Что такое сажевый фильтр в автомобиле на бензине
Лёгкое дыханье: зачем и как удалять сажевый фильтр
Любой фильтр имеет неприятную особенность: со временем он забивается. В автомобилях фильтров несколько: воздушный, один или два топливных, всё чаще есть салонный, а иногда можно встретить и сажевый. Ясное дело, что если забьётся салонный фильтр, ничего страшного не случится, и некоторые на него вообще смотрят как на унылую ненужную деталь. Забитый топливный или воздушный обычно меняют, потому что иначе машина толком не едет. А вот сажевому фильтру не повезло: чаще всего его просто удаляют. Как это делать правильно, чтобы не пустить дизель в разнос или не спалить собственную машину, мы сегодня и поговорим.
Что такое сажевый фильтр, и как он работает?
В общем-то, из названия этого девайса всё ясно: это всего лишь фильтр, который задерживает сажу. Придуман он был в угоду экологии, а значит, изначально против интересов автолюбителей. Хотя было бы глупо говорить, что это совсем уж бесполезная штука. Конечно, это не так. Увидите новую дизельную машину — припадите носом к выхлопной трубе. Отсутствие чёрного налёта на вашем заинтересованном экспериментом лице и кисловатый запах вместо вони сгоревшей солярки — заслуга сажевого фильтра. В целом на этом его заслуги и заканчиваются. Сто (или даже пятьсот) лошадиных сил двигателю он не прибавляет, а пока свежий, то и не отнимает. Проблемы начинаются, когда фильтр оказывается забит сажей. Но об этом — чуть позже. Сначала посмотрим, что он есть такое с технической точки зрения.
Перед нами — сажевый фильтр автомобиля Volkswagen Transporter Т5. Кстати, Т5 — один из лидеров по посещаемости сервиса с необходимостью что-то делать с сажевым фильтром. Итак, фильтр уже демонтирован и лежит перед нами. Неопытному глазу может показаться, что это какая-то железка с проводами. Отчасти так это и есть, но давайте разберёмся в его устройстве.
В одном корпусе здесь совмещены катализатор и сажевый фильтр. Если смотреть от начала выпуска, то первым на дороге отработавших газов окажется катализатор, а вот внутри банки большего диаметра стоит как раз сажевый фильтр. Но посмотрите: тут есть ещё какие-то трубочки и проводочки! Что это такое?
Первый провод отбросим в сторону: это разъём датчика кислорода, который к сажевику никакого отношения не имеет. А вот всё остальное как раз имеет самое непосредственное отношение к фильтру. Один из разъёмов — это разъём датчика температуры. Всего их два, один до фильтра, другой – после (он у нас остался на выпуске позади фильтра, и на фотографии его разъёма нет). Ещё две трубки относятся к датчику дифференциального давления. Как уже ясно из названия, он измеряет не просто давление, а разницу давлений до фильтра и после него. Больше, в общем-то, ничего интересного в фильтре нет. Но давайте посмотрим, как это работает.
Отработавшие газы через катализатор (в данной модели через катализатор, но бывает, что фильтр есть, а катализатора нет) поступают к фильтру. Сам сажевый фильтр состоит из большого числа крипт — глухих перфорированных газовых каналов. Проходя через эти каналы, несгоревшие частицы углерода оседают на их стенках. Задерживать эти частицы сажи и есть задача фильтра. Возникает вопрос: а зачем нужны датчики температуры и датчик дифференциального давления? Эти приборы следят за состоянием фильтра. В блоке управления прописаны параметры температуры и разницы давлений на входе и выходе из фильтра. Если, например, на входе температура очень высокая, а на выходе — слишком низкая, ЭБУ “понимает”, что с фильтром что-то не так. То же самое и с давлением. Если на входе оно слишком высокое, а на выходе — низкое, значит, фильтр забит. Так как забитый сажей фильтр уже не способен пропускать газы в штатном режиме, двигателю приходится тяжело. И в этом случае ситуацию надо исправлять. Тут мы подошли к следующему вопросу, пропустить который нельзя — регенерация сажевого фильтра.
Что такое регенерация?
Регенерация — процедура самоочистки фильтра. Она выполняется по-разному, в зависимости от типа фильтра и непосредственно от алгоритма запуска регенерации.
Сажевые фильтры бывают двух типов: DPF (такой, как на нашем подопытном Транспортёре, такие обычно стоят на немецких автомобилях) и FAP (разработка концерна PSA, стоят на Пежо, Ситроенах, можно встретить на Фордах, Вольво и некоторых других марках). Отличия между DPF и FAP небольшие.
Рассмотрим, как проходит регенерация в фильтрах DPF.
Метод самоочистки прост: всё, что осело в каналах фильтра, выжигается. Для этого используется топливо, подающееся либо дополнительно через форсунки двигателя, либо через отдельную специальную форсунку. При температуре 600-800 градусов сажа в фильтре выгорает (правда, не всегда). FAP отличается наличием специальной жидкости, которая заливается в отдельный бак. Жидкость эта называется Eolys, она выступает в роли катализатора, позволяющего снизить температуру выжигания сажи. В этой системе регенерация проходит при 400-450 градусах.
Регенерация бывает спонтанной и принудительной. В первом случае её запускает ЭБУ исходя из показаний датчиков температуры и дифференциального давления. Помимо этого, блок управления иногда может иметь счётчик израсходованного топлива, и тогда регенерация может быть запущена по достижении прописанного в ЭБУ количества сожжённого топлива. Всё это — спонтанная регенерация. Принудительную, как можно понять из названия, запускают вручную для очистки фильтра, например, в сервисе.
В норме регенерация в зависимости от марки автомобиля и условий его эксплуатации может проходить каждые 1 500 — 5 000 километров. Если она стала запускаться чаще, то фильтру скоро конец: процедура не может обеспечить вхождение параметров температуры и разницы давлений в нормы. Скорее всего, отложения в фильтре перешли в ту стадию, когда сжечь их уже нельзя.
В сервисах не очень любят включать принудительную регенерацию. Во-первых, это может быть просто опасно: температура поднимается сильно, машина должна стоять далеко от горючих и легковоспламеняющихся материалов. Во-вторых, если спонтанная регенерация не помогает, то и принудительная тоже уже вряд ли что-то даст.
Впрочем, ЭБУ не всегда может запустить регенерацию. Для этой процедуры нужны определённые условия: достаточно продолжительное прямолинейное движение автомобиля с относительно равномерной высокой скоростью. В городском режиме таких условий иногда просто нет. А еще начавшуюся регенерацию крайне не рекомендуется прерывать. Это — большое неудобство. Приехали на работу — а тут регенерация в ходу. Сиди и жди 10-15 минут, или лучше вообще езжай по трассе. А если принудительно заглушить мотор, то регенерация не завершится. Стало быть, после последующего запуска и прогрева будет запрос снова и снова, пока процедура не завершится корректно. А это — расход топлива, до 3-4 раз больше на холостых оборотах и в плотном потоке. Это — повышение уровня масла. Со всеми вытекающими: от выдавливания сальников до разноса. И всегда — снижение смазывающей способности масла. В особо тяжёлых случаях, когда регенерация никак не проходит успешно и не завершается — ошибки по превышению предела попыток регенерации или «регенерация невозможна, требуется принудительная». Или подобные ошибки — у разных брендов они разные.
Пожалуй, это всё основное, что нам надо знать о регенерации. Перейдём к следующему вопросу: почему сажевый фильтр выходит из строя.
Что влияет на ресурс сажевого фильтра?
Очевидно, что быстро “убивает” фильтр избыток сажи в отработавших газах. Причин повышения количества сажи всего две: избыток топлива и недостаток воздуха. Первое возможно при неисправности топливной аппаратуры — например, при подтекании форсунки.
Недостаток воздуха могут устроить и сами владельцы. Специалисты сервиса вспоминали случай, когда к ним приехала машина, у которой забитый воздушный фильтр уже стал сворачиваться внутрь воздуховода. Не знаю, как надо не любить свою машину, но, оказывается, бывает и такое.
Иногда воздуха не хватает из-за утечек наддувного воздуха или неправильной работы турбины.
Ну и, разумеется, на дымность влияет качество топлива.
Однако даже если с мотором всё в порядке, со временем фильтр выйдет из строя из-за естественного износа (критического засорения на больших пробегах). И даже если владелец за машиной следит хорошо, короткие зимние поездки от дома до работы или в магазин тоже сокращают ресурс: мотор иногда не успевает прогреваться, а регенерации просто некогда запуститься. И фильтр постепенно забивается сажей. Тут встаёт вопрос: что с ним делать?
Что такое хорошо и что такое плохо
Способов решить возникшую проблему несколько, но хороший среди них только один.
Как удаляют фильтр?
Итак, сначала его снимают с машины. В нашем случае это уже сделано, и фильтр готов пережить все последующие процедуры. Точнее, не пережить, ибо сейчас его надо будет удалить из банки.
Для этого банку разрезают болгаркой. Теперь у нас с одной стороны остался катализатор, который трогать не будем, а с другой — сам фильтр. Последний удаляют двумя способами: выпрессовывают целиком или выдалбливают по кускам. Тут мы видим реализацию второго метода во всей красе.
Давайте рассмотрим извлечённый фрагмент. По цвету видно, что в начале он забит: ближе к началу выпуска он уже почти чёрный. Впрочем, сажа, которую можно собрать пальцем и с внутренней поверхности самой банки, и с поверхности фильтра, говорит о том же.
Теперь пустую банку заваривают. Это можно сделать аргоновой сваркой, можно обычным “полуавтоматом”. Первый способ больше подходит богатым эстетам, ибо он долгий и дорогой, но шов получается красивым. Но необходимости варить именно аргоном нет, сварки “полуавтоматом” тут вполне достаточно. Главное — обработать потом шов средством против коррозии.
Всё, банка собрана. Некоторые предпочитают вместо неё поставить даунпайп — мол, пустая банка будет издавать неприятные звуки. На самом деле в силу конструкции дизеля звук работы не изменится, громче он не станет. Хотя, конечно, если клиент хочет, то почему бы и нет.
Теперь осталось установить банку на место и… заняться программированием.
Как мы помним, есть набор датчиков, которые контролируют работу фильтра. Физическое удаление фильтра изменит их показания, которые могут привести в ступор ЭБУ. Например, отсутствие разницы температур или давлений на входе и выходе заставит его усомниться в корректности работы датчиков или фильтра. И тогда опять появится ошибка, а возможно, и аварийный режим тоже.
И ещё не забываем про регенерацию. Даже если ЭБУ не станет запускать её по показаниям датчиков, он вполне способен сделать это из расчёта израсходованного топлива. Так как после такой “регенерации” пустой банки ничего в показаниях не изменится, блок управления может запускать её бесконечно. В конце концов, это опять приведёт к появлению ошибки в лучшем случае. В худшем — выпуск хорошенько “прожарится” высокой температурой, что тоже не очень хорошо и даже опасно. Наконец, не забываем о том, что для регенерации нужно дополнительное топливо. Наиболее лёгкое последствие — значительно повышенный расход топлива. А вот с тяжёлым лучше вообще не сталкиваться. Наступает оно тогда, когда солярка начинает попадать в масло, вследствие чего его концентрация в картере вырастает настолько, что масло становится уже не маслом, а вполне пригодным для дизеля топливом. Как вы знаете, искра для воспламенения дизелю не нужна, поэтому если мотор начнёт работать на смеси масла с топливом из картера, остановить его выключением зажигания не получится. И начнётся работа двигателя “в разнос”. Зрелище страшное, а для самого мотора такой режим обычно заканчивается именно тем самым разносом.
Но стоит отметить, что главная причина ухода в «разнос» — как раз не удаление сажевого фильтра, а именно его неисправность, из-за которой частые попытки регенерации приводят к повышению уровня масла. Разнос может наступить и при не удаленном фильтре. Впрочем, это тема для отдельного разговора. Пока только скажем, что такой исход при неправильно проведённой работе возможен, а снизить риск может контроль уровня масла. Если он выше нормы — это повод для опасений, и двигатель лучше не запускать вообще.
Одним словом, отключать фильтр в программе просто необходимо. Лучше всего, когда есть возможность просто отключить эту систему. Если свитча нет, то есть и другие способы, о которых говорить не будем — профессиональная тайна.
Ещё надо удалить ошибки сажевого фильтра, но при этом не затронуть всю систему диагностики. Некоторые не самые лучшие “специалисты” грохают всю диагностику, после чего владелец автомобиля ездит потом по другим СТО, где ни в чём не повинные сервисмены пляшут с бубном вокруг машины, которая говорит, что у неё в жизни всё ОК, но при этом не едет.
Вместо заключения
Как вы уже поняли, удаление сажевого фильтра — практически единственный приемлемый способ избавиться от проблемы с этим устройством. И с одной стороны, он не так уж и сложен, но с другой — цена ошибки может быть очень велика.
И уж точно удаление будет дешевле установки нового фильтра (про аналоги говорить не будем, выше уже всё сказано). Правда, и за три копейки вряд ли кто-то выполнит эту работу хорошо, так что выбирать сервис нужно тщательно. Чтобы потом не было мучительно больно…
Ещё один приятный бонус: на моторах с сажевым фильтром необходимо применять специальное масло, которое так и называется — «Для двигателей, оснащенных сажевым фильтром». Оно существенно дороже, чем обычное. А вот после удаления можно лить и обычное.
За помощь в подготовке материала благодарим компанию «Лаборатория Скорости»(СПб, ул. Химиков, д. 2, (812)385-50-82
И ты, бензин! Почему сажевый фильтр неизбежен даже для бензиновых машин, и как мы будем с этим жить
Хотя сажевые фильтры, которыми оснащаются дизельные автомобили, доказали высокую эффективность в борьбе с выбросами канцерогенной сажи в окружающую среду, познать на своих нервах и кошельках, чего стоит обратная сторона этой экологической медали, смогли многие белорусские любители дизелей.
Проблемы, создаваемые сажевым фильтром, и дороговизна их устранения входят в число основных причин, побуждающих некоторых покупателей автомобилей повернуться спиной к дизелям и обратить внимание на их бензиновую альтернативу, пусть она и обещает более высокие затраты на топливное содержание транспортного средства.
Нельзя сказать, что бензиновые двигатели не коптят вовсе, но содержание сажи, или, другими словами, твердых частиц, в компонентном составе отработавших газов бензиновых моторов составляет ничтожную долю по сравнению с тем, как сажей «облагораживают» атмосферу дизели.
Это и сделало сажевый фильтр специфической принадлежностью дизельных автомобилей, которые с 2004 года перестали удовлетворять законодательным ограничениям выбросов сажи в окружающую среду.
Лишь когда в прошлом году вступили в силу новые нормы, ужавшие для бензиновых двигателей предельное значение количества твердых частиц в 10 раз по сравнению с редакцией стандарта 2014 года, стало понятно, что без сажевого фильтра бензиновые моторы обойтись не смогут. Как ни крути, а придется им пойти той же дорогой, которую полтора десятка лет назад проторили дизели.
В принципе бензиновые двигатели способны были безболезненно преодолеть и тот законодательный порог, который был установлен в 2017 году, если бы не повсеместно внедряемая технология непосредственного впрыска бензина. По сравнению с устаревшими моторами с распределенным впрыском «прямовпрыснутые» двигатели обеспечивают более высокую эффективную мощность, более низкий расход топлива и даже меньшее содержание в выхлопе вредных компонентов, за исключением сажи.
Но, может быть, не так страшен черт, как его малюют? На первый взгляд страшен, ибо по устройству бензиновый сажевый фильтр принципиально не отличается от дизельного. Но разве он должен отличаться, если конструкция, технология производства и алгоритмы работы таких фильтров давно отработаны на дизелях?
В основе конструкции такой же, как в дизельных сажевых фильтрах, керамический блок, пронизанный множеством тонких каналов, по которым циркулируют выхлопные газы. Концы каналов заглушены, но боковые стенки пористые. В зависимости от того, с какого края канал заглушен, он может быть впускным или выпускным. Поскольку каналы заглушены с разных сторон попеременно через один, в керамическом блоке располагаются впускные и выпускные каналы в шахматном порядке.
При температуре свыше 550°С либо при более низкой температуре при условии добавления специальной присадки сажа сгорает без остатка. Это свойство сажи используется для уничтожения ее накоплений в сажевом фильтре. Дизелисты знают, что процесс очистки фильтра от сажи называется регенерацией. Теперь к этому словечку придется привыкать владельцам бензиновых машин. Регенерация может быть пассивной, активной или принудительной, если проводится в условиях сервисного предприятия.
Пассивная регенерация осуществляется без каких-либо мер со стороны блока управления двигателем во время движения автомобиля. Необходимо только, чтобы температура сажевого фильтра достигла требуемого уровня, чего, к слову, добиться от бензинового двигателя гораздо легче, чем от дизеля. Это хорошо, так как при достаточно продолжительных поездках немалую часть времени в фильтре будет происходить пассивная регенерация. Так утверждают разработчики бензиновых сажевых фильтров, а нам не остается ничего другого, как с ними соглашаться.
Однако для регенерации требуется еще и достаточное количество кислорода. А вот это плохо, потому что в отличие от дизелей, в которых сгорание всегда происходит с избытком воздуха, в бензиновых моторах с наличием свободного кислорода в выхлопе хроническая «напряженка», за исключением режима принудительного холостого хода (торможения двигателем). С помощью каких мероприятий будет решаться этот вопрос, пока ясности нет, хотя сажевыми фильтрами штатно уже оборудуются не только элитные Mercedes-Benz S500, но и некоторые народные «вагены» с моторами 1.4 TSI.
Поскольку в ходе эксплуатации автомобиля, несмотря на пассивную регенерацию, сажа в фильтре постепенно накапливается, возникает необходимость в активной регенерации. Она включается блоком управления по информации датчиков давления, размещенных до и после сажевого фильтра. Сравнение сигналов датчиков позволяет блоку управления распознать степень засоренности фильтра.
Но и тут снова на руку бензиновым двигателям то, что в них проще добиться разогрева сажевого фильтра до температуры, необходимой для выгорания сажи. Не нужен дополнительный впрыск топлива, которое затем догорает в выхлопном тракте, как в системах Diesel Particular Filter (DPF), применяемых, например, на дизелях Volkswagen. И тем более не требуется добавления в топливо специальной присадки, как в системе Filtre a Particules (FAP) от Peugeot и Citroёn. Достаточно увеличить частоту вращения коленчатого вала и дезактивировать системы Стоп/Старт и отключения цилиндров как способные помешать активной регенерации, если они, разумеется, вообще предусмотрены в конкретном автомобиле.
Примечательно, что, например, водитель Volkswagen с мотором 1.4 TSI только по этим признакам и сможет определить, что в сажевом фильтре происходит процесс активной регенерации, поскольку никаких сигналов на приборном щитке появляться не должно.
И только когда помехой регенерации окажутся условия эксплуатации, блок управления, высветив на приборном щитке соответствующий транспарант, «пригласит» водителя совершить регенерационную поездку. Поскольку короткие поездки и езда по городу в холодное время года не способствуют регенерации, автомобилю придется покинуть городскую черту и продолжить движение по трассе с оговоренной в инструкции скоростью на определенной, но не высшей передаче. Тем не менее перечень того, что надо соблюсти, чтобы успешно осуществить активную регенерацию, не столь строг, как у дизеля. И это тоже хорошо.
Если водитель будет упорно игнорировать приглашения на регенерационную поездку, сажевый фильтр начинает переполняться. В этом случае блок управления зажжет не только контрольную лампу сажевого фильтра, но и Check engine, а также искусственно уменьшит мощность двигателя, или, говоря проще, переведет его на работу в аварийном режиме. После этого помочь сажевому фильтру очиститься может только принудительная регенерация на СТО.
Однако главное состоит в том, что чрезмерное количество сажи появляется в выхлопе двигателей с непосредственным впрыском бензина в основном лишь во время холодного запуска и наблюдается некоторое время после него. Продолжительность этого периода зависит от температуры окружающего воздуха, в то время как дизели с той или иной интенсивностью коптят практически всегда, пока работают. Это значит, что засоряться бензиновый сажевый фильтр должен с гораздо меньшей скоростью, чем дизельный, а поскольку он еще и лучше поддается регенерации, прежде всего пассивной, то и срок службы этого устройства до его необратимой неисправности, вынуждающей владельца ломать голову, что с фильтром сделать, должен быть дольше.
Cажевый фильтр для бензиновых двигателей
Бензиновый сажевый фильтр
О сажевых фильтрах для дизельных двигателей есть уже достаточно много информации. По принципу действия сажевые фильтры для дизельных и для бензиновых двигателей во многом схожи. Однако сажевые фильтры для бензиновых двигателей являются новой техникой и имеют существенные отличия по сравнению с дизельными сажевыми фильтрами.
Долгое время считалось, что бензиновые двигатели совсем не коптят. Но время показало, что при сгорании в бензиновом двигателе тоже могут образовываться мельчайшие твёрдые частицы. Объясняется это внедрением технологии непосредственного впрыска бензина. Поэтому уже экологический стандарт Евро-5a для автомобилей с непосредственным впрыском включает в себя предельные значения массы твёрдых частиц.
Сажевый фильтр служит для охраны окружающей среды и здоровья людей. С ним масса и количество твёрдых частиц, выбрасываемых автомобилем в атмосферу, намного ниже предельных значений.
Система выпуска ОГ с бензиновым сажевым фильтром рассчитана на весь срок службы автомобиля. От водителя, придерживающегося «нормального» стиля вождения, система сажевого фильтра не требует внимания или активного вмешательства. Это означает, что при нормальной эксплуатации автомобиля контрольная лампа сажевого фильтра никогда не загорается.
Если контрольная лампа сажевого фильтра всё же загорелась, необходимо произвести регенерационную поездку (см. об этом ниже). При регенерационной поездке двигатель может работать на холостом ходу со слегка повышенной частотой вращения, а шум его работы может быть резче обычного.
Меры внутри двигателя
В семейство двигателей EA211 входят моторы TSI с зубчатым ремнём привода ГРМ. Данное семейство задумано для модульной платформы с поперечным расположением двигателя (MQB). При его разработке с самого начала уделялось большое внимание уменьшению количества твёрдых частиц в отработавших газах. Для этого были приняты некоторые меры внутри самого двигателя.
Среди таких мер, например, следующие:
– Увеличение давления топлива. У предшествующего семейства EA111 давление топлива в системе непосредственного впрыска составляло от 40 до 50 бар на холостом ходу, а максимальное давление — 130 бар. У двигателей семейства EA211 давление топлива на холостом ходу возросло примерно до 140 бар, а максимальное давление составляет около 350 бар. В результате капельки топлива получаются меньше и испаряются быстрее.
– Модифицированная камера сгорания, модифицированные форсунки, изменившиеся моменты впрыска. Эти меры уменьшают образование твёрдых частиц.
Названные меры очень эффективны, поэтому усовершенствованные двигатели семейства EA211 отвечают всем действующим в настоящее время экологическим стандартам. Тем не менее Volkswagen уже сейчас внедряет сажевый фильтр для бензиновых двигателей.
Мера вне двигателя
Мера вне двигателя, направленная на сокращение содержания твёрдых частиц, — это сажевый фильтр. Volkswagen выводит на европейский рынок автомобили, которые оснащаются расположенным близко к двигателю сажевым фильтром с каталитическим покрытием. Первой такой моделью стал Tiguan с двигателем 1,4 л 110 кВт TSI, передним приводом и механической коробкой передач.
При такой концепции фланец бензинового сажевого фильтра прилегает непосредственно к турбонагнетателю. В бензиновый сажевый фильтр интегрирован трёхкомпонентный нейтрализатор, выполненный в виде каталитического покрытия. После следующего за ним сильфона в выпускной трубе установлен ещё один трёхкомпонентный нейтрализатор.
 |
Датчик 1 давления ОГ G450
Место установки и назначение. Датчик 1 давления ОГ ввёрнут сверху в корпус распредвалов.
Его задача — измерять давление ОГ перед турбонагнетателем, а значит, и перед сажевым фильтром. Каналом в корпусе распредвалов и в блоке цилиндров он соединён с интегрированным выпускным коллектором. В датчик давления интегрировано уплотнительное кольцо, поэтому после снятия датчик нельзя использовать повторно, его следует заменить.
 |
Принцип действия. Датчик давления измеряет давление ОГ относительно вакуума, который принимается за опорное значение. Этот метод исключает неточности, вызванные колебаниями атмосферного давления при изменении погоды или высоты над уровнем моря. Выступающий опорным значением вакуум, содержится внутри керамической измерительной ячейки датчика давления.
Когда давление ОГ изменяется, мембрана керамической ячейки деформируется. При возрастании давления ОГ мембрана отжимается в направлении расположенной напротив поверхности с покрытием. Расстояние между поверхностями с покрытием уменьшается, и ёмкость «конденсатора» возрастает.
При уменьшении давления ОГ мембрана деформируется в обратном направлении. Расстояние между поверхностями с покрытием увеличивается — ёмкость «конденсатора» уменьшается. Такой способ позволяет точно измерить давление в выпускном коллекторе, значение которого передаётся в виде аналогового
сигнала. Описанные изменения ёмкости крайне малы. Поэтому электроника датчика сделана достаточно чувствительной.
Электрическое подключение. Датчик G450 соединён трёхжильным проводом с блоком управления двигателя J623.
Последствия отказа. При распознавании дефекта в регистратор событий записывается ошибка.
В системе выпуска отработавших газов с бензиновым сажевым фильтром используются два триггерных лямбда-зонда.
Лямбда-зонд перед нейтрализатором соединён с блоком управления двигателя «постоянным регулятором»
Место установки и назначение. Лямбда-зонд перед нейтрализатором находится перед обоими нейтрализаторами, лямбда-зонд после нейтрализатора — между двумя нейтрализаторами. Интегрированный в бензиновый сажевый фильтр трёхкомпонентный нейтрализатор выполняет основную работу по нейтрализации ОГ. Этим объясняется место установки лямбда-зонда 1 после нейтрализатора GX7. Зонд контролирует нейтрализатор, который выполняет основную работу по нейтрализации отработавших газов.
Использование сигнала
Сигнал лямбда-зонда используется для следующих функций:
Лямбда-зонд 1 перед нейтрализатором GX10:
– регулирование топливовоздушной смеси.
Лямбда-зонд 1 после нейтрализатора GX7:
– проверка функционирования предварительного катализатора и подстройка лямбда-зонда 1 перед нейтрализатором;
– опосредованный контроль повреждения бензинового сажевого фильтра.
Функция опосредованного контроля повреждения бензинового сажевого фильтра
Материал основы сажевого фильтра обладает более высокой жаропрочностью, чем каталитическое покрытие. Прежде чем сажевый фильтр будет повреждён очень высокими температурами, каталитическое покрытие успеет потерять свою работоспособность. По сигналу лямбда-зонда позади нейтрализатора и по плохой работе предварительного катализатора блок управления двигателя может косвенно заключить, что бензиновый сажевый фильтр повреждён. При неисправности нейтрализатора мигает лампа Check Engine K83 и в регистратор событий записывается ошибка.
Последствия при выходе из строя
При выходе из строя лямбда-зонда 1 перед нейтрализатором GX10 происходит переключение с лямбда-регулирования на лямбда-управление и загорается лампа Check Engine K83 (MIL). При выходе из строя лямбда-зонда 1 после нейтрализатора GX7 лямбда-регулирование продолжает работать. Загорается лампа Check Engine K83 (MIL). В обоих случаях в регистраторе событий появляется запись.
Регенерация бензинового сажевого фильтра
Поскольку у двигателей с непосредственным впрыском бензина сажа образуется только во время холодного пуска и в течение короткого времени после него, регенерация требуется очень редко. Частота и продолжительность регенерации зависит от степени засорения фильтра и наличия необходимых для регенерации условий. Различают три типа регенерации:
– пассивная регенерация,
– активная регенерация,
– регенерация в условиях сервисного предприятия.
Для распознавания засорения фильтра сажей и золой используется записанная в блок управления двигателя модель. По температуре всасываемого воздуха и охлаждающей жидкости, частоте вращения двигателя и нагрузке на двигатель блок управления двигателя регистрирует изменение степени засорения
сажевого фильтра.
Пассивная регенерация
Пассивная регенерация происходит во время движения почти постоянно без каких-либо мер со стороны блока управления двигателя.
Необходимое условие: продолжительность поездки должна быть достаточна для того, чтобы температура бензинового сажевого фильтра достигла требуемых 600 °C. Для регенерации сажевого фильтра требуется кислород. Особенно много его поступает во время принудительного холостого хода. Благодаря этому
«дополнительному» кислороду достигается температура, достаточно высокая для сжигания сажи и её превращения в диоксид углерода (CO2).
Активная регенерация
Если, несмотря на пассивную регенерацию, загрязнение сажевого фильтра достигает определённого значения, вводятся меры по поддержке регенерации.
Если профиль езды водителя не создаёт достаточных для регенерации условий, загорается контрольная лампа сажевого фильтра K331, призывающая водителя совершить регенерационную поездку (см. таблицу ниже).
Регенерация в условиях сервисного предприятия
Если загрязнение сажевого фильтра превысило установленный предел ввиду того, что водитель, например, игнорировал требование совершить регенерационную поездку, активной регенерации во время движения может оказаться недостаточно. Система управления двигателя дополнительно включает лампу Check Engine K83 (MIL) и лампу электропривода акселератора K132 (лампа EPC). На дисплее появляется требование обратиться на сервис.
Если контрольные лампы зажглись в связи с сажевым фильтром, то они горят жёлтым и не мигают.
Состояние системы сажевого фильтра никогда не может быть причиной для того, чтобы немедленно прекратить движение.
Регенерация на сервисе проводится посредством Ведомого поиска неисправностей.
Вытяжная установка для отсасывания ОГ в сервисном цехе должна быть рассчитана на температуры не ниже 300 °C. Для подсоединения вытяжной установки к системе выпуска ОГ разрешается использовать только раструб VAS 5199 или VAS 5199/12.
В следующей таблице приведены различные степени засорения и требуемые меры. При нормальной езде контрольная лампа сажевого фильтра K331 не загорается. Это связано с тем, что у бензинового двигателя в сажевом фильтре при температуре выше 600 °C всегда происходит пассивная регенерация. Поэтому дополнительные активные меры, как правило, не требуются. Но из соображений безопасности активная регенерация всё равно проводится через каждые 2000 км, независимо от степени загрязнения фильтра.
| Загрязнение * | Меры | ||
|---|---|---|---|
| Прим. до 15 % | – Активные меры не нужны. – Пассивная регенерация в результате «нормальной» работы двигателя. | ||
| Прим. от 15 % | Активная регенерация с помощью содействующих регенерации мер. | ||
| Прим. от 55 % | Активная регенерация с помощью содействующих регенерации мер. В дополнение к этому: – Горит контрольная лампа сажевого фильтра K331. – Запись в регистраторе событий: «Сажевый фильтр, ряд 1, контрольная лампа активна». – Водителю необходимо совершить регенерационную поездку. |
| |
| Прим. от 70 % | – Горит контрольная лампа сажевого фильтра K331. – Горит сигнальная лампа электропривода педали акселератора K132. Значение: уменьшение мощности. – Горит контрольная лампа ОГ K83 (MIL). – Запись в регистраторе событий: «Сажевый фильтр, ограничение, загрязнение сажей, ряд 1». – Требуется регенерация на сервисном предприятии. |
| |
| Достигнуты пределы загрязнения (100 %) | – Горит контрольная лампа сажевого фильтра K331. – Горит сигнальная лампа электропривода педали акселератора K132. Значение: уменьшение мощности. – Горит контрольная лампа ОГ K83 (MIL). – Запись в регистраторе событий: «Сажевый фильтр, ограничение, загрязнение сажей слишком сильное, ряд 1». – Сервисная регенерация более невозможна, требуется замена бензинового сажевого фильтра. |
|
Для отслеживаемости запись «Сажевый фильтр, ряд 1, контрольная лампа активна» не удаляется из регистратора событий ещё несколько циклов движения, после того как погаснет контрольная лампа сажевого фильтра K331!
Во время активной регенерации дополнительно могут быть приняты следующие меры:
– В зависимости от температуры система отключения цилиндров (ACT) и функция старт-стоп могут быть выключены.
– Частота вращения холостого хода может быть повышена до 1000 об/мин. Если контрольная лампа сажевого фильтра K331 горит, то, чтобы достичь лучшей регенерации при стоящем на месте автомобиле, она повышается даже до 1450 об/мин.
В руководстве по эксплуатации рекомендуется проводить регенерационную поездку, когда загорается контрольная лампа сажевого фильтра K331. Регенерации
способствует движение со скоростью от 50 до 120 км/ч. При этом необходимо соблюдать действующие ограничения скорости и рекомендации по выбору передач. Контрольная лампа сажевого фильтра K331 гаснет автоматически по завершении регенерации фильтра. Регенерационная поездка может длиться от 5 до 20 минут.
Другие стили вождения тоже приводят к регенерации, пока двигатель работает.
Сажевые фильтры дизельных и бензиновых двигателей в сравнении
Общее
— Двигатели обоих типов образуют при сжигании топлива частицы сажи и золы.
— У двигателей обоих типов твёрдые частицы имеют примерно одинаковый размер.
— При обеих системах сажевый фильтр регенерируется пассивно и активно. При этом окисляются только частицы сажи, частицы золы не окисляются.
— При обеих системах необходимо использовать низкозольные моторные масла.
— При бензиновом сажевом фильтре в блоке управления двигателя, как и при дизельном сажевом фильтре, запрограммирован предел загрязнения фильтра. По достижении определённого процентного значения загрязнения загорается контрольная лампа сажевого фильтра K331, призывающая водителя совершить регенерационную поездку.
— Текст руководства по эксплуатации был унифицирован применительно к регенерационной поездке для обеих систем.
— Если водитель игнорирует требование совершить регенерационную поездку и степень загрязнения фильтра увеличивается, в случае обеих систем возникает необходимость регенерации фильтра на сервисе.
Отличия
— Дизельные двигатели производят больше сажи, чем бензиновые двигатели.
— Бензиновый двигатель с непосредственным впрыском производит твёрдые частицы преимущественно во время холодного пуска при низких наружных температурах и сразу после пуска двигателя. Дизельный двигатель производит сажу практически всё время, пока работает.
— При дизельном двигателе достичь требуемой для регенерации сажевого фильтра температуры труднее, чем при бензиновом двигателе.
— Сжигание в дизельном двигателе происходит с избытком воздуха, поэтому для регенерации кислорода всегда достаточно, а у бензинового двигателя — нет.
— У дизельных двигателей первая активная регенерация производится уже после 100 км пробега, у бензиновых двигателей — нет.
— В зависимости от варианта у дизельных двигателей с сажевым фильтром при инспекционном сервисе требуется считывать степень загрязнения сажей (в первый раз, например, при пробеге 180 000 км), у бензиновых двигателей с сажевым фильтром такой необходимости нет.