Сажевый фильтр: принцип работы, удаление | Выхлопная система. Глушители. Катализаторы.

Сажевый фильтр: принцип работы, удаление

С ужесточением экологических норм появляются инновации способные сократить вредное воздействие на окружающую среду, а именно количество токсичных выхлопов.  Так с 2005 г. с введением стандарта Евро-4 большинство дизельных авто стали оснащать противосажевым фильтром (сажевик), поскольку наличия катализатора было уже недостаточно. А с повышением норм до Евро-5 в 2009 г. установка фильтра на легковых авто с дизельным мотором стала обязательной.
Учитывая отечественные нормы и условия эксплуатации,  наличие сажевика не является столь популярным, как в странах ЕС, и встречается в основном в моделях отвечающих Евро-5 и представленным на рыке неофициально. 

ЧТО ПРЕДСТАВЛЯЕТ СОБОЙ САЖЕВИК ?

Сажевый фильтр – элемент выпускного тракта дизельного авто, отвечающий за фильтрацию и очищение выхлопов. Удерживая частички сажи, образующиеся в результате не полного сгорания топлива, сажевик сокращает выброс в атмосферу вредных веществ, содержащихся в отработанных газах.
Применяют следующие виды сажевых фильтров:
1. Cажевый фильтр закрытого типа, не имеющий системы автоматической регенерации, поэтому нуждается в периодической чистке;
2. Cажевый фильтр способный автоматически очищаться, т.е. с функцией регенерации.
Их называют фильтры DPF (англ.), FAP (фр.) и RPF (нем.).
В ряде случаев фильтр размещают за каталитическим нейтрализатором. Если же сажевик соединен с катализатором окислительного типа в одном корпусе, то он устанавливается сразу после выпускного коллектора, вблизи мотора, где температура выхлопов достигает максимальной отметки. Катализатор находится в передней части банки, а фильтр – в задней. Такая комбинация получила определение сажевый фильтр с каталитическим покрытием.
Структура сажевика состоит из металлического цилиндра, внутри которого находится ячеистая конструкция (матрица). Ее задача удерживать маленькие частицы сажи. Матрица выполнена из специальной жаростойкой керамики и пронизана многочисленными впускными и выпускными каналами малого диаметра. В свою очередь каналы разделены пористыми стенками, покрытыми слоем катализатора (платины) и выполняющими роль фильтра.
Конструкцию противосажевого фильтра постоянно совершенствуют. Сегодня наиболее востребован сажевик с каталитическим покрытием и фильтр работающий на основе ввода в топливо присадок.
 
ОСОБЕННОСТИ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ САЖЕВОГО ФИЛЬТРА
Принцип работы противосажевого фильтра условно можно разделить на два этапа: фильтрация и регенерация.
Проходя через фильтр частички сажи задерживаются на его стенках, не создавая сопротивления выхлопу. А затем слой платинового катализатора доокисляет несгоревшие углеводороды и угарный газ, так же как и в бензиновых двигателях. Собственно, таким образом, и происходит процесс фильтрации.
Наиболее сложна фильтрация мелких частиц, но это самые вредные для человека выбросы. Их доля составляет около 5%. Однако современные противосажевые фильтры успешно с этим справляются, уменьшая их содержание до 99,9 %.
Время от времени, когда пропускная способность сажевого фильтра падает ниже нормы из-за накопившихся при фильтрации элементов сажи, блоком управления запускается процесс регенерации или прожига осевших частиц. Она бывает пассивной и активной. Но в современных сажевиках с каталитическим покрытием зачастую используются оба варианта зависимо от уровня заполнености фильтра.
Пассивная регенерация осуществляется естественным образом без вмешательства в ЭБУ двигателем. Преобразование сажи в углекислый газ происходит за счет воздействия катализатора и нагревания выхлопных газов в фильтре до 350–550 градусов. Необходимым условием для этого является увеличенная нагрузка на мотор.
В условиях езды по городу (в заторах) и на короткие расстояния режим работы мотора зачастую не позволяет прогреть сажевый фильтр до требуемой температуры и выполнить пассивную регенерацию. В таком случае выполняется активная (принудительная) регенерация.
 
КОНТРОЛЬ И УПРАВЛЕНИЕ РЕГЕНЕРАЦИЕЙ
Особенность принудительной отчистки состоит в искусственном нагревании отработанных газов до 600 º С и выше. Необходимость активной регенерации определяют, основываясь на оценке пропускной способности сажевого фильтра. Для этого в дизельном моторе задействованы датчики, которые в бензиновом двигателе отсутствуют:
- датчик определяющий расход воздуха;
-два датчика контролирующие температуру отработанных газов до СФ и после него;
- датчик показывающий перепад давления в СФ.
Опираясь на информацию, полученную от датчиков, ЭБУ после основной порции совершает дополнительный впрыск дизеля в камеру сгорания, при этом прекращая рециркуляцию отработанных газов и уменьшая подачу воздуха в двигатель. Как результат температура отработанных газов повышается до нужной величины, а накопившаяся сажа сгорает.
Если сажевый фильтр оснащен системой ввода присадок, то регенерация может совершаться путем впрыска в топливо специального вещества, повышающего температуру выхлопных газов. Первопроходцами в данном решении стали французы.
Схема действий такая: при засорении сажевика в ЭБУ подается сигнал о необходимости впрыска добавки, содержащей церий. Благодаря чему температура отработанных газов увеличивается, фильтр разогревается, а сажа окисляется. Негативной стороной использования присадки является то, что сгорая она оседает на стенках фильтра в виде золы и сокращает срок службы прибора.
В случае если ЭБУ обнаружит некорректную работу какого-либо элемента системы связанного с функционированием сажевого фильтра, то активизируется аварийный режим работы двигателя, а проведение регенерации является невозможным.
 
ПРИЗНАКИ НЕИСПРАВНОГО САЖЕВИКА
Со временем процесс регенерации не достаточно очищает сажевый фильтр, и его внутренняя структура изнашивается, приходя в негодность. Можно назвать ряд причин его неисправности: несвоевременно или некачественно проводимая регенерация в условиях городской эксплуатации, неисправность двигателя, клапана EGR или любого другого элемента системы, влияющего на очищение фильтра. Но все же основной является некачественное топливо.
Сажевые фильтры создавались для стран, имеющих жесткие нормы к горючему. Поскольку количество сажи напрямую зависит от уровня концентрации серы в дизельном топливе, то при увеличенных показателях фильтр быстрее забивается.
О выходе из строя сажевика обычно свидетельствуют следующие признаки:
• Потеря мощности мотора.
• Перерасход горючего.
• Увеличение дымности выхлопа.
• Нестабильная работа двигателя на холостых.
• Повышение уровня моторного масла.
• Загорание лампы предупреждения по FAP/DPF (код ошибки P2002 – "Низкая эффективность фильтра") или Check Engine.

ПРОГРАММНОЕ ОТКЛЮЧЕНИЕ И УДАЛЕНИЕ САЖЕВОГО ФИЛЬТРА
Заявленный срок эксплуатации современного противосажевого фильтра рассчитан на 120-150 тыс. пробега. Но, учитывая качество отечественного топлива и условия эксплуатации, он выходит из строя значительно раньше. Возможными вариантами решения проблемы являются замена сажевика на новый (от 900 до 1800 евро) или же его удаление. Однако, учитывая довольно высокую стоимость фильтра, как правило, автовладельцы отдают предпочтение второму варианту.
Некоторые также прибегают к восстановлению сажевика путем отчистки, (промывки). Однако в лучшем случае данная процедура дает кратковременный результат, а в худшем является бесполезной, поскольку внешне исправный фильтр внутри может скрывать оплавленные соты, неподлежащие восстановлению.
Удаление сажевика включает: 
Шаг 1. Выявление причины неполадок путем анализа, считывания и определения ошибок.
Шаг 2. Перепрошивка ЭБУ (программное отключение СФ), устранение ошибок.
Шаг 3. Механическое удаление фильтра (удаление внутренностей и изготовление стронгерного элемента внутри корпуса самого фильтра).
Шаг 4. Компьютерная диагностика.
Программно удаление сажевого фильтра происходит так: с помощью программатора в контроллер перешивается версия, не предусматривающая наличие сажевого фильтра. Убирается подвпрыск топлива, регенерация, отключаются датчики, отвечающие за работу сажевого фильтра и система EGR. После чего фильтр удаляется, а система никак не реагирует на его отсутствие. Т.е. машина с нормы Евро-5 перестраивается на евро-4 без фильтра или евро-3. 
Но лучше любого ремонта бережное отношение. Для того чтобы фильтр прослужил максимально долго, очень важно чередовать городской режим езды и загородный. Это важно для процесса регенерации. Не следует также слепо доверять рекламе разнообразных присадок, служащих для очистки DPF/FAP фильтров. Для этого нужно применять только рекомендованные производителями средства. И, наконец, заправляясь на проверенных АЗС, вы существенно продлите жизнь сажевика.