В то же время каталитический нейтрализатор является компонентом всей выхлопной системы, которая состоит из выпускного коллектора, резонатора и глушителя. Основная задача каталитического нейтрализатора — предотвратить выброс токсичных отходов и ядовитых веществ в атмосферу. Другими словами, задачи одни и те же, только химические отходы, которые необходимо «улавливать», разные.
Фильтры твердых частиц для бензиновых автомобилей (GPF)
Твердые частицы присутствуют в выхлопных газах всех автомобилей — как дизельных, так и бензиновых. В дизельных автомобилях дым появляется в основном в режиме мощности при ускорении. Бензиновый двигатель выделяет сажу при запуске и прогреве, а также иногда во время других операций. Сажа в выхлопных газах обладает канцерогенным действием, поскольку несгоревшие углеводороды различных видов адсорбируются на поверхности частиц сажи.
Первая массовая установка сажевых фильтров произошла в 2004 году, когда был введен стандарт EURO 4. Однако с введением стандарта Евро 5a в 2009 году производители были обязаны ограничить содержание твердых частиц в выхлопе бензиновых двигателей.
С 2014 года предельные значения для твердых частиц в новом стандарте были сжаты в 10 раз, поэтому использование сажевых фильтров для бензиновых двигателей является настоятельной необходимостью.
Постепенный переход бензиновых двигателей на прямой впрыск оказал свое влияние, что привело к увеличению количества сажи в выхлопных газах по сравнению с впрыском MPI. В двигателях с непосредственным впрыском капли топлива с трудом отводятся при низких температурах перед сгоранием. Причина — прямой и, следовательно, очень короткий путь от форсунки до камеры сгорания.
Все более строгие экологические нормы привели к разработке сажевых фильтров для бензиновых автомобилей. Фильтр получил название GPF (Gasoline Particulate Filter), что аналогично DPF (Diesel Particulate Filter).
Сравнение фильтров для дизеля и бензина
Между дизельными и бензиновыми сажевыми фильтрами есть много общего, хотя их не следует считать эквивалентными. Перечислим общие черты:
- В обоих случаях имеются закрытые тонкие каналы, и фильтрация отработавших газов происходит через стенки каналов. Расположены внутри керамического блока в шахматном порядке с чередованием впускных и выпускных типов.
- Помимо этого в качестве катализатора реакции окисления сажи используются родий и палладий.
- Управление прожигом происходит либо по перепаду давления на входе и выходе, либо по температуре (Mercedes Benz).
Единственное существенное различие заключается в том, что сажевый фильтр дизельного двигателя периодически сжигается (регенерируется), в то время как сажевый фильтр бензинового двигателя постоянно регенерируется во время нормальной работы двигателя (пассивная регенерация). Сервисная очистка происходит только при наличии большого количества примесей и, в отличие от дизеля, на холостых оборотах, бедной смеси или при увеличении угла зажигания, что повышает температуру отработавших газов до 600-700 градусов, что достаточно для эффективной регенерации.
Сажевый фильтр теоретически имеет такой же срок службы, как и весь автомобиль. Он рассчитан на пробег около 240 000 км. Исключением является использование неподходящего моторного масла или несоблюдение условий эксплуатации автомобиля. К последним в основном относятся качество топлива, количество холодных запусков и заторы в городском трафике.
Конструкторы пытаются продлить срок службы фильтра, в частности, путем увеличения давления впрыска. В этих случаях топливо сгорает более полно и образуется меньше сажи. Сегодня достигается давление порядка 350 бар.
Качество используемого моторного масла особенно важно, так как в сажевый фильтр бензина попадает не только сажа, но и остатки сгоревшего моторного масла. Их количество и, соответственно, количество золы, остающейся в фильтре, влияет на срок службы. Чем больше масла потребляет двигатель, тем больше золы, которая, в отличие от сажи, не горит и необратимо засоряет фильтр. Чем больше зольного смазочного масла используется в работе, тем необратимее загрязнение. По этой причине для автомобилей с сажевыми фильтрами рекомендуется использовать только малозольные масла.
Советы владельцу
- В эксплуатации бензинового авто с сажевым фильтром следует избегать сильных ударов по корпусу фильтра, они повреждают керамические соты и следует следить за герметичностью турбонагнетателя, любая негерметичность увеличивает нагрузку на фильтр.
- Самодиагностика автомобиля способна предупредить водителя, если фильтр заполнен более чем на 55% значком на приборной панели. При его появлении следует совершить регенерационную поездку. Если к символу фильтра добавился значки ЕРС и Check Engine, то загрязнений уже более 70% и требуется визит в сервис. Важно с этим не затягивать, пока фильтр полностью не засорился и сервисная очистка принципиально возможна.
- Необходимо использовать исключительно предписанные инструкцией масла с низким показателем зольности и имеющие допуск от производителя автомобиля. Такие масла сейчас доступны на российском рынке:
- для VAG требуются масла с допусками 504 00 или 508 00,
- для BMW – Longlife 04, 12 FE, 17 FE,
- для Mercedes Benz – 229.51,52; 229.71.
Очистка сажевого фильтра называется регенерацией. Он может быть следующих типов:
- Пассивная организуется при отсутствии каких-либо мер со стороны блока управления при движении авто. Требуется только подходящая температура.
- Активная реализуется при помощи датчиков давления, которые размещены до и после фильтра. Включение производится блоком управления. Сравнение сигналов передает информацию о степени засоренности.
- Принудительная возникает на приборном щитке и говорит о необходимости совершения регенерационной езды. Для этого существует специальная инструкция по скоростному режиму и локациям, которые подойдут для достижения цели. ПРи игнорировании произойдет переполнение сажевого фильтра.
Все эти масла доступны в серии Tor Tes от компании Liqui Moly GmbH. В прошлом году было выпущено второе поколение серии Tor Tes, серия 6000. В последнем поколении для розничной продажи были выпущены последние версии Тор Тес, Top Tec 6100 0W-30, Top Tec 6200 0W-20, Top Tec 6300 0W-20 и Top Tec 6600 0W-20. Это самые современные решения для бензиновых и дизельных двигателей с сажевыми фильтрами, прямым впрыском и турбонаддувом. Эти смазочные материалы были разработаны в соответствии с принципом ресурсосбережения, т.е. экономии топлива при продлении срока службы всего автомобиля. Их использование способствует общему снижению эксплуатационных расходов на транспортные средства.
Катализатор
Каталитический нейтрализатор — это компонент автомобиля, имеющий цилиндрическую или прямоугольную внешнюю форму и выполняющий функцию нейтрализации загрязняющих веществ, содержащихся в выхлопных газах двигателя, работающего на бензине или газообразном топливе.
Структура каталитического нейтрализатора состоит из нескольких частей:
- Внешний металлический кожух;
- Впускная воронка;
- Монтажный мат;
- Монолитная сердцевина из металла или керамики;
- Выпускная воронка.
Катализатор имеет в поперечном сечении ячеистую структуру, поверхность которой с внутренней стороны покрыта слоем драгоценных металлов платиновой группы, которые очень эффективно взаимодействуют с компонентами выхлопных газов — родием, платиной, палладием. Когда газы проходят через пространство внутри каталитического нейтрализатора, вредные компоненты, образующиеся при сгорании бензина, вступают в реакцию с каталитическим слоем и превращаются в соединения, не представляющие опасности для человека и окружающей среды — азот, водяной пар, углекислый газ. Они выбрасываются в атмосферу. Каталитический преобразователь улавливает твердые компоненты разложения топлива, которые оседают на стенках.
В результате этих процессов каталитический нейтрализатор постепенно изнашивается во время движения, так что он полностью теряет свою функцию и должен быть либо очищен, либо полностью заменен новым компонентом.
Сажевый фильтр
Сажевый фильтр используется только на двигателях, работающих на дизельном топливе. Это связано с тем, что процесс сгорания дизельного топлива сопровождается большим развитием дыма. Сажевый фильтр дизельного двигателя служит для эффективного улавливания частиц сажи, конденсирующихся из выхлопных газов, и нейтрализации вредных компонентов.
Внутренняя структура сажевого фильтра очень разветвленная, лабиринтообразная, с множеством полостей для улавливания сажи.
Некоторые типы сажевых фильтров имеют титановые элементы, которые нейтрализуют вредные компоненты — монооксид азота и угарный газ. Это означает, что сажевый фильтр не только связывает сажу, но и действует как катализатор. Когда фильтр заполняется, расход топлива автомобиля значительно увеличивается, а его производительность снижается.
Сходство сажевого фильтра и катализатора
- Улавливают и нейтрализуют продукты сгорания автомобильного топлива.
- Защищают окружающую среду от вредных веществ, присутствующих в отработанных газах.
- Монтируются на выпускном коллекторе автомобиля.
- Это обязательные компоненты для всех машин в зависимости от типа мотора, что регламентировано европейскими нормами экологической безопасности.
- Конструктивно выполнены в форме прямоугольника или цилиндра, у которого есть входящая и выходящая воронка. Снаружи корпус из металла, внутри бывает разным.
- Требуется периодическая регенерация или полная замена.
- Специальные датчики отслеживают степень загрязнения сажевого фильтра или катализатора.
- Тип мотора. Катализатор монтируется на авто, работающие на бензине, газу.
- Внутри структура выполнена с мелкоячеистыми сотами.
- Соты покрыты каталитическим слоем из благородных металлов, которые превращают вредные продукты в безопасные соединения.
- Внутренние каналы и ячейки имеют малую ширину.
- Срок эксплуатации зависит от множества параметров, а также от материала.
- Способ очистки. Если катализатор загрязнен не сильно, то можно очистить его без демонтажа посредством добавления в топливо химических реактивов. В случае существенных загрязнений требуется демонтировать компонент, чтобы промыть в специальной жидкости. Полностью вышедший из строя катализатор заменяется на новый.
ТОП статей
- Чем отличаются катализаторы?
- Что ценного в катализаторе?
- Принцип работы катализатора
- Зачем нужно удалять катализатор?
- Можно ли удалять катализатор?
- Признаки забитого катализатора
- Что делают с удаленными катализаторами?
- Состав катализатора
- Удаление катализатора
- Установка обманки катализатора
- Установка пламегасителя
- Нужно ли вырезать катализатор?
- Как проверить забит ли катализатор?
- Как проверить работоспособность катализатора?
- Температура катализатора
Замена катализатора на пламегаситель на дизеле
Стоит отметить, что замена каталитического нейтрализатора на пламегаситель в дизельном двигателе производится так же, как и предыдущая замена. После полного демонтажа выхлопной системы устанавливается пламегаситель. Он может быть герметичным или просто приваренным, в зависимости от марки автомобиля. После установки каталитического нейтрализатора блок управления должен быть перепрограммирован на прошивку Евро 2 или 3, а оригинальный сажевый фильтр должен быть полностью удален. Пламегаситель устанавливается при большом пробеге или необходимости предстоящего полного ремонта, если дополнительные затраты не оправданы.
- использование низкокачественного топлива на постоянной основе, что приводит к преждевременному выходу из строя компонентов выхлопной системы;
- желание повысить мощность автомобиля на несколько лошадок. Для пламегасителя этот показатель равен 5 – 7%, для универсального катализатора чуть больше;
- нежелание владельца авто приобретать качественные и оригинальные запасные части взамен используются дешёвые аналоги;
- модернизация технических показателей для участия в гоночных соревнованиях.
Основные отличия сажевого фильтра от катализатора
Каталитический нейтрализатор обычно используется в двигателях бензиновых автомобилей. В дизельных двигателях, с другой стороны, используется сажевый фильтр из-за различных систем зажигания. Первое упоминание о сажевых фильтрах относится к 2001 году, когда они были использованы в массовом производстве и стали неотъемлемой частью автомобиля. С 2009 года стандарт Евро-5 требует, чтобы каждый автомобиль, потребляющий дизельное топливо, был оснащен сажевым фильтром.
Основная функция фильтра заключается в улавливании частиц сажи, а не в снижении выбросов. Эта разница не могла долго оставаться незамеченной и нерешенной. Поэтому многие производители решили устанавливать эти два устройства вместе.
Классический модернизированный фильтр и каталитический нейтрализатор выглядят следующим образом: В центре расположен ряд керамических ячеек, задерживающих сажу, а по периметру корпуса находится каталитический наполнитель.
В отличие от бензиновой версии, в дизельной версии каталитический нейтрализатор необходимо заменять вместе с сажевым фильтром. Оба изделия помещены в одинаковый металлический корпус. Поэтому оба должны быть заменены/удалены.
Фильтр сажевый
Используется для двигателей, работающих на дизельном топливе. Поскольку при сгорании дизельного топлива образуется гораздо больше дыма и сажи, чем при сгорании бензина, частицы образующегося дыма задерживаются, а канцерогенные продукты сгорания топлива нейтрализуются.
Внутренняя конструкция этого компонента состоит из лабиринта из карбида кремния с несколькими карманами для сбора сажи.
Некоторые из них, но не все, оснащены специальными титановыми элементами, которые преобразуют вредный углекислый газ и угарный газ из дизельного топлива в экологически чистые химические вещества. Они сочетают в себе свойства сажевого фильтра и каталитического нейтрализатора.
Фильтр задерживает до 90% сажи, образующейся в двигателе. При засорении он увеличивает расход топлива, снижает мощность и вызывает ненужную пробуксовку двигателя.
Устройство фильтра
Конструкция сажевого фильтра дизельного двигателя классически похожа на конструкцию каталитического нейтрализатора. По форме он напоминает металлическую лампу, только внутри него находится твердый фильтрующий элемент с ячеистой структурой. Этот элемент часто изготавливается из керамики. Корпус фильтра состоит из нескольких ячеек с поперечным сечением 1 мм.
Катализатор и фильтрующие элементы объединены в один блок. Лямбда, датчики давления и температуры также прикреплены к компонентам. Все эти компоненты обеспечивают максимально эффективное удаление вредных частиц из выхлопной трубы.
Особенности работы и эксплуатации сажевого фильтра
Срок службы сажевого фильтра напрямую зависит от условий эксплуатации автомобиля. В зависимости от этого владелец автомобиля должен проверять фильтр через каждые 50 000 — 200 000 километров пробега. Если автомобиль эксплуатируется в городских условиях и часто стоит в пробках, срок службы фильтра меньше, чем у соответствующего фильтра в автомобиле, эксплуатируемом в более мягких условиях (длительные поездки по автомагистралям). По этой причине часы работы двигателя силовой установки имеют немаловажное значение.
Поскольку засоренный сажевый фильтр снижает производительность двигателя, каждый автомобилист должен регулярно заменять выхлопную систему. Также важно соблюдать интервалы замены моторного масла. Поэтому владелец автомобиля должен строго придерживаться рекомендаций производителя автомобиля.
Выбор масла для дизеля
Подобно каталитическому нейтрализатору современных бензиновых автомобилей, сажевый фильтр также может быть серьезно поврежден, если владелец автомобиля использует неподходящее моторное масло. В этом случае смазка может попасть в цилиндры и сгореть во время работы.
При этом выделяется большое количество сажи (в зависимости от количества протекающего масла), которая не должна присутствовать в выхлопной системе автомобиля. Эта сажа попадает в фильтрующие элементы и оседает в фильтре. Для дизельных двигателей Европейская ассоциация автопроизводителей установила стандарт моторного масла, который соответствует или превышает стандарт выбросов Евро 4.
Это масло маркируется на упаковке буквой С (с префиксами от 1 до 4). Эти масла специально разработаны для автомобилей, оборудованных системой очистки выхлопных газов или системой доочистки. Это продлевает срок службы сажевого фильтра.
Автоочистка
Когда устройство работает, могут быть активированы физические процессы, которые автоматически удаляют сажевый фильтр. Это происходит, когда выхлопные газы, поступающие в контейнер фильтра, нагреваются до +500 градусов или более. Во время так называемой пассивной автоматической очистки сажа окисляется под воздействием раскаленной среды и удаляется с поверхности ячеек.
Для того чтобы этот процесс работал, двигатель должен работать на определенных оборотах в течение длительного периода времени. Когда автомобиль стоит в пробке и часто проезжает короткие расстояния, выхлопные газы не успевают сильно нагреться. В результате в фильтре накапливается сажа.
Чтобы помочь водителям, эксплуатирующим свои автомобили подобным образом, производители различной автохимии разработали специальные присадки против смога. Их использование позволяет автоматически очищать фильтр при температуре выхлопных газов до +300 градусов.
Некоторые современные автомобили оснащены системой принудительной регенерации. При этом впрыскивается определенное количество топлива, которое воспламеняется в каталитическом нейтрализаторе. Это реактивирует сажевый фильтр и удаляет пластину. Эта система работает на основе датчиков давления, установленных до и после сажевого фильтра. Если между показаниями этих датчиков существует большая разница, активируется система регенерации.
DPF сажевые фильтры закрытого типа
Современные фильтры частиц делятся на два типа:
- dpf фильтры закрытого типа;
- fap фильтры с функцией регенерации фильтрующего элемента.
К первой категории относятся элементы с керамическими сотами внутри, как в каталитическом конвертере. На их стенки наносится тонкий титановый слой. Эффективность такого компонента зависит от температуры испарения — только тогда происходит химическая реакция по нейтрализации угарного газа. По этой причине такие модели устанавливаются как можно ближе к выпускному коллектору.
После осаждения в керамических сотах, покрытых титаном, сажа и угарный газ окисляются (температура, при которой происходит реакция, должна составлять несколько сотен градусов). Наличие датчиков позволяет вовремя диагностировать неисправность фильтра, о чем водителя предупреждает блок управления на приборной панели автомобиля.
