцию которого мы уже рассмотрели выше. Помимо него, на сажевый фильтр монтируются датчики, которые контролируют его работу. Среди них есть:
- Датчик разности давления;
- Датчик температуры на впуске и выпуске работающего сажевого фильтра.
Сажевый фильтр на дизель может быть поставлен двумя способами, в зависимости от своего типа устройства. Каким именно образом, смотрите на фото:
Особенности устройства обоих типов фильтров зависят от того, как был изготовлен модуль – с внутренним каталитическим покрытием или без него. Во втором случае на дизель следует устанавливать дополнительный катализатор. В первом случае, если модуль имеет каталитическое наслоение, то его можно объединить с катализатором.
Причины неисправности сажевого фильтра
Основанием для снижения эффективности сажевого фильтра могут служить несколько причин. Во-первых, качество используемого топлива. Низкокачественный дизель провоцирует повышенное образование сажи во время работы двигателя, вследствие чего сажевый фильтр быстро засоряется, что существенно снижает срок его службы.
Во-вторых, это недостаточно высокая температура отработанных газов, при которой не обеспечивается полное сгорание сажи. Дело в том, что сажевый фильтр не только улавливает частицы углерода, но и сжигает их, когда дизель доводит температуру до нужного уровня в процессе работы. Однако данную функцию сажевый фильтр выполняет только при высоком показателе температуры, не менее 600ºС. Более низкие температурные отметки подобного результата не дают.
Причины снижения температуры отработанных газов:
- Режим эксплуатация (постоянные остановки, низкая скорость);
- Заторы (пробки) во время движения;
- Неполадки процесса сгорания топлива.
Текущий контроль состояния сажевого фильтра
Для обеспечения контроля над состоянием сажевого фильтра, выхлопная система дизеля оснащается контрольно-измерительными устройствами – датчиками, которые регистрируют показания температуры и давления на концах фильтра.
Импульсы, которые передает датчик давления, позволяет контроллеру управления определять объем несгоревших продуктов топлива, переполняющих сажевый фильтр и запускать автоматический процесс его очистки. На приборной панели появляется при этом соответствующий значок.
Способы очистки сажевого фильтра
Как правило, используют несколько простых приемов, которые стимулируют регенерацию фильтра при его заполненности остатками несгоревшего топлива, и позволяют восстановить нормальную работу автомобиля. Регенерация существует пассивная и активная. При любом ее виде, очистка проходит, благодаря сжиганию частиц сажи и открытия забившихся пор. При этом используется:
- Увеличение температуру отработанных газов;
- Присадки, обеспечивающие уменьшение температуры, при которой сгорает сажа;
- Промывка специальными реагентами, при которых фильтр очищается от сажи.
Пассивная регенерация
Самостоятельно проводится водителем при появлении признаков ухудшения работы двигателя (снижение мощностных и динамических характеристик), а также предупреждении соответствующей индикации на панели.
Принципом пассивной регенерации является обеспечение повышения температуры. Что можно осуществить путем прохождения на автомобиле 30-40 км при полной его загруженности. Подобный метод позволит обеспечить сгорание внутренней сажи и очистку фильтра. Как вариант, можно использовать специальные добавки в топливо, которые понизят температуру сжигания сажи.
Активная регенерация
Этот режим позволяет выполнить очистку, с помощью автоматического включения контроллера управления двигателем. Сначала он анализирует поступившие данные с датчиков температуры и давления, потом сигнализирует о засорении частицами сажи фильтрующего элемента, далее датчик температуры измеряет ее значение. Если ее уровень недостаточен для сжигания сажи, то контроллер осуществляет впрыск дополнительного топлива при выпуске отработанных газов, это приводит к сгоранию топлива тут же в выхлопной системе и поднимает температуру газов до необходимой отметки.
Если выхлопная система, установленная на дизель, в своем арсенале содержит другие меры, направленные на увеличение температурного уровня отработанных газов, то контроллер управления также их пускает в ход.
Промывка
Этот метод подразумевает очистку сажевого фильтра с помощью специальных составов, впрыскиваемых или заливаемых внутрь. Реагенты делают сажу мягкой и выводят ее из засоренных пор, после чего она сжигается при движении авто.
Заключение
Сажевый фильтр играет важную роль в системе современного автомобиля и обеспечивает четкое соблюдение регламентированных норм по составу выхлопных газов. Текущее состояние фильтра находится под контролем системы управления, для чего используются датчики измерения давления и температуры. Такая система контроля позволяет водителю своевременно принимать меры по очистке сажевого фильтра либо дождаться автоматической регенерации, если это предусмотрено конструкцией.