Сажеві фільтри для дизельних двигунів: призначення, пристрій, принцип дії

З кожним роком кількість автомобілів збільшується. У зв'язку з цим постійно посилюються вимоги до системи очищення вихлопних газів. Це призводить до появи більш досконалих систем фільтрації. Особливо це актуально для дизельних моторів. Дизпаливо після згоряння утворює велику кількість шкідливих сполук, що викидаються в атмосферу. У зв'язку з цим з'явилися сажеві фільтри, які практично повністю очищають вихлопні гази.

Основне призначення фільтра

Для зниження чадних газів і очищення вихлопних газів від залишків палива використовуються сажеві фільтри. Більш правильна назва - каталітичний перетворювач. Найчастіше зустрічається такий термін, як "каталізатор". Він встановлюється не тільки на автомобілі з дизельним двигуном, де кількість шкідливих домішок, що викидаються в атмосферу, досить велика, але і на бензинові мотори. Шляхом каталізу небезпечні хімічні сполуки переробляються в більш нейтральні.

Ви напевно не раз помічали, що з вихлопної труби капає вода. Почасти це говорить про ефективну роботу каталітичного перетворювача. Але частина води - конденсат, що осідає на елементи вихлопної системи. Варто зауважити, що сажеві фільтри в залежності від марки автомобіля використовуються різні. Але принцип їх роботи однаковий.

Як працює?

Принцип дії полягає в перетворенні незгорілих вуглеводнів в пар, а чадний газ стає вуглекислим. Щоб забезпечити таку хімічну реакцію, в складі каталізатора є наступні елементи: паладій; родій; платина. Це досить дорогі матеріали, тому і сажеві фільтри зазвичай дорогі. Родій в нашому випадку виступає як відновник, а платина і паладій - окислювачі. Якщо система працює справно, то кількість шкідливих речовин, що викидаються в навколишнє середовище, знижується на 85 %. Коли ж каталізатор забивається, то і його ефективність суттєво падає. В цьому випадку необхідна його швидка заміна.

Перевірка на працездатність

Основна причина передчасного виходу з ладу сажового фільтра полягає в низькій якості використовуваного палива. Сітка каталітичного перетворювача забивається продуктами згоряння. Крім того, з часом каталізатор може почати сипатися. Якщо в першому випадку його можна промити або прожарити, то тут тільки заміна. Перевірити працездатність можна досить просто. Самий доступний метод полягає в наступному. Заводимо двигун автомобіля і одягаємо рукавичку, щоб не забруднити руку. Закриваємо вихлопну трубу долонькою і намагаємося тримати її як можна довше. Якщо тиск газів велике, так що ви не зможете протримати вихлопну трубу закритою більше 3-5 секунд. Це говорить про те, що сітка фільтра не забита і спокійно пропускає вихлопні гази всередину каталізатора, тим самим очищаючи вихлоп. Якщо ж ви спокійно утримуєте трубу закритою більше 10 секунд, це говорить про те, що вихлопні гази насилу пробиваються через каталізатор і повертаються назад, відповідно, в системі створюється ефект протитиску.

Промивка сажового фільтра

Термін служби каталізатора зазвичай 100-150 тисяч кілометрів. Після цього його рекомендують міняти. Але цілком можливо, що стан механічної частини цілком нормальне, і він просто забився. Тут можна піти двома шляхами. Перший - зняти і промити, другий - промити не знімаючи. Природно, що перший варіант більш ефективний, але досить трудомісткий. Другий простий, що з ним впорається навіть новачок.

Для промивання без демонтажу фільтра необхідно використовувати спеціальні присадки, які в певній пропорції додаються у двигун. Вони очищають каталітичний перетворювач, видаляти продукти горіння із сітки. Але більш ефективний метод - промивка сажового фільтра зі зняттям. Каталізатор демонтується і продувається повітрям в обидві сторони. Потім використовується вода з лужним розчином. З-за лабіринтової конструкції мити потрібно як проти ходу вихлопних газів, так і по ходу. Також можна заглушити одну сторону, залити фільтр розчином і залишити на 20-30 хвилин. Після цього промити водою і слабким кислотним розчином.

Електронні системи каталітичного перетворювача

Лямбда-зонд - основний датчик сажового фільтра. В залежності від марки автомобіля кількість "лямбд" може істотно відрізнятися. Такі датчики встановлюються до каталізатора і після нього. Працюють вони таким чином. Перший датчик кисню знімає показання вихлопних газів до каталізатора. В залежності від його показань з допомогою ЕСУД регулюється подача палива в камери згоряння. Датчик після каталізатора на графіку повинен показувати майже пряму лінію. Це буде свідчити про ефективну роботу сажового фільтра. Якщо ж він буде мати хвилеподібний графік, то несправний каталізатор і потребує ремонту або заміни.
Якщо показання датчиків на вході і виході однакові, то це явний ознака несправності. Крім того, це відчувається під час руху. По-перше, істотно падає потужність двигуна, приблизно на 20 % і вище в залежності від того, наскільки сильно забився каталізатор і зростає витрата палива, так як ЕСУД розглядає показання кисневих датчиків як неправильні і усереднює витрата.

Як виконується заміна сажового фільтра

Поміняти каталізатор можна як своїми силами, так і на СТО. Робиться це нескладно, але є цілий ряд нюансів. По-перше, необхідно провести ретельну діагностику і зрозуміти, що справа саме в каталізаторі. Якщо він осипався, то тут вже ніякий ремонт не допоможе - тільки заміна. Перевірити це досить просто. Потрібно зняти каталізатор і постукати. Якщо пластини обсипалися, то буде чути відповідний звук.

Сама по собі заміна сажового фільтра виконується наступним чином. Знімається старий фільтр, для цього зазвичай демонтують практично всю вихлопну систему. В окремих випадках, коли всі намертво прикипіли, в хід йде болгарка. Установка фільтра здійснюється в зворотному порядку. Далі потрібен буде скидання показань, так як, найімовірніше, бортовий комп'ютер видавав помилку. З каталізатором бажано замінити і лямбды, принаймні якщо вони давно не змінювалися.

Про фільтрації на дизелі

Каталітичний перетворювач на дизельному моторі має дещо іншу структуру. Принцип роботи також дещо відрізняється. Суть полягає в тому, щоб спалювати сажу та інші продукти згоряння високою температурою. Сучасні перетворювачі оснащуються системою допалювання частинок. Коли в сотах накопичується велика кількість сажі, відкривається клапан, що подає в вихлопну систему невелику кількість палива. Воно загоряється сажевом фільтрі і розігріває його до температури 700 градусів за Цельсієм. Це дозволяє повністю очистити каталізатор, по суті, виконати запис сажового фільтра. Складність системи залежить від використовуваного екологічного стандарту. Євро-5 найбільш досконалі, кількість шкідливих викидів тут зменшено на 95 %. Каталізаторів в даному випадку може бути навіть кілька. Все це, звичайно, добре, але от поломка фільтра веде до серйозних витрат, які можуть перевищувати 100000 рублів. Хоча сажовий фільтр "Рено Логан" з мотором 14 коштує близько 8000 рублів (оригінал), але це скоріше виключення з правил.

Про встановлення полум'ягасника

Так як дизельний фільтр сажі має один істотний недолік, який полягає в його вартості, то зазвичай при заміні встановлюється полум'ягасник. Це один з видів резонаторів прямоточного типу. Сприяє зниженню температури вихлопних газів. Зазвичай виготовляється з алюмінізованої сталі. Варто зауважити, що встановити полум'ягасник можливо тільки в Росії, так як це дозволено законом. В Європі за це випишуть чималий штраф, про що не варто забувати. Нескладно здогадатися, що полум'ягасник виконує цілий ряд функцій. Основна з них - зниження температури вихлопних газів. Крім цього, він зменшує звукову хвилю від двигуна і гасить коливання. Основна причина заміни каталізатора на полум'ягасник - вартість. Справа в тому, що фільтр сажі, ціна на який нерідко становить 30 % від вартості автомобіля, може дозволити собі далеко не кожен. Інша справа - полум'ягасник, на порядок дешевше і простіше по конструкції. Крім того, багато хто відзначають незначне підвищення потужності автомобіля. Хоча це швидше пов'язано з тим, що до цього доводилося їздити на забитому сажевом фільтрі зі зниженою динамікою.

Підведемо підсумки

Сажовий фільтр дозволяє очищати вихлопні гази від шкідливих домішок практично повністю. Без каталізаторів їздити не можна, принаймні в Європі. У нас же ситуація дещо інша. Взяти, приміром, КАМАЗ або стареньку фуру. Там не передбачено подібних систем. Чадить така важка техніка, як 30 легковиків разом узятих. І нічого, їздять собі, і ніхто за це штрафи не виписує. Але все ж хорошого в цьому мало. Погіршення екології впливає на наше із вами здоров'я. Величезна кількість автомобілів щодня викидають в атмосферу тонни шкідливих домішок. Такі пристрої, як сажеві фільтри, все ж допомагають. Але от складність конструкції і висока вартість каталізатора призводять до того, що від них багато відмовляються на користь полум'ягасником. Але якщо в Європі останні вже давно заборонені за екологічним нормам, то нас, швидше за все, це чекає в найближчому майбутньому.