Борьба за чистый выхлоп автомобиля идет не на шутку, оно и понятно машин все больше и они сильнее загрязняют нашу с вами атмосферу. Поэтому разрабатываются различные устройства, которые призваны снизить вредные вещества в выхлопе. У бензинового двигателя это катализатор (каталитический нейтрализатор) отработанных газов. Но вот у дизеля совсем другое строение, и выхлоп нужно очищать по-другому, ведь там очень много сажи, поэтому был создан сажевый фильтр. Про него я и хочу подробно рассказать в этой статье …Принцип зажигания топлива у дизеля сильно отличается от бензинового двигателя, там нет свечей зажигания (в том понимании, что у бензина), а топливо воспламеняется из-за высокого давления и быстрого нагрева. Поэтому понятно, что очищать отработанные газы от такого цикла должен другой фильтр. Но для начала определение и далее вы сможете узнать что такое сажевый фильтр на дизеле.
Определение
Сажевый фильтр – это устройство, которое очищает выхлоп дизельного мотора от выбросов сажи в атмосферу. При его применении количество сажи уменьшается на 80 – 90 %.
Такие устройства применяются с 2001 года, поначалу они устанавливались на тяжелых грузовиках. Однако с 2009 года была введена норма ЕВРО5 и применения этого фильтра стала обязательной на всех автомобилях использующих «солярку».
Как работает
Основная задача это улавливать сажу при выхлопе автомобиля. По сути это также часть глушителя, которая очищает выхлоп. Только вот это совсем не катализатор, он борется с сажей, а не с отработанными вредными газами.
Работа состоит из двух этапов:
1) Захват сажи – как становится понятно, на этом этапе происходит захват частичек сажи. Внутри фильтр похож на ячеистый материал, на стенках которого и оседают частички. Однако нужно отметить — что совсем мелкие, не улавливаются – их размер может составлять всего 0,1 – 0,5 мкм, но их в выхлопе всего 5 – 10 %. После улавливания фильтр постепенно начинает забиваться, что приводит к снижению мощности двигателя. Поэтому время от времени его нужно прочищать, или делать регенерацию.
2) Регенерация — этот процесс достаточно сложный, и у каждого производителя реализован по-своему. Однако эффект от него один, очищение ячеек от сажи. Теперь немного подробнее.
«Сажевик» и катализатор
Многие, наверное сейчас начали задаваться вопросом – что же это получается сажа улавливается, а отработанные газы нет, ведь нет катализатора? Не совсем это так. Некоторые компании (например Volkswagen) разрабатывают комбинированные варианты. В одном устройстве совмещены оба очищения.
Суть здесь вот в чем: — внутри как обычно идут ячейки с каналами малого сечения (делаются из карбида кремния), они борются с «частичками». А вот боковины корпуса ячеек, сделаны из каталитического материала (обычно наносят титан), который способствует сгоранию и окислению вредных – углекислого и угарного газов.
Таким образом, в одном устройстве совмещают сразу два фильтра.
Пассивная регенерация
Про совмещение я вам рассказал не просто так. МЫ уже поняли что рано или поздно нужна регенерация, и как раз катализатор способствует этому процессу.
Все дело в том, что нейтрализатор способен разогревать сажевый фильтр до высоких температур, около 300 – 500 градусов. При этом частички сажи окисляются и сгорают.
Если химически расписать процесс то получается:
— Соединения азота вступают в реакцию с кислородом в катализаторе – образуется диоксид азота
— Диоксид азота вступает в реакцию с сажей – образуется оксид азота и угарный газ
— Оксид азота и угарный газ вступают в реакцию с кислородом – образуется диоксид азота и углекислый газ.
Таким образом, сажевый фильтр, очищается от сажи.
Однако если не достаточно ездить, частые короткие поездки то частички могут не сгорать, им попросту не хватает температуры. Тогда автомобиль может потребовать принудительную регенерацию – есть специальная функция на дизелях.
Такая процедура происходит при высоких оборотах и фильтр разогревается до 600 – 650 градусов Цельсия. В нем проходит все химические реакции, которые я описал выше, и ячейки очищаются.
Система полностью автоматическая и не требует присутствия человека. Автомобиль считывает информацию с датчиков (воздуха, температуры отработанных газов до фильтра, после фильтра и самое важное давления сажевого фильтра). Когда (при очищении) давление восстанавливается, система автоматически заканчивается – это говорит о том, что регенерация закончена.
Сажевый фильтр без катализатора и автоматическая регенерация
Есть другие типы, они не имеют в своем строении катализатора. Если точно подметить, то можно сказать что он есть, однако устанавливается перед «сажевиком» и никак с ним не соприкасается (два отдельных элемента). Такими типами пользуются производители концернов Peuqeot — Citroen, а также FORD, TOYOTA и некоторые другие.
Здесь очистка устроена совершенно по-другому. Раз в несколько сот километров, автомобиль в автоматическом режиме впрыскивает специальную присадку в топливо, (обычно она основана на таком веществе как Церий).
При наполнении фильтра сажей, система впрыска дизеля нагнетает эту присадку в цилиндры. Причем при выхлопе внутри фильтра создается очень высокая температура примерно + 650, +750 градусов. Сам «сажевик» раскаляется.
Церий при этом не распадается в топливе, он доставляется с газами в фильтр, после того как он попадает на раскаленный «сетчатый» элемент, он начинает сгорать поднимая температуру до 900 — 1000 градусов. Сажа окисляется и сгорает. При такой температуре происходит регенерация фильтра, то есть он очищается. Материалы выпускной системы достаточно прочные, поэтому разрушение выхлопного тракта не происходит.
