Сажеві фільтри. Призначення, пристрій, принцип дії

Введення нових стандартів екологічної безпеки автомобілів примушує виробників розробляти все більш досконалі технології, що дозволяють їх продукції повинна відповідати нормативам. Такими прагненнями зумовлена поява цілих сімейств двигунів, які відрізняються низьким рівнем викидів продуктів переробки. Ведеться робота і в інших областях. Так, у 2004 році з'явився сажовий фільтр на дизелі, який мінімізує обсяги шкідливих викидів. Хоча до моменту своєї появи він не був так широко затребуваний, розробники продовжували розвиток ідеї, і в наші дні, відповідно до стандарту «Євро-5», наявність даного пристрою в конструкції автомобіля є обов'язковим.

Для чого потрібен сажовий фільтр?

Пристрої такого типу являють собою засоби очистки відпрацьованих газів. Одразу треба зазначити, що застосовуються сажеві фільтри виключно в дизельних двигунах. У бензинових агрегатах їх аналогом виступає каталізатор. Головним завданням установки є видалення токсичних речовин з вихлопу. Така переробка газів і робить машини більш екологічними. Фільтри можуть бути різними по пристрою, але всі вони виконують завдання зменшення показників вмісту сажі у вихлопах на 80%. На жаль, виконання даної функції тягне за собою масу інших проблем, більшість з яких пов'язана з обслуговуванням самого фільтра. У міру переробки газів пристрій забруднюється і потребує очищення. У крайніх випадках сажеві фільтри видаляються, а на їх місце встановлюються нові компоненти доочищення.

Пристрій фільтра

Блок розміщується за каталітичним нейтралізатором. Деякі варіації фільтра також допускають його конструкційне суміщення з окислювальним нейтралізатором. В таких випадках він розташовується за випускним колектором, де зазначається максимальна температура газів. Головною складовою частиною є матриця, розміщена в металевому корпусі. У стандартних моделях її виготовляють з карбіду кремнію, який відрізняється комірчастою структурою з каналами малого перерізу. Власне, пориста структура бічних стінок в цих каналах і забезпечує виконання очищення. Важливо відзначити, що сажовий фільтр на дизелі є лише частиною цілого комплексу пристроїв та систем, що беруть участь в робочому процесі. У цій групі також беруть участь температурні датчики, силовий агрегат, борт-комп'ютер, турбокомпресор і т. д. Інша справа, що фільтр виконує кінцеву функцію очищення і тому може розглядатися як ключова ланка, так як реалізує фізична затримання шкідливих елементів.

Принцип роботи

Весь процес можна розділити на два етапи – безпосереднє виконання фільтрації і регенерацію сажі. На першій стадії частинки сажі захоплюються, після чого осідають на стінах фільтра. У цьому плані найбільш проблемними є дрібні частинки розміром до 1 мкм, так як їх незначний вага заважає затримання. Хоча частка таких елементів становить лише 5% із загального обсягу, саме вони найбільш небезпечні для людини. Втім, сучасні сажеві фільтри дозволяють ефективно справлятися і з обробкою таких частинок. Другий етап полягає в регенерації осіли елементів. Справа в тому, що їх скупчення у великих обсягах, не лише шкодить самому фільтру, але і скорочує потужність двигуна, оскільки формується перешкоду для проходження наступних газів. У зв'язку з цим заходи з очищення сажових пристроїв є обов'язковою частиною в обслуговуванні автомобіля.

Пасивна очищення фільтра

Даний вид очищення реалізується завдяки впливу високих температур відпрацьованих газів, які можуть досягати 600 °С. Ще одним різновидом пасивного способу регенерації є внесення в паливо різних присадок, які забезпечують ефективне згоряння сажі. В даному випадку також відбувається вплив температури, але на рівні 400-500 °С. Відслідковувати режими термічного впливу дозволяє датчик сажового фільтра, який контролює і деякі параметри роботи двигуна. Однак у деяких умовах експлуатації автомобіля пасивна фільтрація виявляється марною або зовсім неможливою.

Активна очищення фільтра

Це примусовий підхід до очищення фільтра, який грунтується на спеціальному підвищення температурного режиму в середовищі відпрацьованих газів. Накопичується в процесі підтримки таких умов сажа поступово згорає. Головне в активній очищення – це способи, якими досягається висока температура. Серед найбільш поширених методів виділяють пізній паливний впорскування, подачу дизеля на такті випуску і нагрівання мікрохвилями. В окремих випадках очищення фільтр сажі також проводиться електронагрівачем. Прилад можна встановлювати поряд з пристроєм очищення, але перед цим слід ретельно продумати конфігурацію розміщення його компонентів. Управління активним відновленням здійснюється також за участю датчиків, зокрема, застосовуються пристрої для вимірювання тиску і температури.

Як видалити сажовий фільтр?

Незважаючи на застосування сучасних систем очищення, фільтри такого типу рано чи пізно починають заважати роботі двигуна. Це виражається скупченнями сажі, які не видаляються передбаченими способами. Виходом з таких ситуацій може бути демонтаж пристрою. Причому виконується цей захід в два етапи. У першу чергу проводиться механічна операція, в ході якої демонтується безпосередньо сажовий фільтр. Ціна даної процедури варіюється від 7 до 12 тис. руб. До слова, встановлення нового фільтра оцінюється в 30-40 тис. руб., тому лише деякі наважуються на повне оновлення системи очищення. Другий етап полягає в програмному видалення пристрою шляхом перепрошивання блоку управління двигуном.

Висновок

Розробники екологічних нормативів стосовно до автомобілів, безумовно, дбають про майбутнє людства і прагнуть орієнтувати виробників на напрями, найбільш гуманні з точки зору впливу на природу. Кінцевим продуктом розвитку одного з таких напрямків і стали сажеві фільтри, що зменшує шкідливий вплив на екологічну обстановку. При цьому самі автомобілісти отримали разом з новою установкою масу проблем. Досить відзначити необхідність регулярного відстеження ефективності регенерації фільтрів. У разі недостатньої самоочищення пристрою автовласникові нічого не залишається, крім як видалити цей блок або замінити його на новий фільтр. Але в обох випадках витрати будуть неминучі.