Сажевый фильтр на бензиновом двигателе что это такое

И ты, бензин! Почему сажевый фильтр неизбежен даже для бензиновых машин, и как мы будем с этим жить

Хотя сажевые фильтры, которыми оснащаются дизельные автомобили, доказали высокую эффективность в борьбе с выбросами канцерогенной сажи в окружающую среду, познать на своих нервах и кошельках, чего стоит обратная сторона этой экологической медали, смогли многие белорусские любители дизелей.

Проблемы, создаваемые сажевым фильтром, и дороговизна их устранения входят в число основных причин, побуждающих некоторых покупателей автомобилей повернуться спиной к дизелям и обратить внимание на их бензиновую альтернативу, пусть она и обещает более высокие затраты на топливное содержание транспортного средства.

Нельзя сказать, что бензиновые двигатели не коптят вовсе, но содержание сажи, или, другими словами, твердых частиц, в компонентном составе отработавших газов бензиновых моторов составляет ничтожную долю по сравнению с тем, как сажей «облагораживают» атмосферу дизели.

Это и сделало сажевый фильтр специфической принадлежностью дизельных автомобилей, которые с 2004 года перестали удовлетворять законодательным ограничениям выбросов сажи в окружающую среду.

Однако, как известно, все течет, все меняется. Как изменяются экологические стандарты, тоже известно: они становятся строже, в частности в 2009 году к требованиям к составу выхлопа бензиновых двигателей добавилось предельное значение массового содержания твердых частиц. Через 5 лет стандарт стал жестче, что, впрочем, не изменило ситуацию — бензиновые моторы по выбросу сажи продолжали отвечать требованиям экологических норм без применения в них дополнительных устройств, очищающих отработавшие газы от твердых частиц.

Лишь когда в прошлом году вступили в силу новые нормы, ужавшие для бензиновых двигателей предельное значение количества твердых частиц в 10 раз по сравнению с редакцией стандарта 2014 года, стало понятно, что без сажевого фильтра бензиновые моторы обойтись не смогут. Как ни крути, а придется им пойти той же дорогой, которую полтора десятка лет назад проторили дизели.

В принципе бензиновые двигатели способны были безболезненно преодолеть и тот законодательный порог, который был установлен в 2017 году, если бы не повсеместно внедряемая технология непосредственного впрыска бензина. По сравнению с устаревшими моторами с распределенным впрыском «прямовпрыснутые» двигатели обеспечивают более высокую эффективную мощность, более низкий расход топлива и даже меньшее содержание в выхлопе вредных компонентов, за исключением сажи.

Преимущества явно перевешивают казус с выбросом сажи. Управа на нее известна — сажевый фильтр. Но это значит, что рано или поздно пользователям бензиновых машин тоже придется искать управу на распоясавшийся «сажевик» и вспоминать о двигателях с распределенным впрыском с той же ностальгией, с которой дизелисты со стажем сейчас вспоминают о неприхотливых, выносливых, всеядных и априори не имеющих сажевых фильтров вихрекамерных моторах.

Но, может быть, не так страшен черт, как его малюют? На первый взгляд страшен, ибо по устройству бензиновый сажевый фильтр принципиально не отличается от дизельного. Но разве он должен отличаться, если конструкция, технология производства и алгоритмы работы таких фильтров давно отработаны на дизелях?

В основе конструкции такой же, как в дизельных сажевых фильтрах, керамический блок, пронизанный множеством тонких каналов, по которым циркулируют выхлопные газы. Концы каналов заглушены, но боковые стенки пористые. В зависимости от того, с какого края канал заглушен, он может быть впускным или выпускным. Поскольку каналы заглушены с разных сторон попеременно через один, в керамическом блоке располагаются впускные и выпускные каналы в шахматном порядке.

Из-за того что впускной канал заканчивается заглушкой, попавшим в него отработавшим газам, движущимся от двигателя, некуда деваться, кроме как просачиваться сквозь стенки в соседние выпускные каналы, заглушенные со стороны силового агрегата и открытые со стороны выхлопной системы. Газы просачиваются — сажа остается во впускном канале.

При температуре свыше 550°С либо при более низкой температуре при условии добавления специальной присадки сажа сгорает без остатка. Это свойство сажи используется для уничтожения ее накоплений в сажевом фильтре. Дизелисты знают, что процесс очистки фильтра от сажи называется регенерацией. Теперь к этому словечку придется привыкать владельцам бензиновых машин. Регенерация может быть пассивной, активной или принудительной, если проводится в условиях сервисного предприятия.

Пассивная регенерация осуществляется без каких-либо мер со стороны блока управления двигателем во время движения автомобиля. Необходимо только, чтобы температура сажевого фильтра достигла требуемого уровня, чего, к слову, добиться от бензинового двигателя гораздо легче, чем от дизеля. Это хорошо, так как при достаточно продолжительных поездках немалую часть времени в фильтре будет происходить пассивная регенерация. Так утверждают разработчики бензиновых сажевых фильтров, а нам не остается ничего другого, как с ними соглашаться.

Однако для регенерации требуется еще и достаточное количество кислорода. А вот это плохо, потому что в отличие от дизелей, в которых сгорание всегда происходит с избытком воздуха, в бензиновых моторах с наличием свободного кислорода в выхлопе хроническая «напряженка», за исключением режима принудительного холостого хода (торможения двигателем). С помощью каких мероприятий будет решаться этот вопрос, пока ясности нет, хотя сажевыми фильтрами штатно уже оборудуются не только элитные Mercedes-Benz S500, но и некоторые народные «вагены» с моторами 1.4 TSI.

Читайте также:  Сколько масла в двигателе квадроцикла стелс 700

Поскольку в ходе эксплуатации автомобиля, несмотря на пассивную регенерацию, сажа в фильтре постепенно накапливается, возникает необходимость в активной регенерации. Она включается блоком управления по информации датчиков давления, размещенных до и после сажевого фильтра. Сравнение сигналов датчиков позволяет блоку управления распознать степень засоренности фильтра.

Но и тут снова на руку бензиновым двигателям то, что в них проще добиться разогрева сажевого фильтра до температуры, необходимой для выгорания сажи. Не нужен дополнительный впрыск топлива, которое затем догорает в выхлопном тракте, как в системах Diesel Particular Filter (DPF), применяемых, например, на дизелях Volkswagen. И тем более не требуется добавления в топливо специальной присадки, как в системе Filtre a Particules (FAP) от Peugeot и Citroёn. Достаточно увеличить частоту вращения коленчатого вала и дезактивировать системы Стоп/Старт и отключения цилиндров как способные помешать активной регенерации, если они, разумеется, вообще предусмотрены в конкретном автомобиле.

Примечательно, что, например, водитель Volkswagen с мотором 1.4 TSI только по этим признакам и сможет определить, что в сажевом фильтре происходит процесс активной регенерации, поскольку никаких сигналов на приборном щитке появляться не должно.

И только когда помехой регенерации окажутся условия эксплуатации, блок управления, высветив на приборном щитке соответствующий транспарант, «пригласит» водителя совершить регенерационную поездку. Поскольку короткие поездки и езда по городу в холодное время года не способствуют регенерации, автомобилю придется покинуть городскую черту и продолжить движение по трассе с оговоренной в инструкции скоростью на определенной, но не высшей передаче. Тем не менее перечень того, что надо соблюсти, чтобы успешно осуществить активную регенерацию, не столь строг, как у дизеля. И это тоже хорошо.

Если водитель будет упорно игнорировать приглашения на регенерационную поездку, сажевый фильтр начинает переполняться. В этом случае блок управления зажжет не только контрольную лампу сажевого фильтра, но и Check engine, а также искусственно уменьшит мощность двигателя, или, говоря проще, переведет его на работу в аварийном режиме. После этого помочь сажевому фильтру очиститься может только принудительная регенерация на СТО.

Однако главное состоит в том, что чрезмерное количество сажи появляется в выхлопе двигателей с непосредственным впрыском бензина в основном лишь во время холодного запуска и наблюдается некоторое время после него. Продолжительность этого периода зависит от температуры окружающего воздуха, в то время как дизели с той или иной интенсивностью коптят практически всегда, пока работают. Это значит, что засоряться бензиновый сажевый фильтр должен с гораздо меньшей скоростью, чем дизельный, а поскольку он еще и лучше поддается регенерации, прежде всего пассивной, то и срок службы этого устройства до его необратимой неисправности, вынуждающей владельца ломать голову, что с фильтром сделать, должен быть дольше.

Где наблюдается паритет, так это в отношении засорения золой. В отличие от сажи, появляющейся в результате неполного сгорания топлива, это остатки присадок, добавляемых к базовой основе моторного масла, которые сгорели вместе с маслом в цилиндрах двигателя. Зола, будучи неорганической по природе, не только имеет другой — рыжий — цвет, но и не может выгорать, из-за чего постоянно накапливается в фильтре и забивает каналы в рабочем керамическом элементе. Чтобы зола преждевременно не вывела сажевый фильтр из строя в бензиновых двигателях автомобилей, оборудованных этим устройством, точно так же, как в дизелях, должны применяться специальные малозольные, или, как их еще называют, низкозольные, масла (low ash).

Разумеется, все это теория. Поживем — увидим, надо ли относиться к бензиновым сажевым фильтрам с той же настороженностью, как и к их дизельным «коллегам», или это на самом деле гораздо более безобидное устройство, с которым можно будет без ущерба для содержимого кошелька долгое время мирно сосуществовать.

Источник

САЖЕВЫЙ ФИЛЬТР: ОСОБЕННОСТИ, ФУНКЦИИ И ДЛЯ ЧЕГО НУЖЕН? МОЖНО ЛИ УДАЛЯТЬ САЖЕВИК?

Добрый день, сегодня мы узнаем, что называется сажевым фильтром автомобиля, для чего нужен элемент выхлопной системы двигателя, какие задачи и функции выполняет, а также, где зачастую располагается устройство в той или иной модели транспортного средства. Кроме того, расскажем про то, почему фильтр сажевого типа устанавливается на автомобили оснащенные дизельными моторами, нужно ли обслуживать деталь, каково строение и конструкция фильтрующего элемента, а также, какие существуют разновидности компонента выхлопной системы. В заключении поговорим о том, чем отличается сажевый фильтр от катализатора выхлопных газов и может ли силовая установка транспортного средства функционировать без этого механизма.

В последние годы на планете развернулась полномасштабная борьба за чистый выхлоп автомобиля, причем правительствами государств разрабатываются крупные и дорогостоящие программы по снижению выброса углекислого газа в атмосферу транспортными средствами. Конечно оно то и понятно, чем больше машин становится на Земле, тем сильнее они загрязняют окружающую среду, в следствии чего, по мнению ученых образуются озоновые дыры, которые приводят к парниковым эффектам. Вот поэтому многие крупные автопроизводители, из года в год стараются разрабатывать специальные устройства, которые призваны снизить количество вредных веществ в выхлопных газах. Как мы знаем, почти все современные бензиновые двигатели оснащаются каталитическими нейтрализаторами, известные в народе, как катализатор отработанных газов. Однако, что касается дизельных моторов, то у иных иная конструкция и выхлопные газы очищаются по другому, так как в выделяемых веществах присутствует много сажи. Для того, чтобы не выпускать сажу с выхлопов в атмосферу, были придуманы специальные сажевые фильтры.

Читайте также:  Лучшие присадки в масло двигателя для уменьшения расхода масла

Сажевый фильтр в дизельных двигателях устанавливается также, как и катализатор в бензиновых моторах, в автомобильной выхлопной системе. Выхлопная система любого современного автомобиля представляет из себя достаточно сложную совокупность механизмов и узлов, причем это несмотря на всю внешнюю простоту исполнения. Главное отличие дизельного агрегата от бензинового заключается в принципе работы и системе зажигания силовой установки. Дизельные двигатели не оснащаются свечами зажигания и топливо в них воспламеняется благодаря высокому давлению и быстрому нагреву. Вот поэтому очищать отработанные газы от той же сажи при таких циклах работы должен не простой фильтр, а тот, который имеет специальные фильтрующие компоненты в своем составе.

1. НАЗНАЧЕНИЕ, ФУНКЦИИ И КАК РАБОТАЕТ САЖЕВЫЙ ФИЛЬТР. ОТЛИЧИЕ ОТ КАТАЛИЗАТОРА

Итак, что же называется сажевым фильтром двигателя? Фильтр сажевого типа представляет из себя специальное устройство, которое очищает отработанные или выхлопные газы дизельной силовой установки от сажевых частиц, которые выходят в окружающую среду. Справочно заметим, что благодаря использованию сажевого фильтра, выброс вредного вещества в атмосферу сокращается примерно на 75-85 процентов . Таким образом, главной задачей фильтрующего элемента является улавливание сажи во время работы выхлопной системы двигателя. Первые сажевые фильтры начали устанавливаться на транспортные средства с 2002 года и первоначально применялись только на грузовых автомобилях.

С 2008 года применение фильтров для очистки выхлопов от сажи на автомобилях с дизельными моторами, стало обязательной процедурой. Все это напрямую было связано с введением экологической нормы “ Евро 5 “. Если говорить простым языком, то сажевый фильтр является одним из компонентов глушителя, который пропускает через себя и очищает отработанные газы. Отметим, что не стоит путать сажевый фильтр с катализатором, так как первый компонент в основном борется только с сажей, которая имеется в солярке, а второй элемент вступает в борьбу непосредственно с отработанными газами, вещества которых имеются в любом виде топлива.

Как функционирует сажевый фильтр? Работа любого фильтра, предназначенного для очистки отработанных газов от сажи состоит из 2-ух основных этапов . На первом этапе происходит захват частиц сажи, которые выходят из двигателя. Благодаря специальному строению фильтра, который состоит из мелкоячеистого материала, на его стенках оседают сажевые частицы. Справочно заметим, что не все мелкие частицы может захватывать фильтр, как правило, вещества размером от 0,1 до 0,5 милимикрон не остаются в фильтрующем элементы и проходят дальше по выхлопной трубе до глушителя. Однако доля таких частиц не велика, примерно около 10 процентов .

Заметим, что с течением времени, в процессе эксплуатации автомобиля, сажевый фильтр постепенно забивается, что ведет к снижению мощности силовой установки. Вот поэтому время от времени, компонент глушителя необходимо прочищать или делать процедуру под названием регенерация, она кстати является вторым этапом очистки выхлопа от сажи. Регенерация представляет из себя процесс по прочистке мелкоячеистого материала внутри фильтра от образования на нем излишних отложений сажи. Таким образом, первый этап очистки выхлопа от вредных веществ заключается в накоплении сажи внутри фильтра, в второй – в удалении накопившихся отложений. Получается своего рода замкнутый круг в работе фильтра.

Для чего нужен сажевый фильтр, если есть катализатор? Как мы сказали ранее, сажевый фильтр предназначен в большей степени для очистки выхлопа от сажи в дизельных моторах, работающих на солярке, а катализатор для очистки от вредных отработанных веществ касаемо двигателей функционирующих на бензине, где как таковой сажи почти нет. Однако заметим, что на сегодняшний день некоторые автопроизводители на примере немецкого концерна “VAG“, разработали специальные комбинированные фильтрующие элементы, которые совмещают в одном корпусе, как катализатор, так и “сажевик“, то есть происходит своего рода двойное очищение от всевозможных загрязняющих веществ, находящихся в выхлопных газах, идущих от двигателя.

В чем же суть комбинированного фильтра? А суть или главная особенность такого фильтрующего элемента заключается в его строении. Дело в том, что внутри корпуса фильтра располагаются стандартные ячейки с каналами малого сечения, которые изготавливаются из карбида кремния, их задача – борьба с частицами вредных веществ. Но главная особенность заключается в боковинах корпуса ячеек, которые изготавливаются из каталитического материала, как правило, из титана. Вот именно боковины корпуса фильтра и способствуют сгоранию, а также окислению таких веществ, как углекислый и угарный газы. Таким образом, комбинированный компонент – это два фильтр в одном, то есть двойная эффективность очистки.

2. ОСОБЕННОСТИ РЕГЕНЕРАЦИИ САЖЕВЫХ ФИЛЬТРОВ. ТИПЫ ФИЛЬТРУЮЩИХ ЭЛЕМЕНТОВ

Как мы теперь знаем, почти любой сажевый фильтр нуждается в регенерации или очистке. Однако, не зря мы разобрали комбинированный тип фильтрующего элемента. Дело в том, что благодаря совмещенному катализатору с сажевым фильтром, очистка от отложений может происходить пассивным способом. Каталитический нейтрализатор способен разогревать сажевый фильтр до очень высоких температур, показатели которых могут доходить до 500-600 градусов по Цельсию. Благодаря такой температуре, сажевый фильтр очищается от отложений, путем сгорания или окисления в нем вредных частиц.

Читайте также:  Запуск дизельного двигателя зимой в мороз

Этапы очищения сажевого фильтра пассивным способом (химическая реакция) :

– Первоначально в реакцию вступают соединения азота с кислородом, происходит это действие в катализаторе, в следствии чего образуется диоксид азота;

– Затем образованный диоксид азота вступает в реакцию с сажей или отложениями в фильтре, в следствии чего образуется оксид азота с угарным газом;

– На заключительной стадии, оксид азота с угарным газом вступают в реакцию с кислородом, в следствии чего образуется диоксид азота и углекислый газ.

Таким образом, как можем видеть, благодаря пассивному способу происходит очистка фильтрующего элемента от сажи, причем без нашего участия. Однако стоит учитывать тот момент, что если автомобиль долго не эксплуатируется или используется только на короткие дистанции, то частицы сажи до конца могут не сгорать или просто не будет хватать для этого процесса нужной температуры. В таком случае, придется прибегать к принудительной очистке сажевого фильтра. Справочно заметим, что на некоторых дизельных моторах имеется специальная функция, которая регенерирует сажу во время работы мотора на высоких оборотах, поднимая рабочую температуру внутри фильтра до 700 градусов по Цельсию. Благодаря такой высокой температуре, внутри фильтра начинают происходить химические реакции, которые также, как мы описали ранее окисляют отложения сажи, находящиеся в ячейках.

Пассивная регенерация сажевого фильтра является автоматическим способом обновления фильтрующего элемента автомобиля, не требующая участия человека. Вся процедура построена на специальных датчиках, которые передают информацию на электронный блок управления. Эта информация зачастую касается воздуха, температуры отработанных газов, находящихся до фильтра и после него, а также показателя давления внутри фильтрующего элемента. Справочно заметим, что когда очищение фильтра заканчивается, то давление внутри компонента выравнивается в автоматическом режиме, что свидетельствует об окончании процесса регенерации.

Следующая группа сажевых фильтров, которая зачастую устанавливается на дизельные двигатели не оснащается катализатором. Точнее они могут оснащаться нейтрализатором отработанных газов, но он устанавливается отдельно от “сажевика“, как правило, перед ним и никаким образом они не соприкасаются друг с другом, то есть это два отдельных компонента. Справочно заметим, что таким строением в плане очистки отработанных газов компонуются французские автомобили “ Пежо ” и “ Ситроен “, а также американские “ Форд “, “ Кадиллак “, а также японские “ Тойота ” с “ Лексус “.

Система с отдельным катализатором и сажевым фильтром устроена по иному, чем комбинированная, сочетающая в себе оба фильтрующих элемента. Регенерация фильтра в таких автомобилях происходит примерно 1 раз 300-500 километров пробега в автоматическом режиме при помощи впрыскивания специальной химической присадки в топливо. Присадка такого вида, как правило, основана на сложном составе вещества под названием “ Церий “. Когда фильтр забивается сажей, то система впрыска солярки нагнетает присадку в камеры сгорания цилиндров силовой установки. Когда образуются выхлопные газы, то внутри фильтра образуется очень высокое давление с температурой, около 750 градусов по Цельсию и фильтрующий элемент в этот момент раскаляется до красна.

Почему лучше использовать присадки на основе Церия? Дело в том, что такое вещество, как Церий не распадается в солярке, он доставляется вместе с газами прямо в фильтр, где он попадает на раскаленный сетчатый компонент и начинает сгорать, при этом увеличивая температуру порой до 800-900 градусов по Цельсию. Сажа благодаря Церию начинает окисляться и сгорать. Благодаря опять же высоким температурам и давлению, регенерация сажевого фильтра достаточно эффективно очищает ячейки и стенки фильтрующего элемента. Справочно заметим, что материалы, из которых изготавливают выпускную систему автомобиля очень прочные и способны выдерживать температуры свыше 1000 градусов по Цельсию, поэтому разрушение деталей выхлопного тракта произойти не может.

Что касается присадки в топливо, то покупается она отдельно в специальной емкости и как правило, хватает ее по заверениям изготовителя примерно на 15-20 тысяч километров пробега . Однако при использовании некачественной солярки, срок действия очищающей присадки может сокращаться на 20-30 процентов , поэтому лучше не экономить на такой автохимии и приобретать оригинальную, проверенную техническую жидкость.

Подводя итог вышесказанному отметим, что сажевый фильтр является тем устройством, которое призвано сделать окружающий воздух чище, благодаря своим эффективным фильтрующим свойствам. Стоит заметить, что если сажевый фильтр удалить из системы отработанных газов, то автомобиль сможет функционировать лучше, то есть с большей отдачей, так как не будет никаких преград в выхлопной трубе. На сегодняшний день большинство автовладельцев дизельных машин принудительно отключают специальный клапан двигателя, который называется “Клапан EGR/ЕГР“, с целью экономии топлива и увеличения мощности силовой установки.

Источник

Adblock
detector