Что такое сажевый фильтр в автомобиле на бензине
Перейти к содержимому

Что такое сажевый фильтр в автомобиле на бензине

  • автор:

Что такое сажевый фильтр в автомобиле на бензине

Бензиновый сажевый фильтр получил название GPF � Gasoline Particulate Filter. Первым автомобилем с таким устройством стал Mercedes-Benz S500 в 2014-м году. Точнее говоря, у MB S500 их даже два: по одному в каждом выпускном коллекторе V- образного двигателя.

К 2017-му году в связи с ужесточением экологических норм количество автомобилей с GPF стало расти. Одна только компания Cornig , производящая GPF , в 2018-м году поставила около миллиона таких устройств европейским автопроизводителям.

Причина появления

Раньше считалось, что бензиновые двигатели не коптят, но сегодня эта информация не совсем верна. При сгорании в бензиновом двигателе тоже могут образовываться мельчайшие твердые частицы. Объясняется это внедрением технологии непосредственного впрыска бензина. По этой причине экологический стандарт Евро-5a для автомобилей с непосредственным впрыском уже включает в себя предельные значения массы твердых частиц.

Преимущества непосредственного впрыска очевидны: более низкий расход топлива, высокая мощностная эффективность, в целом меньший выброс вредных веществ. При этом есть один нюанс.

У бензиновых двигателей с непосредственным впрыском капельки топлива при низких температурах с трудом переводятся в газообразное состояние перед сжиганием. Причина заключается в прямом и поэтому слишком коротком пути от форсунки до камеры сгорания. Это способствует образованию сажи в первые минуты после холодного пуска.

Двигатели с распределенным впрыском (во впускной коллектор) этой проблемы лишены: По причине более длинного пути и возникающего при прохождении по нему завихрения мелкие капельки топлива испаряются почти полностью.

Много ли сажи образуется за 1. 2 минуты после холодного пуска? Современные экологические нормы настолько жесткие, что даже это небольшое количество критично. Для уменьшения выброса вредных веществ применяется две категории мер: внутри двигателя и вне его.

Меры внутри двигателя

Каждый автопроизводитель делает что-то свое, но общий принцип примерно один и тот же: применение более точного впрыска. Конкретные изменения конструкции можно рассмотреть на примере двигателей VW EA211 − 1,2 TSI и 1,4 л TSI. Данное семейство задумано для модульной платформы с поперечным расположением двигателя (MQB).

При разработке с самого начала уделялось большое внимание уменьшению количества твердых частиц в выхлопных газах. Главные принятые меры − увеличение давления впрыска, изменение формы камеры сгорания, модифицированные форсунки, иные моменты впрыска.

У предшествующего семейства EA111 давление топлива в системе непосредственного впрыска составляло от 40 до 50 бар на холостом ходу, а максимальное давление − 130 бар.

Бензиновый сажевый фильтр

Первая причина появления этого устройства − скоро экологические нормы станут еще строже. Вторая причина − у каждого автопроизводителя есть такое понятие, как средняя норма выброса по модельному ряду. Существует величина, в которую надо укладываться, а за несоблюдение положены существенные штрафы.

Именно из-за этой средней нормы выбросов практически у каждого автопроизводителя в гамме имеются электромобили. Пусть сами по себе они зачастую пока убыточны, но их нулевой выброс помогает снизить среднюю величину выбросов по модельному ряду. Иначе говоря, дешевле производить электромобили, чем платить штрафы.

Вторая мера по снижению средней токсичности выхлопа модельной гаммы − бензиновый сажевый фильтр, который начинает устанавливаться на самые массовые модели.

Опять же, рассмотрим на примере двигателя VW 1,4 TSI . Сажевый фильтр с каталитическим покрытием расположен близко к двигателю: фланец GPF прилегает непосредственно к турбонагнетателю: это обеспечивает максимально быстрый разогрев до температур, необходимых для регенерации.

Многие нюансы аналогичны дизельным двигателям: требуется применение малозольных масел, существуют факторы, ускоряющие засорение фильтра, также может потребоваться время от времени совершать регенерационные поездки − с определенной скоростью и оборотами двигателя, либо проводить сервисную регенерацию.

При этом есть хорошая новость. Поскольку у двигателей с непосредственным впрыском бензина сажа образуется только во время холодного пуска и в течение короткого времени после него, регенерация требуется очень редко, а ресурс GPF должен быть больше, чем DPF . Пройдет совсем немного времени, и у все большего количества автовладельцев появится шанс проверить, насколько это так.

Що потрібно знати про сажовий фільтр?

Двигуни автомобілів істотно забруднюють навколишнє середовище – особливо міське повітря, яким дихають люди. Поглиблення екологічних проблем робить необхідним більш ретельно очищати автомобільні вихлопні гази. У Європейському Союзі з 2001 року автомобілі, що працюють на дизельному паливі, в обов’язковому порядку комплектують сажовим фільтром (DPF – diesel particulate filter). Це дорогий виріб, який у деяких випадках може викликати неполадки в роботі двигуна. Щоб їх уникнути, користувачам потрібно мати уявлення про те, що таке фільтр сажі в автомобілі.

Призначення сажового фільтра

Найдосконаліші автомобільні двигуни не гарантують повне згоряння палива. З цієї причини потрібно ретельніше очищати відпрацьовані гази, що містять безліч шкідливих речовин, небезпечних для довкілля та людей. В автомобілях з бензиновим двигуном для очищення вихлопу призначений каталітичний нейтралізатор. Призначення каталітичного нейтралізатора – це знищення оксиду вуглецю, відомого як чадний газ; летких вуглеводнів, які сприяють появі смогу; високотоксичних азотних сполук та інших продуктів згоряння бензину. Як каталізатори найчастіше застосовуються платина, паладій та родій. Завдяки контакту з цими металами отруйні сполуки, з яких складаються вихлопні гази, на виході з нейтралізатора перетворюються на абсолютно нешкідливий вуглекислий газ, азот і кисень. Найефективніша робота каталітичного нейтралізатора спостерігається за температур від 400ºС до 800ºС. Щоб каталізатор нагрівся до цієї температури, нейтралізатор встановлюється відразу за випускним колектором двигуна або перед його глушником. Для дизельного двигуна характерний інший принцип займання палива та нижчі температури робочого циклу. Тому склад вихлопних газів відрізняється від бензинового агрегату. Один із продуктів неповного згоряння солярки – це сажа, яка має канцерогенні властивості. Каталітичний нейтралізатор не здатний очистити вихлопні гази від сажі. Тому дрібні сажові частинки, що потрапляють у повітря, не фільтруються дихальною системою людей. Під час вдиху вони потрапляють у легені, осідаючи там. То навіщо потрібен фільтр сажі (СФ)? Щоб унеможливити потрапляння сажі в повітря. У каталізатора для дизельних двигунів (DOC – diesel oxidation catalyst) – особлива конструкція. Цей елемент встановлюють до сажового фільтра або вбудовують безпосередньо в його корпус.

Конструкція та принцип роботи сажового фільтра

Фільтр складається з корпусу, виготовленого з нержавіючої сталі, всередину якого поміщена керамічна насадка з наскрізними каналами квадратного поперечного перерізу. Канали відкриті з однієї зі сторін і заглушені в шаховому порядку на протилежному кінці. Вихлопні гази безперешкодно проходять через пори на стінках каналів, а сажові частинки накопичуються в заглушених кінцях і не несуться в повітря. Зсередини на поверхню корпусу фільтра може наноситися шар каталізатора, який нейтралізує шляхом окислення чадний газ, що міститься у вихлопному газі, а також леткі вуглеводні. У більшості конструкцій сажових фільтрів встановлюють датчики тиску, температури та вмісту залишкового кисню (т.зв. лямбда-зонд).

Автоматичне очищення сажового фільтра

З плином часу сажа товстим шаром осідає на стінках корпусу фільтра, тим самим забиває його, перешкоджаючи викиду вихлопних газів. Внаслідок цього зростає тиск у випускному колекторі та знижується потужність двигуна. У підсумку двигун може заглухнути. Щоб уникнути такої несправності фільтр сажі потрібно регулярно очищати. Метод пасивного чищення полягає в окисленні сажі гарячими вихлопними газами, що мають температуру 500ºС. Цей процес відбувається автоматично під час руху автомобіля. Але для міського циклу характерна їзда на короткі відстані та часті простої в заторах. При цьому вихлопні гази не встигають розігрітися до необхідної температури, тому сажа не вигорає, а починає накопичуватися. Щоб уникнути цього, в паливо додають спеціальні присадки від сажі. Вони дають змогу випалити сажу з фільтра за нижчих, до 300ºС, температур. Також такі присадки зменшують появу нагару в камері згоряння дизельного двигуна. У деяких автомобілях передбачена функція примусової регенерації. Вона активується, якщо диференціальний датчик показує збільшений понад норму перепад тиску вихлопних газів перед і за сажовим фільтром. При цьому у двигун впорскується додаткова порція солярки, яка, згораючи всередині каталітичного нейтралізатора, розігріває фільтр сажі до температури 600ºС. Після того, як сажа вигорає, а перепад тиску газів, що відходять, зменшується, примусову регенерацію припиняють. У деяких виробників автомобілів, наприклад, Пежо, Сітроен, Форд, Тойота, для розігріву сажового фільтра використовується особлива присадка, що містить церій. Вона міститься в спеціальній ємності та періодично впорскується в циліндри двигуна. Завдяки цьому фільтр нагрівається до температур 700-900ºС, а сажа протягом кількох хвилин повністю згорає. Цей процес повністю автоматизований та проходить без участі водія.

Можливі збої в процесі регенерації та необхідність ручного очищення

  • під час поїздок на короткі відстані вихлопні гази не встигають прогрітися до необхідних температур;
  • процес регенерації був перерваний через заглушений двигун;
  • несправність будь-якого датчика сажового фільтра, його поганий контакт або обрив проводів;
  • мала кількість солярки в паливному баку, занижені показання несправного датчика рівня палива, через що автоматичне очищення фільтра не запускається;
  • засмічення або вихід з ладу клапана рециркуляції газів, що відходять (EGR).

У разі накопичення всередині фільтра великої кількості сажі допустимо її ручне видалення методом промивання. Спочатку фільтр демонтують, один з його патрубків глушать, а в інший заливають промивну рідину в необхідному обсязі. Фільтр встановлюють вертикально та періодично струшують. Після закінчення 12 годин рідину зливають, а фільтр в обов’язковому порядку промивають великою кількістю проточної води. Найкращим рішенням буде виконати всі зазначені процедури на СТО, де одночасно виявлять та замінять несправні елементи.

Фахівці з технічного обслуговування автомобілів можуть випалити сажу, що накопичилася у фільтрі, за допомогою спеціального обладнання, до якого відносяться електричні та мікрохвильові нагрівачі для сажових фільтрів, що поєднуються з особливим алгоритмом впорскування дизельного палива у двигуни.

Причини збільшення відкладення сажі у фільтрі

Основною причиною появи великої кількості сажі у фільтрі є неякісне дизельне паливо. Така солярка містить велику концентрацію сірки, що сприяє збільшеному утворенню кислоти та посиленій корозії деталей, водночас перешкоджаючи якнайповнішому згорянню палива. Тому, якщо ви помітили, що ваш сажовий фільтр забруднюється швидше, ніж зазвичай, а примусове його очищення вмикається набагато частіше, слід знайти постачальника якіснішого дизельного палива.

Збільшене відкладення сажі безпосередньо пов’язане з неправильним регулюванням дизельного двигуна. Це зумовлено малою концентрацією повітря в повітряно-паливній суміші, що виникає в окремих зонах камери згоряння. Наслідком є неповне згоряння солярки та збільшений викид сажі.

Ресурс експлуатації та періодичність заміни сажових фільтрів

Сажовий фільтр, як і будь-які інші елементи автомобіля, схильний до зносу. Його насадка руйнується та припиняє ефективно відновлювати свою працездатність. За нормальних умов експлуатації це відбувається після 200 000 км пробігу автомобіля.

У нашій країні умови експлуатації авто навряд чи можна назвати нормальними, а якість дизельного палива часто нижча за стандарти. З цієї причини реальний ресурс сажового фільтра не перевищує 100-120 тисяч км. Але бувають ситуації, коли й після пробігу 500 000 км фільтр працює ефективно.

Якщо фільтр сажі навіть після промивання та регенерації погіршив свою роботу, це помітно по істотному зниженню потужності силового агрегату, збільшення витраті пального та підвищенню задимленості вихлопу. Також збільшується рівень оливи в картері двигуна та з’являється підвищений шум працюючого двигуна. На панелі приладу з’являється відповідний сигнал про те, що фільтр сажі потребує заміни. Ця деталь не дешева, може коштувати від 1000 доларів і більше, не враховуючи роботи із заміни. Більшість автовласників не в змозі придбати новий сажовий фільтр і тому погоджуються на демонтаж наявного елемента.

Наслідки демонтажу сажового фільтра

  1. Позбавлення від ймовірного зламання.
  2. Зменшення витрати палива, незначне за величиною.
  3. Не суттєве збільшення потужності двигуна.
  4. Економія коштів, адже зняття сажового фільтра з перепрограмуванням електронного блоку управління двигуном обходиться у 200 доларів як мінімум.
  1. Якщо автомобіль на гарантії, при видаленні фільтра вона не зберігається.
  2. Візуальне зростання кількості сажових частинок у відхідних газах двигунів.
  3. Оскільки видаляється й каталітичний нейтралізатор, викиди двигуна вашого автомобіля не відповідають нормативним вимогам.
  4. Можливе підвищення рівня шуму турбіни наддуву.
  5. Прикордонний екологічний контроль не допустить в’їзд вашого автомобіля в країни ЄС.
  6. Необхідність перепрограмування електронного блоку керування двигуном, що за наявності помилок або неповної сумісності призводить до непередбачуваних наслідків під час експлуатації інших систем автомобіля. Тобто, позбувшись однієї з проблем, можна придбати безліч інших.

Загалом, користувач перебуває перед неоднозначним вибором. За наявності фінансової можливості найкращим вибором буде купівля та монтаж нового сажового фільтра. Якщо такої можливості немає, необхідно реанімувати наявний фільтр шляхом випалювання сажі різноманітними методами або скориставшись його ручним промиванням. Видалення сажового фільтра є крайнім варіантом у разі повного вичерпання інших можливостей.

Сподіваємося, що в цій статті ми розкрили ключову інформацію про DPF і тепер ви точно знаєте, для чого потрібен фільтр сажі. Якщо вам потрібне професійна чистка сажових фільтрів, звертайтеся в компанію Centr Turbin.

Фильтры твердых частиц для бензиновых автомобилей (GPF)

Твердые сажевые частицы присутствуют в выхлопных газах любого автомобиля: как дизельного, так и бензинового. У дизеля дым в выхлопе появляется в основном на мощностных режимах, на разгоне. А у бензинового двигателя— при запуске и прогреве, изредка на других режимах. Сажа в выхлопе обладает канцерогенным действием, так как на поверхности сажевых частиц адсорбируются недогоревшие углеводороды различного вида.

Предыстория. Причина появления

Впервые массово сажевые фильтры начали устанавливать в 2004 году, при введении норм EURO 4, естественно, на дизели. Однако, в связи с введением в 2009 году норм ЕВРО 5а, производителей обязали ограничивать содержание твердых частиц и в выхлопах от бензина.

Предельные значения по присутствию твердых частиц были сжаты в 10 раз согласно новому стандарту от 2014 года. По этой причине использование сажевых фильтров для бензиновых двигателей стало прямой необходимостью.

Сказался постепенный переход бензиновых двигателей на непосредственный впрыск, что привело к увеличению количества сажи в выхлопе по сравнению с впрыском MPI. У устройств с непосредственным впрыском капельки топлива при низких температурах с трудом переходят в газообразное состояние перед сгоранием. Причина заключается в прямом и поэтому слишком коротком пути от форсунки до камеры сгорания.

Бензиновый двигатель

Постоянно ужесточающиеся экологические нормы привели к запуску в серию фильтров сажевых частиц для бензиновых автомобилей. Фильтр назвали GPF (Gasoline Particulate Filter) — бензиновый фильтр твердых частиц, что похоже на название DPF — (Diesel Particulate Filter) — соответственно, дизельный фильтр твердых частиц.

Сравнение фильтров для дизеля и бензина

Между дизельным и бензиновым сажевыми фильтрами много общего, хотя знак равенства между ними ставить нельзя. Перечислим общие черты:

  • В обоих случаях имеются закрытые тонкие каналы, и фильтрация отработавших газов происходит через стенки каналов. Расположены внутри керамического блока в шахматном порядке с чередованием впускных и выпускных типов.
  • Помимо этого в качестве катализатора реакции окисления сажи используются родий и палладий.
  • Управление прожигом происходит либо по перепаду давления на входе и выходе, либо по температуре (Mercedes Benz).

Управление прожигом

Существенной разницей является только то, что дизельный вариант прожигается (регенерируется) периодически, а бензиновый сажевый фильтр на постоянной основе на штатных режимах работы двигателя (пассивная регенерация). Сервисная очистка реализуется только при наличии большого количества загрязнений и, в отличие от дизеля на холостом ходу двигателя, обедненной смеси или при увеличении угла зажигания, что поднимает температуру ОГ до 600-700 градусов, достаточных ой для эффективной регенерации.

Бензиновый сажевый фильтр в теории обладает тем же ресурсом, что и автомобиль в целом. Рассчитан на пробег около 240 000 километров. Исключения из правил случаются при использовании неподходящего моторного масла или несоблюдении условий эксплуатации автомобиля. К последним относятся прежде всего качество топлива, количество холодных пусков и городские пробки.

Конструкторы стремятся повысить ресурс фильтров, в том числе повышая давление впрыска топлива. В таких случаях последнее сгорает более полно и сажи образуется меньше. Сегодня достигнуты давления порядка 350 бар.

Качество используемого моторного масла особенно важно, так как в бензиновый сажевый фильтр попадает не только сажа, но и остатки сгоревшего ей смазки. Его количество и, соответственно, количество золы, остающейся в фильтре, влияет на ресурс. Чем больше двигатель расходует масла, тем больше золы, которая в отличие от сажи не сгорает и забивает фильтр необратимо. Чем более зольная смазочная жидкость используется в эксплуатации, тем больше необратимых загрязнений. Именно поэтому в автомобили, оборудованные сажевыми фильтрами рекомендуются исключительно малозольные масла.

Советы владельцу

  • В эксплуатации бензинового авто с сажевым фильтром следует избегать сильных ударов по корпусу фильтра, они повреждают керамические соты и следует следить за герметичностью турбонагнетателя, любая негерметичность увеличивает нагрузку на фильтр.
  • Самодиагностика автомобиля способна предупредить водителя, если фильтр заполнен более чем на 55% значком на приборной панели. При его появлении следует совершить регенерационную поездку. Если к символу фильтра добавился значки ЕРС и Check Engine, то загрязнений уже более 70% и требуется визит в сервис. Важно с этим не затягивать, пока фильтр полностью не засорился и сервисная очистка принципиально возможна.
  • Необходимо использовать исключительно предписанные инструкцией масла с низким показателем зольности и имеющие допуск от производителя автомобиля. Такие масла сейчас доступны на российском рынке:
  • для VAG требуются масла с допусками 504 00 или 508 00,
  • для BMW – Longlife 04, 12 FE, 17 FE,
  • для Mercedes Benz – 229.51,52; 229.71.

Очистка фильтра от сажи называется регенерацией. Она может быть следующих видов:

  • Пассивная организуется при отсутствии каких-либо мер со стороны блока управления при движении авто. Требуется только подходящая температура.
  • Активная реализуется при помощи датчиков давления, которые размещены до и после фильтра. Включение производится блоком управления. Сравнение сигналов передает информацию о степени засоренности.
  • Принудительная возникает на приборном щитке и говорит о необходимости совершения регенерационной езды. Для этого существует специальная инструкция по скоростному режиму и локациям, которые подойдут для достижения цели. ПРи игнорировании произойдет переполнение сажевого фильтра.

Все эти масла представлены в ассортименте Liqui Moly GmbH серией Тор Тес. За последний год появилось второе поколение линейки Тор Тес, серии 6000. Выпущены в розничную продажу Top Tec 6100 0W-30, Top Tec 6200 0W-20, Top Tec 6300 0W-20 и Top Tec 6600 0W-20. Это сверхсовременные решения для бензиновых и дизельных двигателей с фильтрами твердых частиц, непосредственным впрыском и турбиной. Эти масла построены по принципу ресурсосбережения, то есть одновременно для экономии топлива и повышения ресурса автомобиля в целом. Их применение способствует общему снижению расходов на эксплуатацию автомобиля.

Сажевый фильтр: как работает, какие проблемы бывают и что с ними делать

Сажевый фильтр необходим, но его обслуживание обходятся недешево. Что делать, если DPF быстро забивается? Можно ли как-то снизить образование сажи?

До того, как производители начали ставить на «дизеля» специальные фильтры, вся сажа из выхлопов напрямую попадала в воздух, которым мы дышим. Когда в ЕС ввели стандарты Евро, дизеля перестали чадить на дорогах стран Евросоюза.

С января 2016 года и у нас уже нельзя купить новый дизельный автомобиль без DPF — сажевого фильтра.

Как работает сажевый фильтр?

DPF – это такая штука из керамики, в которой проделано множество сквозных микроскопических каналов. Поверхность каналов покрыта тонким слоем платины. Сами выхлопные газы проходят через фильтр свободно, а вот твердые частицы в них (сажу) он удерживает.

Почему такие фильтры не меняют на плановом ТО?

Есть две причины – во-первых, это было бы очень дорого, а во-вторых, фильтр способен самоочищаться.

Самоочистка может проходить в двух режимах – пассивном и активном.

Пассивный режим – это когда вы на трассе едете со стабильно высокой скоростью, при этом температура выхлопных газов в системе повышается, и сажа просто выгорает сама.

Если такая схема уже не работает, тогда используют активный режим очистки. Это когда температуру выхлопных газов поднимают специально, и для этого на 10 минут изменяют режим впрыска топлива. Это что-то вроде шоковой терапии для фильтра. Постоянно в таком режиме ездить нельзя – из-за перегрева может произойти возгорание.

Стадии заполнения фильтра

Если загорелся индикатор сажевого фильтра, это значит, что DPF засорился на 50-70%.

Нужно предпринимать меры. Для пассивной самоочистки достаточно совершить поездку по трассе с приличной скоростью.

Если одновременно горит индикатор DPF и «check engine», то поездка с ветерком уже не поможет – нужно проводить сервисную регенерацию.

А если он забился «наглухо»? Бесконечно самоочищаться фильтр не будет – рано или поздно он всё равно забьётся до критического уровня, и тогда поможет только его замена. Вопрос лишь в том, когда это произойдет.

Вредные советы

Если хотите, чтобы сажевый фильтр забился как можно быстрее, нужно использовать топливо плохого качества, с повышенным содержанием серы. Она — «тугоплавкая», чтобы её частицы сгорели, нужно поднять температуру газов до такого уровня, что может сгореть весь автомобиль.

А еще можно покупать моторное масло, которое не подходит для вашего двигателя – оно будет попадать в топливную систему и сократит ресурс фильтра на треть, а то и больше.

Как продлить ресурс DPF?

Так как замены сажевого фильтра в будущем всё равно не избежать, то нужно максимально продлить срок его работы. Это можно сделать с помощью специальных средств – например, присадки Diesel Partikelfilter Schutz от немецкой компании LIQUI MOLY.

Эта добавка действует в двух направлениях:

  • снижает объём образования сажи при сгорании топлива;
  • помогает ускорить процесс сжигания твердых частиц, которые уже осели на фильтре.

Давайте подытожим: сажевый фильтр – очень дорогая штука. С ним лучше не шутить: если загорелся индикатор заполнения, нельзя тянуть с очисткой. Ресурс работы DPF ограничен, но его можно увеличить, если использовать специальные присадки.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *