Сажевый фильтр. Проблемы с регенерацией. Сажевый фильтр для бензинового двигателя За что отвечает сажевый фильтр

Различные виды топлива, применяемые на бензиновых и дизельных двигателях, а также принципиальная разница в способах воспламенения горючей смеси в цилиндрах, требуют от конструкторов по-разному подходить к проблеме очистки выхлопных газов.
Ужесточение требований к содержанию вредных веществ в отработанных газах коснулось и норм, устанавливающих максимальное количество твёрдых частиц, в них содержащихся. В связи с этим потребовалось оснащение выхлопной системы дизельных двигателей противосажевым, или, как принято его называть, сажевым фильтром.
Разберёмся, что это такое – сажевый фильтр на дизеле, какие особенности имеет эксплуатация автомобиля, выхлопная система которого оборудована сажевым фильтром.

Схема работы сажевого фильтра на дизеле

Сажевый фильтр предназначен для улавливания твёрдых частиц (сажи) в отработанных газах дизеля.

Этот элемент выпускной системы предназначен для улавливания твёрдых частиц (сажи), содержащихся в отработанных газах дизельного мотора.
Соответственно, устанавливается он в выпускном тракте – причём, в зависимости от конструктивных особенностей авто и самого фильтра, стоять он может сразу после приёмной трубы или уже после катализатора. Некоторые конструкции сочетают в себе сажевый фильтр и катализатор, элементы которых расположены в едином корпусе.

Как работает сажевый фильтр на дизеле

Выхлопные газы поступают в закрытые каналы и диффундируют через их стенки, попадая в каналы открытые. Далее газы продолжают движение по выпускной системе уже очищенными от частиц сажи и, в зависимости от конструкции системы выпуска, попадают либо в катализатор, либо в глушитель.
В поперечном разрезе каналы сажевого фильтра обычно напоминают правильные восьмиугольники – именно такая форма способствует максимальному удержанию сажи фильтром. Фильтрующий элемент изготовлен из карбида кремния и заключён в металлический корпус, по форме не напоминающий остальные детали выпускной системы. Задерживать сажу другим способом невозможно из-за малых размеров её частиц – около 0,05 мкм.

Эксплуатация авто с сажевым фильтром

Забитый сажей фильтрующий элемент

Что такое сажевый фильтр на авто с точки зрения водителя, желающего добиться максимальной отдачи от двигателя?
Это, в первую очередь, помеха на пути отработанных газов – особенно, когда тот забит сажей. Есть три пути устранения этой помехи или уменьшения сопротивления:

Сажевый фильтр это помеха на пути отработанных газов – особенно, когда он забит сажей.

очистка сажевого фильтра;
его замена;
удаление фильтра вообще.

Срок службы сажевого фильтра на дизеле составляет в среднем около 150 000 – 180 000 км. Если авто эксплуатируется не интенсивно, то это достаточно большой пробег, и можно заменить фильтр, не прибегая к дополнительным действиям – перепрошивке ЭБУ двигателя, например. Но в том случае, если автомобиль напряжённо трудится, и такое расстояние «покрывает» за два-три месяца, то предпочтительнее совсем исключить этот элемент из выхлопной системы – цены на сажевые фильтры, устанавливаемые на дизеля, стартуют от 900 евро, да и моторное масло для дизеля с сажевым фильтром использовать предусматривается специальное и стоит оно дороже «обычного».

Автоматическая чистка сажевого фильтра на дизеле

Для управления системами самоочистки и (или) для подачи сигнала водителю о том, что фильтр забит сажей, в его корпус вмонтированы датчики. В случае нарушения пропускной способности фильтра на панели приборов загорается лампа «DPF» (Diesel Particulate Filter).
Кроме того, если сажевый фильтр на дизеле забит, проявляются следующие симптомы:

уменьшается мощность и тяговые качества двигателя;
увеличивается расход топлива;
начинают «плавать» обороты холостого хода.

Опытный водитель также отметит и изменение звука работы мотора.

Современные дизельные двигатели оборудованы электроникой, которая может включить режим самоочистки фильтра. Как правило, самоочистка осуществляется одним из двух способов:

Современный дизельлные автомобили оборудованы электроникой, которая может включить режим самоочистки сажевого фильтра.

ЭБУ двигателя, обработав сигнал с датчика, установленного в сажевом фильтре, подаёт соответствующий сигнал (Exhaust Gas Recirculation), которая соединяет выпускной и впускной тракты, перепуская через часть отработанных газов обратно в цилиндры. Изменяя положение заслонки клапана, система EGR формирует воздушный поток таким образом, что поступающие в сажевый фильтр газы имеют температуру выше обычной, и сажа выгорает.
Некоторые авто оснащены дополнительной ёмкостью, где содержится специальный состав, при попадании которого в сажевый фильтр загрязнения также выгорают. Управляет всем процессом также электроника.

Как очистить сажевый фильтр на дизеле самому?

Сажевый фильтр забивается, как правило, от недостаточного нагрева его наполнителя, что приводит к плохому выгоранию загрязнений. Обычно это происходит при городском режиме движения – когда недостаточные обороты двигателя не благоприятствуют прогреву выпускного тракта. Вдобавок, при работе двигателя на холостом ходу или на малых оборотах в цилиндры поступает обогащённая топливная смесь, которая не сгорает полностью.
Если конструкция авто предусматривает только информирование водителя о том, что фильтр засорен, то нужно обеспечить работу мотора на высоких оборотах – чтобы поднять температуру «выхлопа». Проще говоря – нужно «покататься с ветерком».
Также можно промыть сажевый фильтр специальным раствором, предварительно сняв с машины. Для качественной промывки следует заполнять корпус фильтра целиком. Впрочем, подробная инструкция по применению промывочного средства, как правило, напечатана прямо на этикетке и не предусматривает применения каких-либо дополнительных приспособлений.

Как удалить сажевый фильтр на дизеле

Корпус сажевого фильтра без фильтрующего элемента

В зависимости от особенностей конструктивного исполнения удаление фильтра можно осуществить такими способами:

Часто владельцы авто просто удаляют сажевый фильтр, поскольку его замена стоит весьма дорого.

Удалить наполнитель фильтра, не разбирая его корпус – попросту раздробив любым подходящим инструментом. Катализатор, например, иногда «выбивают» ломом.
Вскрыть корпус и после «чистки» заварить его.
Изготовить из подходящей трубы вставку – но это потребует подгонки фланцев, что сложнее, чем предыдущие два способа.

Самым сложной в этой процедуре может оказаться последующая «перепрошивка» ЭБУ – без изменения программы неизбежны нарушения в работе двигателя после удаления фильтра.
Последствиями же удаления сажевого фильтра на дизеле является:

уменьшение расхода солярки;
улучшение динамики разгона и тяги двигателя;
снижение расходов на содержание авто;
возможные штрафы, особенно за пределами РФ.

В заключение можно сказать, что экологи взялись решать проблему с излишками сажи «не с того конца». Дополнительные расходы, связанные с обслуживанием дизельных агрегатов, оборудованных сажевыми фильтрами, легли на плечи рядовых автомобилистов. Хотя правильнее было бы добиваться производства более качественного топлива, не поднимая его стоимости. Особенно это касается отечественных нефтепереработчиков. Более 15 лет назад сотрудники одной из французских лабораторий, произведя анализ российской солярки, сделали вывод, что данная жидкость не является дизельным топливом вообще.

Как и бензиновые двигатели, дизельные моторы оборудуются фильтром очистки отработанных газов. Но, поскольку принцип воспламенения топлива у двигателей этих двух типов разнится, то и фильтры отработанных газов у дизельного и бензинового мотора существенно отличаются друг от друга.

Стоит отметить, что, если каталитические нейтрализаторы отработанных газов устанавливаются в систему выхлопа бензиновых моторов уже давно, то сажевые фильтры стали устанавливаться в обязательном порядке на дизельные моторы гораздо позже – после введения в действие экологических нормативов Евро-5.

Из самого наименования устройства понятно, что его основной задачей является фильтрация выхлопа мотора от содержащихся частиц сажи. Сажевый фильтр современного дизеля задерживает до 90% количества сажи, содержащейся в выхлопе. Внешне сажевый фильтр являет собой небольшой металлический цилиндр, наполненный особым жаропрочным керамическим материалом. Благодаря ячеистой структуре керамического наполнителя фильтр задерживает мельчайшие частицы, образующиеся в результате сгорания. Фактически, сажевый фильтр это – часть глушителя, предназначенная для очистки выхлопа.

Принцип работы сажевого фильтра

Работу сажевых фильтров принято разбивать на два этапа: непосредственно фильтрация отработанных газов (захват сажи) и регенерация фильтра. На этапе захвата сажи внутри фильтра, в отличии от каталитического нейтрализатора бензинового мотора, не происходит никаких сложных химических или физических процессов. Особая мелкоячеистая керамическая структура внутренней части фильтра просеивает выхлопные газы, задерживая на своих стенках частицы сажи. При этом даже самые эффективные фильтры не способны полностью исключить попадание сажи в атмосферу, пропуская микрочастицы размером от 0.1 до 0.5 мкм. Впрочем, содержание частиц такой величины в выхлопе дизельного мотора не превышает 5-10%.

Естественно, что со временем количество уловленной сажи в фильтре достигает критического показателя – фильтр забивается все больше и больше, и после определенного момента это начинает сказываться на производительности работы силового агрегата в целом: падает мощность мотора, повышается топливные расход. На очистку или регенерацию сажевого фильтра направлен второй этап работы устройства. В отличии от процесса фильтрации этап регенерации фильтра является весьма сложным процессом. Регенерация сажевых фильтров реализована разными автопроизводителями по-разному. Правда, суть всех этих решений едина – очистка ячеек фильтра от забившейся сажи.

В большинстве случаев сажевый фильтр представляет собой комбинированной устройство, объединяющее противосажевый фильтрующий элемент и каталитический нейтрализатор вредных отработанных газов. Типичным примером являются сажевые фильтры, применяемые на своих автомобилях компанией Volkswagen. Таким образом, разработчики не только реализуют требования по очистке выхлопа, но и обеспечивают процесс очистки фильтрующего противосажевого элемента. Устройство комбинированного фильтра таково: внутри корпуса фильтра располагаются жаропрочные ячейки из карбида кремния с каналами минимального сечения. Эти ячейки являются фильтрующим элементом, борющимся с сажей. Внутренние боковины корпуса фильтра изготовлены из специального каталитического материала (как правило, титана), способствующего окислению и сгоранию угарного и углекислого газов. Дополнительная функция нейтрализатора в данном случае заключается в его способности разогревать сажевый фильтр до температуры порядка 500 °С. Как правило, такой температуры вполне достаточно для того, чтобы скопившиеся частицы сажи просто выгорели сами собой, очистив тем самым ячейки фильтра. Такой процесс принято называть пассивной регенерацией сажевого фильтра.

Однако эффективность пассивной регенерации сажевого фильтра на дизеле достигается только при относительно длительной работе мотора под нагрузкой, например, в продолжительной поездке по загородной трассе на высоких скоростях. Ведь только тогда в фильтре достигается высокая температура, достаточная для выжигания накопившейся сажи. Если заполнение сажей достигло критического уровня, а разогреть фильтр не удается в силу недостаточной нагрузки на двигатель (езда на короткие расстояния или нечастое передвижение по городу), но при этом датчики фиксируют засорение фильтра сверх допустимой нормы, запускается процесс активной очистки сажевого фильтра. Этот процесс предполагает подачу дополнительной порции топлива в цилиндры двигателя вслед за основной частью солярки. Затем перекрывается клапан EGR, а при необходимости электроника временно меняет алгоритм стандартного управления геометрией турбины. Не прогоревшая топливная смесь попадает в катализатор сквозь впускной коллектор, после чего происходит дожиг смеси, существенно повышающий температуру выхлопных газов. Поступающие в сажевый фильтр выхлопные газы достигают 500-700°С и моментально выжигают из забившихся ячеек фильтра сажу.

Очевидным свидетельством запуска процесса активной регенерации фильтра будут неожиданные кратковременные выхлопы черного дыма. При этом приборы покажут моментальное и непродолжительное повышение оборотов мотора на холостом ходу с одновременным всплеском топливного расхода. Стоит отметить, что вся процедура принудительной очистки полностью автоматизирована и не требует вмешательства владельца машины. Электроника считывает данные с датчиков, установленных до фильтра и после него, при восстановлении нужного уровня давления процесс активной регенерации заканчивается, а работа двигателя возвращается в штатный режим.

Некоторые производители, не использующие комбинированные устройства очистки выхлопа дизельного мотора, применяют фильтры с отдельным катализатором. Здесь очистка фильтра происходит посредством автоматического впрыска в топливо специальной присадки. При наполнении сажевого фильтра и падении мощности мотора система впрыска нагнетает присадку в топливо. После сгорания такой смеси в выхлопной системе достигается чрезвычайно высокая температура, превышающая 600 °С. Кроме того, активное вещество присадки при сгорании с соляркой не распадается, а попадает в раскаленный сажевый фильтр, где, сгорая, поднимает температуру до 900 °С, обеспечивая мгновенное выжигание сажи и быструю очистку фильтра. Учитывая кратковременность воздействия сверхвысокой температуры и прочность материалов, из которых изготавливаются фильтры, система выхлопа не разрушается.

Удаление сажевого фильтра – способы и последствия

К сожалению, частая регенерация негативным образом влияет на двигатель машины. Во время регенерации обогащенная топливная смесь сгорает не полностью и попадает в моторное масло. В результате масло разжижается, увеличиваясь в объеме. Защитные и смазывающие свойства масла снижаются, кроме того, жидкое масло легко преодолевает уплотнения, вызывая риск попадания в интеркулер и цилиндры.

Срок службы сажевых фильтров достигает 110-120 тыс. км пробега автомобиля. Однако, учитывая низкое качество отечественной солярки, нередки случаи, когда замена фильтра на новом автомобиле требовалась уже через 25-30 тыс. км пробега. В зависимости от модели машины стоимость фильтра для выхлопной системы дизельного мотора колеблется в интервале от 900 до 3000 евро.

Эффективной альтернативой замены сажевого фильтра будет его удаление. Удалив фильтр, владелец машины избавит себя от проблем, связанных с регулярными засорами и необходимостью очистки устройства. Тяговые характеристики такого автомобиля заметно возрастают, а топливный расход уменьшается. Кроме того, отпадает необходимость применения специальных моторных масел, требующихся для автомобилей с сажевыми фильтрами. Что касается возможных негативных последствий удаления фильтра, то при правильном демонтаже устройства помимо возрастания вредных выбросов продуктов сгорания топлива до уровня требования Евро-3 ничего страшного с автомобилем не произойдет.

Сегодня многие автосервисы предлагают услугу удаления сажевого фильтра. Однако доверяться «гаражным» специалистам довольно опасно. Подобный вариант чреват повреждением датчиков системы выхлопа, что приводит к включению аварийного режима работы автомобиля и последующему ремонту. Чтобы правильно удалить сажевый фильтр, необходимо выполнить несколько шагов, включая предварительную компьютерную диагностику, перепрограммирование ЭБУ и последующий технический демонтаж устройства.

В 2004 году в Европе были введены нормы Евро-4, в соответствии с которыми во всех новых автомобилях наличие сажевого фильтра обязательно. Сам же элемент применяется в выхлопных системах автомобилей с 2001 года, однако тогда лишь немногие производители устанавливали его. Так что это - сажевый фильтр на дизеле, для чего он нужен? Давайте определим предназначение данного элемента, его работу и попытаемся понять, почему многие автовладельцы вообще удаляют его из системы.

Что это - сажевый фильтр на дизеле?

Это элемент выхлопной системы автомобиля, который снижает выброс сажевых частиц в атмосферу. Его использование снижает содержание сажи в выхлопных газах на 80-100%. В борьбе за чистоту окружающей среды все автомобили, производимые в Европе, с 2004 года должны оснащаться подобным фильтром.

В зависимости от конструкции это устройство может быть отдельным элементом выхлопной системы, а может соединяться с каталитическим нейтрализатором, хотя принцип от этого не меняется.

Работа

Работа сажевого фильтра основана на двух последовательных этапах: фильтрация сажи и последующая регенерация. При фильтрации сажа оседает на стенках, а очищенные выхлопные газы выбрасываются в атмосферу. При этом частицы размером 0,1-1 мкм могут проходить сквозь фильтр. Их доля составляет около 5% от общего числа. Впрочем, для человека опасными являются именно они.

Скопившиеся внутри частицы сажи могут создавать препятствие для прохода отработанных выхлопных газов, из-за чего мощность двигателя падает. Поэтому периодически проводится регенерация сажевого фильтра. В зависимости от предусмотренной производителем конструкции процесс регенерации может проходить по-разному. Теперь, когда мы понимаем, что это - сажевый фильтр на дизеле, можно более детально рассмотреть вопрос регенерации.

Каталитическое покрытие - что это?

Фильтр, если он объединен с нейтрализатором, имеет каталитическое покрытие. Подобные устройства применяются на машинах марки Volkswagen и других зарубежных производителей. Устанавливаются они за выпускным коллектором, недалеко от двигателя - в месте, где температура выхлопных газов является практически максимальной.

Основной конструктивный элемент этого фильтра - матрица, изготовленная из керамики. Она имеет своеобразную ячеистую структуру, которая состоит из каналов малого сечения, поочередно закрытых с обеих сторон. Стенки каналов являются пористыми и выполняют функцию фильтра. На поверхность стенок наносится титан, выступающий в роли катализатора. Вся эта матрица помещается в корпус.

Когда отработавшие газы проходят через данный фильтр, большинство частиц сажи задерживаются на стенках матрицы, а титановый катализатор способствует окислению углеводородов, которые не сгорели в камере сгорания двигателя.

Активная и пассивная регенерация

Как известно, регенерация сажевого фильтра может быть активной или пассивной. При последней окисление сажи происходит непрерывно за счет высокой температуры и действия катализатора. При пассивной регенерации цепочка образований выглядит следующим образом:

Оксиды азота реагируют с кислородом, в результате чего образуются диоксиды азота.
Затем новообразованное вещество вступает в реакцию с сажей (углеродом), что приводит к образованию угарного газа и оксида азота.
Угарный газ и оксид азота взаимодействуют с кислородом, и в результате появляется диоксид азота и углекислого газа.

Если двигатель работает на низких оборотах, то температура газов будет невысокой, из-за чего пассивная регенерация не происходит. В этом случае будет осуществлена принудительная или активная регенерация. Она осуществляется при температуре 600-650 градусов. Достигаются такие температуры с помощью системы управления двигателем. При этой температуре сажа сгорает, то есть вступает в реакцию с кислородом при последующем образовании углекислого газа.

Датчики системы

Для работы сажевого фильтра в "Мерседесе" или других автомобилях предусмотрены целые системы управления и датчиков:

Расходомер воздуха.
Датчик давления в сажевом фильтре.
Датчик температуры газов до сажевого фильтра и после него.

По полученным результатам компьютер автоматически впрыскивает дополнительные объемы топлива в камеру сгорания, снижает подачу воздуха и даже прекращает рециркуляцию выхлопных газов. Все это ведет к повышению температуры выхлопа до значения, при котором регенерация может быть осуществлена.

Автоматическая регенерация

Концерны Peugeot и Citroen разработали фильтр с автоматической регенерацией. Их устанавливают отдельно от каталитического нейтрализатора. В данной конструкции используется метод регенерации, который основан на впрыске в топливо специальных присадок, повышающих температуру выхлопных газов. Такой же способ реализуется в фильтрах других производителей (Ford или Toyota, к примеру).

Здесь он работает следующим образом: когда фильтр по максимуму заполнен частицами сажи, система производит автоматический впрыск в топливо специальной присадки с содержанием церия в составе. Этот элемент при сгорании выделяет большое количество тепла.

Присадка может впрыскиваться по сигналу компьютера несколько раз. Первый раз впрыск осуществляется на такте впрыска топлива. При этом отработавшие газы разогреваются до высокой температуры и нагревают матрицу фильтра до 700 градусов. Затем впрыск присадок осуществляется на такте выпуска газов. При этом церий не сгорает, а вместе с газами попадает в сажевый фильтр. При попадании на раскаленную матрицу топливо с церием воспламеняется, и температура достигает 1000 градусов. При этом сажа сгорает, и таким образом осуществляется регенерация фильтра. Отметим, что хотя температура здесь очень высокая, разрушения матрицы и самого фильтра не происходит.

Сама присадка с церием хранится в отдельной емкости. Одной заправки хватит в среднем на несколько лет работы (около 80000 пробега). Обычно сажевый фильтр на дизель, цена которого является высокой и варьируется в диапазоне 20-100 тысяч рублей (зависит от модели), устойчив к применению топлива низкого качества, однако в данном случае расход присадки может быть увеличен из-за большого образования сажи.

Удаление сажевого фильтра и последствия на дизеле

Эти устройства выходят из строя достаточно часто. Учитывая высокую их стоимость, некоторые владельцы автомобилей не хотят платить за них деньги. Да и зачем, если без них машина нормально ездит? К примеру, на машинах "Рено" дизель с сажевым осадком часто приводит к неисправности данной системы, из-за чего мощность мотора и тяга снижаются, уровень масла в двигателе повышается, возможен даже шипящий звук из двигателя. И все из-за того, что выхлопные газы будут с трудом проходить через систему. При этом компьютер пропишет постоянную ошибку и ограничит работу двигателя (до 3000 об/мин).

Многие мастера на СТО физически снимают фильтр и прошивают "мозги" автомобиля. В результате удаления сажевого фильтра последствием на дизеле становится нормальная работа двигателя. Да, выхлопные газы при этом будут содержать большое количество сажи, что вредит окружающей среде, но это мало кого волнует. Однако после удаления потребуется и прошивка автомобиля, иначе на приборной панели будет ошибка "чек".

Впрочем, на тех же СТО знают, как почистить сажевый фильтр. Но эта услуга стоит денег и помогает лишь на время.

Симптомы неисправности

Как уже было сказано, при неисправности этого фильтра некоторые моторы перестают работать на полную мощность. Автомобиль автоматически отключает турбокомпрессор, переводит двигатель в аварийный режим работы, при котором поднять скорость вращения свыше 3000 об/мин невозможно. Также машина будет потреблять больше топлива, тяга существенно снизится, уровень моторного масла будет выше изначального, а на приборной панели появится знаменитая ошибка Check. Все это и есть типичные признаки неисправности данного модуля.

К счастью, ничего страшного в этом нет. Как вы уже поняли, он легко удаляется без вреда для двигателя или какой-либо его системы. Имеет место только вред окружающей среде и прохожим людям.

В заключение

Многие владельцы автомобилей снимают эти ненужные установки со своих автомобилей и успешно ездят без вреда для двигателя. Теперь вы знаете, что это - сажевый фильтр на дизеле и как он действует. И если на вашем автомобиле он не работает и даже вредит мотору, то его смело можно удалять. К счастью, сегодня эту услугу предлагают на многих СТО. В частности снять это устройство можно с автомобилей "Ниссан", "Мерседес", "Пежо", "Мазда", "Рено". Дизель при дальнейшей работе машины не станет менее эффективным. Напротив, возможна даже прибавка в мощности.

Принцип работы фильтра основан на улавливании твёрдых частиц, которые образуются на выходе из камеры сгорания. Обосновано появление сажи неправильным соотношением пропорций горючей смеси: переизбытком жидкого топлива или нехваткой кислорода. Возникают подобные ситуации в нескольких случаях:

загрязнение воздушного фильтра;
неправильная регулировка зазора на клапанах;
на распределительном вале изношены кулачки;
не отрегулирован момент впрыска;
плохое качество топлива;
протечка форсунок.

Чтобы очищать выхлопные газы от частиц сажи — в конструкцию выхлопной системы установлен специальный фильтр, который расположен между выпускным коллектором и глушителем. Форма конструкции сажевого напоминает металлическую колбу с сердцевиной из многоуровневых пористых стенок в виде ячеек, на которых оседает около 90% сажевых частиц.

Под экологические стандарты Евро-4 и Евро-5 разработаны специальные очистные элементы (DPF и FAP), с отличающимся принципом работы и особенностями конструкции.

Особенности устройства керамической матрицы фильтра — в закрытых каналах с сужающимся восьмиугольным или квадратным сечением до 1 мм, на пористой поверхности которых задерживаются частицы сажи. Устройство фильтра предполагает наличие датчиков: воздуха, температуры и дифференциального давления.

Конструкция представляет открытый вариант «сажеуловителя», который установлен опционально, но редко применяется из-за несовершенной конструкции.

Закрытый тип сажеуловителя — DPF (Diesel Particulare Filter)

Устройство выполнено с каталитическим покрытием сот матрицы. Фильтры подлежат регулярной замене. Редко используется восстановление за счет пассивной очистки перегретыми газами выхлопа. Для выгорания сажи необходимо пропускание картерных газов с предельной температурой, доходящей до 600 °С.

Принцип работы типа DPF — окисление угарного газа выхлопа и улавливание сажевых частиц. Работа фильтра контролируется электронным блоком (ЭБУ), индикация которого расположена на панели управления.

FAP (Filtre a Particules)

Особенность FAP фильтра — активная регенерация матрицы очистительной выхлопной системы. Принцип основан по аналогии с DPF, но имеет функцию принудительного очищения устройства. В специальной ёмкости хранится присадка с церием, которая в момент воспламенения образует температуру до 1000 °С. Этого достаточно для выгорания скоплений сажи в ячейках.

Способы удаления сажевого фильтра

Срок службы фильтра рассчитан на пробег автомобиля до 150 000 километров. Длительная эксплуатация возможна в идеальных технических условиях. На практике срок сокращается в несколько раз. Это обосновано использованием низкого качества топлива, что приводит к повышенному загрязнению ячеек сажевого фильтра.

Первый признак загрязнения сажевого фильтра — ощутимое снижение тяги двигателя и динамики разгона автомобиля.

В отечественных условиях эксплуатации возникает потребность в отключении или удалении фильтра. Характерные признаки износа сажевого фильтра отражаются на работе автомобиля:

плавающие холостые обороты;
увеличение расхода горючего;
запуск двигателя с перебоями;
горит контрольная лампа индикации свечей накала;
на холостом ходе – нехарактерный звук («шипение»);
невозможно развить максимальные обороты двигателя (выше 3000 об/мин).

Визуально определить износ можно по характеру выхлопа — появляется едкий чёрный оттенок и увеличивается обилие дыма.

Заключается в перепрограммировании прошивки контроллера внешним прибором, с соответствующей программой под модель автомобиля.

Перепрошифка осуществляется на дизельных автомобилях, во избежание включения аварийного режима, когда код неисправности диагностируется как полное загрязнение фильтра. Выполнить перепрошивку можно несколькими способами:

установить программу (соответствующую модели автомобиля) от производителя;
прошить версией «нелицензированного» ПО (связанно с дальнейшими рисками);
установить программу блока управления от автомобиля, где конструкция не предусматривает наличие сажевого фильтра по умолчанию (возможно изменение функциональных характеристик).

Метод перепрошивки состоит из нескольких этапов. Сначала проводят компьютерную диагностику на выявление программных ошибок. Устанавливают фактическую причину неполадок в работе системы блока управления. Диагностировав неисправность в работе сажевого фильтра, осуществляют перепрошивку программного обеспечения. «Добраться» к файлу электронного блока управления можно через OBD разъём или выпаяв электронный чип BDM. Корректирование программного файла отразится на показателях работы автомобиля:

увеличатся обороты двигателя в режиме движения, выше 3000 за минуту;
устранится ошибка индикации на панели управления.

К изменению прошивки подходят с особым вниманием, так как возможно отражение на эксплуатационных характеристиках автомобиля (связанных с электронным блоком управления). После стирания компьютером системных ошибок программного обеспечения приступают к механическому удалению элемента.

Физическое удаление

Процесс заключается в удалении банки фильтра, расположенной между глушителем и выпускным коллектором. Мастера демонтируют выхлопную систему и вырезают участок с сажевым фильтром, заменив его трубой с пламегасителем или вварив заглушку. Способ с пламегасителем более актуален — наличие в конструкции датчиков позволяет избежать ошибок ЭБУ. Работа выполняется в течение от 2 до 6 часов — зависит от конструктивных особенностей модели автомобиля.

Установка эмулятора сажевого фильтра

«Обманку», в виде эмулятора сажевого фильтра, устанавливают для возможности перепрошить блок управления без изменений в работе систем. Эмулятор «показывает» контроллерам программы наличие фильтра в системе выхлопа.

Подобная «имитация присутствия» сажевого фильтра не отразится на расходе топлива. Установленное ПО в блоке управления принудительно запускает режим регенерации FAP.

Метод основан на установке обманки с датчиками. Посылаемые на контроллеры сигналы заставляют программу блока управления функционировать в стандартном режиме.

Замена забитого СФ выгоднее с экономической точки зрения. Новый оригинальный фильтр стоит приличных денег. Механическое удаление или установка эмулятора сэкономит финансы, но имеет свои особенности, влияющие на работу автомобиля.

Положительные последствия

Отпадет нужда в незапланированных длительных поездках для прочистки фильтра. Плюсы наблюдаются и в работе блока управления:

устраняются программные ошибки о состоянии сажевого фильтра в аварийном режиме, на панели приборов;
снизится расход масла, за счет отключения регенерации.

Удаление неисправного фильтра положительно скажется на динамике автомобиля и тяговом усилии. Двигатель продолжит стабильную корректную работу, изменится состояние выхлопных газов и снизится обилие дыма.

Отрицательные последствия

Негативные факторы проявятся при длительных поездках в пробках и заправке автомобиля некачественным топливом. Допустимые показатели выброса выхлопных газов превысят установленные экологические нормы, что затруднит прохождение технического контроля. Новое транспортное средство может лишиться гарантийного обслуживания (при удаленном сажевом фильтре). Грузовым автомобилям могут запретить въезд в европейские страны, где усиленно контролируются экологические стандарты выхлопа в окружающую среду. Эксплуатацию и передвижения транспортного средства позволяют при показателях ЕВРО-5.

В общем-то, из названия этого девайса всё ясно: это всего лишь фильтр, который задерживает сажу. Придуман он был в угоду экологии, а значит, изначально против интересов автолюбителей. Хотя было бы глупо говорить, что это совсем уж бесполезная штука. Конечно, это не так. Увидите новую дизельную машину - припадите носом к выхлопной трубе. Отсутствие чёрного налёта на вашем заинтересованном экспериментом лице и кисловатый запах вместо вони сгоревшей солярки - заслуга сажевого фильтра. В целом на этом его заслуги и заканчиваются. Сто (или даже пятьсот) лошадиных сил двигателю он не прибавляет, а пока свежий, то и не отнимает. Проблемы начинаются, когда фильтр оказывается забит сажей. Но об этом - чуть позже. Сначала посмотрим, что он есть такое с технической точки зрения.

Перед нами - сажевый фильтр автомобиля Volkswagen Transporter Т5. Кстати, Т5 - один из лидеров по посещаемости сервиса с необходимостью что-то делать с сажевым фильтром. Итак, фильтр уже демонтирован и лежит перед нами. Неопытному глазу может показаться, что это какая-то железка с проводами. Отчасти так это и есть, но давайте разберёмся в его устройстве.

В одном корпусе здесь совмещены катализатор и сажевый фильтр. Если смотреть от начала выпуска, то первым на дороге отработавших газов окажется катализатор, а вот внутри банки большего диаметра стоит как раз сажевый фильтр. Но посмотрите: тут есть ещё какие-то трубочки и проводочки! Что это такое?

Первый провод отбросим в сторону: это разъём датчика кислорода, который к сажевику никакого отношения не имеет. А вот всё остальное как раз имеет самое непосредственное отношение к фильтру. Один из разъёмов - это разъём датчика температуры. Всего их два, один до фильтра, другой – после (он у нас остался на выпуске позади фильтра, и на фотографии его разъёма нет). Ещё две трубки относятся к датчику дифференциального давления. Как уже ясно из названия, он измеряет не просто давление, а разницу давлений до фильтра и после него. Больше, в общем-то, ничего интересного в фильтре нет. Но давайте посмотрим, как это работает.

Отработавшие газы через катализатор (в данной модели через катализатор, но бывает, что фильтр есть, а катализатора нет) поступают к фильтру. Сам сажевый фильтр состоит из большого числа крипт - глухих перфорированных газовых каналов. Проходя через эти каналы, несгоревшие частицы углерода оседают на их стенках. Задерживать эти частицы сажи и есть задача фильтра. Возникает вопрос: а зачем нужны датчики температуры и датчик дифференциального давления? Эти приборы следят за состоянием фильтра. В блоке управления прописаны параметры температуры и разницы давлений на входе и выходе из фильтра. Если, например, на входе температура очень высокая, а на выходе - слишком низкая, ЭБУ “понимает”, что с фильтром что-то не так. То же самое и с давлением. Если на входе оно слишком высокое, а на выходе - низкое, значит, фильтр забит. Так как забитый сажей фильтр уже не способен пропускать газы в штатном режиме, двигателю приходится тяжело. И в этом случае ситуацию надо исправлять. Тут мы подошли к следующему вопросу, пропустить который нельзя - регенерация сажевого фильтра.

Что такое регенерация?

Регенерация - процедура самоочистки фильтра. Она выполняется по-разному, в зависимости от типа фильтра и непосредственно от алгоритма запуска регенерации.

Сажевые фильтры бывают двух типов: DPF (такой, как на нашем подопытном Транспортёре, такие обычно стоят на немецких автомобилях) и FAP (разработка концерна PSA, стоят на Пежо, Ситроенах, можно встретить на Фордах, Вольво и некоторых других марках). Отличия между DPF и FAP небольшие.

Рассмотрим, как проходит регенерация в фильтрах DPF.

Метод самоочистки прост: всё, что осело в каналах фильтра, выжигается. Для этого используется топливо, подающееся либо дополнительно через форсунки двигателя, либо через отдельную специальную форсунку. При температуре 600-800 градусов сажа в фильтре выгорает (правда, не всегда). FAP отличается наличием специальной жидкости, которая заливается в отдельный бак. Жидкость эта называется Eolys, она выступает в роли катализатора, позволяющего снизить температуру выжигания сажи. В этой системе регенерация проходит при 400-450 градусах.

Регенерация бывает спонтанной и принудительной. В первом случае её запускает ЭБУ исходя из показаний датчиков температуры и дифференциального давления. Помимо этого, блок управления иногда может иметь счётчик израсходованного топлива, и тогда регенерация может быть запущена по достижении прописанного в ЭБУ количества сожжённого топлива. Всё это - спонтанная регенерация. Принудительную, как можно понять из названия, запускают вручную для очистки фильтра, например, в сервисе.

В норме регенерация в зависимости от марки автомобиля и условий его эксплуатации может проходить каждые 1 500 - 5 000 километров. Если она стала запускаться чаще, то фильтру скоро конец: процедура не может обеспечить вхождение параметров температуры и разницы давлений в нормы. Скорее всего, отложения в фильтре перешли в ту стадию, когда сжечь их уже нельзя.

В сервисах не очень любят включать принудительную регенерацию. Во-первых, это может быть просто опасно: температура поднимается сильно, машина должна стоять далеко от горючих и легковоспламеняющихся материалов. Во-вторых, если спонтанная регенерация не помогает, то и принудительная тоже уже вряд ли что-то даст.

Впрочем, ЭБУ не всегда может запустить регенерацию. Для этой процедуры нужны определённые условия: достаточно продолжительное прямолинейное движение автомобиля с относительно равномерной высокой скоростью. В городском режиме таких условий иногда просто нет. А еще начавшуюся регенерацию крайне не рекомендуется прерывать. Это - большое неудобство. Приехали на работу - а тут регенерация в ходу. Сиди и жди 10-15 минут, или лучше вообще езжай по трассе. А если принудительно заглушить мотор, то регенерация не завершится. Стало быть, после последующего запуска и прогрева будет запрос снова и снова, пока процедура не завершится корректно. А это - расход топлива, до 3-4 раз больше на холостых оборотах и в плотном потоке. Это - повышение уровня масла. Со всеми вытекающими: от выдавливания сальников до разноса. И всегда - снижение смазывающей способности масла. В особо тяжёлых случаях, когда регенерация никак не проходит успешно и не завершается - ошибки по превышению предела попыток регенерации или "регенерация невозможна, требуется принудительная". Или подобные ошибки - у разных брендов они разные.

Пожалуй, это всё основное, что нам надо знать о регенерации. Перейдём к следующему вопросу: почему сажевый фильтр выходит из строя.

Что влияет на ресурс сажевого фильтра?

Очевидно, что быстро “убивает” фильтр избыток сажи в отработавших газах. Причин повышения количества сажи всего две: избыток топлива и недостаток воздуха. Первое возможно при неисправности топливной аппаратуры - например, при подтекании форсунки.

Недостаток воздуха могут устроить и сами владельцы. Специалисты сервиса вспоминали случай, когда к ним приехала машина, у которой забитый воздушный фильтр уже стал сворачиваться внутрь воздуховода. Не знаю, как надо не любить свою машину, но, оказывается, бывает и такое.

Иногда воздуха не хватает из-за утечек наддувного воздуха или неправильной работы турбины.

Ну и, разумеется, на дымность влияет качество топлива.

Однако даже если с мотором всё в порядке, со временем фильтр выйдет из строя из-за естественного износа (критического засорения на больших пробегах). И даже если владелец за машиной следит хорошо, короткие зимние поездки от дома до работы или в магазин тоже сокращают ресурс: мотор иногда не успевает прогреваться, а регенерации просто некогда запуститься. И фильтр постепенно забивается сажей. Тут встаёт вопрос: что с ним делать?

Что такое хорошо и что такое плохо

Способов решить возникшую проблему несколько, но хороший среди них только один.

Первый метод - замена фильтр новым. ОК, вроде, неплохо. Только стоит оригинальный фильтр иногда и за сто тысяч рублей. Так что выход хороший, но только для зятя Рокфеллера. Ну, или для самого Рокфеллера. В общем, это всё не для нас.
Второй метод - установка аналога. Это один из наиболее неудачных решений вопроса. Дело в том, что оригинальный фильтр не просто так стоит дорого, в нём используются драгоценные металлы, поэтому его себестоимость никак не может быть низкой. Те аналоги или универсальные фильтры не просто бесполезны, но ещё и опасны. Вы же помните про регенерацию? Так вот, далеко не все из них способны пережить эту операцию, и случаев возгорания зафиксировано достаточно, чтобы отказаться от идеи ставить вместо фильтра какую-то сомнительную ерунду. Кстати, иногда предлагают вместо удалённого фильтра набить банку металлическими опилками - мол, будет то же самое, что и фильтр, но дёшево. Это тоже относится к “сомнительной ерунде”. Такой самопальный фильтр не обеспечит укладывание показателей датчиков фильтра в приемлемые рамки, и ошибки будут возникать снова и снова. А что с такой набивкой и со всем остальным выпуском может произойти при попытках регенерации, лучше даже не представлять.
Ну и, наконец, третий способ - физическое удаление сажевого фильтра с программным удалением его из системы. Вот это - лучший способ избавиться от проблемы раз и навсегда. Никаких фатальных последствий не будет, разве что пропадёт вот та самая кислинка в запахе выхлопа. Но это, думаю, не страшно.

Как удаляют фильтр?

Итак, сначала его снимают с машины. В нашем случае это уже сделано, и фильтр готов пережить все последующие процедуры. Точнее, не пережить, ибо сейчас его надо будет удалить из банки.

Для этого банку разрезают болгаркой. Теперь у нас с одной стороны остался катализатор, который трогать не будем, а с другой - сам фильтр. Последний удаляют двумя способами: выпрессовывают целиком или выдалбливают по кускам. Тут мы видим реализацию второго метода во всей красе.

1 / 3

2 / 3

3 / 3

Давайте рассмотрим извлечённый фрагмент. По цвету видно, что в начале он забит: ближе к началу выпуска он уже почти чёрный. Впрочем, сажа, которую можно собрать пальцем и с внутренней поверхности самой банки, и с поверхности фильтра, говорит о том же.

1 / 5

2 / 5

3 / 5

4 / 5

5 / 5

Теперь пустую банку заваривают. Это можно сделать аргоновой сваркой, можно обычным “полуавтоматом”. Первый способ больше подходит богатым эстетам, ибо он долгий и дорогой, но шов получается красивым. Но необходимости варить именно аргоном нет, сварки “полуавтоматом” тут вполне достаточно. Главное - обработать потом шов средством против коррозии.

1 / 3

2 / 3

3 / 3

Всё, банка собрана. Некоторые предпочитают вместо неё поставить даунпайп - мол, пустая банка будет издавать неприятные звуки. На самом деле в силу конструкции дизеля звук работы не изменится, громче он не станет. Хотя, конечно, если клиент хочет, то почему бы и нет.

Теперь осталось установить банку на место и… заняться программированием.

Как мы помним, есть набор датчиков, которые контролируют работу фильтра. Физическое удаление фильтра изменит их показания, которые могут привести в ступор ЭБУ. Например, отсутствие разницы температур или давлений на входе и выходе заставит его усомниться в корректности работы датчиков или фильтра. И тогда опять появится ошибка, а возможно, и аварийный режим тоже.

И ещё не забываем про регенерацию. Даже если ЭБУ не станет запускать её по показаниям датчиков, он вполне способен сделать это из расчёта израсходованного топлива. Так как после такой “регенерации” пустой банки ничего в показаниях не изменится, блок управления может запускать её бесконечно. В конце концов, это опять приведёт к появлению ошибки в лучшем случае. В худшем - выпуск хорошенько “прожарится” высокой температурой, что тоже не очень хорошо и даже опасно. Наконец, не забываем о том, что для регенерации нужно дополнительное топливо. Наиболее лёгкое последствие - значительно повышенный расход топлива. А вот с тяжёлым лучше вообще не сталкиваться. Наступает оно тогда, когда солярка начинает попадать в масло, вследствие чего его концентрация в картере вырастает настолько, что масло становится уже не маслом, а вполне пригодным для дизеля топливом. Как вы знаете, искра для воспламенения дизелю не нужна, поэтому если мотор начнёт работать на смеси масла с топливом из картера, остановить его выключением зажигания не получится. И начнётся работа двигателя “в разнос”. Зрелище страшное, а для самого мотора такой режим обычно заканчивается именно тем самым разносом.

Но стоит отметить, что главная причина ухода в "разнос" - как раз не удаление сажевого фильтра, а именно его неисправность, из-за которой частые попытки регенерации приводят к повышению уровня масла. Разнос может наступить и при не удаленном фильтре. Впрочем, это тема для отдельного разговора. Пока только скажем, что такой исход при неправильно проведённой работе возможен, а снизить риск может контроль уровня масла. Если он выше нормы - это повод для опасений, и двигатель лучше не запускать вообще.

Одним словом, отключать фильтр в программе просто необходимо. Лучше всего, когда есть возможность просто отключить эту систему. Если свитча нет, то есть и другие способы, о которых говорить не будем - профессиональная тайна.

Ещё надо удалить ошибки сажевого фильтра, но при этом не затронуть всю систему диагностики. Некоторые не самые лучшие “специалисты” грохают всю диагностику, после чего владелец автомобиля ездит потом по другим СТО, где ни в чём не повинные сервисмены пляшут с бубном вокруг машины, которая говорит, что у неё в жизни всё ОК, но при этом не едет.

Вместо заключения

Как вы уже поняли, удаление сажевого фильтра - практически единственный приемлемый способ избавиться от проблемы с этим устройством. И с одной стороны, он не так уж и сложен, но с другой - цена ошибки может быть очень велика.

И уж точно удаление будет дешевле установки нового фильтра (про аналоги говорить не будем, выше уже всё сказано). Правда, и за три копейки вряд ли кто-то выполнит эту работу хорошо, так что выбирать сервис нужно тщательно. Чтобы потом не было мучительно больно…

Ещё один приятный бонус: на моторах с сажевым фильтром необходимо применять специальное масло, которое так и называется - "Для двигателей, оснащенных сажевым фильтром". Оно существенно дороже, чем обычное. А вот после удаления можно лить и обычное.