Автомобіль / Силова установка / Двигун внутрішнього згоряння / Екологічні системи двигуна / Сажовий фільтр

Сажовий фільтр

Сажовий фільтр - це підсистема очищення вихлопних газів, основним завданням якої є затримання твердих частинок, що утворюються під час роботи двигуна. Для дизельних автомобілів найвідоміше позначення - DPF, Diesel Particulate Filter.

У структурі TESMA потрібно розрізняти всю підсистему та конкретну деталь. Окрема деталь має канонічну назву Фільтр сажевий, англійський термін - Particulate filter.

До роботи системи також можуть бути залучені датчики тиску і температури, електронне керування двигуном та на окремих конструкціях блок впорскування для регенерації сажового фільтра.

DPF не є звичайним фільтром, який просто накопичує бруд до заміни. Система розрахована на періодичне спалювання накопиченої сажі під час регенерації. Але зола, механічні відкладення та продукти згоряння моторної оливи поводяться інакше.

Для чого потрібний сажовий фільтр

Під час згоряння пального утворюються тверді частинки різного розміру.

Особливо актуальна ця проблема для дизельного двигуна.

Сажовий фільтр:

затримує значну частину твердих частинок;
зменшує димність вихлопу;
накопичує сажу у внутрішній структурі;
дозволяє періодично окиснювати накопичену сажу;
працює як частина загальної системи контролю викидів.

DPF і GPF

Назва DPF традиційно використовується для дизельного сажового фільтра.

На сучасних бензинових двигунах із безпосереднім впорскуванням також можуть використовуватися фільтри твердих частинок - GPF або OPF.

Принцип затримання частинок подібний, але алгоритми регенерації, температурні режими та діагностика можуть відрізнятися.

Тому процедуру конкретного автомобіля не можна автоматично переносити на іншу систему.

Як влаштований DPF

Усередині металевого корпуса знаходиться пористий керамічний фільтрувальний блок із великою кількістю каналів.

У типовій конструкції частина каналів закрита з одного боку, а сусідні - з протилежного.

Через це вихлопні гази змушені проходити крізь пористі стінки.

Тверді частинки затримуються на поверхні та у порах матеріалу, а очищеніший газ проходить далі.

Що таке сажа

Сажа - це вуглецеві частинки, що утворюються при неповному згорянні пального.

Її кількість залежить від:

режиму роботи двигуна;
кількості поданого пального;
кількості повітря;
роботи турбокомпресора;
стану форсунок;
роботи EGR;
температури двигуна;
якості згоряння.

Сажа і зола - не одне й те саме

Це принципово важливо для діагностики DPF.

Сажа переважно складається з горючого вуглецевого матеріалу і може окиснюватися під час регенерації.

Зола містить негорючі мінеральні залишки, зокрема продукти присадок моторної оливи та зносу.

Звичайна регенерація золу не видаляє.

Чому зола накопичується

Навіть при справному двигуні невелика кількість моторної оливи може потрапляти у процес згоряння.

Після її згоряння частина негорючих компонентів залишається у фільтрі.

Кількість золи може зростати швидше при:

підвищеній витраті моторної оливи;
неправильно підібраній оливі;
великому пробігу;
механічному зносі двигуна;
несправності турбокомпресора.

Правильна моторна олива має значення

Для автомобілів із DPF використовують моторну оливу, що відповідає специфікації виробника двигуна.

На багатьох таких автомобілях потрібна олива з відповідними обмеженнями щодо сульфатної золи, фосфору та сірки.

Не потрібно самостійно вибирати оливу тільки за написом Low SAPS або лише за в'язкістю. Головний критерій - конкретний допуск виробника.

Що таке регенерація сажового фільтра

Регенерація - це процес окиснення накопиченої сажі при достатній температурі.

Після успішної регенерації кількість горючої сажі у фільтрі зменшується, а пропускна здатність відновлюється.

Але зольний залишок при цьому залишається.

Пасивна регенерація

Пасивне окиснення сажі відбувається, коли температура і склад вихлопу природно створюють відповідні умови під час руху.

Це частіше можливо при:

тривалішому русі;
достатньому навантаженні;
повністю прогрітому двигуні;
справній паливній системі;
нормальному температурному режимі.

Активна регенерація

Коли природних умов недостатньо, блок керування може запустити активну регенерацію.

Залежно від конструкції для підвищення температури вихлопних газів можуть змінюватися:

момент і кількість впорскування пального;
післявпорскування;
робота EGR;
навантаження електричних споживачів;
інші параметри керування двигуном.

На частині автомобілів для цього використовується окремий блок впорскування, регенерація сажі / сажового фільтра.

Як водій може помітити активну регенерацію

Залежно від автомобіля можуть спостерігатися:

дещо підвищені оберти холостого ходу;
зміна звуку двигуна;
підвищена миттєва витрата пального;
робота вентилятора охолодження;
підвищена температура вихлопу;
характерний запах гарячої вихлопної системи;
тимчасова зміна роботи системи Start-Stop.

Але не всі автомобілі дають водієві очевидні ознаки регенерації.

Що буде, якщо постійно переривати регенерацію

Одне випадкове переривання не означає поломку.

Проблема виникає, якщо автомобіль регулярно працює у режимі, де активна регенерація запускається, але не може завершитися.

Тоді можливі:

швидке накопичення сажі;
часті повторні спроби регенерації;
збільшення витрати пального;
підвищення навантаження на вихлопну систему;
на окремих дизелях - потрапляння частини пального в моторну оливу.

Розрідження моторної оливи пальним

На деяких дизельних двигунах багаторазові перервані активні регенерації можуть сприяти потраплянню дизельного пального у картер.

Ознаки:

рівень оливи підвищується;
олива має запах дизельного пального;
змінюється її в'язкість;
збільшується ризик погіршення змащення.

Підвищення рівня моторної оливи на дизелі не потрібно ігнорувати.

Чому короткі поїздки шкодять умовам регенерації

При постійних поїздках на кілька кілометрів двигун і випуск можуть не встигати досягти умов, необхідних для завершення регенерації.

Особливо це помітно взимку та при тривалому міському режимі.

Але фраза «потрібно просто виїхати на трасу» правильна далеко не завжди.

При високому заповненні DPF або активній несправності спочатку потрібна діагностика.

Чому DPF забивається

Засмічення сажового фільтра може бути наслідком:

постійних коротких поїздок;
перерваних регенерацій;
несправності форсунок;
підвищеного утворення сажі;
несправності турбокомпресора;
витоку наддуву;
неправильної роботи EGR;
низької робочої температури двигуна;
підвищеної витрати моторної оливи;
помилок датчиків;
накопичення великої кількості золи.

Чому несправна форсунка швидко навантажує DPF

Якщо форсунка подає надмірну кількість пального або має неправильний факел, якість згоряння погіршується.

Результатом може бути підвищене утворення сажі.

Тому при швидкому повторному заповненні DPF перевіряють паливну систему, а не лише сам фільтр.

Турбокомпресор і сажовий фільтр

Несправність турбіни може впливати на DPF двома основними шляхами.

нестача повітря збільшує димність і утворення сажі;
потрапляння моторної оливи у впуск або випуск збільшує кількість відкладень і золи.

Тому при проблемах DPF важливо оцінювати також турбокомпресор і систему наддуву.

EGR і DPF

Система EGR впливає на процес згоряння, температуру та склад вихлопних газів.

Неправильне положення клапана або забруднення каналів може змінювати кількість сажі, яку виробляє двигун.

Тому DPF та EGR діагностують як пов'язані системи.

Датчик диференційного тиску

Для оцінки опору фільтра блок керування може використовувати різницю тиску до і після DPF.

Датчик з'єднується з випускною системою трубками або шлангами.

Зі збільшенням опору фільтра різниця тиску за однакового потоку вихлопних газів зазвичай зростає.

Не завжди винен сам DPF

Неправильний сигнал диференційного тиску може бути пов'язаний із:

несправністю датчика;
забитою трубкою;
тріщиною трубки;
переплутаними трубками;
пошкодженим роз'ємом;
проблемою проводки;
неправильною базовою адаптацією після ремонту.

Тому високий розрахунковий рівень навантаження не повинен автоматично означати заміну фільтра.

Датчики температури вихлопних газів

Температурні датчики допомагають блоку керування оцінювати тепловий режим системи.

При неправильних показаннях система може:

не запускати регенерацію;
переривати її;
неправильно розраховувати умови процесу;
встановлювати DTC;
переходити у захисний режим.

Розрахункова маса сажі

На багатьох автомобілях блок керування не вимірює всю сажу безпосередньо.

Він розраховує її кількість на основі кількох параметрів:

режиму роботи двигуна;
витрати пального;
пробігу;
перепаду тиску;
температур;
історії регенерацій;
інших даних конкретної системи.

Тому розрахункове значення потрібно порівнювати з фізичними параметрами.

Основні симптоми проблем DPF

горить Check Engine;
з'являється попередження сажового фільтра;
часто запускається регенерація сажового фільтра;
зростає витрата пального;
зменшується тяга;
автомобіль переходить в аварійний режим;
регенерація не завершується;
збільшується протитиск вихлопу;
підвищується рівень моторної оливи на окремих дизельних конструкціях;
з'являються DTC системи контролю частинок.

Жоден із цих симптомів сам по собі не доводить несправність фільтра.

Чому автомобіль втрачає тягу

При значному опорі DPF двигуну складніше видаляти вихлопні гази.

Крім того, блок керування може навмисно обмежувати крутний момент для захисту системи.

Але зниження потужності двигуна також може бути пов'язане з наддувом, паливною системою, EGR, впуском або механічною частиною.

Чому DPF часто регенерує

Якщо інтервал між регенераціями стає значно коротшим, перевіряють не тільки сам фільтр.

Причинами можуть бути:

двигун виробляє забагато сажі;
датчик тиску завищує навантаження;
регенерації не завершуються;
двигун не прогрівається;
EGR працює неправильно;
форсунки мають відхилення;
є витік наддуву;
фільтр уже має значне зольне заповнення.

Чорний дим і DPF

Справний DPF значно зменшує видиму кількість твердих частинок у вихлопі.

Помітний чорний дим на автомобілі з DPF може бути приводом перевірити:

цілісність фільтра;
паливну систему;
турбіну;
впуск;
EGR;
попередні втручання у вихлопну систему.

Але за кольором диму не визначають конкретну несправність без діагностики.

Вимірювання протитиску

Окрема процедура TESMA - Вимірювання протитиску сажового фільтра.

Значення потрібно оцінювати з урахуванням:

частоти обертання;
навантаження;
температури;
об'єму вихлопних газів;
нормативів конкретного двигуна.

Універсального значення «нормальний DPF має стільки-то кПа» для всіх автомобілів не існує.

Базовий алгоритм діагностики DPF

Уточнити симптоми та режим експлуатації автомобіля.
Зчитати всі DTC.
Зберегти freeze frame.
Перевірити розрахункову масу сажі.
Перевірити розрахункову або сервісну інформацію щодо золи, якщо вона доступна.
Оцінити диференційний тиск.
Перевірити датчик і його трубки.
Перевірити температурні датчики.
Оцінити історію останніх регенерацій.
Перевірити робочу температуру двигуна.
Перевірити форсунки та паливну систему.
Оцінити EGR.
Перевірити наддув і турбокомпресор.
Оцінити витрату моторної оливи.
Лише після цього вирішувати питання регенерації, очищення або заміни.

Чи можна просто виїхати на трасу

Якщо система справна, рівень накопичення сажі не критичний і автомобіль лише не мав відповідних умов для завершення регенерації, триваліший рух може створити потрібний режим.

Але при:

аварійному режимі;
критичному заповненні;
несправності датчика;
проблемах форсунок;
активних DTC, що блокують регенерацію,

спроба «пропалити DPF на трасі» може бути безрезультатною або небажаною.

Примусова регенерація

Примусова регенерація сажового фільтра запускається діагностичним обладнанням відповідно до процедури виробника.

Перед процедурою перевіряють:

допустимий рівень накопичення;
відсутність критичних DTC;
рівень моторної оливи;
рівень охолоджувальної рідини;
відсутність витоків пального або оливи;
справність температурних датчиків;
відсутність небезпечних матеріалів біля гарячого вихлопу.

Примусова регенерація створює дуже високе теплове навантаження і не повинна використовуватися як універсальна відповідь на будь-яку помилку DPF.

Коли регенерація не допоможе

Вона не усуває:

велику кількість золи;
розплавлений фільтрувальний блок;
тріщини кераміки;
механічне руйнування;
забруднення невідомою негорючою речовиною;
першопричину надмірного утворення сажі.

Очищення сажового фільтра

Очищення сажового фільтра може бути доцільним, коли фільтр механічно цілий, але має значне накопичення золи або інших видаляємих відкладень.

Перед очищенням важливо оцінити:

цілісність моноліту;
наявність оплавлення;
стан корпуса;
фактичний протитиск;
причину забруднення.

Чому промивання на автомобілі не завжди правильне

Хімічний засіб не може відновити механічно пошкоджений блок.

Крім того, потрібно розуміти, куди потраплять розчинені забруднення та чи передбачений такий метод для конкретної конструкції.

Тому спосіб очищення вибирають після діагностики, а не лише за кодом помилки.

Коли DPF потрібно замінювати

Заміна може бути необхідною при:

тріщинах фільтрувального блока;
оплавленні каналів;
механічному руйнуванні;
неремонтопридатному пошкодженні корпуса;
критичному накопиченні, яке не можна безпечно усунути;
втраті фільтрувальної здатності.

Пов'язана процедура - Заміна сажового фільтра.

Що перевірити перед новим DPF

форсунки;
тиск і якість паливоподачі;
турбокомпресор;
герметичність системи наддуву;
EGR;
робочу температуру двигуна;
датчики температури;
датчик диференційного тиску та трубки;
витрату моторної оливи;
правильність моторної оливи;
причину попереднього засмічення.

Новий DPF не лікує двигун, який виробляє надмірну кількість сажі.

Підбір сажового фільтра

Для правильного підбору бажано мати:

VIN;
код двигуна;
OE-номер;
рік випуску;
екологічне виконання;
ринок автомобіля;
тип датчиків;
кількість і положення штуцерів тиску;
місця температурних датчиків;
форму фланців;
конструкцію комбінованого модуля вихлопу.

Чому моделі автомобіля недостатньо

На одній моделі можуть використовуватися різні:

двигуни;
екологічні стандарти;
програмні калібрування;
вихлопні системи;
датчики;
комбіновані DPF/SCR або DOC/DPF модулі.

Тому зовнішня схожість не гарантує сумісність.

Що робити після заміни або професійного очищення

Залежно від автомобіля сервісна процедура може передбачати:

скидання або корекцію розрахункового значення золи;
реєстрацію нового фільтра;
адаптацію датчика диференційного тиску;
перевірку нульового значення тиску;
контрольну поїздку;
перевірку завершення моніторів.

Не потрібно скидати лічильники просто для того, щоб приховати реальне засмічення старого фільтра.

Практичні випадки

DPF часто регенерував, але сам фільтр був справний

Автомобіль регулярно запускав регенерацію через невеликий пробіг. Перевірка показала, що двигун не виходив на нормальний температурний режим. Після усунення проблеми охолодження інтервал між регенераціями нормалізувався.

Високий тиск прийняли за забитий фільтр

Сканер показував великий перепад тиску. Перед заміною DPF перевірили трубки датчика і виявили значне забруднення однієї з них. Після ремонту показання повернулися до нормальних значень.

Після очищення DPF швидко забився знову

Сам фільтр очистили якісно, але причину сажоутворення не шукали. Пізніше діагностика виявила проблему форсунки. Без ремонту паливної системи очищення могло давати лише тимчасовий ефект.

Водій постійно переривав регенерацію

Автомобіль експлуатувався майже виключно короткими міськими маршрутами. Активна регенерація регулярно починалася перед завершенням поїздки. Згодом інтервал між спробами став дуже коротким, а рівень моторної оливи почав підвищуватися.

Новий DPF не вирішив втрату тяги

Фільтр замінили без повної діагностики. Після ремонту автомобіль усе одно погано розганявся. Причиною виявився витік наддуву. Старий DPF взагалі не був головною причиною втрати потужності.

Типові помилки

міняти DPF тільки за кодом помилки;
вважати розрахункову масу сажі прямим фізичним вимірюванням;
не перевіряти датчик диференційного тиску;
не перевіряти трубки датчика;
ігнорувати температурні датчики;
не аналізувати історію регенерацій;
запускати примусову регенерацію при критичному заповненні без перевірки умов;
повторювати примусову регенерацію багато разів замість пошуку причини;
плутати сажу із золою;
очікувати, що регенерація видалить золу;
постійно «пропалювати» DPF трасою при активній несправності;
ігнорувати підвищення рівня моторної оливи;
не перевіряти форсунки;
ігнорувати турбокомпресор;
не перевіряти витік наддуву;
ігнорувати EGR;
не перевіряти робочу температуру двигуна;
використовувати неправильну моторну оливу;
вважати будь-яку втрату тяги забитим DPF;
плутати зольне заповнення з активним сажовим навантаженням;
промивати механічно пошкоджений фільтр;
встановлювати новий DPF без усунення причини старої несправності;
підбирати фільтр тільки за моделлю автомобіля;
не звіряти OE-номер;
скидати сервісні лічильники без виконаної роботи.

Товарні групи TESMA

Двигун і вихлоп

Керування двигуном

Обслуговування двигуна

Пов'язані сторінки бази знань TESMA

Що ще почитати на цю тему

Часті питання

Що таке DPF?

DPF - Diesel Particulate Filter, фільтр твердих частинок у вихлопній системі дизельного двигуна.

Сажовий фільтр і DPF - це одне й те саме?

У контексті дизельного автомобіля ці назви зазвичай означають одну систему фільтрації твердих частинок.

Що таке фільтр сажевий?

У канонічній структурі TESMA це конкретна деталь підсистеми «Сажовий фільтр». Англійська назва - Particulate filter.

Для чого потрібний DPF?

Для затримання твердих частинок у вихлопних газах.

Що накопичується всередині?

Переважно сажа та поступово зольний залишок.

Сажа і зола - це одне?

Ні. Сажу можна окиснювати під час регенерації, а зола звичайною регенерацією не видаляється.

Що таке регенерація?

Процес окиснення накопиченої сажі при достатній температурі.

Що таке активна регенерація?

Режим, у якому блок керування спеціально створює умови для підвищення температури вихлопу і спалювання сажі.

Що таке пасивна регенерація?

Окиснення сажі, що відбувається під час нормального руху без окремо активованого високотемпературного циклу.

Чи потрібно водієві завжди помічати регенерацію?

Ні. На багатьох автомобілях вона проходить без окремого повідомлення.

Чому DPF часто регенерує?

Через надмірне утворення сажі, короткі поїздки, незавершені цикли, несправності датчиків, EGR, форсунок, наддуву або значне зольне заповнення.

Чи шкодять короткі поїздки?

Вони можуть не створювати достатніх умов для завершення регенерації.

Чи достатньо виїхати на трасу?

Не завжди. При активній несправності або критичному заповненні спочатку потрібна діагностика.

Що таке примусова регенерація?

Сервісна процедура, яку запускають діагностичним обладнанням за дозволених умов.

Чи можна робити її багато разів?

Не слід використовувати повторні регенерації замість пошуку причини швидкого накопичення сажі.

Чи видаляє регенерація золу?

Ні.

Чому підвищується рівень моторної оливи?

На деяких дизелях при частих або перерваних активних регенераціях частина пального може потрапляти у картер.

Що показує датчик диференційного тиску?

Він допомагає оцінювати різницю тиску до і після фільтра та його опір потоку.

Чи може датчик помилково показати забитий DPF?

Так. Причиною можуть бути сам датчик, трубки, проводка або неправильна адаптація.

Як перевіряють DPF?

За DTC, live data, диференційним тиском, температурами, історією регенерацій і станом двигуна.

Чи можна мити сажовий фільтр?

Професійне очищення можливе для придатного механічно фільтра, але метод вибирають після діагностики.

Чи можна відновити оплавлений DPF очищенням?

Ні.

Коли потрібна заміна?

При механічному руйнуванні, оплавленні, втраті фільтрувальної здатності або неремонтопридатному стані.

Чому новий DPF може швидко забитися?

Якщо не усунуто проблему форсунок, турбіни, EGR, температурного режиму, наддуву або підвищену витрату оливи.

Яка моторна олива потрібна?

Та, що має необхідний допуск для конкретного двигуна та його системи доочищення вихлопу.

Як підбирати DPF?

За VIN, кодом двигуна, OE-номером, екологічним виконанням та конструкцією вихлопної системи.

Чи достатньо фотографії?

Ні. Зовні схожі вузли можуть мати різні датчики, внутрішню конструкцію та застосовність.

Що потрібно зробити після заміни?

Виконати передбачені виробником сервісні процедури та підтвердити нормальні показання тиску, температури і роботи двигуна.

Висновок

Сажовий фільтр - це активна частина системи керування вихлопом, а не проста механічна пастка для бруду. DPF накопичує сажу, періодично регенерується та постійно контролюється електронікою за тиском, температурою й розрахунковими моделями.

Сажа і зола потребують різного підходу. Регенерація може зменшити кількість сажі, але не поверне назад зольне старіння та не відновить механічно пошкоджений фільтр.

При частих регенераціях, втраті тяги або помилках DPF потрібно перевіряти не тільки фільтр, а й форсунки, турбіну, EGR, наддув, температуру двигуна, датчики та витрату моторної оливи.

Головне сервісне правило: DPF дуже часто показує проблему, яку створює інший вузол. Якщо просто очистити або замінити фільтр, не знайшовши причину надмірного утворення сажі чи золи, проблема повернеться.