DPF&FAP: Все что нужно знать о сажевых фильтрах — в нашем видео блоге.
Сегодня будет много полезной инфы, для интересующихся техническими аспектами — welcome!
Согласно требованиям экологических норм Евро 4, автомобили оснащаются сажевыми фильтрами (DPF – diesel particulatefilter, FAP), предназначенными для снижения выброса в атмосферу сажи. Эти частицы образуются в результате неполного сгорания дизельного топлива.
Чем плох сажевый фильтр?
Когда сажевый фильтр новый, то он работает как задумал завод производитель и его присутствие не сильно отражается на работоспособности двигателя. Однако с пробегом он начинает забиваться и тут автовладельцев поджидает насколько неприятнх моментов
-от активной регенерации повышается расход топлива
-из-за пробки на выхлопе повышается температурный режим двигателя. В частности начинает перегреваться турбина. Данный параметр надо чётко отслеживать. т.к. производители турбин не гарантируют долговечность этого агрегата при значительном повышении показаний EGT (exhaust gas temperature — датчик, измеряющий температуры напосредственно за турбиной)
-при превышении определенного уровня засоренности сильно поднимается давление на выхлопе. Она-то и выдавливает в масло солярку. Попадание в масло солярки как минимум снижает смазочные свойства масла, а как максимум может привести к тому, что дизель пойдёт в разнос.
Выхлопная система с сажевым фильтром обычно имеет следующую компоновку:
Иногда производители совмещают катализатор и сажевый фильтр в одном металлическом корпусе («банке»)
Обычно фильтр располагается в непосредственной близости от двигателя, но есть и установки под днищем автомобиля
Сам фильтр состоит из так называемых сот (матрицы). На стенках этих сот как раз и оседают (фильтруются) недогоревшие частицы дизельного топлива. После фильтрации эти частицы необходимо удалить с поверхности фильтра – произвести регенерацию.
Процесс регенерации происходит при достижении необходимой температуры (около 600-650 градусов). При обычной эксплуатации данная температура достигается крайне редко, особенно при городской эксплуатации в условиях пробок на дорогах. Таким образом, разработчиками данной системы было предусмотрено 2 варианта регенерации:
-пассивная регенерации. Данный вариант предусматривает сгорание сажи при обычной работе двигателя
-активная регенерация. Этот же вариант предусматривает включение особого режима работы двигателя для поднятия температуры выхлопных газов.
Работа сажевого фильтра контролируется электронным блоком управления двигателя (ЭБУ) с помощью определенных датчиков. В зависимости от производителя и конкретного двигателя управление может осуществляться с различными наборами датчиков, однако, всегда присутствуют следующие: датчики температуры до и после (или в самом корпусе) сажевого фильтра, датчик дифференциального давления, который измеряет разность давлений до сажевого фильтра и после него. На основе показаний этих датчиков определяется необходимость включения активной регенерации (определяется уровень засоренности сажевого фильтра)
Основными признаками выхода из строя сажевого фильтра являются:
— индикация ошибок на приборной панели
— потеря мощности двигателя
— увеличение уровня масла
— повышение расхода топлива
— плавающий холостой ход
— частая активная регенерация
К основным причинам можно отнести следующие причины выхода сажевого фильтра из строя:
— некачественное топливо является одним из самых распространенных причин
— неисправность двигателя. Например, если клапан ЕГР «залип» и не происходит рециркуляция отработанных газов, то в фильтр будет направляться гораздо больший поток недогоревших частиц сажи и фильтр может не справиться с возросшим объемом
— нарушение целостности системы выхлопа. Нельзя пренебрегать даже небольшими повреждениями выхлопной системы до фильтра. Если будет нарушена целостность системы, то ЭБУ не сможет точно определить уровень засоренности не включить активную регенерацию. Наиболее частым примером является повреждение гофры. При этом датчики дифференциального давления не будет показывать корректных данных – часть давления будет травиться через повреждения и регенерация не включится
— прерывание активной регенерации. Режим активной регенерации нельзя останавливать, глуша автомобиль. Каждый раз необходимо дожидаться завершения, иначе это приведёт к быстрому выходу фильтра из строя
— частые и непродолжительные по пробегу поездки. В этом случае сажевый фильтр просто физически не будет прогреваться до нужной температуры
Московское представительство компании «Лаборатория Скорости» предлагает услугу по решению проблемы сажевого фильтра для легковых автомобилей и коммерческого транспорта – удалению его из системы автомобиля
Удаление сажевого фильтра разделяется на 2 этапа:
-физическое удаление (вырезка) сот фильтра. Для этого корпус сажевого фильтра демонтируется с автомобиля, в нём выпиливается «окошко», удаляются соты фильтра, «окошко» заваривается и «банка» ставится на место
-программное отключение. Так как программа управления двигателем, как было описано выше, контролирует работу сажевого фильтра, то при его физическом удалении ЭБУ будет диагностировать неисправность фильтра и включать аварийный режим. При программном удалении будут отключены: регенерация сажевого фильтра, «аварийный режим», связанный с его неисправностью, ошибки сажевого фильтра
Удаление сажевого фильтра на сегодняшний день является самым простым и самым дешевым решением
Каждый, кто сталкивался с данной проблемой, рассматривал вариант замены забитого сажевого фильтра на новый фильтр. Однако, данное решение имеет несколько отрицательных моментов:
-высокая цена нового сажевого фильтра. В среднем она варьируется в диапазоне от 60 до 120 тысяч рублей в зависимости от марки и модели автомобиля
-невозможность изменить главную причину быстрого засорения сажевого фильтра. Качество дизельного топлива очень сильно влияет на «скорость» выхода его из строя
-нет гарантии долговечности работы нового сажевого фильтра
-строгие условия эксплуатации автомобиля, оснащенного данной системой. К этим условиям, например, можно отнести требование: «не глушить автомобиль во время принудительной регенерации»
Все про DPF фильтр, устройство и принцип работы, как почистить
DPF – дизельный сажевый фильтр (Diesel Particular Filter) предназначенный для улавливания твердых частиц выхлопных газов, которые возникают при сгорании топлива. Он устанавливается на дизельных автомобилях за первым или вторым (если их два) каталитическим нейтрализатором (по схеме от двигателя).
Когда появились, виды устройств
По экологическим нормам «Евро-4» сажевые фильтры DPF начали устанавливаться в Европейских странах на дизельные автомобили с 2001 года.
На некоторых машинах они устанавливаются совместно с катализатором в одном металлическом корпусе, поэтому у многих это вызывает затруднения в их поиске.
Загрязнения, улавливающиеся DPF фильтром, представляют собой сложные соединения углерода с водой, серой, металлами. Размеры их частиц достигают от 10 нм до 1 мкм. В совокупности они формируют сажу и копоть, которые вредны для окружающей среды. Благодаря сажевому фильтру этих соединений в выхлопных газах остается всего 0,1%.
DPF – это английская аббревиатура. Существуют еще Немецкие (RPF — RubPartikelFilter) и Французские (FAP — Filtre a Particules) обозначения.
По способу регенерации (очистки) они делятся на устройства:
Устройство и принцип работы
Рассмотрим на примере работы сажевых фильтров DPF с каталитическим покрытием – как правило, устанавливаются на автомобилях концерна Volkswagen (VW).
Выхлопные газы, покинув каталитический нейтрализатор, обладают высокой температурой, поэтому при изготовлении сажевого фильтра используются высокопрочные, жаростойкие материалы — это керамика в основу которой входит карбид кремния, церий, оксид алюминия, платина. Последний металл играет роль катализатора.
Конструктивно сажевый фильтр DPF представляет из себя металлический корпус, в котором размещена керамическая пористая ячеечная матрица с насквозь пронизывающими ее тонкими отверстиями (крипты — глухие перфорированные газовые каналы). Последние могут быть 4-х или 8 угольные.
Отверстия расположены параллельно движению выхлопных газов. Часть из них с одной стороны открыта, а с другой закрыта. Поэтому одни из них считаются впускным, другие выпускными.
Сами же очистительные элементы выполнены в виде фильтрующих стенок. Они изготовлены из пористого карбида кремния, который сверху сначала покрыт смесью оксида церия и алюминия, а затем платиной.
Особенность платины заключается в том, что данный металл благоприятно влияет на прохождение химической реакции, но при этом сам не меняет свою структуру, не распадается и не создает других химических соединений что очень важно при фильтрации.
Также на корпусе сажевого фильтра DPF расположены датчики дифференциального давления и температуры. Они контролируют степень загрязненности устройства и передают данные на блок управления двигателем. Количество, тип и место расположение датчиков может отличаться для конкретных марок автомобилей.
Принцип работы заключается в следующем. Попадающие в сажевый фильтр через впускные трубки выхлопные газы начинают искать выход, а он только один — пористый карбид кремния, пройдя через который сажа и копоть в результате сложной химической реакции окисляются (сгорают), превращаясь в углекислый газ.
Дальше очищенные газы через выпускные трубки попадают в выхлопную трубу и уходят в атмосферу. Запахи их при этом существенно отличаются от обычного неочищенного выхлопа.
Этот процесс происходит постоянно до тех пор, пока сажевый фильтр не забьется. Как только это произошло запускается процесс самоочистки в результате которого все загрязнения выгорают. Дальше подробнее.
Как работает регенерация?
На современных автомобилях устанавливают саморегенерирующие сажевые фильтры. Чтобы начался процесс самоочищения автомобиль должен работать в определенном режиме.
Существуют пассивный и активный способы регенерации выхлопных газов.
Первый работает при продолжительно стабильной работе двигателя, к примеру, при загородной езде по трассам с равномерной скоростью. В этот момент фильтр разогревается выхлопными газами до 300-500 0 С. Именно при такой температуре химическая реакция проходит правильно и сажа полностью выгорает.
Важную роль в этом процессе играет катализатор – платина. Данный металл облегчает и ускоряет процесс окисления, который может проходить не при 600-650 0 С, как обычно бывает, а при температуре 300-500 0 С.
Активный способ регенерации включается в работу при перемещении на короткие расстояния, когда приходится часто останавливается (свойственно для городской езды). При этих условиях не выдерживаются необходимые температуры, сажевый фильтр быстро забивается и возможна не полная его очистка.
Особенно это свойственно для зимы, когда за короткую поездку в магазин или на работу двигатель не успевает прогреться и через фильтр проходят еще относительно холодные выхлопные газы при этом процесс очистки не успевает запуститься.
Но важно понимать, что если регенерация уже началась, то ее не рекомендуется прерывать и для города это проблема. Вы выехали на деловую встречу, подъехали к месту, а тут начался процесс очистки, который может длится от четверти до полу часа.
Если заглушить машину, то процесс снова начнется при следующем запуске двигателя. Если часто очистка фильтра остается не завершенной, то любые следующие попытки в итоге приведут к перерасходу топлива, повышению уровня масла, так как мотор будет постоянно работать в нестандартном режиме и даже может пойти в разнос. В скором времени появится сообщение о превышении попыток регенерации.
Также очистка сажевого фильтра по принципу срабатывания делиться на:
Спонтанная очистка включается по команде от блока управления, который ориентируется на показания датчиков температуры и давления. Или если в блоке прописана программа, запускающая регенерацию при определенном количестве сгоревшего топлива или пройденного пути.
Принудительно очистка запускается вручную, обычно это делается в сервисе, но можно сделать и самому, процедура стандартная.
Если все сделано правильно, то двигатель выйдет на обороты 1500 в минуту, это даст возможность прогреться фильтру до 300 0 С. Затем температура в нем резко возрастет до 600-650 0 С и процесс очистки перейдет в активную фазу. Это будет видно по копоти выходящей из выхлопной трубы. Процесс может продолжаться около 30 минут.
Если регенерация не запускается, по причине большого содержания сажи, то можно обмануть систему и немного снизить этот показатель. Так как информацию на ЭБУ о забитости фильтра выдают датчики разности давления, а последний показатель поднимается не сразу, а постепенно, то этим можно воспользоваться.
Заведите автомобиль и сразу же начинайте движение максимально набирая обороты, используйте так называемый спортивный старт. Первых 20 секунд хватит, чтобы дать автомобилю максимального ускорения и немного пробить фильтр. 5-6 попыток улучшат ситуацию.
В автоматическом (спонтанном) режиме запускается специальная программа, которая, в зависимости от марки авто:
Также могут быть технические решения, которые совместно с программным обеспечением управляют:
Все это дополнительно разогревает фильтр до 600-650 0 С. Таким образом функционирует активная регенерация, которая обеспечивает полное сгорание сажи.
Также активная регенерация может проводится химическим методом добавлением различных присадок в топливо. Благодаря этому сажа в выхлопных газах нейтрализуется не при 600 0 С, а при 450 0 С — 500 0 С. Но об этом дальше.
Как правило, срок службы сажевого фильтра DPF 120-200 тыс. км. пробега. Но встречались ситуации, когда фильтр на некоторых авто, к примеру, на Audi Q7, служил 300 тыс. и еще был в рабочем состоянии.
Но если дизельный автомобиль постоянно эксплуатируется в городе и часто заправляется не качественным топливом, то срок работы фильтра значительно уменьшается, так как оба способа регенерации (пассивный и активный) могут не справляться со своими задачами.
Стандартный период запуска регенерации, как правило, происходит каждые 1500 – 2000 км. Все зависит от марки авто, качества дизельного топлива и условий эксплуатации.
Если процесс очистки начал запускаться чаще, то значит фильтр сильно забит и возникшие в нем отложения уже не поддаются самоочистке.
Забитый фильтр создает большое давление в выхлопной системе, так как выход газов затруднен. По этой причине цилиндры плохо очищаются от продуктов горения и это приводит к потере мощности двигателем, срабатывают датчики дифференциального давления и температуры, загорается лампа предупреждения на панели приборов. Так же данная ситуация может способствовать выходу из строя форсунок и другим неисправностям.
Отличия DPF и FAP
Принцип работа фильтров DPF и FAP отличаются. Первый был разработан концерном Volkswagen (VW) и при режимах регенерации предусматривает нагрев выхлопных газов различными способами кроме присадок.
Система FAP наоборот, подразумевает использование присадок в топливо для уменьшения температуры регенерации. Она была разработана концерном Peuqeot-Citroen, но помимо своих моделей (Пежо, Ситроен) устанавливается еще на автомобили, производимые Ford, Volvo и Toyota.
Место размещения сажевых фильтров DPF и FAP одинаково, за катализатором. Но первые находятся с каталитическим нейтрализатором в одном корпусе. Особенно это видано на примере Volkswagen Transporter Т5.
Вторые же устанавливаются как отдельные элементы.
Работа системы FAP происходит следующим образом. В специальном бачке объемом до 5 литров, который обычно размещается внутри топливного бака, находится присадка с церием – называется Eolys.
Количество присадки, которое контролируется поплавковым датчиком в бачке, рассчитано на весь срок службы сажевого фильтра, а это от 120 до 200 тыс. км. пробега. Но в некоторых моделях авто ее объем рассчитан только на 80 тыс. пробега, поэтому приходится присадку доливать.
Активная регенерация в системе FAP включается тогда, когда сажевому фильтру нужно дать хорошую «встряску» и очистить его от застоявшейся сажи.
При забитом фильтре, ЭБУ или специально предназначенный для этого блок, определяет по полученной информации от датчиков степень его загрязненности и рассчитывает нужную порцию присадки, которая с помощью электрического насоса перекачивает в бак.
Благодаря такому решению сажа эффективно сгорает не при 600-650°С, а при 450-500°С.
Недостатком системы Filtre a Particules является то, что, хотя присадка с церием и способствует полному сгоранию сажи, сама она не сгорает и оседает в виде золы на стенках сажевого фильтра. Активная регенерация ситуацию не спасает.
Многие считают, что это уменьшает срок службы очистительного элемента, но на самом деле производитель уже учел этот недостаток в его конструкции. Скорее всего на срок службы больше повлияет качество топлива и игнорирование профилактических мероприятий про который сказано в конце статьи.
Также, не качественная соляра увеличивает расход присадки и доливать ее приходится чаще.
Причины быстрого износа сажевого фильтра
В любом двигателе все взаимосвязано, поэтому если в какой-то системе идет сбой, то это отражается и на работе других систем.
К примеру, не правильно работает топливная система, форсунка льет соляру и идет ее переизбыток. А это значит, что в выхлопных газах образуется большое количество сажи. В результате быстро забивается DPF фильтр и часто запускаются процессы его регенерации.
Также к завышенному количеств сажи в газах приводит недостаток воздуха в системе. К примеру, забился воздушный фильтр, неправильно работает нагнетающая турбина, или где-то идет утечка воздуха. Последнего в цилиндры поступает мало, переобогащенная смесь сгорая образует повышенное количество сажи.
Ну и банальная причина – не качественное топливо, в котором может содержатся завышенное количество примесей, которые сгорая образуют много сажи.
Стоит ли удалять сажевый фильтр и как это сделать?
Фильтр DPF, так же, как и каталитический нейтрализатор, не ремонтируется и не обслуживается, при выходе из строя менять его на новый или перепрошивать ЭБУ и устанавливать обманку датчика загрязнения — каждый решает сам.
Но не нужно забывать про периодическое проведение технического осмотра, где наличие данного элемента выхлопной системы обязательно проверят.
Конечно, если фильтр DPF забит и на панели приборов постоянно горит ошибка, это неправильно. Но важно еще и понимать, что в данной ситуации вы используете не всю мощность автомобиля, увеличится расход топлива, возможен выход из строя форсунок, закисание геометрии турбины, и других неисправностей, как топливной, так и других систем. Мы уже не говорим про экологическую составляющую.
Поэтому, если фильтр DPF окончательно забился, то его лучше поменять на новый. Но не у каждого есть в пределах от 60 до 100 тыс. рублей, особенно, если вы обладатель б/у автомобиля.
В данной ситуации можно пойти тремя путями:
Первый вариант мы не рекомендуем использовать, так как всем понятно, что в изделии за 20 тыс. рублей вряд ли есть платина и другие дорогостоящие металлы.
Как себя поведет устройство не понятно и переживет ли оно хотя бы первую регенерацию без возгорания, тоже под вопросом. Если вам не жалко своего авто и хотите проинспектировать, то дерзайте, только обзаведитесь парочкой дополнительных огнетушителей литров на 10 каждый.
Второй вариант тоже сомнителен, так как внутри банки с металлическими опилками давление и температура будут отличатся от нормативных, прописанных в ЭБУ. На панели приборов постоянно будет гореть ошибка, а частая регенерация все равно быстро выведет устройство из рабочего состояния.
Последний вариант наиболее предпочтителен. Ведь если все сделать правильно, то это не появляется на работу двигателя, разве что добавит пару лошадиных сил. Но тут важно обратиться к хорошим специалистам.
Последний и предпоследние пункты очень важны так как если нарушить систему диагностики, то последующие неисправности будет невозможно выявить, к примеру, двигатель не будет заводиться, а подключённый сканер покажет, что все ОК.
А если не отключить всю систему в ЭБУ, то неправильные показания датчиков вызовет у электроники «ступор» в буквальном смысле слова. Появятся ошибки на панели приборов и возникнуть другие проблемы, к примеру, высветится аварийный режим.
Полезные советы для владельцев дизельных авто
Чтобы продлить срок службы сажевого фильтра и как можно дальше оттянуть его замену, нужно периодически проводить его диагностику и выполнять принудительную активную регенерацию. Делают это на автосервисах химическим или другим методом.
Но не все сервисы берутся за эту работу, так как там понимаю, что если спонтанная активная очистка не помогает, то и принудительная ситуацию вряд ли спасет.
Ну и это очень опасно, так как возникающие большие температуры могут привести к воспламенению горючих жидкостей, которых на автосервисе не мало. Поэтому, как правило, на СТО предлагают свои способы решения проблемы. О них мы писали выше.
Ну а автовладельцев новых дизельных автомобилей может порадовать новость о появлении в ближайшее время сажевых фильтров DPF с ресурсом 250 тыс. км. и более. Всем удачи.
Фап Фап на сажевый фильтр или немного матчасти.
Противосажевые фильтры – незнание рождает сомнения.
Практически все дизельные двигатели современных легковых автомобилей имеют в своём арсенале так называемые «противосажевые фильтры”. Само название отвечает на вопрос, для чего этот фильтр нужен – задерживать частицы сажи, которые появляются в случае неполного сгорания топлива.
Сажевый фильтр представляет собой жаростойкое сито, ячейки которого настолько малы, что, задерживают в своих «клеточках” сажевые «зёрна”. Принцип тот же, как если бы мы просеивали через сито песок, крупу или муку.
Однако, следуя этому принципу и законам логики, когда-нибудь должен настать тот момент, когда основное количество ячеек противосажевого фильтра будет плотно закупорено частичками сажи.
Двигателю становится труднее «дышать”, автомобиль перестаёт демонстрировать ту прыть, которой он обладал сразу после покупки, а на приборной панели то и дело начинают вспыхивать жёлтые, а иногда, даже красные контрольные лампы, зовущие водителя на внеочередное посещение фирменной СТОА, что в свою очередь вызывает мысли о грядущих денежных тратах. Негативные опасения рождают отрицательные эмоции, выплёскивающиеся мыслями о ненадёжности автомобиля и о неудачном выборе объекта покупки.
А зря! Суть морганий контрольных ламп довольно проста и безобидна — противосажевому фильтру нужна очистка. В этом состоит основная причина предубеждений к современному дизелю, следствием которых стала очень небольшая распространённость в России легковых автомобилей, работающих на «тяжёлом” топливе. В то же время, признаем свершившимся тот факт, что владельцы некоторых современных дизельных легковых автомобилей в России часто жалуются на проблемы, связанные с засорением противосажевого фильтра. К сожалению, дальнейший анализ каждой из ситуаций показывает, что большинства проблем можно было бы легко избежать, знай владелец некоторые особенности своего автомобиля, относящиеся к противосажевому фильтру. В конце концов, многих проблем могло бы и совсем не быть, если б изначально покупатель знал – не все противосажевые фильтры одинаковы!
Противосажевые фильтры – что могут и какие бывают.
Попробуем пролить свет на очередной круг мифов и реальностей, витающих вокруг современных легковых автомобилей с дизельными двигателями, ответив на вопросы:
— Противосажевые фильтры: какие они бывают?
— Плюсы и минусы той или иной конструкции?
— Что нужно знать и уметь, чтобы избежать некоторых проблем?
— Что предлагает Peugeot?
Противосажевые фильтры современных дизельных двигателей можно разделить на три группы:
1) PM (Particulare Matter, Particulare Matrix), и/или фильтры открытого типа (далее ФО)
2) DPF (Diesel Particulare Filter), и/или фильтры закрытого типа (далее ФЗ)
3) FAP™ («filtre a particules»), и/или фильтры закрытого типа с функцией регенерации (ФЗР)
PM (Particulare Matter, Particulare Matrix) и/или фильтры открытого типа (ФО)
Являются даже не столько фильтрами, сколько уловителями частиц сажи. ФО представляют собою «улитку”, которая свёрнута из чередующихся между собой гладкого и гофрированного слоя жаростойких металлов. Керамика в ФО обычно не применяется. Этот тип противосажевых фильтров называется «открытым” по причине того, что каждый «гофр” можно рассматривать как открытую с двух сторон металлическую трубку (канал) с внутренним отверстием приведённого диаметра около 0.05 – 0.1 мм. Дожигание частиц сажи до состояния CO2 в ФО происходит за счёт химической реакции с двуокисью азота NO2 под воздействием собственной температуры выхлопных газов.
Такой фильтр позволяет удержать около 50% частиц сажи, то есть, можно сказать, что ФО вдвое сокращает количество вредных выбросов.
Устанавливается на автомобили различных марок, обычно, в качестве опции. По причине своего несовершенства, а также множества побочных эффектов, проявляющихся в реальных условиях эксплуатации, ФО на автомобилях марки Peugeot никогда не применялись и не применяются.
•Относительно простая конструкция и технология изготовления
•Относительно невысокая цена
•Не требуется сложная электронная система для контроля параметров
•Низкая склонность к забиванию благодаря относительно большому приведённому диаметру
•Относительно простая регенерация: для восстановления ФО достаточно демонтировать и промыть спецрастворителями.
«-«
•Низкая эффективность (ФО удерживают около 50% вредных выбросов, в то время как у DPF и FAP™ это значение доходит до 95%).
•Небольшая скорость химических реакций (дожигания частиц сажи), особенно в условиях холодного и влажного климата.
•Практическая невозможность применения систем контроля с обратной связью за состоянием ФО и степенью его «проницаемости”, и по этой причине…
•Склонность ФО к выгоранию металлической «клетчатки”, особенно, в случае различных неисправностей систем впрыска топлива и/или ГРМ, а также применения топлива низкого качества.
•Процесс регенерации (прочистки) ФО требует демонтажа фильтра – операции, включающей в себя большое количество ручных работ, что неизбежно ведёт к удорожанию всего мероприятия.
DPF (Diesel Particulare Filter), и/или фильтры закрытого типа (ФЗ).
Основой ФЗ является реактор из пористого карбида кремния (керамика), пронизанный огромным количеством закрытых микроканалов. Эти микроканалы (приведённый диаметр около 0.08 – 0.10 мм) являются закрытыми, а их совокупность представляет микроклетчатку.
Образно, микроканал ФЗ можно представить в виде трубки, свёрнутой из фильтровальной бумаги и заглушённой с одной из сторон. Частицы сажи, попадающие с выхлопными газами в микроканалы, оседают и удерживаются на его стенках, а очищенные газы, проникая сквозь поры керамических стенок, выходят из фильтра наружу (к катализатору).
Из ФЗ выхлопные газы выходят на 90% очищенными от частиц сажи различного размера.
ФЗ имеют собственную систему, анализирующую степень засорения (забитости) с обратной связью. Анализ происходит при помощи двух датчиков давления, один из которых расположен на входе, а другой на выходе из фильтра.
Ахиллесовой пятой ФЗ является то, что при езде в условиях городских пробок, в выхлопных газах любого, даже самого совершенного дизельного двигателя, будет содержаться увеличенное количество частиц сажи. По этой причине, городской режим движения является самым худшим и опасным для ФЗ. Фильтр, попросту говоря, может быть быстро закупорен частицами сажи, мощность и крутящий момент двигателя упадут, автомобиль «перестанет ехать”.
В случае, когда частицы сажи достаточно сильно закупорили микроканалы клетчатки ФЗ, от осевшей в фильтре сажи следует избавиться при помощи её «выжигания”. Для этого температуру внутри фильтра следует довести до 600 — 800°С, с целью увеличить скорость реакции окисления углерода, содержащегося в саже до состояния CO и CO2. Для «выжигания” сажи из ФЗ в «Руководстве по эксплуатации” на некоторые модели, производители рекомендуют – «…время от времени активировать процесс регенерации фильтра, проезжая примерно 40 км со скоростью 80 км/ч на низких передачах, либо двигаться в обычном режиме, также используя низшую из возможных передач…”. Проблема состоит в том, что обычный водитель не всегда имеет возможность осуществить предписанные «Руководством по эксплуатации” действия. ФЗ забивается сажей ещё больше, и, в конце концов, может выйти из строя.
В качестве полумеры, программы компьютеров управления системой впрыска топлива некоторых дизельных двигателей имеют возможность самостоятельно менять параметры работы двигателя с целью «выжечь” из ФЗ отложения сажи, но их оптимальная работа на практике по-настоящему осуществима обычно только совместно с АКПП, и то, не при всех режимах движения автомобиля.
ФЗ в настоящее время устанавливаются на подавляющее большинство дизельных автомобилей различных марок.
ФЗ типа DPF применялись на первых дизельных двигателях HDi (1998 – 2001г). В настоящее время, в связи с появлением эксклюзивной и более совершенной технологии FAP™, на автомобилях группы PSA, и в частности Peugeot, DPF-фильтры не применяются.
•Практически полное очищение выхлопных газов от сажи (задерживается до 90 – 95% частиц).
•Работоспособность и состояние ФЗ под полным контролем электронной системы с обратной связью.
•Высокая скорость и полнота химических реакций (дожигание частиц сажи до состояния CO и СO2) вне зависимости от наружной температуры и влажности.
•Высокая стойкость к выгоранию начинки по причине применения жаропрочной керамики.
«-«
•Быстро забивается частицами сажи и теряет проницаемость при движении автомобиля в городском режиме и/или при использовании топлива низкого качества.
•Сложный и медленный процесс регенерации ФЗ.
•Обязательное наличие системы диагностики и контроля за состоянием ФЗ.
•Сложная конструкция и технология изготовления, а также высокая себестоимость.
•Необходимость полной замены ФЗ через 60 – 80 000 км.
•Более частая замена ФЗ в условиях применения некачественного дизельного топлива.
FAP™ («filtre a particules»), и/или фильтры закрытого типа с функцией регенерации (ФЗР)
FAP™ – официально зарегистрированное обозначение технологии фильтра закрытого типа с регенерацией, созданной группой PSA Peugeot Citroen. FAP™-фильтр по своей сути является усовершенствованным ФЗ DPF, который дополнен системой автоматической регенерации.
Для регенерации FAP™-фильтра используется специальная цериесодержащая присадка EOLYS™, которая автоматически впрыскивается в дизельное топливо из отдельного резервуара. Присадка впрыскивается в топливный бак регулярно по сигналу системы контроля работоспособности FAP™-фильтра, в результате чего ФЗР практически не может быть забит, тем более, полностью закупорен.
Цериесодержащая присадка EOLYS™ представляет собою жидкий коллоидный раствор дизельного топлива с микрогранулами церия. Микрогранулы состоят из частиц церия, заключённых в нерастворимой оболочке из вещества, по своим свойствам напоминающего желатин. Благодаря своему свойству при окислении (сгорании) выделять большое количество тепла, церий дополнительно разогревает выхлопные газы.
Дополнительно разогретые выхлопные газы, попадая в FAP™-фильтр разогревают жаропрочный керамический реактор до 700°С, в результате чего, все осевшие в микроканалах частички сажи быстро выгорают практически без остатка. Кроме этого, при локальных температурах порядка 1000°С окисляется основное количество сложных углеводородных продуктов неполного сгорания. Примерно через 3 – 5 минут после впрыска присадки EOLYS™ в дизельное топливо, FAP™-фильтр полностью самоочищается и снова готов к полноценной работе.
Самое важное преимущество технологии FAP™ состоит в том, что процесс регенерации фильтра никак не отражается на поведении автомобиля, происходит автоматически и абсолютно незаметно для водителя.
До недавнего времени ФЗР FAP™ являлся единственной в мире системой противосажевого фильтра с регенерацией. Несколько лет назад у некоторых производителей автомобилей (Ford, Toyota, и др.) появились альтернативные FAP™-фильтру PSA разработки фильтров с регенерацией (cDPF, DPNR и др.). Однако, и сегодня FAP™-фильтр считается самой совершенной, надёжной и безотказной системой противосажевого фильтра с регенерацией в мире.
В настоящее время, подавляющее большинство дизельных двигателей автомобилей Peugeot оснащены противосажевыми фильтрами FAP™ III-го поколения.
«+”
— Увеличенный срок службы FAP™-фильтра относительно ФО и ФЗ. При правильной эксплуатации, на практике, срок службы FAP™-фильтра соразмерим со сроком службы самого автомобиля. Практическое отсутствие причин для внеплановой замены FAP™-фильтра.
— Отсутствие избыточного забивания и/или засорения фильтра
— Постоянное присутствие в рабочем состоянии, а значит и отсутствие влияния на характеристики двигателя и автомобиля в целом.
— Самая высокая устойчивость (по отношению к ФО и ФЗ) к эксплуатации на дизельном топливе низкого качества.
— Более низкие затраты при эксплуатации относительно ФЗ (даже более частая заправка жидкостью EOLYS™ оказывается дешевле замены DPF-фильтра).
— Необходимость пополнения запаса жидкости EOLYS™ через 80 – 100 000 км (один раз в течение нескольких лет!)
«-» (это даже не практические, а теоретические минусы)
— Нежелательность эксплуатации FAP™-фильтра при отсутствии жидкости EOLYS™.
— Более частый долив (заправка) жидкости EOLYS™ при эксплуатации автомобиля на дизельном топливе низкого качества.
— Повышенные требования к системе диагностики и контроля за состоянием ФЗ, что, теоретически, делает её более сложной и дорогой.
— Повышенные требования к жаростойкости и жаропрочности материалов реактора FAP™-фильтра в виду работы при температурах, иногда локально превышающих 1000°С.
Регенерация FAP™-фильтра. Как это работает?
1) Церий, заключённый в микрогранулах, содержащихся в «пилотных” и основных порциях топлива, впрыскиваемых системой Common Rail™ в цилиндры дизельного двигателя, никак не влияет на протекание сгорания, но увеличивает температуру выхлопных газов. Такое увеличение температуры не может привести к перегреву двигателя, но подготавливает FAP™-фильтр к регенерации, разогревая рабочую поверхность его реактора (клетчатку).
2) Во время такта выпуска отработавших газов, когда выпускные клапаны открыты, происходит послевпрыск топлива в поток газов, вытесняющихся поршнем из цилиндра. Отработавшие газы, уже частично охлаждённые, не вызывают воспламенение церия, а лишь испаряют желатиновую оболочку микрогранул.
3) В предварительно разогретом виде и с испарённой оболочкой, частицы церия попадают на уже разогретую до необходимой температуры (400 — 600°С) клетчатку FAP™-фильтра.
4) Разогретый церий, будучи задержанным клетчаткой FAP™-фильтра, попадая на поверхность с высокой температурой, в присутствии кислорода отработавших газов и углерода сажи, мгновенно воспламеняется, поджигая частички сажи.
5) Частички сажи, заключённые в клетчатке FAP™-фильтра, будучи вместе с ней разогретыми до 400 — 600°С готовы вступить в реакцию с кислородом: С + О2 = СО2. Необходимо лишь то, что начнёт реакцию! Как известно — для взрыва динамита необходим детонатор, а для розжига костра – маленькая спичка. Роль детонатора/спички в регенерации FAP™-фильтра и выполняет попадающий на поверхность его клетчатки церий. Его микрочастицы, воспламеняясь, поджигают слой частиц сажи, локально поднимая температуру до 1000°С(!). Это, с одной стороны, не приводит к повреждению (выгоранию) керамической решётки (клетчатки), а с другой стороны, максимально быстро и в полном объёме окисляет не только частицы сажи (являющимися разновидностью состояния углерода), но и более сложные составляющие выхлопных газов дизельного двигателя, в том числе и окислы органических соединений.
Сажа
дисперсный углеродный продукт неполного сгорания или термического разложения углеводородов, состоящий из сферических частиц чёрного цвета. Средний размер сажевых частиц 100—3500 Ангстрем (1 Ангстрем = 10-7 мм). Частицы сажи образованы из слоев углеродных атомов, подобных слоям в графите. Поверхность частиц сажи может быть шероховатой или гладкой.
Сажа, образующаяся при работе двигателей внутреннего сгорания, выбрасывается вместе с продуктами горения в атмосферу в виде вредных дымов. Сажа, особенно слипшаяся в более крупные частицы, является сильным канцерогеном. Она может способствовать возникновению различного рода аллергических реакций организма человека. Сажевые частицы в нормальных условиях не взаимодействуют с кислородом воздуха и поэтому удаляются только за счёт процессов осаждения и/или последующего дожигания до состояния CO2, которые идут очень медленно. Поэтому для сохранения здоровья человека необходим жёсткий контроль за полнотой сгорания топлива.
Церий — Се (Cerium), химический элемент III группы периодической системы элементов Менделеева, атомный номер 58, атомная масса 140,12 относится к редкоземельным элементам. Церий был открыт в 1803 г. и назван по имени малой планеты Цереры.
Интерес к церию возник после того, как было обнаружено, что сплавы церия с железом обладают интересным свойством — при ударе кусочка такого сплава о шероховатую стальную поверхность высекаются искры с температурой до 200° С. Такие искры легко воспламеняли вату, паклю и, главное, бензин. В результате возникли зажигалки с широко известными «кремешками». Вначале это были бензиновые, а позже газовые зажигалки, которые начали успешно вытеснять спички (в настоящее время чаще применяют пьезоэлектрические источники искры в зажигалках).
Церий — весьма активный металл. На воздухе он окисляется за несколько суток, образуя серый рассыпающийся порошок. При нагревании на воздухе в виде монолитного блока церий загорается при 160-180° С. Металлический порошок церия, вспыхивает на воздухе в результате энергичного окисления. Церий разлагает воду при кипячении, растворим в минеральных кислотах, устойчив к действию щелочей. Бурно взаимодействует с галогенами, азотом и углеродом (это свойство и используется в FAP™-фильтрах).
Какие правила необходимо соблюдать для нормальной работы FAP™-фильтра в российских условиях эксплуатации.
1) Рекомендуется пользоваться моторным маслом Total Activa/Quartz INEO ECS 5W-30 с низким содержанием сульфатных зол, фосфора и серы. Причина рекомендации о применении этого моторного масла не только в том, что оно обеспечивает нормальную работу дизельного двигателя при температурах окружающей среды до — 25°С. Основное его преимущество состоит в следующем…
Даже самые совершенные в мире двигатели внутреннего сгорания имеют отвод картерных газов (образование которых неизбежно) в систему впуска воздуха. Картерные газы содержат:
•Испарённые частицы моторного масла
•Отработавшие газы
•Продукты реакции моторного масла и отработавших газов
Моторное масло Total Activa/Quartz INEO ECS 5W-30 позволяет не только избавиться от вредного воздействия картерных газов на детали двигателя, но и практически полностью исключить их влияние на работу FAP™-фильтра.
2) Категорически запрещается добавлять в дизельное топливо и/или моторное масло как моющие, так и противоизносные присадки, не рекомендованные сервисной сетью Peugeot!
Независимые исследования преждевременно вышедших из строя FAP™, DPF, и других противосажевых фильтров иногда шокируют своими результатами — в повреждённых керамических клетчатках обнаруживались экзотические оксиды в виде фторо-боро-молибдено-содержащих оксидных композиций (удаление и/или дожиг которых возможен только при сверхвысоких температурах порядка 3000°С!), ставших следствием применения «чудодейственных” присадок с веществами, используемыми обычно в космической промышленности для совершенно иных целей. Будьте бдительны!
3) FAP™-фильтр в настоящее время обладает самой лучшей выносливостью, безотказностью и температурно-химической стойкостью среди противосажевых фильтров. Однако, образно говоря — как любой человеческий организм, помещённый в идеальные условия, может прожить до 120 – 140 лет, но за 3-5 лет может быть уничтожен воздействием алкоголя, табака и наркотиков, так и FAP™-фильтр, при нормальных условиях эксплуатации подлежащий замене через 120 – 140 000 км, может прийти в негодность уже после десятка заправок некачественным топливом.
По этой причине Peugeot рекомендует использовать для дизельных двигателей HDi™ дизельное топливо, отвечающее стандартам EURO-4\5.