Сажевий фільтр: принцип роботи, видалення

Сажевий фільтр: принцип роботи, видалення

З посиленням екологічних норм з'являються інновації, що здатні скоротити шкідливий вплив на навколишнє середовище, а саме кількість токсичних вихлопів. Так з 2005 р. із запровадженням стандарту Євро-4 більшість дизельних авто стали оснащувати протисажевим фільтром (сажевик), оскільки наявності каталізатора було вже недостатньо. А з підвищенням норм до Євро-5 у 2009 р. установка фільтра на легкових авто з дизельним двигуном стала обов'язковою.
Враховуючи вітчизняні норми та умови експлуатації, наявність сажевика не є настільки популярною, як у країнах ЄС, і зустрічається в основному в моделях, які відповідають Євро-5 і представлені на ринку неофіційно.


ЩО ПРЕДСТАВЛЯЄ СОБОЙ САЖОВИК ?
Сажевий фільтр – елемент випускного тракту дизельного авто, що відповідає за фільтрацію та очищення вихлопів. Утримуючи частинки сажі, що утворюються в результаті не повного згоряння палива, сажевик скорочує викид в атмосферу шкідливих речовин, що містяться у відпрацьованих газах.
Застосовують такі види сажевих фільтрів:
1. Cажевий фільтр закритого типу, який не має системи автоматичної регенерації, тому потребує періодичного чищення;
2. Cажевий фільтр здатний автоматично очищатися, тобто з функцією регенерації.
Їх називають фільтри DPF (англ.), FAP (фр.) та RPF (нім.).
У ряді випадків фільтр розміщують за каталітичним нейтралізатором. Якщо ж сажевик з'єднаний з каталізатором окисного типу в одному корпусі, то він встановлюється відразу після випускного колектора, поблизу двигуна, де температура вихлопів досягає максимальної позначки. Каталізатор знаходиться у передній частині банки, а фільтр – у задній. Така комбінація отримала визначення сажевий фільтр з каталітичним покриттям.
Структура сажевика складається з металевого циліндра, усередині якого знаходиться комірчаста конструкція (матриця). Її завдання утримувати маленькі частинки сажі. Матриця виконана із спеціальної жаростійкої кераміки та пронизана численними впускними та випускними каналами малого діаметра. У свою чергу, канали розділені пористими стінками, покритими шаром каталізатора (платини) і виконують роль фільтра.
Конструкцію протисажевого фільтра постійно вдосконалюють. Сьогодні найбільш затребуваний сажевик з каталітичним покриттям і фільтр, що працює на основі введення в паливо присадок.
  ОСОБЛИВОСТІ ФУНКЦІОНУВАННЯ САЖЕВОГО ФІЛЬТРУ
Принцип роботи протисажевого фільтра умовно можна поділити на два етапи: фільтрація та регенерація.
Проходячи через фільтр частинки сажі затримуються на стінках, не створюючи опору вихлопу. А потім шар платинового каталізатора доокислює вуглеводні, що не згоріли, і чадний газ, так само як і в бензинових двигунах. Власне, так і відбувається процес фільтрації.
Найбільш складна фільтрація дрібних частинок, але це найшкідливіші для людини викиди. Їхня частка становить близько 5%. Однак сучасні протисажеві фільтри успішно з цим справляються, зменшуючи їх вміст до 99,9%.
Час від часу, коли пропускна здатність сажевого фільтра падає нижче норми через накопичені при фільтрації елементи сажі, блоком управління запускається процес регенерації або пропалювання частинок, які осіли. Вона буває пасивною та активною. Але в сучасних сажевиках з каталітичним покриттям найчастіше використовуються обидва варіанти в залежності від рівня заповненості фільтра.
Пасивна регенерація здійснюється природно без втручання в ЕБУ двигуном. Перетворення сажі на вуглекислий газ відбувається за рахунок впливу каталізатора та нагрівання вихлопних газів у фільтрі до 350–550 градусів. Необхідною умовою для цього є збільшення навантаження на мотор.
В умовах їзди містом (у заторах) і на короткі відстані режим роботи двигуна часто не дозволяє прогріти фільтр сажі до необхідної температури і виконати пасивну регенерацію. У такому разі виконується активна (примусова) регенерація.
 
КОНТРОЛЬ І УПРАВЛІННЯ РЕГЕНЕРАЦІЄЮ
Особливість примусового очищення полягає у штучному нагріванні відпрацьованих газів до 600 ºС і вище. Необхідність активної регенерації визначають, виходячи з оцінки пропускної спроможності сажевого фільтра. Для цього в дизельному моторі задіяні датчики, які в бензиновому двигуні відсутні:
- датчик, що визначає витрати повітря;
-два датчики, що контролюють температуру відпрацьованих газів до СФ і після нього;
- датчик, який показує перепад тиску в СФ.
Спираючись на інформацію, отриману від датчиків, ЕБУ після основної порції здійснює додаткове упорскування дизеля в камеру згоряння, при цьому припиняючи рециркуляцію відпрацьованих газів і зменшуючи подачу повітря в двигун. Як результат температура відпрацьованих газів підвищується до потрібної величини, а сажа, що накопичилася, згоряє.
Якщо фільтр сажі оснащений системою введення присадок, то регенерація може здійснюватися шляхом упорскування в паливо спеціальної речовини, що підвищує температуру вихлопних газів. Першопрохідниками у цьому рішенні стали французи.
Схема дій така: при засміченні сажевика в ЕБУ подається сигнал про необхідність упорскування добавки, що містить церій. Завдяки чому температура відпрацьованих газів збільшується, фільтр розігрівається, а сажа окислюється. Негативною стороною використання присадки є те, що коли вона згоряє, то осідає на стінках фільтра у вигляді золи і скорочує термін служби приладу.
У випадку коли ЕБУ виявить некоректну роботу будь-якого елемента системи пов'язаного з функціонуванням фільтра сажі, то активізується аварійний режим роботи двигуна, а проведення регенерації стане неможливим.
 

Ознаки несправного сажевика
Згодом процес регенерації недостатньо очищує сажевий фільтр, і його внутрішня структура зношується, приходячи у непридатність. Можна назвати ряд причин його несправності: несвоєчасно або неякісно проведена регенерація в умовах міської експлуатації, несправність двигуна, клапана EGR або будь-якого іншого елемента системи, що впливає на очищення фільтра. Але все ж таки основною є неякісне паливо.
Сажеві фільтри створювалися для країн, які мають жорсткі норми до пального. Оскільки кількість сажі напряму залежить від рівня концентрації сірки в дизельному паливі, то при збільшених показниках фільтр швидше забивається.
Про вихід із ладу сажевика зазвичай свідчать такі ознаки:
• Втрата потужності двигуна.
• Перевитрата пального.
• Збільшення димності вихлопу.
• Нестабільна робота двигуна на холостих. 
• Підвищення рівня моторної олії.
• Загоряння лампи попередження FAP/DPF (код помилки P2002 – "Низька ефективність фільтра") або Check Engine.
  ПРОГРАМНИЙ ВІДКЛЮЧЕННЯ І ВИДАЛЕННЯ САЖОВОГО ФІЛЬТРУ
Заявлений термін експлуатації сучасного протисажевого фільтра вміщує 120-150 тис. пробігу. Але, враховуючи якість вітчизняного палива та умови експлуатації, він виходить з ладу значно раніше. Можливими варіантами вирішення проблеми є заміна сажевика на новий (від 900 до 1800 євро) або його видалення. Однак, враховуючи досить високу вартість фільтра, як правило, автовласники надають перевагу другому варіанту.
Дехто також вдається до відновлення сажевика шляхом очистки (промивання). Однак у кращому випадку ця процедура дає короткочасний результат, а в гіршому є марною, оскільки зовні справний фільтр всередині може приховувати стільники (соти), які оплавилися і не підлягають відновленню.
Видалення сажевика включає:
Крок 1. Виявлення причини неполадок шляхом аналізу, зчитування та визначення помилок.
Крок 2. Перепрошивка ЕБУ (програмне відключення СФ), усунення помилок.
Крок 3. Механічне видалення фільтра (видалення нутрощів та виготовлення стронгерного елемента всередині корпусу самого фільтра).
Крок 4. Комп'ютерна діагностика.
Програмне видалення сажевого фільтра відбувається так: за допомогою програматора в контролер перешивається версія, що не передбачає наявність сажевого фільтра. Забирається підприскування палива, регенерація, відключаються датчики, що відповідають за роботу сажевого фільтра і система EGR. Після цього фільтр видаляється, а система ніяк не реагує на його відсутність. Тобто машина з норми Євро-5 перебудовується на євро-4 без фільтру чи євро-3.
Але краще за будь-який ремонт дбайливе ставлення. Для того, щоб фільтр прослужив максимально довго, дуже важливо чергувати міський режим їзди та заміський. Це важливо задля процесу регенерації. Не слід також сліпо довіряти рекламі різноманітних присадок для очищення DPF/FAP фільтрів. Для цього потрібно застосовувати лише рекомендовані виробниками засоби. І, нарешті, заправляючись на перевірених АЗС, ви суттєво продовжите життя сажевика.