Що таке фільтр сажі, його пристрій і принцип роботи

З введенням екологічних стандартів, починаючи з 2009 року всі автомобілі з самозаймистим ДВЗ повинні бути обладнані фільтрами сажі. Розглянемо, навіщо вони потрібні, як вони працюють і як їх доглядати.

Що таке фільтр сажі, і як він працює?

Саме поняття фільтр вказує на те, що деталь бере участь в процесі очищення. Тільки на відміну від повітряного фільтра, сажі встановлюється у вихлопній системі. Деталь призначена для того, щоб максимально знизити викид шкідливих речовин в атмосферу.

Залежно від якості виробу і фільтруючих елементів ця деталь здатна забезпечити видалення до 90 відсотків сажі з вихлопу після згоряння дизпалива. Робота СФ проходить в два етапи:

1. Видалення сажі. Фільтруючі елементи, які пропускають дим, затримують тверді частинки. Вони осідають в осередках матеріалу. У цьому основне завдання фільтра.
2. Регенерація. Це процедура по очищенню осередків від скопилася сажі. Вона проводиться тоді, коли при справних супутніх системах мотор починає втрачати потужність. Іншими словами, регенерація це відновлення чистоти поверхні осередків. У різних модифікаціях застосовується своя технологія з чищення сажевіка.

Де знаходиться і для чого потрібен фільтр сажа в автомобілі

Так як СФ бере участь в очищенні вихлопу, то він встановлюється в магістраль вихлопної системи автомобіля, що працює від дизельного ДВС. Кожен виробник оснащує свої автомобілі системою, яка може відрізнятися від аналогів інших брендів. З цієї причини не можна встановити жорсткого правила, де повинен знаходитися фільтр.

У деяких автомобілях сажевік використовується разом з каталізатором, який встановлюється у всіх сучасних автомобілях, оснащених бензиновим мотором. У цьому випадку фільтр може стояти або перед каталітичним нейтралізатором, або після нього.

Деякі виробники (наприклад, Volkswagen) створили комбіновані фільтри, які поєднують в собі функції і фільтра, і каталізатора. Завдяки цьому вихлоп від дизеля по чистоті не відрізняється від бензинового аналога. Часто такі деталі встановлюються відразу після випускного колектора, щоб температура відпрацьованих газів забезпечувала належну хімічну реакцію з нейтралізації шкідливих речовин.

пристрій фільтра

У класичному виконанні пристрій фільтр сажі дуже схоже на пристрій каталізатора. Він має форму металевої колби, тільки всередині неї знаходиться міцний фільтруючий елемент з осередковою структурою. Часто цей елемент виготовляється з кераміки. Тіло фільтра має безліч осередків з перетином в 1мм.

У комбінованих варіантах елементи каталізатора і фільтруючий елемент поміщені в один модуль. Додатково в таких деталях встановлюється лямбда-зонд, датчики тиску і температури відпрацьованих газів. Всі ці деталі забезпечують максимально ефективне видалення шкідливих частинок з вихлопу.

Особливості роботи та експлуатації сажевого фільтра

Термін служби фільтрів сажі безпосередньо залежить від умов експлуатації транспортного засобу. Залежно від цього автовласнику необхідно перевіряти стан фільтра через кожен 50-200 тисяч кілометрів пробігу. Якщо машина експлуатується в міських умовах і часто опиняється в пробках, то ресурс фільтра буде меншим у порівнянні з аналогом, встановленим у машині, яка експлуатується у більш легких умовах (далекі поїздки трасою). З цієї причини чимале значення відіграє показник мотогодин силового агрегату.

Оскільки забитий фільтр сажі знижує показники потужності двигуна, кожному автомобілісту необхідно періодично проводити регенерацію системи вихлопу. Також велике значення має дотримання регламенту заміни моторної олії. Тому автовласник має тісно дотримуватись рекомендацій виробника машини.

Вибір олії для дизеля

Так само, як і у випадку каталітичного нейтралізатора, яким оснащуються сучасні бензинові автомобілі, фільтр сажі може серйозно постраждати, якщо власник авто використовує невідповідне моторне масло. У такому випадку мастило може потрапляти в циліндри та згоряти на такті робочого ходу.

При цьому виділятиметься велика кількість сажі (це залежить від об'єму масла, що надходить), яка не повинна бути присутньою у вихлопній системі автомобіля. Ця кіптя потрапляє в осередки фільтра і утворює нагар на них. Для дизельних моторів Асоціацією Європейських Автовиробників було встановлено стандарт моторної олії, яка відповідає вимогам екологічного стандарту не менше Євро4.

На упаковці з таким маслом буде нанесено маркування С (з індексами від 1 до 4). Такі масла розроблені спеціально для автомобілів, оснащених системою нейтралізації або очищення газів, що відпрацювали. Завдяки цьому термін служби фільтра сажі збільшується.

Авточистка

Під час роботи силового агрегату можуть запускатися фізичні процеси, які автоматично очищають фільтр сажі від нагару. Це відбувається, коли вихлопні гази, що надходять у ємність фільтра, розігріваються до 500 градусів і вище. Під час так званого пасивного автоочищення сажа окислюється розпеченим середовищем та відколюється від поверхні осередків.

Але щоб цей процес запустився, двигун повинен працювати на певних оборотах тривалий час. Коли машина перебуває в пробці і часто їздить на невеликі відстані, вихлопні гази не встигають прогрітися настільки. Як результат – сажа накопичується у фільтрі.

На допомогу водіям, які експлуатують свої автомобілі в такому режимі, виробники різної автохімії розробили спеціальні протисадові присадки. Їх використання дозволяє запустити автоочищення фільтра за температури вихлопних газів у межах +300 градусів.

Деякі сучасні автомобілі оснащуються системою примусової регенерації. Вона впорскує деяку кількість палива, яке спалахує в каталітичному нейтралізаторі. Завдяки цьому фільтр розжарюється і відбувається видалення нальоту. Ця система працює на підставі датчиків тиску, встановлених до фільтра сажі і після нього. Коли велика різниця між показаннями цих датчиків, активується система регенерації.

Деякі виробники, наприклад Peugeot, Citroen, Ford, Toyota замість додаткової порції палива для розігріву фільтра використовується особлива присадка, яка знаходиться в окремому резервуарі. У складі цієї присадки є церій. Система регенерації періодично додає цю речовину в циліндри. Присадка примусово розігріває гази, що відпрацювали, до температури близько 700-900 градусів. Якщо машина оснащена різновидом такої системи, йому не потрібно робити нічого для очищення сажевого фільтра.

DPF сажові фільтри закритого типу

Сажеві фільтри в сучасному виконанні діляться на два типи:

• dpf фільтри закритого типу;
• fap фільтри з функцією регенерації фільтруючого елемента.

До першої категорії відносяться елементи, всередині яких є керамічні стільники, як в каталітичному нейтралізаторі. На їх стінки наноситься тонкий титановий шар. Ефективність такої деталі залежить від температури вихлопу - тільки в цьому випадку буде відбуватися хімічна реакція з нейтралізації окису вуглецю. З цієї причини такі моделі встановлюються максимально близько до випускного колектора.

Осідаючи на керамічні стільники з титановим покриттям, сажа і чадний газ окислюються (температура, при якій виникає реакція, повинна бути кілька сотень градусів). Наявність датчиків дозволяє вчасно діагностувати несправність фільтра, про що водій отримає повідомлення від ЕБУ на приборке автомобіля.

FAP сажові фільтри закритого типу з функцією регенерації

FAP-фільтри - теж закритого типу. Тільки відрізняються вони від попередніх функцією самоочищення. Сажа в таких колбах не скупчується. Осередки цих елементів покриті особливим реагентом, який вступає в реакцію з гарячим димом і при високій температурі повністю видаляє частинки з випускного тракту.

Деякі сучасні автомобілі оснащуються спеціальною промивної системою, яка в потрібний момент впорскує реагент при русі авто, завдяки чому сажа віддаляється вже на ранніх етапах утворення.

 Іноді замість присадки використовується додаткова порція палива, яка догоряє в самому фільтрі, підвищуючи температуру всередині колби. В результаті запису всі частинки повністю видаляються з фільтра.

Регенерація фільтр сажі

При згорянні дизпалива виділяється велика кількість твердих частинок. Згодом ці речовини осідають на внутрішній частині каналів сажевіка, від чого відбувається його засмічення.

Якщо заправлятися поганим паливом, є висока ймовірність, що в фільтруючому елементі буде скупчуватися велика кількість сірки. Вона перешкоджає якісному згорянню солякрі, сприяє окислювальному реакції в випускний системі, через що її деталі будуть швидше виходити з ладу.

Однак швидке забруднення фільтру сажі може відбуватися і через неправильну настройки дизельного мотора. Ще одна причина - неповне згоряння повітряно-паливної суміші, наприклад, через що вийшла з ладу форсунки.

Що таке регенерація?

Під регенерацією фільтра мається на увазі очищення або відновлення забитих осередків фільтра. Сама процедура залежить від моделі фільтра. А також від того, як цей процес налаштував виробник автомобіля.

В теорії сажевік не може повністю забитися, так як в ньому повинні відбуватися хімічні реакції. Але на практиці таке часто трапляється (причини вказані трохи вище). З цієї причини виробниками була розроблена функція самоочищення.

Існує два алгоритму виконання регенерації:

• активний;
• Пасивний.

Якщо автомобіль не може виконати самостійну чистку каталізатора і фільтра, цю процедуру можна виконати самому. Вона буде потрібно в наступних випадках:

• Машина рідко їздить на великі відстані (вихлоп не встигає прогрітися до потрібної температури);
• ДВС заглушили в процесі регенерації;
• Несправні датчики - ЕБУ не отримує потрібних імпульсів, через що не включається процедура очищення;
• При низькому рівні палива регенерація не відбувається, так як для неї потрібно додаткова кількість дизеля;
• Несправність клапана EGR (знаходиться в системі рециркуляції вихлопних газів).

Ознака забитого фільтра - різке зниження потужності силового агрегату. Вирішити проблему в такому випадку допоможе мийка фільтруючого елемента за допомогою спеціальних хімічних засобів.

Для чищення фільтр сажі не потрібні механічні засоби. Досить зняти деталь з вихлопної системи і закрити один з отворів. Далі в ємність заливається універсальний емулятор. Засіб допомагає видалити наліт без необхідності купувати нову деталь. Рідина повинна повністю покрити забруднену поверхню. Протягом 12 годин деталь періодично потрібно струшувати, щоб сажа краще відставала.

Після застосування очисника деталь промивається під проточною водою.  

пасивна регенерація

Цей процес виконується при роботі мотора під навантаженням. Коли машина їде по дорозі, температура вихлопу в фільтрі підвищується до близько 400 градусів. Ці умови провокують хімічну реакцію з окислення сажі.

У процесі регенерації в таких фільтрах утворюється діоксид азоту. Ця речовина впливає на вуглецеві сполуки, з яких складається сажа. Такий процес утворює оксид азоту разом з чадним газом. Далі завдяки наявності в порожнині кисню ці дві речовини вступають з ним в реакцію, в результаті чого утворюється два інших сполуки: СО₂ і діоксид азоту.

Варто врахувати, що не завжди такий процес відбувається однаково ефективно, тому періодично потрібно проводити примусову чистку ДПФ сажевіка.

активна регенерація

Щоб фільтр сажа не вийшов з ладу, і не довелося міняти його на новий, необхідно періодично проводити прочищення активної поверхні каталізатора. В умовах міського руху або поїздок на малі дистанції неможливо забезпечити пасивну чистку каталізатора.

В такому випадку необхідний запуск активної або примусової процедури. Суть її зводиться до наступного. Перекривається клапан ЄДР (при необхідності автоматично вносяться корективи в роботу турбіни). Додатково до основної порції палива формується певна кількість повітряно-паливної суміші.

Вона подається в циліндр, в якому частково згорає. Залишок суміші надходить у випускний колектор і потрапляє в каталізатор. Там вона догорає і температура вихлопу підскакує - утворюється ефект доменної печі з включеним поддувом. Завдяки цьому ефекту проводиться пропалювання скупчилися в осередках каталізатора частинок.

Така процедура необхідна, щоб в каталітичному нейтралізаторі продовжувала відбуватися хімічна реакція. Завдяки цьому в фільтр буде надходити менше сажі, а це в свою чергу збільшить ресурс протівосажевого фільтра.

Крім очищення каталізатора згоряння додаткової порції ВТС за межами двигуна забезпечує підвищення температури і в контурі самого фільтра, що частково теж сприяє його очищенню.

Водій дізнається про те, що електроніка виконує дану процедуру по нетривалому підвищенню оборотів на холостому ходу під час тривалої поїздки. В результаті такої самоочищення з вихлопної труби вийде більш темний дим (це норма, так як з системи віддаляється сажа).

Чому регенерація може давати збої та як провести ручне очищення

Існує кілька причин, через які регенерація фільтра сажі не відбувається. Наприклад:

• Нетривалі подорожі, через які процес не встигає запуститися;
• Регенерація переривається через зупинку двигуна;
• Один із датчиків не передає показання або сигнал від нього зовсім відсутній;
• Низький рівень палива чи присадки у резервуарі. Система визначає, скільки палива чи протисадкової присадки потрібно для повноцінної регенерації. Якщо рівень низький, процес не запуститься;
• Несправність клапана EGR.

Якщо машина експлуатується в таких умовах, що самоочищення не запуститься, фільтр сажі можна почистити вручну. В цьому випадку його потрібно зняти з автомобіля. Далі один висновок потрібно заглушити пробкою, а в інший заливається для промивання рідина. Періодично фільтр потрібно трусити, щоб зірвалася відкисла сажа.

На промивання фільтра потрібно виділити близько 12 годин. Після цього промивання зливається, а сам фільтр промивається чистою проточною водою. Хоча цю процедуру можна виконати самостійно, краще відвезти машину на СТО, щоб поєднати з діагностикою всієї вихлопної системи. Необов'язково в такому разі доведеться витрачати багато часу. Наприклад, деякі СТО мають спеціальне обладнання, яке імітує процес регенерації фільтра шляхом примусового випалювання сажі. Може використовуватися особливий нагрівач та упорскування палива, що імітує роботу системи регенерації.

Причини підвищеної освіти сажі

Ключовий параметр, що впливає на чистоту фільтра сажі, це низька якість палива. Дизпаливо такої якості може у ставі мати велику кількість сірки, яка не тільки не дає паливу повністю згоріти, а й провокує окисну реакцію металу. Якщо було помічено, що після недавньої заправки система запускає регенерацію частіше, краще пошукати іншу заправку.

Також кількість сажі у фільтрі залежить від налаштувань роботи самого силового агрегату. Наприклад, коли упорскування відбувається некоректно (не розпорошується, а б'є струменем, через що в одній частині камери утворюється неоднорідна повітряно-паливна суміш – збагачена).

Як доглядати за фільтром сажі

Так само, як і інші деталі, які піддаються навантаженням, фільтр сажі теж потребує періодичного обслуговування. Звичайно, якщо в машині належним чином налагоджено роботу двигуна, паливної системи і всіх датчиків, то в сажевіке буде менше утворюватися сажі, а регенерація відбуватиметься максимально ефективно.

Однак немає необхідності чекати, коли на приладовій панелі загориться лампочка з помилкою двигуна, щоб перевірити стан протівосажевого елемента. Діагностика автомобіля допоможе на ранніх етапах визначити засмічення СФ.

Продовжити його термін служби можна, якщо застосовувати спеціальну промивку або очищувач, які дозволяють швидко і безпечно прибрати сажові відкладення з фільтра.

Термін служби та заміна сажевого фільтра

Незважаючи на запуск автоматичного очищення, фільтр сажі все одно приходить в непридатність. Причиною тому є постійна робота в зоні високих температур, а під час регенерації цей показник значно підвищується.

Зазвичай при належній роботі мотора та з використанням якісного палива фільтр здатний відходити близько 200 тисяч кілометрів пробігу. Але в деяких регіонах не завжди доступне якісне паливо, через що звертати увагу на стан фільтра сажі необхідно раніше, наприклад, через кожні 100 000 км.

Бувають випадки, коли фільтр залишається цілим і при пробігу 500 тисяч. Так чи інакше, кожен автомобіліст має самостійно звертати увагу на поведінку транспортного засобу. Ключовим фактором, що свідчить про проблеми з фільтром сажі, є значне зниження потужності мотора. Також двигун почне брати багато олії, а з вихлопної системи може з'явитися сизий дим і в роботі ДВЗ – нехарактерний звук.

Чи можна прибрати фільтр сажі?

Якщо просто сказати, то це зробити реально. Тільки друге питання - який сенс, якщо автомобіль в такому разі не буде відповідати екологічним стандартам. Крім цього електронний блок управління налаштований так, щоб контролювати роботу і цього елемента. Якщо його прибрати з системи, то в електроніці відбуватиметься постійний програмний збій.

Деякі йдуть на цей крок і ставлять обманку з наступних причин:

• Відпаде необхідність в обслуговуванні додаткової деталі машини;
• Новий фільтр сажа коштує досить дорого;
• Трохи знижується витрата палива, так як процес регенерації не виконуватиметься;
• Незначно, але все ж потужність мотора збільшиться.

Однак мінусів у такого рішення набагато більше:

• Найперше - невідповідність жодним екологічним стандартам;
• Колір вихлопу помітно зміниться, що буде створювати проблему в большом городе, особливо влітку і в пробках (повітря і так не вистачає, а тут ще поруч Пихкаючий автомобіль змушує включати циркуляцію повітря всередині машини);
• Про поїздки в країни Євросоюзу можна забути, тому що машину не пустять через кордон;
• Відключення деяких датчиків призведе до збою в програмному забезпеченні блоку управління. Щоб вирішити проблему, потрібно перепрошивка ЕБУ. Вартість прошивки висока, а наслідки можуть бути непередбачуваними. Обнулення даних в блоці управління викличе масу питань, які не дадуть можливості продати машину за прийнятною ціною.

Це лише деякі негативні сторони вирізки фільтр сажі. Але їх має бути достатньо, щоб відкинути ідею і взятися за реставрацію, чистку або покупку нового фільтр сажі.

Замість висновку

Вирішувати, чи видаляти фільтр сажі з вихлопної системи автомобіля - особисте рішення кожного автомобіліста. Якщо в разі зі старими машинами ця проблема вирішена на заводському рівні (СФ рідко зустрічаються), то деякі авто нового покоління без нього взагалі не будуть працювати. І кількість таких машин не знижується, тому що гідну заміну дизелю ще не випустили.

З автомобілями, оснащеними складними електронними системами, краще не експериментувати, так як при наявності постійної помилки ЕБУ може перейти в аварійний режим.

Додатково про фільтр сажі дивіться у відео:

Фільтр сажі, регенерація - що це таке і як працює?

Відео на тему

На додаток пропонуємо докладне відео про те, як відбувається регенерація фільтра сажі:

Перед тим, як вирізати фільтр сажі, подивися це відео.

Питання та відповіді:

Чи можна очистити фільтр сажі? Для цього потрібно його зняти, залити спеціальною рідиною для очищення і приблизно через 8 годин промити і поставити на місце. Промивку можна виконати, не знімаючи деталь з авто.

Як часто потрібно міняти фільтр сажі? Будь-який фільтр сажі забивається. Зазвичай його заміна потрібна в середньому через 200 тисяч кілометрів пробігу, але на це впливає якість палива, склад ВТС та кількість мотогодин.

Чи можна їздити без фільтру сажі? У технічному плані це негативно не вплине на авто. Але електроніка постійно фіксуватиме помилку, а вихлоп не відповідатиме екостандартам.