Сажовий фільтр. Що таке і для чого потрібен?

Принцип запалювання палива у дизеля сильно відрізняється від бензинового двигуна, - там немає свічок запалювання (в тому розумінні, що у бензину), а паливо запалюється через високий тиск і швидкий нагрів. Тому зрозуміло, що очищати відпрацьовані гази від такого циклу має інший фільтр. Але для початку про призначення.

Призначення

Фільтр сажі - це пристрій, який очищає вихлоп дизельного мотора від викидів сажі в атмосферу. При його застосуванні кількість викидів сажі зменшується на 80 - 90%.

Такі пристрої застосовуються з 2001 року, спочатку вони встановлювалися на важких вантажівках. Однак з 2009 року була введена норма євро 5 і застосування цього фільтру стало обов'язковою умовою для всіх автомобілів на солярці.

Як працює

Основне завдання це вловлювати сажу при вихлопі автомобіля. По суті це також частина глушника, яка очищає вихлоп. Тільки ось це зовсім не як каталізатор, він бореться з сажею, а не з відпрацьованими шкідливими газами.

Робота складається з двох етапів:

1) Захоплення сажі - як стає зрозуміло, на цьому етапі відбувається захоплення частинок сажі. Усередині фільтр схожий на пористий матеріал, на стінках якого і осідають частинки. Однак потрібно зазначити - що зовсім дрібні, що не уловлюються - їх розмір може складати всього 0,1 - 0,5 мкм, але їх у вихлопі всього 5 ...10%. Після уловлювання фільтр поступово починає забиватися, що призводить до зниження потужності двигуна. Тому час від часу його потрібно прочищати, або робити регенерацію.

2) Регенерація - цей процес досить складний, і у кожного виробника реалізований по-своєму. Однак ефект від нього один, очищення осередків від сажі. Тепер трохи докладніше.

Сажовик і каталізатор

Багато хто, напевно зараз почали задаватися питанням - що ж це виходить: сажа вловлюється, а відпрацьовані гази ні, адже немає каталізатора? Не зовсім так. Деякі компанії (наприклад Volkswagen) розробляють комбіновані варіанти. В одному пристрої поєднані обидва види очищення.

Суть тут ось у чому: - всередині як зазвичай йдуть осередки з каналами малого перетину (робляться з карбіду кремнію), вони борються з частинками сажі. А ось боковини корпусу осередків, зроблені з каталітичного матеріалу (зазвичай наносять титан), який сприяє згорянню і окисленню шкідливих - вуглекислого та чадного газів.

Таким чином, в одному пристрої поєднують відразу два фільтри.

Пасивна регенерація

Вся справа в тому, що нейтралізатор здатний розігрівати фільтр сажі до високих температур, близько 300 ... 500 градусів. При цьому частинки сажі окислюються і згоряють.

Якщо розписати процес, то виходить:

- Сполуки азоту вступають в реакцію з киснем в каталізаторі - утворюється діоксид азоту

- Діоксид азоту вступає в реакцію з сажею - утворюється оксид азоту і чадний газ

- Оксид азоту і чадний газ вступають в реакцію з киснем - утворюється діоксид азоту і вуглекислий газ.

Таким чином, фільтр сажі, очищається від сажі. Ось невелика схема.

Однак якщо не досить їздити, часті короткі поїздки то частинки можуть не згоряти, їм просто не вистачає температури. Тоді автомобіль може потребувати примусової регенерації - є спеціальна функція на дизелях.

Така процедура відбувається при високих оборотах і фільтр розігрівається до 600 ... 650 градусів Цельсія. У ньому проходить всі хімічні реакції, які я описав вище, і осередки очищаються.

Система повністю автоматична і не вимагає присутності людини. Автомобіль зчитує інформацію з датчиків (повітря, температури відпрацьованих газів до фільтра, після фільтра і найважливіше - тиску фільтра сажі). Коли (при очищенні) тиск відновлюється, система автоматично зупиняється - це говорить про те, що регенерація закінчена.

Фільтр сажі без каталізатора і автоматична регенерація

Є інші типи, вони не мають у своїй будові каталізатора. Якщо точно підмітити, то можна сказати що він є, проте встановлюється перед сажовиком і ніяк з ним не з'єднується (два окремих елемента). Такими типами користуються виробники концернів Peuqeot - Citroen, а також FORD, TOYOTA і деякі інші.

Тут очищення влаштовані зовсім по-іншому. Раз на кілька сотень кілометрів, автомобіль в автоматичному режимі впорскує спеціальну присадку в паливо, (зазвичай вона в основі містить такому речовині як Церій).

При наповненні фільтра сажею, система уприскування дизеля нагнітає цю присадку в циліндри. Причому при вихлопі всередині фільтра створюється дуже висока температура приблизно + 650, +750 градусів. Сам сажовик розжарюється.

Церій при цьому не розпадається в паливі, він доставляється з газами в фільтр, після того як він потрапляє на розпечений сітчастий елемент, він починає згоряти піднімаючи температуру до 900 ... 1000 градусів. Сажа окислюється і згорає. При такій температурі відбувається регенерація фільтра, тобто він очищається. Матеріали випускної системи досить міцні, тому руйнування вихлопного тракту не відбувається.