Что такое сажевый фильтр, его устройство и принцип работы

Всем известно, что 70-е года прошлого столетия ознаменованы увеличением борцов за чистоту окружающей среды. Ведь автомобилей на дорогах с каждым годом становится очень много и все они не на шутку загрязняют атмосферу планеты. Что касается бензинового мотора, то для чистоты его выхлопных газов был разработан специальный каталитический нейтрализатор, а вот дизельный мотор, работающий по другому принципу, нуждается в соответствующем очищении от большого количества сажи. Для этого был придуман сажевый фильтр на дизеле. Постараемся разобраться, что это такое.

Что такое сажевый фильтр, и как он работает?

Само понятие фильтр указывает на то, что деталь участвует в процессе очистки. Только в отличие от воздушного фильтра, сажевый устанавливается в выхлопной системе. Деталь предназначена для того, чтобы максимально снизить выброс вредных веществ в атмосферу.

В зависимости от качества изделия и фильтрующих элементов эта деталь способна обеспечить удаление до 90 процентов сажи из выхлопа после сгорания дизтоплива. Работа СФ проходит в два этапа:

1. Удаление сажи. Фильтрующие элементы, пропускающие дым, задерживают твердые частицы. Они оседают в ячейках материала. В этом основная задача фильтра.
2. Регенерация. Это процедура по очистке ячеек от скопившейся сажи. Она производится тогда, когда при исправных сопутствующих системах мотор начинает терять мощность. Другими словами, регенерация это восстановление чистоты поверхности ячеек. В разных модификациях применяется своя технология по чистке сажевика.

Работа

Работа сажевого фильтра основана на двух последовательных этапах: фильтрация сажи и последующая регенерация. При фильтрации сажа оседает на стенках, а очищенные выхлопные газы выбрасываются в атмосферу. При этом частицы размером 0,1-1 мкм могут проходить сквозь фильтр. Их доля составляет около 5% от общего числа. Впрочем, для человека опасными являются именно они.

Скопившиеся внутри частицы сажи могут создавать препятствие для прохода отработанных выхлопных газов, из-за чего мощность двигателя падает. Поэтому периодически проводится регенерация сажевого фильтра. В зависимости от предусмотренной производителем конструкции процесс регенерации может проходить по-разному. Теперь, когда мы понимаем, что это – сажевый фильтр на дизеле, можно более детально рассмотреть вопрос регенерации.

Где находится и для чего нужен сажевый фильтр в автомобиле

Так как СФ участвует в очистке выхлопа, то он устанавливается в магистраль выхлопной системы автомобиля, работающего от дизельного ДВС. Каждый производитель оснащает свои автомобили системой, которая может отличаться от аналогов других брендов. По этой причине нельзя установить жесткого правила, где должен находиться фильтр.

В некоторых автомобилях сажевик используется вместе с катализатором, который устанавливается во всех современных автомобилях, оснащенных бензиновым мотором. В этом случае фильтр может стоять либо перед каталитическим нейтрализатором, либо после него.

Некоторые производители (например, Volkswagen) создали комбинированные фильтры, которые совмещают в себе функции и фильтра, и катализатора. Благодаря этому выхлоп от дизеля по чистоте не отличается от бензинового аналога. Часто такие детали устанавливаются сразу после выпускного коллектора, чтобы температура отработанных газов обеспечивала должную химическую реакцию по нейтрализации вредных веществ.

«Эко-кастрация» собственными руками – не выход из ситуации

Заботиться об экологии, безусловно, сегодня жизненно важно. Однако засорение сажевого фильтра доставляет столько неудобств автовладельцам, что волей-неволей они приходят к решению о ликвидации этого устройства. И в стремлении сэкономить на устранении проблемы они берутся за процедуру «эко-кастрации» либо самостоятельно, либо с привлечением дяди Васи-«механика», соседа по гаражному кооперативу.

Для начала нужно осознавать, что независимо от того, какая система фильтрации установлена на машине, процесс отключения будет состоять из двух сложных этапов. Первый заключается в программном удалении устройства из бортового компьютера, второй – в физическом вырезании компонента. Причем второй этап и проще, и требует меньше времени. Но с учетом кустарных условий, в которых будет проводится процедура, наверняка можно предположить, что место фильтра займет впаянный кусок трубы. По поводу датчиков можно быть уверенным только в одном: вряд ли их непрофессионалы подключат обратно. А скорее всего – сломают…

Что касается коррекции программной составляющей бортового компьютера, то здесь дело гораздо сложнее. Перепрошивка «мозга» автомобиля частными механиками, которые обычно используют нехитрый, а потому дешевый софт (иногда и вовсе бесплатный, из интернета) – это всегда повышенный риск плачевного результата. И этот результат в дальнейшем потребует неслабых денежных затрат, ибо допущенные ошибки придется исправлять.

Итак, что может стать итогом любительской попытки удаления сажевого фильтра?

Включение аварийного режима, что приведет к ограничению мощности двигателя.

Некорректная работа мотора.

Отсутствие возможности в будущем отремонтировать автомобиль из-за удаления карты ошибок – не поможет даже дилерский сканер.

Неспособность контролировать работоспособность датчиков.

Отсутствие хороших знаний в программировании у частных автомастеров или непосредственно у автовладельца – это прямой путь к дополнительным проблемам с машиной и постоянной головной боли. Ведь вернуть «как было» хотя и может получиться, но потребует сверхневероятных усилий и финансовых вложений.

Устройство фильтра

В классическом исполнении устройство сажевого фильтра очень похоже на устройство катализатора. Он имеет форму металлической колбы, только внутри нее находится прочный фильтрующий элемент с ячеечной структурой. Часто этот элемент изготавливается из керамики. Тело фильтра имеет множество ячеек с сечением в 1мм.

В комбинированных вариантах элементы катализатора и фильтрующий элемент помещены в один модуль. Дополнительно в таких деталях устанавливается лямбда-зонд, датчики давления и температуры отработанных газов. Все эти детали обеспечивают максимально эффективное удаление вредных частиц из выхлопа.

Заменить или удалить?

Чем же таким неприятным сулит замена сажевого фильтра? Основная проблема данной процедуры заключается во внушительной цене нового узла, достигающей порой 1000 евро и больше.

Заменить?

Понятное дело тратить такие деньги на устройство, которое, по сути, является прихотью экологов, хотят не многие автовладельцы. Что же делать? Можно ли вовсе удалить сажевый фильтр?

Да, сделать это можно, но необходимо помнить:

При снятии данного устройства автомобиль начнёт соответствовать только нормам Евро 3.

В нашей стране этот факт является допустимым, но если вы вдруг захотите попутешествовать на своём авто в Европу, то там, при проверке, вас могут заставить немедленно проследовать в местный автосервис для установки фильтра.

DPF сажевые фильтры закрытого типа

Сажевые фильтры в современном исполнении делятся на два типа:

• dpf фильтры закрытого типа;
• fap фильтры с функцией регенерации фильтрующего элемента.

К первой категории относятся элементы, внутри которых имеются керамические соты, как в каталитическом нейтрализаторе. На их стенки наносится тонкий титановый слой. Эффективность такой детали зависит от температуры выхлопа – только в этом случае будет происходить химическая реакция по нейтрализации окиси углерода. По этой причине такие модели устанавливаются максимально близко к выпускному коллектору.

Оседая на керамические соты с титановым покрытием, сажа и угарный газ окисляются (температура, при которой возникает реакция, должна быть несколько сотен градусов). Наличие датчиков позволяет вовремя диагностировать неисправность фильтра, о чем водитель получит уведомление от ЭБУ на приборке автомобиля.

Датчики системы

Для работы сажевого фильтра в «Мерседесе» или других автомобилях предусмотрены целые системы управления и датчиков:

1. Расходомер воздуха.
2. Датчик давления в сажевом фильтре.
3. Датчик температуры газов до сажевого фильтра и после него.

По полученным результатам компьютер автоматически впрыскивает дополнительные объемы топлива в камеру сгорания, снижает подачу воздуха и даже прекращает рециркуляцию выхлопных газов. Все это ведет к повышению температуры выхлопа до значения, при котором регенерация может быть осуществлена.

FAP сажевые фильтры закрытого типа с функцией регенерации

FAP-фильтры – тоже закрытого типа. Только отличаются они от предыдущих функцией самоочистки. Сажа в таких колбах не скапливается. Ячейки этих элементов покрыты особенным реагентом, который вступает в реакцию с горячим дымом и при высокой температуре полностью удаляет частички из выпускного тракта.

Некоторые современные автомобили оснащаются специальной промывочной системой, которая в нужный момент впрыскивает реагент при движении авто, благодаря чему сажа удаляется уже на ранних этапах образования.

Иногда вместо присадки используется дополнительная порция топлива, которая догорает в самом фильтре, повышая температуру внутри колбы. В результате прожига все частицы полностью удаляются из фильтра.

Как понять, что фильтрующий элемент необходимо менять

Сажу, как мы уже разобрались, можно выжечь. Но в фильтре скапливается не только сажа. Есть такой компонент, как зола, которая накапливается с момента первого пуска двигателя и никуда не девается. Образуется она из масла и металлизированных присадок, содержащихся в низкосортном топливе. Именно поэтому в дизельные двигатели с сажевым фильтром рекомендуется лить моторное масло с пониженной зольностью.

О приближении замены обычно говорит внушительный пробег (порядка 200 000 км) и частые попытки активной регенерации. Если в норме она совершается каждые 500-1 000 км, то сокращение интервала до 150-300 км считается аномальным.

Внимание! Только по частому активному прожиганию приговаривать очиститель нельзя! Это может случиться еще по причине низкого качества топлива, залитого на последней заправке, или подтекающей форсунки.

Регенерация сажевого фильтра

При сгорании дизтоплива выделяется большое количество твердых частиц. Со временем эти вещества оседают на внутренней части каналов сажевика, от чего происходит его засорение.

Если заправляться плохим топливом, есть высокая вероятность, что в фильтрующем элементе будет скапливаться большое количество серы. Она препятствует качественному сгоранию солякри, способствует окислительной реакции в выпускной системе, из-за чего ее детали будут быстрее выходить из строя.

Однако быстрое загрязнение сажевого фильтра может происходить и по причине неправильной настройки дизельного мотора. Еще одна причина – неполное сгорание воздушно-топливной смеси, например, из-за вышедшей из строя форсунки.

Что такое регенерация?

Под регенерацией фильтра подразумевается очистка или восстановление забитых ячеек фильтра. Сама процедура зависит от модели фильтра. А также от того, как этот процесс настроил производитель автомобиля.

В теории сажевик не может полностью забиться, так как в нем должны происходить химические реакции. Но на практике такое часто случается (причины указаны немного выше). По этой причине производителями была разработана функция самоочистки.

Существует два алгоритма выполнения регенерации:

• Активный;
• Пассивный.

Если автомобиль не может выполнить самостоятельную чистку катализатора и фильтра, эту процедуру можно выполнить самому. Она потребуется в следующих случаях:

• Машина редко ездит на большие расстояния (выхлоп не успевает прогреться до нужной температуры);
• ДВС заглушили в процессе регенерации;
• Неисправные датчики – ЭБУ не получает нужных импульсов, из-за чего не включается процедура очистки;
• При низком уровне топлива регенерация не происходит, так как для нее нужно дополнительное количество дизеля;
• Неисправность клапана EGR(находится в системе рециркуляции выхлопных газов).

Признак забитого фильтра – резкое снижение мощности силового агрегата. Решить проблему в таком случае поможет мойка фильтрующего элемента при помощи специальных химических средств.

Для чистки сажевого фильтра не нужны механические средства. Достаточно снять деталь с выхлопной системы и закрыть одно из отверстий. Далее в емкость заливается универсальный эмулятор. Средство помогает удалить налет без необходимости покупать новую деталь. Жидкость должна полностью покрыть загрязненную поверхность. На протяжении 12 часов деталь периодически нужно встряхивать, чтобы сажа лучше отставала.

После применения очистителя деталь промывается под проточной водой.

Пассивная регенерация

Этот процесс выполняется при работе мотора под нагрузкой. Когда машина едет по дороге, температура выхлопа в фильтре повышается до около 400 градусов. Эти условия провоцируют химическую реакцию по окислению сажи.

В процессе регенерации в таких фильтрах образуется диоксид азота. Это вещество воздействует на углеродные соединения, из которых состоит сажа. Такой процесс образует оксид азота вместе с угарным газом. Далее благодаря наличию в полости кислорода эти два вещества вступают с ним в реакцию, в результате чего образуется два других соединения: СО2 и диоксид азота.

Стоит учесть, что не всегда такой процесс происходит одинаково эффективно, поэтому периодически нужно проводить принудительную чистку дпф сажевика.

Активная регенерация

Чтобы сажевый фильтр не вышел из строя, и не пришлось менять его на новый, необходимо периодически проводить прочистку активной поверхности катализатора. В условиях городского движения или поездок на малые дистанции невозможно обеспечить пассивную чистку катализатора.

В таком случае необходим запуск активной или принудительной процедуры. Суть ее сводится к следующему. Перекрывается клапан егр (при необходимости автоматически вносятся коррективы в работу турбины). Дополнительно к основной порции топлива формируется некоторое количество воздушно-топливной смеси.

Она подается в цилиндр, в котором частично сгорает. Остаток смеси поступает в выпускной коллектор и попадает в катализатор. Там она догорает и температура выхлопа подскакивает – образуется эффект доменной печи с включенным поддувом. Благодаря этому эффекту производится прожигание скопившихся в ячейках катализатора частичек.

Такая процедура необходима, чтобы в каталитическом нейтрализаторе продолжала происходить химическая реакция. Благодаря этому в фильтр будет поступать меньше сажи, а это в свою очередь увеличит ресурс противосажевого фильтра.

Помимо очистки катализатора сгорание дополнительной порции ВТС за пределами двигателя обеспечивает повышение температуры и в контуре самого фильтра, что частично тоже способствует его очистке.

Водитель узнает о том, что электроника выполняет данную процедуру по непродолжительному повышению оборотов на холостом ходу во время длительной поездки. В результате такой самоочистки из выхлопной трубы выйдет более темный дым (это норма, так как из системы удаляется сажа).

Автоматическая регенерация

Концерны Peugeot и Citroen разработали фильтр с автоматической регенерацией. Их устанавливают отдельно от каталитического нейтрализатора. В данной конструкции используется метод регенерации, который основан на впрыске в топливо специальных присадок, повышающих температуру выхлопных газов. Такой же способ реализуется в фильтрах других производителей (Ford или Toyota, к примеру).

Здесь он работает следующим образом: когда фильтр по максимуму заполнен частицами сажи, система производит автоматический впрыск в топливо специальной присадки с содержанием церия в составе. Этот элемент при сгорании выделяет большое количество тепла.

Присадка может впрыскиваться по сигналу компьютера несколько раз. Первый раз впрыск осуществляется на такте впрыска топлива. При этом отработавшие газы разогреваются до высокой температуры и нагревают матрицу фильтра до 700 градусов. Затем впрыск присадок осуществляется на такте выпуска газов. При этом церий не сгорает, а вместе с газами попадает в сажевый фильтр. При попадании на раскаленную матрицу топливо с церием воспламеняется, и температура достигает 1000 градусов. При этом сажа сгорает, и таким образом осуществляется регенерация фильтра. Отметим, что хотя температура здесь очень высокая, разрушения матрицы и самого фильтра не происходит.

Сама присадка с церием хранится в отдельной емкости. Одной заправки хватит в среднем на несколько лет работы (около 80000 пробега). Обычно сажевый фильтр на дизель, цена которого является высокой и варьируется в диапазоне 20-100 тысяч рублей (зависит от модели), устойчив к применению топлива низкого качества, однако в данном случае расход присадки может быть увеличен из-за большого образования сажи.

Как ухаживать за сажевым фильтром

Так же, как и другие детали, которые подвергаются нагрузкам, сажевый фильтр тоже нуждается в периодическом обслуживании. Конечно, если в машине должным образом настроена работа двигателя, топливной системы и всех датчиков, то в сажевике будет меньше образовываться сажи, а регенерация будет происходить максимально эффективно.

Однако нет необходимости ждать, когда на приборной панели загорится лампочка с ошибкой двигателя, чтобы проверить состояние противосажевого элемента. Диагностика автомобиля поможет на ранних этапах определить засорение СФ.

Продлить его срок службы можно, если применять специальную промывку или очиститель, которые позволяют быстро и безопасно убрать сажевые отложения из фильтра.

Забит сажевый фильтр на дизеле: признаки и последствия

Роль «сажевика» такова, что он только отнимает силы у двигателя. Дело в том, что сажа постоянно накапливается внутри него, создавая сопротивление движению отработанных газов. В городе этого не заметить, а вот на трассе автомобиль с едва заполненным фильтром будет ускоряться менее охотно. Впрочем, езда по загородному шоссе очень полезна для дизельного двигателя, позже мы объясним почему.

Так или иначе, незначительное падение тяги заметить тяжело. Гораздо легче и полезнее обратить внимание на приборное табло, где специальная лампа или комбинация светодиодов обрисуют тяжесть проблемы. Точный ответ, что означает тот или иной значок, можно найти только в инструкции к машине. В качестве примера предлагаем рассмотреть алгоритм сигнализации проблем с DPF на автомобилях VAG:

• Иконка DPF. Фильтр почти полон, за плечами не одна безуспешная регенерация, но шанс выжечь сажу штатными средствами еще есть. Как только значок подсветился, в срочном порядке выезжайте на трассу. Что к чему и почему, мы расскажем.
• Чек + DPF. Верный признак того, что «сажевик» забит. Компьютер переходит в аварийный режим, оставляя владельцу единственную возможность – выжечь сажу особым режимом.

Приборное оповещение дублируют реальные вещи, такие как расход топлива, уровень масла в двигателе, реакция на педаль газа. Например, ориентироваться на приближающийся выход из строя сажевого фильтра помогают такие признаки:

• Средний расход топлива на 100 км внезапно увеличился на 1-2 литра.
• Вырос уровень масла в двигателе в результате попадания солярки в картер.

Объяснение этим событиям одно – безуспешная регенерация (выжигание сажи штатными средствами). Цель прожига – повысить температуру в сажевом фильтре, чтобы сажа выгорела (преобразовалась в углекислый газ) и каналы матрицы снова стали свободными. Повышают эту самую температуру в основном за счет послевпрыска топлива, чтобы ДТ догорало в «сажевике». Если не соблюдать предписания производителя по поводу режима езды во время регенерирующего мероприятия, то успешного результата не получить. Попытки прожига будут часто повторяться, что в итоге приведет к упомянутым вещам – возрастанию расхода солярки и уровня масла.

От идеи пустить все на самотек рекомендуем отказаться. Когда сажевый фильтр почти забит, то машина ведет себя не лучшим образом, ведь аварийный режим – это сплошные ограничения по скорости и текущему расходу топлива. Если этот факт не останавливает, то итог «игнора» экстренного оповещения сработает в любом случае: при полностью забитом очистителе машина глохнет и не заводится, либо заводится и сразу останавливается.

Можно ли убрать сажевый фильтр?

Если просто сказать, то это сделать реально. Только второй вопрос – какой смысл, если автомобиль в таком случае не будет соответствовать экологическим стандартам. Помимо этого электронный блок управления настроен так, чтобы контролировать работу и этого элемента. Если его убрать из системы, то в электронике будет происходить постоянный программный сбой.

Некоторые идут на этот шаг и ставят обманку по следующим причинам:

• Отпадет необходимость в обслуживании дополнительной детали машины;
• Новый сажевый фильтр стоит достаточно дорого;
• Немного снижается расход топлива, так как процесс регенерации не будет выполняться;
• Незначительно, но все же мощность мотора увеличится.

Однако минусов у такого решения намного больше:

• Самое первое – несоответствие никаким экологическим стандартам;
• Цвет выхлопа заметно изменится, что будет создавать проблему в большом городе, особенно летом и в пробках (воздуха и так не хватает, а тут еще рядом пыхтящий автомобиль заставляет включать циркуляцию воздуха внутри машины);
• О поездках в страны Евросоюза можно забыть, потому что машину не пустят через границу;
• Отключение некоторых датчиков приведет к сбою в программном обеспечении блока управления. Чтобы решить проблему, потребуется перепрошивка ЭБУ. Стоимость прошивки высока, а последствия могут быть непредсказуемыми. Обнуление данных в блоке управления вызовет массу вопросов, которые не дадут возможности продать машину по приемлемой цене.

Это лишь некоторые негативные стороны вырезки сажевого фильтра. Но их должно быть достаточно, чтобы отбросить идею и приняться за реставрацию, чистку или покупку нового сажевого фильтра.

Признаки неисправности

Поскольку владельцы зачастую пренебрегают правильной эксплуатацией сажевых фильтров, устройства выходят из строя раньше положенного срока. Для России это особенно актуально, так как топливо у нас далеко не лучшего качества.

Главный показатель проблемы — горящий значок на панели. Дополнительно могут гореть индикаторы «катушки» и «Check Engine».

Симптомы проблем с сажевым фильтром:

• Снижается мощность, особенно на низких оборотах;
• Увеличивается расход топлива;
• Двигатель на холостом ходу работает неровно;
• Повышается уровень масла. Причина — разжижение топливом из-за частых попыток регенерации и попадании части топлива в картер ДВС;
• Возникает шипение при работающем двигателе.

Коды ошибок

• P2002 — низкая пропускная способность фильтра;
• P242F — накопление золы;
• P2452, P2453, P2454 — ошибки из-за датчика давления A (который перед фильтром). Может быть неисправность электрической цепи, короткое замыкание или обрыв проводов;
• P2458 — процесс регенерации не был завершен;
• P2463 — засорение фильтра;
• P246B — не может запуститься регенерация;
• P0471, P0472 — проблемный сигнал из-за датчика давления отработавших газов
• 00480a, 00481a на BMW — высокое противодавление отработавших газов, фильтр засорен.

Также могут быть дополнительно (или отдельно): Р1901, P1958, P2080, P242A, P242B, P246E, P246F.

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:

1. режим движения (с низкой скоростью и частыми остановками);
2. пробки во время движения;
3. нарушение процесса сгорания топлива.