Что такое Сажевый фильтр (DPF) и как он работает
Сажевый фильтр (DPF) необходим для задержки сажевых частиц, содержащихся в выхлопных газах дизельного автомобиля. Сажевые фильтры начали устанавливать серийно на дизельные автомобили в 2001 году, а обязательными они стали в 2009. Применение сажевого фильтра снижает содержание сажи в выхлопе дизельного автомобиля на 80–90%.
Сажевый фильтр может быть отдельным элементом или частью каталитического нейтрализатора (сажевый фильтр с каталитическим покрытием. Сажевый фильтр имеет два этапа работы:
1. Фильтрация выхлопных газов
Во время фильтрации крупные частички сажи оседают на стенках фильтра. Осевшая на стенках фильтра сажа начинает препятствовать выходу выхлопных газов. Следовательно, фильтру нужна очистка, которую называют регенерацией.
Способ регенерации зависит от типа сажевого фильтра. Наиболее распространены сажевые фильтры следующих типов:
1. Сажевый фильтр с каталитическим покрытием. Такой фильтр устанавливается за выпускным коллектором. Внутри фильтра – ячеистая керамическая матрица с каналами, попеременно закрытыми с одной и другой стороны. Стенки каналов пористые, они и фильтруют выхлопные газы. На поверхности стенок – тонкий слой титана, который выполняет роль катализатора. Катализатор способствует окислению углеводородов.
Регенерация такого фильтра может быть активной или пассивной:
1.1. При пассивной регенерации несгоревшие частицы окисляются благодаря катализатору и высокой температуре выхлопных газов
1.2. Активная регенерация происходит при повышенной температуре, которую создает блок управления двигателем. При высокой температуре частички сажи в фильтре просто сгорают.
2. Сажевый фильтр с автоматической регенерацией (FAP) разработан французским концерном Peugeot-Citroen. Этот фильтр является самостоятельным узлом и устанавливается за катализатором. Регенерация фильтра происходит также, как и в случае с каталитическим сажевым фильтром, при повышении температуры выхлопных газов, только в данном случае температура повышается не управляющей электроникой двигателя, а специальной присадкой для топлива. Присадка, содержащая церий, впрыскивается в топливо автоматически, когда электроника определит, что сажевый фильтр забит. Пополнять запасы присадки необходимо примерно раз в 80 000 км. Использование дизельного топлива низкого качества ускоряет расход присадки.
Отдельное спасибо Blamper за полезную инфу.
Лайкаем и делимся со своими подписчиками!
Dpf что это в автомобиле
- Материалы о пластичных смазках
- Материалы об автомобильной химии
- Материалы о смазочных материалах для коммерческого транспорта и спецтехники
- Статьи о смазочных материалах для легкового транспорта
- Статьи об индустриальных маслах
- Общие статьи о смазочных материалах
- Статьи о продуктах LubriLoy
- Статьи о продуктах Ardina
- Типичные смазочные материалы для различных областей промышленности
На автомобили, оборудованные дизельными двигателями, установлены строгие ограничения по вредным выбросам. Это стало причиной стандартной комплектации дизельных автомобилей сажевыми фильтрами. В Европе даже на многие старые автомобили устанавливаются DPF фильтра, и это субсидируется государством.
Наиболее распространенный вид DPF фильтров это «wall-flow» фильтра. Обычно они изготавливаются из керамического материала и их структура представляет собой несколько параллельно расположенных каналов. Эта технология сходна с каталитическим нейтрализатором.
Рис.1 Схема движения выхлопных газов в «wall-flow» фильтрах и «oxidation catalyst» каталитических нейтрализаторах.
Однако, есть важное различие между этими структурами. Стенки каталитических нейтрализаторов сделаны с более высокой пористостью и газ, проходящий под давлением, проходит через пористые стенки, которые работают как фильтр. В «wall-flow» фильтрах сажа скапливается в конце каналов. Рис. 1
Основной задачей DPF фильтра является сбор сажи. (См. Рис.4). Сажа скапливается в конце каналов. Постепенно выхлопные газы будут иметь меньше пространства для потока и это будет вызывать увеличение давления. Периодически накопленная сажа должна быть сожжена. Этот процесс называется регенерацией сажевого фильтра.
Регенерация — это процесс удаления скопившейся сажи из DPF фильтра. Это может происходить пассивно (под воздействием температуры отработанных газов при обычной работе автомобиля) или активно (принудительно), при которой вызывается очень высокая температура в выхлопной системе. Это может быть реализовано различными способами. Наиболее распространенный вариант, когда повышение температуры достигается через более поздний впрыск топлива или впрыск во время такта выхлопа.
DPF фильтра оборудованы несколькими датчиками. Датчики давления устанавливаются перед фильтром и после. Они отслеживают поток выхлопных газов. (количество накопившейся сажи, которая вызывает ограничение потока газов). Рядом расположены лябда зонд и датчик температуры. Они контролируют сгорание, температуру и выхлопы.
Помимо активной и пассивной регенерации различают два типа фильтров — с каталитическим нейтрализатором и без. DPF фильтра с каталитическим нейтрализатором имеют датчик температуры между двумя фильтрами (каталитическим нейтрализатором и непосредственно DPF фильтром). DPF фильтра без каталитического нейтрализатора обычно имеют датчик температуры спереди. (См. Рис.2 и Рис.3)
Рис.2 Каталитический сажевый фильтр (каталитический нейтрализатор+DPF фильтр) Рис.3 Сажевый фильтр DPF
- DPF фильтр
- Каталитический нейтрализатор
- Датчик температуры
- Передний датчик давления
- Задний датчик давления
- Люмбда зонд
- DPF фильтр
- Датчик температуры
- Люмбда зонд
- Передний датчик давления
- Задний датчик давления
Возникает вопрос — в чем проблема? Даже имея активную и пассивную систему для активации процесса регенерации фильтра, поднятие температуры до нужного значения в течении продолжительного периода эксплуатации автомобиля не всегда происходит. Даже при помощи активной системы процесс регенерации не всегда запускается или происходит не должным образом (сажа сгорает не полностью). Одной из причин накопления сажи являются короткие поездки на автомобиле. Если процесс регенерации не запускается, то в конечном счете это приводит к дерганью автомобиля и потере мощности. Кроме того избыточное давление, вызванное засорением фильтра DPF, может повредить турбину или двигатель.
В настоящий момент все больше автолюбителей выбирают дизельные автомобили по экономическим соображениям. Небольшие пробеги и частые городские циклы передвижения могут вызывать эти проблемы и дорогостоящую замену DPF фильтра.
Рис.4 Ограничение потока выхлопных газов из-за скопления сажи
Есть несколько альтернативных решений процедуре очистке сажевого фильтра. Все они не идеальны для потребителя и СТО.
- Установка нового фильтра DPF. Стоимость фильтра варьируется от 1000 до 5000 евро. Так же не всегда нужный фильтр окажется на складе станции технического обслуживания. Соответственно ремонт может занять много времени.
- Принудительная регенерация (с помощью бортового компьютера). Очень часто количество сажи достигло такого уровня, что это не работает.
- Специальные печи. Стоимость от 500 до 800 евро. При этом фильтр должен быть снят, потом отправлен для проведения очистки и это занимает минимально 3-4 дня.
Дополнительно к перечисленным неудобствам, эти решения не помогают предотвратить проблему в будущем.
Набор для очистки DPF фильтров
Рис.5 Набор для очистки DPF фильтра
Процесс очистки состоит из двух этапов. Первый — это обработка моющим средством, второй -промывка. Третий этап — это добавка для предотвращения в будущем избыточного скопления сажи.
Набор состоит из следующих предметов:
- 500 мл очищающее средство
- 2000мл промывка
- Добавка для активации процесса регенерации в процессе вождения
Для очистки и промывки DPF фильтра используется специальный распылитель, который поставляется с двумя соединительными насадками.
Катализатор регенерации сажевых фильтров (ARDINA Diesel Particulate Filter Regeneration Aid)
Для автолюбителей компания ARDINA предлагает органо-металлическую добавка для дизельного топлива (ARDINA Diesel Particulate Filter Regeneration Aid). Она используется для активации процесса регенерации сажевых фильтров путем снижения температуры, при которой запускается процесс сжигания сажи, скопившейся в фильтре. Дополнительно, она оптимизирует процесс выжигания сажи.
Дополнительные меры для снижения риска засорения DPF фильтров
Загрязненная воздухозаборная система вызывает повышенный выброс вредных выхлопных газов и избыточное скопление сажи. Современные дизельные двигатели оборудованы EGR системой, которая вызывает образование большого количества отложений во всей воздухозаборной системе, вихревых закрылках и датчике давления в коллекторе (MAP-sensor).
В случае, если воздухозаборная система сильно загрязнена, то рекомендуется разобрать необходимые элементы и произвести очистку в ручную, используя продукты Комплексный кондиционер для двигателя(Total Engine Conditioner) или Очиститель EGR, турбины и впускного тракта (ARDINA EGR, Turbo & Intakecleaner). При незначительных загрязнений эти средства могут быть использованы без разборки.
Клапан EGR до после очистки средствами Ardina
Чистые дизельные форсунки обеспечивают правильны впрыск топлива. Благодаря этому происходит полное сгорание топлива, что в свою очередь дает меньший выброс выхлопных газов, экономию топлива и лучший прием автомобиля. Присадка для очистки дизельных форсунок Ardina Diesel Injector Cleaner восстанавливает нормальный впрыск и минимизирует процесс формирования сажи в DPF фильтре.
Впрыск топлива до и после применения присадки Ardina Diesel Injector Cleaner
Из-за неэффективного сгорания топлива во время неполных или продолжительных процессов регенерации DPF фильтра, моторное масло может иметь значительные загрязнения и терять свои свойства. Использования правильного масла (с низким содержанием серы) и применение профессиональной промывки для масляной системы Ardina Engine Flush гарантирует нормальное смазывание вашего двигателя.
Крышка толкателей клапанов до и после применения промывки Ardina Engine Flush
Сажевый фильтр
В последние десятилетия забота об экологии и чистоте автомобильного выхлопа стала крайне актуальной. Поэтому использование такого элемента в автомобиле как сажевый фильтр стало реальной необходимостью. Для дизельных автомобилей действуют одни из наиболее жестких норм, которые отражаются в содержании частиц сажи в выхлопе. Яркий пример — пуск старого дизельного грузовика или трактора в холодную погоду, который обычно сопровождается эффектным выбросом черного облака из выхлопной трубы. Он как раз и является сажей на основе углерода, который остался при неполном сгорании топлива. Помимо этого выброс является ближайшим родственником активированного угля из аптеки.
Тогда почему сажа представляет опасность, если такое вещество можно принимать внутрь в качестве лекарственного препарата? На обоих веществах (активированном угле и саже) происходит оседание и дальнейшее преобразование вредных и токсичных для организма человека крупных и тяжелых частиц. Они попадают в легкие человека и постепенно начинают отравлять организм.
У современных автомобилей, отвечающих нормам Евро 5 и выше, такая ситуация невозможна. Так как на страже чистого выхлопа стоит специальный сажевый фильтр (DPF). Представляет собой специальное устройство в выхлопной системе, которое препятствует попаданию твердых частиц в атмосферу. История появления устройства фильтрации:
- В Европе первые сажевые фильтры появились в 2000 году.
- С 1 января 2016 года все новые автомобили, продающиеся на территории России, оснащены этим устройством, так как именно с этой даты запрещен выпуск и ввоз автомобилей не соответствующих нормам Евро 5.
Как работает сажевый фильтр
Сажевый фильтр представляет собой специальную керамическую матрицу, пронизанную множеством параллельно расположенных каналов малого сечения, закрытых в шахматном порядке с одной или другой стороны.
Поэтому отработанные газы вынуждены проходить через пористые керамические стенки. В то время как они проходят через поры, происходит одновременное удерживание твердых частиц. Так выглядит забитый сажевый фильтр.
То есть с течением времени устройство забивается. Но в отличие от других фильтров в автомобиле замена этого элемента при плановых ТО не предусмотрена. Несмотря на это, очистку сажевого фильтра необходимо производить регулярно. Рассмотрим причины такого подхода.
Сажевый фильтр умеет самоочищаться или на языке сервисников «регенерироваться» (в литературе используется термин «регенерация» или «прожиг»). В процессе регенерации происходит два процесса:
- Накопленные в фильтре частицы окисляются до газов (проще говоря, сжигаются). Чтобы это происходило при умеренных температурах и с максимальной эффективностью, на поверхность ячеек нанесен катализатор. Он состоит из мельчайших частиц платины. Именно этот фактор влияет на высокую стоимость сажевого фильтра, в связи с чем автолюбители не хотят его превращать в расходный материал.
- Вторая составляющая прожига сажевого фильтра — повышенная температура выхлопных газов. По источнику этого показателя регенерацию делят на несколько видов: пассивную, активную и сервисную:
- При пассивной регенерации сажевого фильтра блок управления никак не вмешивается в работу двигателя. При длительном движении по автомагистралям с высокой средней скоростью выхлопные газы достигают нужных температур, без каких-либо дополнительных действий и сажа сгорает естественным образом.
- Если условия для пассивной регенерации сажевого фильтра при эксплуатации автомобиля не возникает в течение длительного времени, блок управления переходит к «плану Б» — активной регенерации. При этом за счет изменения режима впрыскивания топлива температура выхлопных газов существенно повышается до необходимого уровня на время около 10 минут. В большинстве случаев этого достаточно для выжигания скопившейся сажи. Но нужно учитывать, что при этом корпус сажевого фильтра может нагреваться до высоких температур. Поэтому без обеспечения должного охлаждения может произойти перегрев покрытия днища автомобиля, а в худшем случае — его возгорание. Поэтому такой вид регенерации также недоступен при скоростях ниже 20-30 км/ч.
Причины проблем с сажевым фильтром DPF
А если автомобиль эксплуатируется в условиях мегаполиса с «вечными» пробками в дороге до работы и обратно? Или присутствует потребность регулярных выездов за город. Такие режимы связаны с блокировкой возможностей прожига сажевого фильтра. Поэтому рано или поздно для восстановления работоспособности придется обращаться в сервис. Перечислим основные проблемы устройства при эксплуатации:
- Дополнительные проблемы сажевому фильтру создают и владельцы авто, которые оборудованы сигнализациями с «автозапуском». При длительных зимних прогревах двигателя создаются все условия для образования огромного количества сажи. В начале статьи был приведен пример из этой серии с запуском старых дизелей. Принципы работы у современного движка на дизеле не изменились, но большое черное облако теперь «прячется» в сажевый фильтр. Загрязненные форсунки также вносят свою лепту в этот процесс, и в этом случае вся «чернота» прячется в фильтре.
- Вторая проблема — эксплуатация на топливе с высоким содержанием серы. В этом случае устройства забиваются частицами, для окисления которых нужны очень высокие температуры, зачастую недостижимые в обычных условиях и небезопасные с точки зрения риска возгорания. Эти отложения обычно более светлого цвета.
- Аналогичную проблему вызывает и применение неподходящих смазочных материалов. Несмотря на то, что у исправного двигателя в камеру сгорания попадает минимальное количество масла, по данным разных производителей это чревато сокращением ресурса сажевого фильтра вплоть до 30-50%.
Загорелась лампочка системы сажевого фильтра
Как понять, что забит сажевый фильтр на дизеле? Первым признаком будет резкое падение мощности двигателя, невозможность его работы на высоких оборотах. То есть в один «прекрасный день» на приборной панели дизельного автомобиля загорается контрольная лампа забитого сажевого фильтра. Часто это событие вызывает приступ паники, активный поиск в интернете цен на замену или операцию по удалению. Второй приступ обычно наступает после осознания размера денежных затрат. Но лучше спокойно разобраться с тем, что означает сообщение от блока управления двигателем.
В большинстве случаев, если лампа загорелась в одиночестве — это означает засорение фильтра от 50 до 70% и необходимость в ближайшее время обеспечить автомобилю возможность «прожечь» сажевый фильтр. Для этого выполните отложенный «на потом» выезд за город, и автомобиль скажет Вам «спасибо», погасив страшную лампу или убрав сообщение.
Важно отметить, что затягивать с поездкой не стоит, так как при превышении степени засорения до 70% к уже горящей лампе добавится указание «check engine». В этом случае придется ехать в сервис и проводить одну из двух процедур: специальную сервисную регенерацию или очистку сажевого фильтра.
Очистка сажевого фильтра самостоятельно
Физически выполнить очистку сажевого фильтра без сервисного оборудования невозможно, но, несмотря на это, можно химически облегчить его естественную регенерацию.
В ассортименте компании LIQUI MOLY есть специальная присадка для уменьшения сажеобразования и облегчения прожига устройства Diesel Partikelfilter Schutz. Данный продукт создан специально для автомобилей, которые эксплуатируются в неблагоприятных условиях для самоочистки (прежде всего, городских условиях). С одной стороны этот инновационный продукт увеличивает полноту сгорания дизельного топлива и уменьшает образование сажи. С другой содержащиеся в нем компоненты облегчают окисление уже накопленных в сажевом фильтре частиц, за счет чего производят очистку сажевого фильтра в условиях обычной эксплуатации. Помните, профилактика проще и дешевле, чем лечение.
Если ситуация не была запущенной в плане забивки фильтрующей системы, то поможет своевременный визит в сервис. Там произведут очистку сажевого фильтра при помощи промывки специальным сервисным составом. Процедура полностью восстанавливает работоспособность сажевого фильтра.
Итог
Из всего вышесказанного следует, что проблем с сажевым фильтром и необходимостью его полной замены или частной очистки будет значительно меньше при правильном подходе к условиям эксплуатации дизельного автомобиля.
Сажевый фильтр
По мере развития дизельных двигателей и тщательного мониторинга выбросов от транспортных средств производители используют все больше и больше устройств для контроля выбросов, чтобы лучше защитить окружающую среду и уменьшить неприглядные «черные облака», которые характерны для старых дизельных автомобилей.
Одной из таких систем является дизельный сажевый фильтр (DPF), который находится в выхлопной системе и фильтрует вредные углеродные частицы, образующиеся в цикле сгорания, предотвращая выброс этих частиц в атмосферу.
Что такое сажевый фильтр?
Дизельный сажевый фильтр (DPF) – это фильтр, который улавливает и накапливает сажу из выхлопных газов (некоторые называют их улавливателями сажи), чтобы снизить выбросы дизельных легковых и грузовых автомобилей. Фильтр предназначен для снижения выбросов твердых частиц и сажи из дизельного топлива на 80%. Это достигается за счет улавливания частиц в самом фильтре. Но поскольку они имеют ограниченную емкость, эту захваченную сажу необходимо периодически опорожнять или «сжигать» для регенерации DPF.
Этот процесс регенерации полностью сжигает излишки сажи, отложившейся в фильтре, уменьшая вредные выбросы выхлопных газов и помогает предотвратить контрольный черный дым, который вы привыкли видеть от дизельных автомобилей, особенно при ускорении.
DPF, впервые установленный на дизельные автомобили с 2007 года, вызывает путаницу и, во многих случаях, вызывает дорогостоящие счета за ремонт для водителей из-за отсутствия знаний о системе.
Блок управления двигателем (ЭБУ) контролирует уровень насыщения внутри фильтра и, когда он достигает определенного процента, увеличивает температуру внутри выхлопных газов, чтобы «сжечь» частицы.
Процедура регенерации сажевого фильтра вашего автомобиля, а также вся информация о системе будет указана в руководстве пользователя.
Существует три различных типа методов регенерации DPF:
- Пассивная регенерация
- Активная регенерация
- Принудительная регенерация
- Пассивная регенерация
Пассивная регенерация происходит автоматически, на приборной панели не загораются сигнальные лампы. В основном это происходит на шоссе, когда скорость автомобиля и температура выхлопных газов высоки. Однако в зависимости от того, как используется автомобиль, это может быть невозможно. Стоп-старт вождения или поездки по городу не позволят выхлопным газам нагреться до температуры для выполнения этой регенерации.
Как только ЭБУ считывает, что содержание сажи достигает определенного предела (обычно около 45%), он инициирует так называемый дожигающий впрыск топлива. Эта процедура позволяет впрыснуть небольшое количество топлива в двигатель после основного цикла сгорания, чтобы повысить температуру выхлопных газов и запустить процесс регенерации.
ЭБУ обычно выдает предупреждение на приборной панели, чтобы предупредить водителя о том, что идет процесс регенерации.
В зависимости от вашего автомобиля вам нужно будет поддерживать на нем определенную скорость и определенную частоту вращения двигателя, пока предупреждение не будет отключено.
Процедура должна быть описана в руководстве вашего владельца, но приблизительное руководство должно поддерживать скорость двигателя более 2000 об / мин и скорость автомобиля более 40 миль в час.
В зависимости от уровня насыщения этот процесс может занять от 5 до 30 минут.
Вы можете заметить повышенный расход топлива, постоянную работу охлаждающих вентиляторов и легкий едкий запах от автомобиля в этот период. Это нормально, поскольку температура выхлопных газов достигает 600 градусов, чтобы сгореть частицы.
Если процесс прерывается и регенерация не может быть завершена, ЭБУ активирует «Режим пониженного энергопотребления» или «Ароматный дом». Это ограничит мощность, чтобы предотвратить повреждение двигателя или выхлопных систем. Когда автомобиль переходит в этот режим, загораются сигнальные лампы DPF и двигателя.
Если загораются сигнальные лампы DPF и двигателя, окончательная регенерация должна быть завершена. Это называется принудительной регенерацией. Транспортное средство необходимо будет осторожно вести или отбуксировать на ремонтную станцию, чтобы вручную регенерировать сажевый фильтр.
Этот процесс выполняется путем подключения диагностического сканирующего прибора к автомобилю и принудительного проведения регенерации. Это может быть дорогостоящим мероприятием, так как масло и масляный фильтр потребуют замены после завершения обслуживания. Это связано с дополнительным количеством топлива, которое добавляется после цикла сгорания, поскольку часть его проникает в поддон и разбавляет масло.
В зависимости от того, насколько заблокирован DPF, может случиться так, что эти процедуры регенерации не могут полностью очистить DPF. Единственный способ полностью удалить частицы – это снять фильтр с автомобиля и профессионально очистить его или полностью заменить фильтр. Это чрезвычайно дорогое мероприятие, поскольку замена сажевых фильтров может стоить многие тысячи долларов !
Что может помешать нормальной регенерации ?
Частые короткие поездки, такие как езда по городу с остановками и запуском, которые не позволяют двигателю достигать правильной рабочей температуры
Использование неправильного типа масла – автомобили, оборудованные DPF, требуют масла с низким содержанием золы и серы, чтобы предотвратить возникновение избыточных отложений.
Проблема с другим устройством контроля выбросов, таким как система рециркуляции выхлопных газов (EGR), или проблема с впуском воздуха или топливной системой. Низкий уровень топлива – большинство автомобилей не будут выполнять цикл регенерации, если уровень топлива ниже бака. Просроченный интервал технического обслуживания – низкое качество или уровень масла препятствуют регенерации. Горит сигнальная лампа двигателя – сигнальная лампа или диагностический код неисправности, хранящийся в ЭБУ, могут препятствовать регенерации. При покупке автомобиля с дизельным двигателем важно проверить, оснащен ли он сажевым фильтром, и позволит ли ваш стиль вождения использовать систему в полную силу, или это вызовет у вас головные боли и вызовет дорогостоящий ремонт. долгий пробег.