Сажевые фильтры для дизельных двигателей: назначение, устройство, принцип действия

С каждым годом количество автомобилей увеличивается. В связи с этим постоянно ужесточаются требования к системе очистки выхлопных газов. Это приводит к появлению более совершенных систем фильтрации. Особенно это актуально для дизельных моторов. Дизтопливо после сгорания образует большое количество вредных соединений, выбрасываемых в атмосферу. В связи с этим появились сажевые фильтры, которые практически полностью очищают выхлопные газы.

Основное назначение фильтра

Для понижения угарных газов и очищения выхлопных газов от остатков топлива используются сажевые фильтры. Более правильное название - каталитический преобразователь. Чаще встречается такой термин, как "катализатор". Он устанавливается не только на автомобили с дизельным двигателем, где количество вредных примесей, выбрасываемых в атмосферу, достаточно большое, но и на бензиновые моторы. Путем катализа опасные химические соединения перерабатываются в более нейтральные.

Вы наверняка не раз замечали, что из выхлопной трубы капает вода. Отчасти это говорит об эффективной работе каталитического преобразователя. Но часть воды - конденсат, оседающий на элементах выхлопной системы. Стоит заметить, что сажевые фильтры в зависимости от марки автомобиля используются различные. Но принцип их работы одинаков.

Как работает?

Принцип действия заключается в преобразовании несгоревших углеводородов в пар, а угарный газ становится углекислым. Чтобы обеспечить такую химическую реакцию, в составе катализатора имеются следующие элементы:

• палладий;
• родий;
• платина.

Это весьма дорогостоящие материалы, поэтому и сажевые фильтры обычно дорогие. Родий в нашем случае выступает как восстановитель, а платина и палладий - окислители. Если система работает исправно, то количество вредных веществ, выбрасываемых в окружающую среду, снижается на 85 %. Когда же катализатор забивается, то и его эффективность существенно падает. В этом случае необходима его скорая замена.

Проверка на работоспособность

Основная причина преждевременного выхода из строя сажевого фильтра заключается в низком качестве используемого топлива. Сетка каталитического преобразователя забивается продуктами сгорания. Кроме того, со временем катализатор может начать сыпаться. Если в первом случае его можно промыть или прокалить, то тут только замена.

Проверить работоспособность можно достаточно просто. Самый доступный метод заключается в следующем. Заводим двигатель автомобиля и надеваем перчатку, чтобы не испачкать руку. Закрываем выхлопную трубу ладошкой и пытаемся держать её как можно дольше. Если давление газов большое, то так вы не сможете продержать выхлопную трубу закрытой более 3-5 секунд. Это говорит о том, что сетка фильтра не забита и спокойно пропускает выхлопные газы внутрь катализатора, тем самым очищая выхлоп. Если же вы спокойно удерживаете трубу закрытой более 10 секунд, это говорит о том, что выхлопные газы с трудом пробиваются через катализатор и возвращаются обратно, соответственно, в системе создается эффект противодавления.

Промывка сажевого фильтра

Срок службы катализатора обычно 100-150 тысяч километров. После этого его рекомендуют менять. Но вполне возможно, что состояние механической части вполне нормальное, и он просто забился. Тут можно пойти двумя путями. Первый - снять и промыть, второй - промыть не снимая. Естественно, что первый вариант более эффективный, но и весьма трудоемкий. Второй простой, с ним справится даже новичок.

Для промывки без демонтажа фильтра необходимо использовать специальные присадки, которые в определенной пропорции добавляются в двигатель. Они очищают каталитический преобразователь, удаляя продукты горения с сетки. Но более эффективный метод - промывка сажевого фильтра со снятием. Катализатор демонтируется и продувается воздухом в обе стороны. Затем используется вода с щелочным раствором. Из-за лабиринтной конструкции мыть нужно как против хода выхлопных газов, так и по ходу. Также можно заглушить одну сторону, залить фильтр раствором и оставить на 20-30 минут. После этого промыть водой и слабым кислотным раствором.

Электронные системы каталитического преобразователя

Лямбда-зонд - основной датчик сажевого фильтра. В зависимости от марки автомобиля количество "лямбд" может существенно отличаться. Такие датчики устанавливаются до катализатора и после него. Работают они следующим образом. Первый датчик кислорода снимает показания выхлопных газов до катализатора. В зависимости от его показаний с помощью ЭСУД регулируется подача топлива в камеры сгорания. Датчик после катализатора на графике должен показывать почти прямую линию. Это будет свидетельствовать об эффективной работе сажевого фильтра. Если же он будет иметь волнообразный график, то катализатор неисправен и нуждается в ремонте или замене.

Если показания датчиков на входе и выходе одинаковы, то это явный признак неисправности. Кроме того, это ощущается во время движения. Во-первых, существенно падает мощность двигателя, примерно на 20 % и выше в зависимости от того, насколько сильно забился катализатор и возрастает расход топлива, так как ЭСУД рассматривает показания кислородных датчиков как неверные и усредняет расход.

Как выполняется замена сажевого фильтра

Поменять катализатор можно как своими силами, так и на СТО. Делается это несложно, но есть целый ряд нюансов. Во-первых, необходимо провести тщательную диагностику и понять, что дело именно в катализаторе. Если он осыпался, то тут уже никакой ремонт не поможет - только замена. Проверить это достаточно просто. Нужно снять катализатор и постучать. Если пластины осыпались, то будет слышен соответствующий звук.

Сама по себе замена сажевого фильтра выполняется следующим образом. Снимается старый фильтр, для этого обычно демонтируют практически всю выхлопную систему. В отдельных случаях, когда все намертво прикипело, в ход идет болгарка. Установка фильтра осуществляется в обратном порядке. Дальше нужен будет сброс показаний, так как, вероятнее всего, бортовой компьютер выдавал ошибку. С катализатором желательно заменить и лямбды, по крайней мере если они давно не менялись.

О фильтрации на дизеле

Каталитический преобразователь на дизельном моторе имеет несколько другую структуру. Принцип работы также несколько отличается. Суть заключается в том, чтобы сжигать сажу и другие продукты сгорания высокой температурой. Современные преобразователи оснащаются системой дожига частиц. Когда в сотах накапливается большое количество сажи, открывается клапан, подающий в выхлопную систему небольшое количество топлива. Оно воспламеняется в сажевом фильтре и разогревает его до температуры 700 градусов по Цельсию. Это позволяет полностью очистить катализатор, по сути, выполнить прожиг сажевого фильтра.

Сложность системы зависит от используемого экологического стандарта. Евро-5 наиболее совершенны, количество вредных выбросов тут уменьшено на 95 %. Катализаторов в данном случае может быть даже несколько. Все это, конечно, хорошо, но вот поломка фильтра ведет к серьезным расходам, которые могут превышать 100 000 рублей. Хотя сажевый фильтр "Рено Логан" с мотором 1,4 стоит порядка 8 000 рублей (оригинал), но это скорей исключение из правил.

Об установке пламегасителя

Так как дизельный сажевый фильтр имеет один существенный недостаток, который заключается в его стоимости, то обычно при замене устанавливается пламегаситель. Это один из видов резонаторов прямоточного типа. Способствует снижению температуры выхлопных газов. Обычно изготавливается из алюминизированной стали. Стоит заметить, что установить пламегаситель возможно только в России, так как это разрешено по закону. В Европе за это выпишут нешуточный штраф, о чем не стоит забывать.

Несложно догадаться, что пламегаситель выполняет целый ряд функций. Основная из них - понижение температуры выхлопных газов. Помимо этого, он уменьшает звуковую волну от двигателя и гасит колебания. Основная причина замены катализатора на пламегаситель - стоимость. Дело в том, что сажевый фильтр, цена на который нередко составляет 30 % от стоимости автомобиля, может позволить себе далеко не каждый. Другое дело - пламегаситель, на порядок дешевле и проще по конструкции. Кроме того, многие отмечают незначительное повышение мощности автомобиля. Хотя это скорее связано с тем, что до этого приходилось ездить на забитом сажевом фильтре с пониженной динамикой.

Подведем итоги

Сажевый фильтр позволяет очищать выхлопные газы от вредных примесей практически полностью. Без катализаторов ездить нельзя, по крайней мере в Европе. У нас же ситуация несколько иная. Взять, к примеру, КАМАЗ или старенькую фуру. Там не предусмотрено подобных систем. Чадит такая тяжелая техника, как 30 легковушек вместе взятых. И ничего, ездят себе, и никто за это штрафы не выписывает. Но все же хорошего в этом мало.

Ухудшение экологии влияет на наше с вами здоровье. Огромное количество автомобилей ежедневно выбрасывают в атмосферу тонны вредных примесей. Такие устройства, как сажевые фильтры, все же помогают. Но вот сложность конструкции и высокая стоимость катализатора приводят к тому, что от них многие отказываются в пользу пламегасителей. Но если в Европе последние уже давно запрещены по экологическим нормам, то нас, скорее всего, это ожидает в ближайшем будущем.