Устройство сажевого фильтра и принцип работы

В Европе самым популярным ДВС является дизель. Однако, ни в бензиновом, ни в дизельном моторе топливо не сгорает полностью. Следствием чего будет образование в отработанных газах (ОГ) ядовитых и канцерогенных веществ, в том числе частиц сажи – продуктов неполного сгорания углеводородов. Во избежание этого введены нормы на выбросы вредных веществ, для соответствия которым в конструкцию автомобиля вводится специальный элемент – сажевый фильтр.

Для чего нужен сажевый фильтр

Для понимания назначения подобного устройства необходимо коснуться того, что собой представляют ОГ. На фото ниже в таблице показан состав ОГ, а также их влияние на организм человека.

Данные показывают, что дизель опасен высоким содержанием сажи в составе ОГ. Вот для уменьшения ее концентрации в конструкцию автомобиля и вводится такой элемент – сажевый фильтр, рассматриваемый ниже.

Принцип работы

Размер частиц сажи ориентировочно равен пяти сотым микрона, а по своему химическому составу это чистый углерод. Задержать такие микроскопические частицы обычными средствами довольно проблематично. Для их улавливания в устройстве используется диффузия. Понять принцип работы, заложенный в подобное устройство, поможет приведенное ниже фото:

Из картинки видно, что в матрице существует целая сеть трубок, причем у соседних из них торцы закрыты с разных сторон. Внутрь ОГ поступают со стороны двигателя, но попадая в трубки, закрытые с противоположной стороны, не могут двигаться дальше. Тогда они через стенки проникают в соседние открытые полости и свободно уходят из керамической матрицы.

При этом во время диффузии из одной полости в другую, даже микроскопические частицы задерживаются, а значит, сажевый фильтр выполнил свою задачу.

Устройство сажевого фильтра

Сам по себе дизельный сажевый фильтр, при своей внешней простоте, является довольно сложным устройством. При всех его исполнениях для различных автомобилей, он является металлическим цилиндром. На цилиндре располагаются входной и выходной патрубки для подключения к общей системе очистки ОГ. Устройство фильтра можно видеть на приведенном фото.

Внутри располагается керамическая матрица, устройство которой уже рассмотрено выше. Кроме матрицы на сажевый фильтр устанавливаются датчики, контролирующие его работу.
Среди них стоит упомянуть:

• датчик разности давления;
• датчик температуры на входе и выходе используемого сажевого фильтра.

В зависимости от конструктивного исполнения сажевый фильтр на дизель может устанавливаться по-разному, как именно – показано на фото:

Дело в том, что сама матрица может быть изготовлена как с внутренним каталитическим покрытием, так и без него. В последнем случае на дизель необходимо дополнительно устанавливать катализатор. Если в составе использована керамическая матрица с каталитическим покрытием, то он может быть объединен с катализатором.

Фильтр сажевых частиц – как лучше эксплуатировать

Правильная эксплуатация автомобиля продлевает время жизни сажевого фильтра. Дело в том, что очищая ОГ, поры в трубках и сами трубки забиваются частицами сажи, что приводит к ухудшению условий работы двигателя и в конечном итоге не позволяет нормально эксплуатировать автомобиль.

Здесь стоит упомянуть, что сажевый фильтр, для восстановления его работоспособности без замены и снятия с автомобиля, требует специального режима работы, отличающегося от выполняемого обычно процесса фильтрации. Но к этому вопросу можно будет вернуться немного позже.

Причины, снижающие эффективность работы

Причин, по которым он забивается, может быть несколько. Одна из основных – это качество используемого топлива. Некачественное топливо служит причиной повышенного образования сажи в процессе работы двигателя, вследствие чего очень быстро сажевый фильтр будет забит этими частицами, что значительно снизит срок его службы.

Другой причиной можно считать недостаточную для полного сгорания сажи температуру выхлопных газов. Дело в том, что сажевый фильтр позволяет не только задерживать частицы сажи, но и в процессе работы, когда дизель обеспечивает достаточный уровень температуры ОГ, сжигать эти частицы. Но надо подчеркнуть, что это возможно, когда значение температуры ОГ высокое и составляет не менее шестисот градусов. При других, более низких ее значениях, ничего подобного не происходит.

Причин снижения температуры ОГ может быть несколько, в том числе:

Текущий контроль состояния

С целью обеспечения контроля, выхлопная система, которой оснащается дизель, комплектуется контрольно-измерительными приборами, включающими в себя, как уже упоминалось, датчик температуры, контролирующий ее показания, и датчик давления, измеряющий его разность на концах фильтра.

По сигналам, которые формирует датчик давления, контроллер управления определяет, что сажевый фильтр переполнен несгоревшими остатками топлива, и поэтому может автоматически запустить процесс его очистки. На панели при этом появляется соответствующий символ.

Как очистить – дизель позволяет и это

Зачастую для восстановления нормальной эксплуатации машины, когда сажевый фильтр заполнен частицами несгоревшего топлива, достаточно использовать несколько простых приёмов, запускающих регенерацию. Она может быть активной и пассивной. При любом варианте, очистка происходит благодаря сгоранию частиц сажи и освобождения от них забившихся пор, для чего используется:

• повышение значения температуры ОГ;
• присадки, приводящие к уменьшению температуры, при которой происходит сгорание сажи;
• промывка, при которой сажевый фильтр с помощью специальных реагентов очищается от сажи.

Пассивная регенерация

Проводится водителем самостоятельно при появлении соответствующей индикации, а также при заметных признаках ухудшения работы двигателя (падение мощности, снижение динамики и т.д.).
При этом самое главное – обеспечить для ОГ повышение температуры, что получается, если проехать три-четыре десятка километров при полной нагрузке. Такой режим движения обеспечит сгорание сажи внутри и его очистку. Другим вариантом может быть использование специальных добавок в топливо, приводящих к понижению температуры сгорания сажи.

Активная регенерация

Подобный режим, позволяющий выполнить очистку, может автоматически включить контроллер управления двигателем. Для этого он анализирует данные, которые ему передает датчик текущей температуры, а также датчик разности давлений. Этот датчик сигнализирует, что частицы сажи забили сажевый фильтр, а датчик текущей температуры определяет ее значение. Если ее недостаточно для сгорания сажи, то контроллер может осуществить, например, дополнительный впрыск топлива, осуществляемый при выпуске ОГ, что приведёт к его сгоранию непосредственно в системе выхлопа и поднимет температуру выхлопных газов до нужного значения.
Если выхлопная система, которая установлена на дизель, предусматривает и другие меры, направленные на повышение температуры отработанных газов, поступающих в сажевый фильтр, то контроллер управления также их задействует.

Промывка

В этом случае очистка выполняется с помощью специальных жидкостей, заливаемых или впрыскиваемых внутрь. Реагенты размягчают сажу и выводят ее из забитых пор, после чего она может быть сожжена при движении авто.

Сажевый фильтр – неотъемлемая часть современного автомобиля и обеспечивает состав выхлопных газов в соответствии с действующими нормами. Его текущее состояние контролируется системой управления, для чего используется датчик текущей температуры, а также датчик, измеряющий разность давления. Такая система контроля позволяет либо водителю своевременно принять меры по восстановлению работоспособности сажевого фильтра и нормального технического состояния автомобиля, либо режим регенерации включится автоматически, если это предусмотрено конструкцией.