Система регенерации сажевого фильтра. Сажевый FAP-фильтр Citroen C-Сrosser 2,2 DW12

[Алeкс]

Система регенерации сажевого фильтра. Сажевый FAP-фильтр Citroen C-Сrosser 2,2 DW12

 

*Теория о системе фильтрации частиц (FAP фильтр)

Система фильтрации частиц (FAP фильтр)

В последнее время дизельные двигатели благодаря снижению шумности, экономичности и улучшению динамичности становятся популярнее своих бензиновых конкурентов. Правда последние повышения цены топлива и избирательное повышение цены дизельного топлива ставит данный тезис под сомнение, но все равно процент дизельных автомобилей в нашей стране достаточно высок. При этом, по данным статистики, возраст покупаемых белорусами автомобилей уверенно снижается.
В странах Европы в настоящее время повышенное внимание уделяется экологии. Это в свою очередь касается и автомобилей. Нормы, предъявляемые к ним постоянно ужесточаются. Вроде только были нормы Евро-3, потом Евро-4, а вот уже и Евро-6 на подходе. В этой связи автопроизводителями достигнут серьезный прогресс в решении сложной проблемы уменьшения токсичности выхлопа дизелей, причем не только сажи, но и СО, СН и NOx.
С сажей разработчики дизелей и их систем питания борются с помощью специальных фильтров, а с токсичностью – используя каталитические нейтрализаторы, знакомые по бензиновым моторам.
Первые сажевые фильтры появились в 90-е годы XX века на грузовиках, но адаптировать эти громоздкие узлы для легковых авто сразу не получилось – не позволяли размеры и немалая стоимость. К началу XXI века проблему решили, сделав компактные сажевые фильтры, работающие по новому принципу. Одной из первых на легковых авто их внедрила компания Peugeot. Фильтр в двигателях HDi входит в состав целой системы, которая включает в себя блок управления работой двигателя, датчики давления, систему дозировки специальной присадки к топливу и систему питания Сommon Rail, о структуре и принципах работы которой мы уже писали в нашем разделе «Технический ЛикБез».
Рабочим элементом фильтра служит карбид кремния, имеющий пористую структуру с десятками тысяч каналов, где накапливаются частицы сажи. Каналы через определенное время забиваются, поэтому их нужно чистить. Для этого топливо в цилиндры подается с запозданием, и часть его сгорает в выпускном тракте, что вызывает повышение температуры отработавших газов перед входом в фильтр со 150°С до 250°С. После этого выхлопные газы еще раз нагреваются в процессе окисления в катализаторе – теперь уже до 450°С. Такой температурный режим обеспечивает сгорание частиц сажи в фильтре. В обычных условиях для этого требуется температура не менее 550°С, однако для снижения этой границы предусмотрена специальная присадка EOLYS. Находится она в специальном устройстве, вмонтированном в топливный бак (или располагающимся рядом с ним), и добавляется в дизельное топливо в требуемой пропорции.
На первых двигателях HDi (объемом 2 литра) одна заправка присадки позволяла эксплуатировать автомобиль на протяжении 80 тыс. км пробега, при этом объем бака для данной жидкости составлял 5 литров. Впоследствии, появилась модифицированная жидкость, которая расходовалась более экономно и работала более эффективно, вследствии чего объем присадки уменьшился до 3 литров, а межсервисный пробег увеличился до 120000 км. В настоящее время система фильтрации снова модифицируется. Это производится с целью соответствия все более строгим требованиям по экологии, при этом межсервисный пробег еще более увеличивается. Уже озвучены цифры в 250000 км.
Структура и общий принцип работы системы фильтрации автомобилей ассоциации Peugeot-Citroen

Принципы модификации системы

Кроме технологии очистки сажевых фильтров, разработанной Peugeot, существует еще один способ сжигания сажи в фильтре (керамическом или металлокерамическом) – без использования спецприсадки. Режим «сжигания» активизируется, как и у Peugeot, блоком управления двигателем после получения информации о заполнении фильтра от датчиков давления в системе выхлопа. Особенность режима сгорания состоит в том, что системой рециркуляции подается в цилиндры на повторное сжигание большее количество отработавших газов, впрыскивается больше топлива и снижается подача свежего воздуха. Это ведет к заметному увеличению температуры выхлопа, благодаря чему и выгорает сажа. Одной из первых данную технологию использовала Toyota.
Одна из последних новинок в области снижения токсичности выхлопа дизельных моторов – электронная система контроля дизеля EDC (electronic diesel control) компании Bosch.
Конструктивно она включает в себя многокомпонентную систему выпуска отработавших газов, в которой предусмотрено семь (!) датчиков: два – лямбда-зонда, два температурных, два – давления и один – уровня сажи в выхлопе, а также три очистительных элемента: каталитический нейтрализатор, катализатор-накопитель, который выполняет функции дополнительной очистки выхлопа от двуокиси азота (NO2) и предварительной – от частиц сажи, и заключительный сажевый фильтр.
Датчики в системе выхлопа позволили максимально оптимизировать процессы смесеобразования и сгорания. Кстати, для этого под контроль «мозгу» EDC передали и многие системы двигателя – топливо- и воздухоподачи, рециркуляции отработавших газов, электронную дроссельную заслонку и турбонаддув.
Для повышения экологичности дизеля автопроизводители устанавливают на свои машины еще и всевозможные модификации описанных систем, которые в зависимости от рабочего объема двигателя и типа системы топливоподачи (Сommon Rail, насос-форсунка, предкамерный или непосредственный впрыск) отличаются количеством катализаторов и сажевых фильтров.
В автомобилях Volkswagen для вышеперечисленных целей используется Diesel Particular Filter (DPF). Конструктивно – это фильтр твердых частиц выхлопа дизельных двигателей, встроенный в выхлопной трубопровод за окислительным катализатором. Он отфильтровывает из выхлопной системы двигателя частицы сажи, которые образуются при сгорании дизельного топлива.
На размещенной ниже иллюстрации показаны
Основные компоненты фильтра твердых частиц выхлопа дизельных двигателей:

1. Приборы панели управления
2. Панель управления силовым агрегатом
3. Бак с топливной смесью
4. Датчик уровня горючей смеси в баке
5. Деталь фильтра насоса топливной смеси
6. Топливный бак
7. Дизельный двигатель
8. Датчик температуры турбины
9. Турбина
10. Лямбда-зонд
11. Окислительный катализатор
12. Датчик температуры фильтра дизельного двигателя
13. Фильтр твердых частиц выхлопа дизельных двигателей
14. Датчик давления выхлопных газов
15. Глушитель
16. Измеритель массы воздуха
Матрица сажевого фильтра представляет собою ячеистую структуру из керамики на базе карбида кремния. Керамическая матрица заключена в металлический корпус. Она пронизана множеством параллельно расположенных каналов малого сечения, закрытых попеременно с одной или другой стороны. Поэтому различают впускные и выпускные каналы, разделенные между собой фильтрующими стенками:

Фильтрующие стенки состоят из пористого карбида кремния. Они покрыты смесью оксидов алюминия и церия, выполняющих функцию подложки для катализатора, в качестве которого используется благородный металл – платина.
Катализатор – это вещество, которое способствует протеканию химической реакции, но само при этом не изменяется и новых соединений не образует:

Так как каналы фильтра закрыты попеременно со стороны впуска и выпуска, содержащие частицы сажи газы вынуждены проходить через пористые стенки из карбида кремния. При этом частицы сажи задерживаются во впускных каналах, а газ свободно проходит через поры стенок каналов.Таким образом, автопроизводители, применяя различные технические решения, добиваются снижения вредных выбросов, связанных с использованием автомобилей и соответствия современных автомобилей все более ужесточающимся экологическим требованиям.
Ну а так как разговор первоначально шел о сажевых фильтрах, используемых в автомобилях Рeugeot и Citroen, то в заключение статьи приведем их краткое техническое описание.
Сажевый фильтр:

Поставщик: Ibiden
Материал: Карбид кремния
Плотность ячеек: 200 cpsi
Толщина стенок: 0.4 мм
Размеры фильтра:
Длина: 250 мм; Диаметр: 144 мм; Объем: 4.15 л. (в зависимости от двигателя);
Эффективность очистки: Почти 100 % для всех условий движения;
Период работоспособности: приблизительно 120 000 км в зависимости от автомобиля.
Добавка к диз.топливу, для улучшения регенерации:
Поставщик: Rhodia
Тип: на основе Eolys 176
Цель: Регулярно вводится в топливный бак для понижения температуры и увеличения скорости сгорания сажи.
Дозирующий насос
Поставщик: Marwall
Цель: Осуществляет впрыск добавки в топливо.
Компьютер управления впрыском
поставщик: Magnetti Marelli
Цель: Управляет процессом впрыска добавки в топливо.
Емкость резервуара для хранения добавки: 5 литров (в зависимости от двигателя).

источник

*Как работает система регенерации

Сажевый FAP-фильтр – это фильтр выхлопных газов, который служит для поглощения вредных частиц, выбрасываемых дизельным двигателем в атмосферу посредством их сжигания. FAP-фильтр представляет собой пористую структуру. Поглощение вредных частиц происходит путём прохождения выхлопных газов через эту структуру. Компьютер управления двигателем постоянно отслеживает степень загрязнённости этого фильтра. Регенерация фильтра (выжигание из него твёрдых частиц) происходит за счёт кратковременного увеличения температуры выхлопных газов. Регенерация фильтра (выжигание твёрдых частиц) производится посредством добавления в топливо присадки с низким содержанием церия, которая находится в небольшом отдельном баке (ёмкости бачка с церийсодержащей присадкой при идеальных условиях эксплуатации хватает на 80 000 км пробега) и автоматически добавляется небольшими порциями при каждой заправке дизельным топливом. Воздействие присадки повышает температуру выхлопных газов до температуры сгорания твёрдых частиц (800 – 1000°С). После полного их выгорания, то есть полной регенерации FAP-фильтр снова готов к работе. Благодаря наличию FAP-фильтра выброс вредных частиц в атмосферу устраняется почти полностью! Дополнительной выгодой для владельца является то, что FAP-фильтр не требует чистки и обслуживания, а срок его службы сравним со сроком жизни самого автомобиля, к тому же наличие FAP-фильтра обеспечивает большую полноту сгорания топлива, а значит, косвенно повышает мощность, крутящий момент и экономичность автомобиля.

 

*Сажевый фильтр. Снятие - Установка

*Программное отключение (удаление) сажевых фильтров

Введение в 2005 году в странах Евросоюза новых экологических норм "Евро-4" вынудило производителей искать способы уменьшения вредных выбросов в атмосферу. По сравнению с бензиновыми двигателями, в выхлопных газах дизельного двигателя, как правило, меньше окиси углерода (СО) и по этому показателю дизельный двигатель, оснащенный каталитическим нейтрализатором, легко уложился в новые нормы. Хуже дело обстоит с выбросами NOx. Из-за специфики работы дизельного двигателя, выбросы NOx в атмосферу значительно превышают уровни выбросов бензиновых моторов. При работе дизельного двигателя выделяются не только перечисленные вредоносные компоненты, но и большое количество сажи. Если же уменьшить долю сажи в выхлопе, содержание NOx, напротив, начнёт резко возрастать. И наоборот. Для решения этой проблемы некоторые производители предложили использовать технологии SCR (Селективной Каталитической Нейтрализации). Для чего предлагалось использовать мочевину, а точнее AdBlue®. Это зарегистрированная торговая марка продукта AUS 32 (Водный раствор мочевины, 32.5%). Авторские права на AdBlue® принадлежат Ассоциации Автомобильной Промышленности Германии (VDA). Продукт представляет собой раствор мочевины высшей степени очистки (32.5%) в деминерализованной воде (67.5%) и применяется в качестве добавочной рабочей жидкости в дизельных двигателях. Технология SCR основана на впрыске строго дозированного количества реагента AdBlue® в поток отработанных газов в присутствии катализатора (пентаоксида ванадия), в результате чего происходит химическая реакция превращения вредных оксидов азота (NOx) в безвредные вещества – азот и воду. Но у такого способа есть и недостатки. Это высокая цена такой системы. Нужно сделать отдельный бак для AdBlue®, постоянно дозаправлять ее. К тому же раствор мочевины замерзает при -11.5 гр. Cистема крайне прихотлива к качеству топлива и способна нормально работать только на солярке с минимальным содержанием серы. Другие производители (в том числе и BMW) для борьбы с выбросами NOx применяют систему EGR. Эта система "работала" еще с нормами "Евро-3", однако, для удовлетворения новых норм, степень рециркуляции пришлось увеличить, что потребовало изменений в конструкции самой системы (установку теплообменника для предварительного охлаждения рециркулируемых газов, увеличенных радиаторов системы охлаждения). Это привело к увеличению тепловой нагрузки на двигатель, увеличению расхода топлива, а главное - резкому увеличению выбросов твердых частиц (сажи). В итоге пришлось оснащать автомобили специальными сажевыми фильтрами, чтобы и дымность дизеля укладывалась в новые нормы. Использование сажевых фильтров "потянуло" за собою использование только качественного топлива "евро-4" и специального малощелочного масла. Зачастую, в условиях российской эксплуатации, особенно на низкокачественном "ГОСТ-овском" топливе, сажевые фильтры быстро выходят из строя и подлежат замене. Но учитывая их высокую стоимость, многие их просто удаляют. Однако физическое удаление фильтра без соответствующих программных изменений приводит к некорректной работе системы управления двигателем, появлением ошибок и "аварийных" режимов. Мы предлагаем в этом случае, программное отключение сажевого фильтра. Это процедура гарантирует нормальную работу блока управления двигателем без сажевого фильтра, отсутствие ошибок и проблем в будущем.

Стоимость такой процедуры - 5000 руб.
Список марок автомобилей, для которых доступна эта услуга:
Alfa Romeo, Audi, BMW, Citroen, Fiat, Ford, Honda, Hyundai, Jaguar, Kia, Lancia, Mini, Mazda, Mercedes, Nissan, Opel, Peugeot, Renault, Saab, Seat, Skoda, Suzuki, Toyota, Volvo, VW

*Раствор мочевины AdBlue

Adblue или Diesel Exhaust Fluid (DEF) – это водный раствор, в котором содержится 32,5% мочевины. Мочевина — это вещество, участвующее в самой реакции нейтрализации оксида азота, а вода выбрана как несущая среда для нее.

Выбор велик....

Например, LIQUI MOLY AdBlue — Водный раствор мочевины 32,5% :артикул 8835, объем 20 л, стоит около 1160 р
Соответствие и допуска: ISO 22241-1/-2/-3, DIN 70070, MB A 000 583 0107, VW/Audi G 052 910 A2, BMW Group 83 19 0 441 139
Жидкость AdBlue для использования в системах снижения токсичности SCA (Селективной Каталитической Нейтрализации) дизельных двигателей.
- Снижает концентрацию опасных окислов азота в выхлопных газах.
- Бережет природу и здоровье человека.
- Безвредна для окружающей среды.

[Фикс]

AdBlue не для наших машин....