Як і бензинові двигуни, дизельні мотори обладнуються фільтром очищення відпрацьованих газів. Але, оскільки принцип займання палива у двигунів цих двох типів різниться, то і фільтри відпрацьованих газів у дизельного і бензинового мотора істотно відрізняються один від одного.
Варто відзначити, що, якщо каталітичні нейтралізатори відпрацьованих газів встановлюються в систему вихлопу бензинових моторів вже давно, то сажові фільтри стали встановлюватися в обов'язковому порядку на дизельні мотори набагато пізніше - після введення в дію екологічних нормативів Євро-5.
З самої назви пристрою зрозуміло, що його основним завданням є фільтрація вихлопу двигуна від містяться частинок сажі. Фільтр сажі сучасного дизеля затримує до 90% кількості сажі, що міститься у вихлопі. Зовні фільтр сажа являє собою невеликий металевий циліндр, наповнений особливим жароміцним керамічним матеріалом. Завдяки комірчастої структурі керамічного наповнювача фільтр затримує найдрібніші частинки, які утворюються в результаті згоряння. Фактично, фільтр сажі це - частина глушника, призначена для очищення вихлопу.
Принцип роботи фільтр сажі
Роботу сажових фільтрів прийнято розбивати на два етапи: безпосередньо фільтрація відпрацьованих газів (захоплення сажі) і регенерація фільтра. На етапі захоплення сажі всередині фільтра, на відміну від каталітичного нейтралізатора бензинового мотора, не відбувається ніяких складних хімічних або фізичних процесів. Особлива мелкоячеистая керамічна структура внутрішньої частини фільтра просіює вихлопні гази, затримуючи на своїх стінках частки сажі. При цьому навіть найефективніші фільтри не здатні повністю виключити потрапляння сажі в атмосферу, пропускаючи мікрочастинки розміром від 0.1 до 0.5 мкм. Втім, зміст частинок такої величини в вихлопі дизельного мотора не перевищує 5-10%.
Природно, що з часом кількість уловленной сажі в фільтрі досягає критичного показника - фільтр забивається все більше і більше, і після певного моменту це починає позначатися на продуктивності роботи силового агрегату в цілому: падає потужність мотора, підвищується паливні витрати. На очистку або регенерацію фільтру сажі спрямований другий етап роботи пристрою. На відміну від процесу фільтрації етап регенерації фільтра є досить складним процесом. Регенерація сажових фільтрів реалізована різними автовиробниками по-різному. Правда, суть усіх цих рішень єдина - очищення осередків фільтра від забилася сажі.
У більшості випадків фільтр сажі є комбінованої пристрій, що об'єднує протівосажевий фільтруючий елемент і каталітичний нейтралізатор шкідливих відпрацьованих газів. Типовим прикладом є сажові фільтри, що застосовуються на своїх автомобілях компанією Volkswagen. Таким чином, розробники не тільки реалізують вимоги по очищенню вихлопу, а й забезпечують процес очищення фільтруючого протівосажевого елемента. Пристрій комбінованого фільтра таке: всередині корпусу фільтра розташовуються жароміцні осередки з карбіду кремнію з каналами мінімального перетину. Ці осередки є елементом, що фільтрує, який боровся з сажею. Внутрішні боковини корпусу фільтра виготовлені зі спеціального каталітичного матеріалу (як правило, титану), що сприяє окисленню і згорянню чадного і вуглекислого газів. Додаткова функція нейтралізатора в даному випадку полягає в його здатності розігрівати фільтр сажі до температури близько 500 ° С. Як правило, такий температури цілком достатньо для того, щоб скупчилися частинки сажі просто вигоріли самі собою, очистивши тим самим осередку фільтра. Такий процес прийнято називати пасивною регенерацією фільтр сажі.
Однак ефективність пасивної регенерації фільтр сажі на дизелі досягається тільки при відносно тривалій роботі двигуна під навантаженням, наприклад, в тривалої поїздці по заміській трасі на високих швидкостях. Адже тільки тоді в фільтрі досягається висока температура, достатня для випалювання накопичилася сажі. Якщо заповнення сажею досягло критичного рівня, а розігріти фільтр не вдається в силу недостатньої навантаження на двигун (їзда на короткі відстані або нечасте пересування по місту), але при цьому датчики фіксують засмічення фільтра понад допустиму норму, запускається процес активного очищення фільтр сажі. Цей процес передбачає подачу додаткової порції палива в циліндри двигуна слідом за основною частиною солярки. Потім перекривається клапан EGR, а при необхідності електроніка тимчасово змінює алгоритм стандартного управління геометрією турбіни. Чи не прогоріла паливна суміш потрапляє в каталізатор крізь впускний колектор, після чого відбувається допалювання суміші, що істотно підвищує температуру вихлопних газів. Вступники в фільтр сажа вихлопні гази досягають 500-700 ° С і моментально випалюють з забилися осередків фільтра сажу. Очевидним свідченням запуску процесу активної регенерації фільтра будуть несподівані короткочасні вихлопи чорного диму. При цьому прилади покажуть моментальне і нетривалий підвищення оборотів мотора на холостому ходу з одночасним сплеском паливного витрати. Варто відзначити, що вся процедура примусового очищення повністю автоматизована і не вимагає втручання власника машини. Електроніка зчитує дані з датчиків, встановлених до фільтра і після нього, при відновленні потрібного рівня тиску процес активної регенерації закінчується, а робота двигуна повертається в штатний режим.
Деякі виробники, які не використовують комбіновані пристрої очищення вихлопу дизельного мотора, застосовують фільтри з окремим каталізатором. Тут очищення фільтра відбувається за допомогою автоматичного упорскування в паливо спеціальної присадки. При наповненні фільтр сажі і падіння потужності двигуна система уприскування нагнітає присадку в паливо. Після згоряння такої суміші у вихлопній системі досягається надзвичайно висока температура, що перевищує 600 ° С. Крім того, активна речовина присадки при згорянні з соляркою не розпадається, а потрапляє в розпечений фільтр сажі, де, згораючи, піднімає температуру до 900 ° С, забезпечуючи миттєве випалювання сажі і швидке очищення фільтра. З огляду на короткочасність впливу надвисокої температури і міцність матеріалів, з яких виготовляються фільтри, система вихлопу не руйнується.
Видалення фільтр сажі - способи і наслідки
На жаль, часта регенерація негативним чином впливає на двигун машини. Під час регенерації збагачена паливна суміш згоряє не повністю і потрапляє в моторне масло. В результаті масло розріджується, збільшуючись в обсязі. Захисні і змащувальні властивості масла знижуються, крім того, рідке масло легко долає ущільнення, викликаючи ризик потрапляння в інтеркулер і циліндри.
Термін служби сажових фільтрів досягає 110-120 тис. Км пробігу автомобіля. Однак, з огляду на низьку якість вітчизняної солярки, нерідкі випадки, коли заміна фільтра на новому автомобілі була потрібна вже через 25-30 тис. Км пробігу. Залежно від моделі машини вартість фільтра для вихлопної системи дизельного мотора коливається в інтервалі від 900 до 3000 євро.
Ефективною альтернативою заміни фільтру сажі буде його видалення. Видаливши фільтр, власник машини позбавить себе від проблем, пов'язаних з регулярними засмічення і необхідністю очищення пристрою. Тягові характеристики такого автомобіля помітно зростають, а паливний витрата зменшується. Крім того, відпадає необхідність застосування спеціальних моторних масел, потрібних для автомобілів з фільтрами саж. Що стосується можливих негативних наслідків видалення фільтра, то при правильному демонтажі пристрою крім зростання шкідливих викидів продуктів згорання палива до рівня вимоги Євро-3 нічого страшного з автомобілем не станеться.
Сьогодні багато автосервіси пропонують послугу видалення фільтр сажі. Однак довірятися «гаражним» фахівцям досить небезпечно. Подібний варіант чреватий пошкодженням датчиків системи вихлопу, що призводить до включення аварійного режиму роботи автомобіля і подальшого ремонту. Щоб правильно видалити фільтр сажі, необхідно виконати кілька кроків, включаючи попередню комп'ютерну діагностику, перепрограмування ЕБУ і подальший технічний демонтаж пристрою.