Сажевый фильтр в выпускной системе автомобиля

Принцип работы сажевого фильтра и его расположение в выпускной системе

Сажевый фильтр (или Diesel Particulate Filter – DPF; также допускается аббревиатура СФ) является важнейшим компонентом выпускной системы, устанавливаемой на автомобилях с дизельным двигателем. Массово он стал применяться с началом нового тысячелетия, а с 2004 года, когда был введен стандарт Евро-4, его установка стала обязательной. Устройство необходимо для удержания и утилизации очень вредных для здоровья человека частиц сажи. В выхлопной системе фильтр располагается сразу за выпускным коллектором, причем на многих моделях авто он объединен в одном корпусе с каталитическим нейтрализатором.

Максимально близкое к двигателю расположение сажевого фильтра обусловлено тем, что для оптимальной работы устройства нужна высокая температура проходящих через него выхлопных газов.

Проходя через ячеистую структуру фильтра, частицы сажи оседают на его стенках и сгорают. Данный процесс называют пассивной регенерацией. Однако ее не хватает для того, чтобы фильтр оставался в относительно чистом состоянии, необходимом для его корректной работы, так как температура выхлопных газов при обычном режиме работы двигателя не является достаточно высокой для полного сгорания сажевых частиц. Поэтому применяется активная регенерация, которая заключается в изменении температуры, при которой сгорание сажи будет наиболее полным. Добиться таких изменений можно несколькими способами, например, путем добавления в топливо специальных присадок, с помощью которых частицы сажи будут сгорать при относительно низкой температуре (350-400 градусов, при средней температуре газов в 450-500 градусов).

Другим методом выступает повышение температуры газов за счет более позднего впрыска дизтоплива, их нагрева путем воздействия микроволн или же установки электрического нагревателя непосредственно перед сажевым фильтром. Данные меры позволяют на время повысить температуру до необходимых 600-700 градусов, при достижении которых сгорит до 98% частиц сажи. Если пассивная регенерация протекает естественным образом, то процесс активной регенерации включается электронным блоком управления работы двигателя только при заполнении ячеек фильтра на определенный процент. Данные об этом поступают от специальных датчиков, измеряющих газодинамическое сопротивление DPF.

Составные части сажевого фильтра

По сути, устройство сажевого фильтра во многом похоже на конструкцию каталитического нейтрализатора. Корпус DPF, как правило, изготавливается из прочного нержавеющего ферросплава, внутри которого содержится керамическая матрица, состоящая из множества мелких ячеек, соединенных между собой каналами.

Стенки каналов не являются сплошными, а имеют пористую структуру. Каналы в ходе работы сажевого фильтра попеременно открываются и закрываются, различают входные и выходные каналы, которые расположены параллельно друг другу. В разрезе они имеют прямоугольную форму, а наиболее эффективны те фильтры, входные каналы которых являются правильными восьмиугольниками, так как они образуют большую рабочую поверхность.

В конструкции современных сажевых фильтров также имеются расходомер воздуха и датчики перепада давления, с помощью которых ЭБУ контролирует засоренность ячеек матрицы из карбида кремния и при необходимости включает режим активной регенерации. Помимо этого перед фильтром и после него располагаются температурные датчики.

Типы сажевых фильтров

Ранее на дизельных автомобилях применялись сажевые фильтры без возможности активной регенерации. В ходе эксплуатации они постепенно забивались сажей и подлежали замене. В наши дни такие устройства можно встретить на авто, сошедших с конвейера до 2009 года. Фильтры же имеющие систему активной регенерации разделяются на две большие группы:

1. DPF с вводом специальных присадок в топливо;
2. DPF, имеющие каталитическое покрытие.

Так как фильтрующие системы с вводом присадок впервые стали устанавливаться на автомобилях производства концерна Peugeot-Citroen, их принято называть сокращением FAP (Filtre a Particules), что в переводе с французского означает «фильтр частиц». Принцип действия основан на использовании присадок на основе церия, который способствует сгоранию сажи при относительно невысоких рабочих температурах (380-450 градусов). Присадка находится в специальном бачке-резервуаре объемом 3-5 л, размещающемся в непосредственной близости от двигателя, подача жидкости осуществляется после каждой заправки топливом при помощи электронасоса, а дозировка производится все тем же ЭБУ. Количества раствора церия объемом в 3-5 л вполне достаточно для пробега машины в 100-120 тыс.км. Сегодня же FAP можно встретить не только на французских машинах, но и на автомобилях производства Японии, Китая, а также ряда других стран.

В фильтрах второго типа стенки каналов матрицы из карбида кремния имеют специальную подложку из смеси оксидов церия и алюминия, а сверху покрыты катализатором – платиной. Содержащаяся в выхлопе окись азота (NOX) реагирует в присутствии платины с молекулами кислорода, в результате чего образуется диоксид азота (NO2). Диоксид азота (NO2), в свою очередь, вступает в реакцию с углеродом (C), содержащимся в частицах сажи. В результате образуются окись углерода (CO) и окись азота (NO). После чего оксид углерода (CO) и оксид азота (NO) реагируют с кислородом (O2), образуя двуокись азота (NO2) и двуокись углерода (CO2), и уже безопасный для человека азот и менее вредный углекислый газ попадают в атмосферу. Впервые такие фильтры стали применяться на автомобилях Volkswagen, а сейчас их можно встретить на многих дизельных транспортных средствах.

Диагностика и устранение неисправностей в работе сажевого фильтра

На работу сажевого фильтра влияет множество факторов, но главным из них предстает качество солярки. К сожалению, дизельное топливо, реализуемое на АЗС нашей страны, зачастую содержит различные посторонние примеси. Особенно опасны те из них, которые содержат свинец, так как этот тяжелый металл не выводится из топливной и выхлопной систем, а остается в них, покрывая различные детали тонким слоем, который препятствует протеканию необходимых химических реакций и процессов (регенерации, нейтрализации и т.п.), поэтому нередко сажевые фильтры не успевают выработать заложенный производителями ресурс в 100-120 тыс.км. и выходят из строя уже на пятом десятке тысяч.

При повышении уровня расходов топлива и моторного масла, которое при этом сопровождается снижением тяги двигателя и увеличением концентрации черного дыма в выхлопе, следует проверить работоспособность сажевого фильтра. Своими силами произвести проверку довольно сложно, так как для этого придется разобрать выпускной тракт авто, к тому же если фильтр буквально не разваливается в руках, то оценить его состояние неспециалисту практически нереально, поэтому лучше обратиться в автосервис.

Если сажевый фильтр действительно вышел из строя, то перед автовладельцем предстает выбор между заменой детали на новую или же ее полным устранением. На территории нашей страны это является довольно распространенной практикой, когда сажевый фильтр вырезается из выпускного тракта, который впоследствии просто сваривается. При этом потребуется перепрограммирование ЭБУ (при его наличии). Хотя такой способ и обойдется хозяину дизельного авто дешевле, чем установка нового фильтра, однако он может привести к затруднениям при прохождении ТО, к тому же клубы сизого дыма в любом случае будут попадать внутрь салона. Существует и третий способ устранения неисправности фильтра – это его ремонт и промывка при помощи специальных растворов. Но такой способ не дает стопроцентной гарантии, что устройство будет работать исправно, поэтому такие действия совершаются на свой страх и риск.

Замена сажевого фильтра и средняя стоимость в России и СНГ

Так как замена сажевого фильтра требует дополнительных работ, связанных с перепрограммированием работы топливной и выхлопной систем автомобиля, в том числе отключения температурных датчиков, системы EGR и некоторых других, то ее стоимость является довольно чувствительной для кармана автовладельцев. Средние же цены на замену сажевых фильтров (СФ) на ряде популярных на территории постсоветских государств дизельных авто таковы:

• удаление СФ JEEP Grand Cherokee – 5 000 – 10 000 рублей;
• программное отключение СФ JEEP Grand Cherokee – 10 000 – 13 000 рублей;
• удаление СФ BMW (все серии) – 5 000 – 15 000 рублей;
• программное отключение СФ BMW с ЭБУ EDC17CP44 — 25 000 рублей;
• удаление СФ FORD – 5000 – 6 000 рублей;
• программное отключение СФ FORD Galaxy/Kuga/S-Max/Mondeo с контроллером Siemens – 12000 рублей;
• программное отключение СФ FORD Galaxy/Kuga/S-Max/Mondeo с контроллером Delphi – 18 000 рублей;
• программное отключение СФ FORD с двигателями F-серии – 25 000 рублей;
• удаление СФ CHEVROLET Captiva/ Lacetti/Epica/Cruze – 5000 – 6 000 рублей;
• программное отключение СФ CHEVROLET Captiva – 10 000 – 12 000 рублей;
• удаление СФ VOLKSWAGEN Crafter/Tiguan/ Touareg/ Golf 1,6/ Passat 1,6 – 6 000 – 12 000 рублей;
• программное отключение СФ VOLKSWAGEN Crafter 2.5 TDI с отключением системы AdBlue – 20 000 рублей;
• удаление СФ OPEL Antara/ Combo/Corsa D/Zafira B/Astra H/Meriva – 3 000 – 5 000 рублей;
• программное отключение СФ OPEL Antara/Combo/Corsa D/Zafira B/Astra H/Meriva – 10 000 – 18 000 рублей;
• удаление СФ RENAULT Duster/ Megane/Laguna/Clio/Kangoo – 4 000 – 6 000 рублей;
• программное отключение СФ RENAULT Duster/Megane/Laguna/Clio/Kangoo с контроллером Siemens – 12 000 рублей;
• программное отключение СФ RENAULT Duster/Megane/Laguna/Clio/Kangoo с контроллером Bosch EDC16/ Delphi – 10 000 рублей.

Конечная стоимость работ зависит от расположения сажевого фильтра (горизонтальное/вертикальное), необходимости снятия блока ЭБУ, а также ряда других факторов (срочности, местонахождения сервиса, его репутации).