Автомобиль / Силовая установка / Двигатель внутреннего сгорания / Экологические системы двигателя / Сажевый фильтр / Фильтр сажевый

Фильтр сажевый

Фильтр сажевый - это конкретная деталь системы очистки выхлопных газов, которая задерживает твердые частицы в пористой внутренней структуре. Канонический английский термин TESMA - Particulate filter.

Для дизельных автомобилей широко применяется обозначение DPF - Diesel Particulate Filter. На бензиновых двигателях с непосредственным впрыском могут применяться родственные фильтры GPF или OPF, однако их конструкция и алгоритмы работы могут отличаться.

В Базе знаний TESMA необходимо различать Сажевый фильтр как всю подсистему и Фильтр сажевый как конкретный физический узел выпускного тракта.

Фильтр сажевый не является обычным сменным фильтром. Его конструкция рассчитана на многократное накопление и окисление сажи во время регенераций. Однако зольный остаток постепенно остается внутри и определяет долговременное старение узла.

Для чего нужен фильтр

Во время работы двигателя образуются твердые частицы, которые без фильтра выходили бы вместе с выхлопными газами.

Фильтр:

задерживает твердые частицы;
уменьшает их выброс;
накапливает сажу до регенерации;
обеспечивает поверхность для окисления сажи;
работает совместно с датчиками и электронным управлением двигателем.

Из чего состоит DPF

Типичная деталь имеет:

металлический корпус;
входной и выходной патрубки или фланцы;
пористый керамический монолит;
большое количество параллельных каналов;
термостойкий удерживающий материал;
штуцеры измерения давления в зависимости от конструкции;
места установки температурных датчиков.

На некоторых автомобилях DPF конструктивно объединен с окислительным катализатором или другими элементами системы доочистки.

Как работают каналы фильтра

В типичной wall-flow конструкции каналы монолита попеременно закрыты с противоположных концов.

Выхлоп поступает в открытый канал, но не может пройти по нему насквозь. Газ вынужден проходить через пористую стенку в соседний канал.

Твердые частицы задерживаются на поверхности и в порах материала.

Почему DPF создает противодавление

Даже исправный фильтрующий блок имеет определенное сопротивление.

Оно увеличивается с ростом:

массы сажи;
количества золы;
потока выхлопных газов;
оборотов двигателя;
нагрузки.

Поэтому давление нельзя оценивать без учета режима двигателя.

Сажа внутри DPF

Сажа представляет собой преимущественно горючее углеродное загрязнение.

При исправной системе ее количество периодически уменьшается во время регенерации.

DPF может многократно накапливать и окислять сажу без снятия с автомобиля.

Зола внутри DPF

Зола отличается от сажи.

Это негорючий остаток, источниками которого могут быть:

присадки моторного масла;
продукты износа;
минеральные соединения;
другие негорючие частицы.

Регенерация не сжигает золу.

Почему важно различать сажу и золу

От этого зависит способ восстановления.

Сажевую загрузку исправного фильтра можно уменьшить регенерацией.

Зольное заполнение требует другого подхода - профессиональной очистки сажевого фильтра либо замены, если дальнейшее восстановление нецелесообразно.

Почему DPF засоряется сажей

Засорение сажевого фильтра возникает, если двигатель производит сажу быстрее, чем система успевает ее удалять.

Причины:

короткие поездки;
прерванные регенерации;
неисправные форсунки;
недостаток воздуха;
утечка наддува;
неисправность турбокомпрессора;
неправильная работа EGR;
низкая рабочая температура;
ошибки датчиков;
повышенный расход масла.

Что означает большое количество золы

Зольная загрузка растет постепенно.

После каждой регенерации негорючий остаток сохраняется внутри.

Со временем:

уменьшается полезный объем для сажи;
сокращается интервал между регенерациями;
растет базовое сопротивление;
фильтр приближается к сервисному пределу.

Моторное масло и ресурс DPF

Масло должно соответствовать требуемому допуску конкретного двигателя.

Повышенный расход масла ускоряет:

зольную загрузку;
загрязнение монолита;
рост противодавления;
старение DPF.

Подбор только по вязкости или надписи Low SAPS недостаточен.

Основные механические повреждения

трещина монолита;
оплавление каналов;
локальный перегрев;
разрушение внутреннего блока;
отрыв монолита от удерживающего слоя;
повреждение корпуса;
трещина сварного шва;
деформация фланца;
повреждение штуцеров давления.

Почему монолит трескается

Причинами могут быть:

механический удар;
сильная вибрация;
повреждение креплений выпуска;
критический перегрев;
тепловой стресс;
неправильная сервисная процедура.

Что происходит при оплавлении

Чрезмерная температура способна деформировать структуру каналов.

Результат:

уменьшение проходного сечения;
рост противодавления;
неравномерный поток;
механическое разрушение монолита.

Оплавленный DPF не восстанавливается обычной регенерацией.

Почему DPF перегревается

Проверяют:

чрезмерную сажевую загрузку до регенерации;
неправильное дозирование топлива;
систему регенерации;
температурные датчики;
дополнительную форсунку регенерации, если она установлена;
качество сгорания топлива в двигателе.

Блок впрыска регенерации и DPF

На части автомобилей используется отдельный блок впрыска для регенерации сажевого фильтра.

Его неисправность может создать недостаточную или чрезмерную температуру.

Датчик дифференциального давления

Система часто оценивает сопротивление DPF по разнице давления до и после фильтра.

Датчик измеряет перепад давления, а не физическую массу сажи.

На его показания влияют:

поток выхлопных газов;
обороты;
температура;
состояние трубок;
зола;
сажа;
механическое состояние монолита.

Высокий перепад давления

До вывода о засоренном DPF исключают:

забитую трубку;
поврежденную трубку;
перепутанные линии;
неисправный датчик;
проводку;
ошибочную адаптацию.

Отдельная процедура - Измерение противодавления сажевого фильтра.

Слишком низкий перепад давления

Очень низкое значение также требует оценки.

Причины могут включать:

трещину монолита;
повреждение внутреннего блока;
негерметичные трубки;
ошибку датчика.

Основные симптомы неисправности

частые регенерации;
незавершенная регенерация;
Check Engine;
предупреждение DPF;
повышенное противодавление;
потеря мощности;
аварийный режим;
рост расхода топлива;
изменение дымности;
DTC системы фильтра твердых частиц.

Ни один симптом не позволяет без проверки определить физическое состояние монолита.

Частые регенерации

Частая регенерация сажевого фильтра не означает автоматическую необходимость замены DPF.

Причинами могут быть:

повышенное образование сажи;
прерванные циклы;
ошибка датчика давления;
неправильная температура;
зольное заполнение;
режим эксплуатации.

Потеря мощности

При высоком сопротивлении двигатель хуже удаляет выхлопные газы.

Дополнительно блок управления может ограничивать крутящий момент.

Однако похожий симптом вызывают турбина, впуск, EGR, форсунки и другие системы.

Черный дым

Исправный монолит значительно уменьшает количество видимых твердых частиц.

При черном дыме проверяют:

целостность DPF;
предыдущие вмешательства;
топливную систему;
турбину;
EGR;
впуск и наддув.

Как оценивают физическое состояние

Используют:

DTC;
freeze frame;
расчетную массу сажи;
данные по зольной загрузке;
дифференциальное давление;
температуру;
историю регенераций;
визуальный осмотр;
контроль противодавления.

Расчетная масса сажи - не прямое измерение

Электронный блок может рассчитывать ее по модели.

Учитываются:

расход топлива;
режим двигателя;
давление;
температура;
пробег;
история регенераций.

Можно ли просто провести регенерацию

При допустимой сажевой загрузке и исправном монолите регенерация может восстановить нормальную проходимость.

Но принудительная регенерация не исправит:

оплавление;
трещину;
зольное заполнение;
разрушенные каналы;
неисправный датчик;
первопричину повышенного сажеобразования.

Когда DPF можно очищать

Профессиональная очистка целесообразна, если:

монолит механически цел;
нет критического оплавления;
корпус пригоден;
ограничение связано с золой или удаляемыми отложениями;
причина загрязнения установлена.

Что проверить перед очисткой

противодавление;
монолит;
трещины;
оплавление;
масляные отложения;
корпус;
причину загрязнения.

Как оценить результат очистки

После очистки проверяют:

проходимость;
противодавление;
остаточную влагу;
целостность монолита;
состояние корпуса;
параметры после установки.

Почему случайная промывка не всегда помогает

Неподходящая химия не гарантирует удаления золы.

Возможны:

остаточная влага;
неравномерное очищение;
повреждение покрытия;
сохранение отложений;
отсутствие контроля результата.

Когда DPF нужно менять

Замена сажевого фильтра требуется при подтвержденном:

механическом разрушении;
оплавлении каналов;
значительных трещинах;
утрате фильтрующей способности;
неремонтопригодном корпусе;
неустранимом загрязнении;
невозможности восстановить нормальные параметры.

Почему нельзя удалить монолит

Удаление фильтрующего блока не является ремонтом.

Оно:

увеличивает выброс твердых частиц;
может создавать DTC;
изменяет штатную работу регенерации;
затрудняет диагностику;
меняет штатную систему контроля выбросов.

Что проверить перед новым DPF

форсунки;
турбокомпрессор;
герметичность наддува;
EGR;
рабочую температуру двигателя;
температурные датчики;
датчик дифференциального давления;
его трубки;
расход масла;
спецификацию моторного масла;
систему регенерации.

Новый DPF не исправит двигатель, который продолжает производить чрезмерное количество сажи.

Подбор фильтра сажевого

Для подбора используют:

VIN;
код двигателя;
OE-номер;
год выпуска;
экологическое исполнение;
рынок автомобиля;
расположение датчиков;
штуцеры давления;
фланцевые соединения;
тип комбинированного модуля DOC/DPF/SCR.

Почему OE-номер особенно важен

Разные варианты для одной модели могут отличаться:

объемом монолита;
датчиками;
штуцерами;
фланцами;
длиной корпуса;
объединением с катализатором;
экологическим исполнением.

Почему фотографии недостаточно

Внешне одинаковые корпуса могут иметь разную внутреннюю структуру.

Поэтому фотография не заменяет VIN и OE-номер.

Демонтаж

Перед снятием:

дать выпускной системе остыть;
сохранить диагностические данные;
отключить необходимые датчики;
отсоединить трубки давления;
подготовить резьбовые соединения;
снять крепления;
поддержать тяжелые секции выпуска;
демонтировать узел.

Что осмотреть после снятия

вход монолита;
выход монолита;
трещины;
оплавление;
масляные отложения;
зольное заполнение;
корпус;
фланцы;
штуцеры;
тепловые экраны.

Монтаж нового или очищенного DPF

Проверяют:

соответствие детали;
уплотнительные поверхности;
прокладки;
крепления;
датчики;
трубки давления;
отсутствие посторонних предметов;
полное высыхание после очистки.

Что делать после замены

В зависимости от автомобиля может потребоваться:

регистрация нового DPF;
сброс или корректировка расчетной золы;
адаптация датчика давления;
проверка нулевого сигнала;
контроль DTC;
контрольная поездка;
проверка противодавления;
проверка температуры;
контроль следующей регенерации.

Сброс счетчика без физического обслуживания не удаляет золу из DPF.

Практические случаи

Фильтр хотели заменить из-за высокого давления

Перед заменой проверили измерительную систему. Одна трубка датчика была почти полностью забита. После ремонта показания нормализовались, и DPF оставили.

После регенерации давление осталось высоким

Сажевая загрузка снизилась, но базовое сопротивление практически не изменилось. Причиной оказалось большое количество золы.

Очищенный DPF быстро засорился снова

Фильтр восстановили до нормальной проходимости, но неисправную топливную форсунку не обнаружили. Двигатель снова быстро заполнил DPF сажей.

Низкое давление приняли за идеальное состояние

Фактически монолит имел трещину, поэтому часть выхлопа проходила без нормальной фильтрации.

Новый DPF часто регенерировал

Причиной была не новая деталь, а двигатель, который не достигал нормальной рабочей температуры.

Типичные ошибки

путать систему и деталь;
считать расчетную загрузку прямым измерением;
менять DPF только по DTC;
не проверять датчик давления;
не проверять его трубки;
игнорировать температурные датчики;
путать сажу и золу;
ожидать удаления золы регенерацией;
многократно запускать принудительную регенерацию;
регенерировать поврежденный монолит;
чистить оплавленный блок;
оценивать состояние только по одной цифре давления;
не учитывать обороты и нагрузку;
игнорировать слишком низкий перепад;
не искать трещину;
считать любую потерю тяги проблемой DPF;
не проверять форсунки;
игнорировать EGR;
не проверять турбину и наддув;
игнорировать расход масла;
использовать неподходящее масло;
ставить новый DPF без устранения первопричины;
подбирать только по модели;
подбирать только по фотографии;
не проверять OE;
не учитывать штуцеры и датчики;
устанавливать влажный фильтр после очистки;
сбрасывать зольный счетчик без обслуживания;
не проверять противодавление после ремонта.

Товарные группы TESMA

Двигатель и выхлоп

Управление двигателем и топливоподача

Обслуживание двигателя

Связанные страницы базы знаний TESMA

Что еще почитать по этой теме

Частые вопросы

Что такое фильтр сажевый?

Это конкретная деталь выпускной системы, которая физически задерживает твердые частицы в пористом монолите.

Как называется деталь по-английски?

Particulate filter.

DPF и фильтр сажевый - одно и то же?

На дизельном автомобиле DPF является наиболее распространенным типом сажевого фильтра.

Чем эта страница отличается от «Сажевый фильтр»?

Страница «Сажевый фильтр» описывает всю подсистему, а эта - конкретный физический фильтрующий узел.

Что находится внутри DPF?

Пористый керамический монолит с большим количеством каналов.

Почему каналы закрыты с разных сторон?

Чтобы заставить выхлопные газы проходить через пористые стенки.

Что накапливается внутри?

Сажа и постепенно негорючая зола.

Чем сажа отличается от золы?

Сажа способна окисляться при регенерации. Зола не сгорает.

Удаляет ли регенерация все загрязнение?

Нет. Она уменьшает количество сажи, но не удаляет накопленную золу.

Почему DPF создает противодавление?

Выхлоп проходит через пористый материал, а накопление сажи и золы увеличивает сопротивление.

Есть ли одно нормальное давление для всех DPF?

Нет.

Всегда ли высокий перепад означает засорение?

Нет. Проверяют датчик и его трубки.

Может ли слишком низкий перепад быть проблемой?

Да. Возможна трещина монолита или неисправность измерительной системы.

Почему DPF трескается?

Из-за удара, перегрева, теплового стресса или вибраций.

Почему DPF оплавляется?

Из-за чрезмерной температуры.

Можно ли регенерировать оплавленный фильтр?

Нет.

Можно ли очистить DPF?

Да, если монолит механически исправен и выбран подходящий профессиональный метод.

Можно ли очистить треснувший DPF?

Очистка не устраняет механическую трещину.

Когда нужна замена?

При оплавлении, механическом разрушении, потере фильтрующей способности или неремонтопригодном повреждении.

Почему очищенный DPF быстро засоряется снова?

Если двигатель продолжает производить слишком много сажи.

Влияет ли моторное масло на ресурс?

Да. Продукты его сгорания увеличивают количество золы.

Как подбирать новый DPF?

По VIN, коду двигателя, OE-номеру, экологическому исполнению и конструкции выпуска.

Достаточно ли фотографии?

Нет.

Нужно ли программировать автомобиль после замены?

На части автомобилей необходимо выполнить регистрацию нового DPF или предусмотренное сервисное сбрасывание и адаптацию.

Можно ли просто сбросить значение золы?

Сброс расчетного значения не удаляет физическую золу.

Что главное проверить перед новым DPF?

Причину, по которой старый фильтр засорился или разрушился.

Вывод

Фильтр сажевый - физический фильтрующий элемент системы DPF, состояние которого определяется не только количеством сажи, но и накоплением золы, целостностью монолита и реальной пропускной способностью.

Регенерация, профессиональная очистка и замена решают разные задачи. Сажу можно окислить, зола требует другого способа удаления, а треснувший или оплавленный монолит температурным циклом уже не восстанавливается.

Перед решением о замене необходимо проверить дифференциальное давление, датчик и трубки, температуры, состояние двигателя, форсунки, EGR, наддув, турбину и расход моторного масла.

Главное правило: не нужно менять DPF только потому, что сканер показывает высокую загрузку. Сначала необходимо понять, чем именно заполнен фильтр, цел ли его монолит и почему система оказалась в таком состоянии.