В выпускной системе дизельного двигателя сажевый фильтр обычно объединен с каталитическим нейтрализатором окислительного типа. Такой фильтр имеет название сажевый фильтр с каталитическим покрытием. Сажевый фильтр с каталитическим покрытием устанавливается за выпускным коллектором в непосредственной близости от двигателя.
Основным конструктивным элементом сажевого фильтра является т.н. матрица, которая изготавливается из керамики (карбида кремния). Керамическая матрица имеет ячеистую структуру, состоящую из каналов малого сечения, попеременно закрытых с одной и с другой стороны. Стенки каналов имеют пористую структуру и выполняют роль фильтра. На поверхность стенок нанесен тонкий слой катализатора – титана. Матрица помещена в металлический корпус.
Принцип действия сажевого фильтра
При прохождении отработавших газов через сажевый фильтр, частицы сажи задерживаются на поверхности стенок матрицы. Нанесенный на стенки матрицы катализатор способствует окислению несгоревших углеводородов и угарного газа.
Очистка фильтра от накопившейся сажи происходит путем регенерации. Различают активную и пассивную регенерацию сажевого фильтра.
При пассивной регенерации происходит непрерывное окисление сажи за счет действия катализатора и высокой температуры отработавших газов (350-500°С).
При определенных режимах работы двигателя (небольшая нагрузка и др.) наблюдается недостаточно высокая температура отработавших газов и пассивная регенерация происходить не может. В этом случае осуществляется активная (принудительная) регенерация сажевого фильтра. Активная регенерация происходит при температуре 600-650°С, которая создается при помощи системы управления двигателем. При данной температуре частицы сажи вступают в реакцию с кислородом с образованием углекислого газа.
Управление активной регенерацией сажевого фильтра осуществляется с помощью следующих датчиков:- расходомер воздуха
- датчик температуры отработавших газов до сажевого фильтра
- датчик температуры отработавших газов после сажевого фильтра
- датчик дифференциального давления в сажевом фильтре.
На основании электрических сигналов датчиков электронный блок управления производит дополнительный впрыск топлива в камеру сгорания, а также снижает подачу воздуха в двигатель и прекращает рециркуляцию отработавших газов. При этом температура отработавших газов поднимается до требуемой величины.
Почему сажевый фильтр выходит из строя?
Частые короткие поездки по городу не могут достаточно прогреть сажевый фильтр. Для запуска автоматической регенерации нужно длительное время ехать по трассе, чтобы температурный датчик сажевого фильтра определил необходимую температуру. Таким образом регенерация не происходит или происходит некачественно из-за слабо разогретого фильтра. Заставлять водителей целенаправленно создавать условия для запуска прожига проблематично.
Неисправный двигатель тоже может затормозить процесс регенерации. Ошибка по клапану EGR или неправильно закрытая пробка топливного бака – и не будет регенерации. Сажа тем временем продолжает накапливаться, и ее удаление становится все более проблематичным. Полностью прожечь сажу не удается, остаток неизбежно накапливается.
Из опыта удаления забитых сажевых фильтров страдает больше всего первая секция керамического блока. Некачественное топливо. Количество сажи зависит от содержания серы в дизеле. При завышенных показателях фильтр быстрее забивается. В результате чаще происходит регенерация, а это ведет к увеличению уровня масла, так как часть топлива стекает по стенкам цилиндров в поддон. Свойства такого масла, естественно, ухудшаются.
Решение проблемы
На данный момент есть следующие варианты решения:- Замена сажевого фильтра у дилера на новый. Данный метод очень дорогостоящий и не дает гарантии что новый фильтр пройдет хотя бы 120 тыс. км
- Принудительный запуск регенерации фильтра дилерским оборудованием. Помогает только при незначительной степени забитости фильтра и при отсутствии физических повреждений
- Удаление сажевого фильтра с последующим перепрограммированием.
Последний вариант наиболее дешевый и одновременно действующий, однако просто выбить фильтр из выхлопной системы не даст ровным счет ничего. Автомобиль будет работать в аварийном режиме, пока система будет видеть что у неё должен быть сажевый фильтр. Необходимо переделать программное обеспечение системы управления двигателем: убрать контроль сажевого фильтра, аварийным режим при его повреждениях и отключить режимы регенерации фильтра.