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

Сажевый фильтр

Сажевый фильтр - это подсистема очистки выхлопных газов, основной задачей которой является задержание твердых частиц, образующихся при работе двигателя. Для дизельных автомобилей наиболее известное обозначение - DPF, Diesel Particulate Filter.

В структуре TESMA необходимо различать всю подсистему и конкретную деталь. Отдельная деталь имеет каноническое название Фильтр сажевый, английский термин - Particulate filter.

В работе системы также участвуют датчики давления и температуры, электронное управление двигателем, а на отдельных конструкциях блок впрыска для регенерации сажевого фильтра.

DPF не является обычным фильтром, который просто накапливает грязь до момента замены. Система рассчитана на периодическое сжигание накопленной сажи во время регенерации. Но зола, механические отложения и продукты сгорания моторного масла ведут себя иначе.

Для чего нужен сажевый фильтр

Во время сгорания топлива образуются твердые частицы различного размера.

Особенно актуально это для дизельного двигателя.

Сажевый фильтр:

задерживает значительную часть твердых частиц;
уменьшает дымность;
накапливает сажу во внутренней структуре;
позволяет периодически окислять накопленную сажу;
работает как часть общей системы контроля выбросов.

DPF и GPF

Обозначение DPF обычно используется для дизельного фильтра твердых частиц.

На современных бензиновых двигателях с непосредственным впрыском также могут применяться фильтры GPF или OPF.

Общий принцип похож, но алгоритмы регенерации, температурные режимы и диагностические процедуры отличаются.

Как устроен DPF

В металлическом корпусе расположен пористый керамический блок с большим количеством каналов.

В типовой конструкции часть каналов закрыта с одной стороны, а соседние - с противоположной.

Выхлопные газы вынуждены проходить через пористые стенки, а твердые частицы задерживаются внутри структуры.

Что такое сажа

Сажа состоит преимущественно из углеродсодержащих частиц, возникающих при неполном сгорании топлива.

На ее количество влияют:

режим работы двигателя;
количество топлива;
количество воздуха;
работа турбокомпрессора;
состояние форсунок;
EGR;
температурный режим;
качество сгорания.

Сажа и зола - разные вещи

Это одно из главных различий при диагностике DPF.

Сажа является в значительной степени горючим материалом и может окисляться во время регенерации.

Зола содержит негорючие минеральные остатки, в том числе продукты присадок моторного масла.

Обычная регенерация золу не удаляет.

Почему накапливается зола

Даже исправный двигатель расходует определенное количество масла.

После его сгорания часть негорючих компонентов остается в фильтре.

Зольная нагрузка может быстрее увеличиваться при:

повышенном расходе моторного масла;
неподходящем масле;
большом пробеге;
механическом износе двигателя;
неисправности турбокомпрессора.

Правильное моторное масло

На автомобиле с DPF используют масло, соответствующее спецификации производителя двигателя.

На многих таких двигателях действуют ограничения по сульфатной зольности, фосфору и сере.

Нельзя выбирать масло только по надписи Low SAPS или только по вязкости. Основным критерием является требуемый допуск производителя.

Что такое регенерация сажевого фильтра

Регенерация - процесс окисления накопленной сажи при достаточной температуре.

После успешного цикла количество горючей сажи уменьшается и пропускная способность фильтра восстанавливается.

Зольный остаток при этом сохраняется.

Пассивная регенерация

Пассивное окисление происходит тогда, когда температура и состав выхлопа естественным образом создают подходящие условия во время движения.

Этому способствуют:

длительное движение;
достаточная нагрузка;
прогретый двигатель;
исправная топливная система;
нормальный температурный режим.

Активная регенерация

Когда естественных условий недостаточно, блок управления может активировать специальный режим регенерации.

В зависимости от конструкции изменяются:

момент и количество впрыска;
послевпрыск;
работа EGR;
электрическая нагрузка;
другие параметры управления.

На некоторых автомобилях используется отдельный блок впрыска для регенерации сажевого фильтра.

Как заметить активную регенерацию

В зависимости от модели возможны:

несколько повышенные обороты холостого хода;
изменение звука двигателя;
увеличение мгновенного расхода топлива;
работа вентилятора охлаждения;
высокая температура выхлопа;
характерный запах горячей выпускной системы;
временное изменение работы Start-Stop.

На части автомобилей процесс практически незаметен.

Что будет при постоянном прерывании регенерации

Однократное прерывание обычно не означает неисправность.

Проблема возникает при постоянном режиме эксплуатации, когда регенерация регулярно начинается, но не завершается.

Возможны:

быстрое накопление сажи;
частые повторные попытки;
повышенный расход топлива;
увеличенная тепловая нагрузка;
на некоторых дизелях - попадание топлива в моторное масло.

Разжижение моторного масла топливом

На отдельных дизельных двигателях многочисленные прерванные активные регенерации способны способствовать попаданию дизельного топлива в картер.

О возможной проблеме говорят:

повышение уровня масла;
запах топлива;
изменение вязкости;
ухудшение смазывающих свойств.

Рост уровня моторного масла на дизеле требует проверки.

Короткие поездки

При постоянных поездках на небольшое расстояние двигатель и выпускная система могут не успевать прогреваться до условий завершения регенерации.

Однако совет «просто проехать по трассе» подходит не всегда.

При критическом заполнении или активной неисправности сначала необходима диагностика.

Почему DPF засоряется

Засорение сажевого фильтра может быть связано с:

короткими поездками;
прерванными регенерациями;
неисправностью форсунок;
повышенным образованием сажи;
неисправностью турбокомпрессора;
утечкой наддува;
проблемами EGR;
низкой рабочей температурой двигателя;
повышенным расходом масла;
ошибками датчиков;
большим количеством золы.

Форсунки и DPF

Если форсунка переливает топливо или имеет неправильный факел, качество сгорания ухудшается.

Двигатель может производить значительно больше сажи.

Поэтому при быстром повторном заполнении фильтра проверяют топливную систему.

Турбокомпрессор и DPF

Проблемы турбины влияют на сажевый фильтр двумя основными путями:

недостаток воздуха увеличивает дымность;
попадание масла повышает количество отложений и золы.

EGR и DPF

Система EGR влияет на температуру сгорания и состав выхлопа.

Неправильная работа EGR способна изменить образование сажи.

Поэтому эти системы оценивают совместно.

Датчик дифференциального давления

Блок управления может оценивать сопротивление DPF по разнице давления до и после фильтра.

Датчик соединяется с выпуском трубками.

При увеличении сопротивления фильтра перепад давления при сопоставимом потоке газов обычно растет.

Не всегда виноват сам фильтр

Неправильный сигнал давления может быть вызван:

неисправностью датчика;
забитой трубкой;
треснувшей трубкой;
перепутанными линиями;
разъемом;
проводкой;
неправильной адаптацией.

Датчики температуры выхлопных газов

Температурные датчики необходимы для контроля теплового режима.

При неправильных данных система может:

не запускать регенерацию;
прерывать ее;
ошибочно оценивать условия;
устанавливать DTC;
ограничивать мощность.

Расчетная масса сажи

На многих автомобилях количество сажи не измеряется напрямую.

Блок управления использует модель, учитывающую:

режим двигателя;
расход топлива;
пробег;
перепад давления;
температуру;
историю регенераций;
другие параметры.

Поэтому расчетное значение нужно сравнивать с реальными физическими данными.

Основные симптомы проблем DPF

горит Check Engine;
появляется предупреждение DPF;
часто запускается регенерация сажевого фильтра;
увеличивается расход топлива;
уменьшается тяга;
автомобиль переходит в аварийный режим;
регенерация не завершается;
растет противодавление;
на некоторых дизелях повышается уровень масла;
появляются DTC системы фильтрации частиц.

Ни один из этих симптомов не является самостоятельным доказательством неисправности DPF.

Почему автомобиль теряет тягу

При высоком сопротивлении фильтра двигателю становится сложнее удалять выхлопные газы.

Кроме того, блок управления может ограничить крутящий момент.

Но потерю мощности могут также вызывать наддув, форсунки, EGR, впуск и механическая часть двигателя.

Почему DPF часто регенерирует

При сокращении интервала между регенерациями проверяют:

образование сажи двигателем;
датчик давления;
завершение предыдущих циклов;
температуру двигателя;
EGR;
форсунки;
герметичность наддува;
зольное заполнение.

Черный дым и DPF

Исправный DPF существенно уменьшает количество видимых твердых частиц.

Черный дым на автомобиле с такой системой требует проверки:

целостности фильтра;
топливной системы;
турбины;
впуска;
EGR;
предыдущих вмешательств в выпуск.

Измерение противодавления

Отдельная процедура - Измерение противодавления сажевого фильтра.

Показания оценивают с учетом:

оборотов;
нагрузки;
температуры;
потока выхлопных газов;
нормативов конкретного двигателя.

Одного универсального нормативного давления для всех DPF нет.

Базовый алгоритм диагностики

Уточнить симптомы и режим эксплуатации.
Считать все DTC.
Сохранить freeze frame.
Проверить расчетную массу сажи.
Оценить информацию по золе, если она доступна.
Проверить дифференциальное давление.
Проверить датчик и трубки.
Проверить температурные датчики.
Оценить историю регенераций.
Проверить рабочую температуру двигателя.
Проверить форсунки.
Оценить EGR.
Проверить наддув и турбокомпрессор.
Оценить расход моторного масла.
После этого принимать решение о регенерации, очистке или замене.

Можно ли просто выехать на трассу

Если система исправна, загрузка не критична и автомобилю лишь не хватало подходящих условий, продолжительное движение может помочь завершить штатную регенерацию.

Но при аварийном режиме, критической загрузке или неисправных датчиках сначала нужна диагностика.

Принудительная регенерация

Принудительная регенерация сажевого фильтра запускается диагностическим оборудованием по процедуре производителя.

Перед ней проверяют:

допустимую степень загрузки;
критические DTC;
уровень моторного масла;
охлаждающую жидкость;
утечки;
температурные датчики;
безопасность зоны вокруг горячего выпуска.

Принудительная регенерация не является универсальным способом устранения любой ошибки DPF.

Когда регенерация не поможет

Она не устраняет:

зольное заполнение;
оплавление;
трещины блока;
механическое разрушение;
негорючие загрязнения;
причину чрезмерного образования сажи.

Очистка сажевого фильтра

Очистка сажевого фильтра может применяться, когда фильтр механически цел, но имеет значительное количество золы или удаляемых загрязнений.

Перед очисткой проверяют:

целостность монолита;
оплавление;
корпус;
противодавление;
причину загрязнения.

Почему промывка на автомобиле не всегда правильна

Химический состав не восстановит механически поврежденный блок.

Метод очистки выбирают после оценки состояния конкретного DPF.

Когда требуется замена

Замена может потребоваться при:

трещинах фильтрующего блока;
оплавлении каналов;
механическом разрушении;
повреждении корпуса;
критическом загрязнении, которое нельзя безопасно устранить;
потере фильтрующей способности.

Связанная процедура - Замена сажевого фильтра.

Что проверить перед установкой нового DPF

форсунки;
топливную систему;
турбокомпрессор;
герметичность наддува;
EGR;
температуру двигателя;
температурные датчики;
датчик дифференциального давления;
расход моторного масла;
спецификацию масла;
причину старого засорения.

Новый DPF не исправляет двигатель, который производит слишком много сажи.

Подбор сажевого фильтра

Для подбора желательно знать:

VIN;
код двигателя;
OE-номер;
год выпуска;
экологическое исполнение;
рынок автомобиля;
тип датчиков;
расположение штуцеров давления;
места температурных датчиков;
форму фланцев;
конструкцию модуля доочистки.

Почему модели автомобиля недостаточно

Одна модель может иметь разные:

двигатели;
экологические исполнения;
выпускные системы;
датчики;
программные версии;
комбинированные модули DPF/SCR или DOC/DPF.

После замены или очистки

Процедура производителя может предусматривать:

сброс или коррекцию расчетной золы;
регистрацию нового фильтра;
адаптацию датчика давления;
проверку его нулевого значения;
контрольную поездку;
проверку завершения диагностических мониторов.

Сброс счетчиков без фактического ремонта не очищает DPF.

Практические случаи

DPF часто регенерировал, но фильтр был исправен

Автомобиль запускал регенерацию через небольшой пробег. Двигатель долго не достигал нормальной рабочей температуры. После устранения причины температурного режима интервал регенераций нормализовался.

Высокий перепад давления приняли за забитый DPF

Перед заменой проверили трубки датчика. Одна из них была сильно загрязнена. После ремонта показания изменились, и замена фильтра не потребовалась.

После очистки DPF быстро засорился снова

Фильтр очистили, но форсунки не проверили. Позже обнаружили неправильную работу одной форсунки и повышенное образование сажи.

Водитель постоянно прерывал регенерацию

Автомобиль эксплуатировался только короткими городскими поездками. Регенерация регулярно не успевала завершиться, а со временем начал увеличиваться уровень моторного масла.

Новый DPF не устранил потерю тяги

После замены автомобиль продолжал плохо разгоняться. Причиной оказался негерметичный патрубок наддува. Старый фильтр не был основной причиной проблемы.

Типичные ошибки

менять DPF только по коду;
считать расчетную массу сажи прямым измерением;
не проверять датчик давления;
не проверять его трубки;
игнорировать температурные датчики;
не анализировать историю регенераций;
запускать принудительную регенерацию без проверки условий;
повторять регенерацию вместо поиска причины;
путать сажу и золу;
ожидать, что регенерация удалит золу;
постоянно пытаться «прожечь DPF» на трассе при неисправности;
игнорировать повышение уровня моторного масла;
не проверять форсунки;
игнорировать турбину;
не искать утечку наддува;
не проверять EGR;
игнорировать температуру двигателя;
использовать неподходящее моторное масло;
считать любую потерю тяги забитым DPF;
путать зольную и сажевую загрузку;
промывать поврежденный фильтр;
ставить новый DPF без устранения причины;
подбирать только по модели автомобиля;
не проверять OE-номер;
сбрасывать сервисные значения без ремонта.

Товарные группы TESMA

Двигатель и выхлоп

Управление двигателем

Обслуживание двигателя

Связанные страницы базы знаний TESMA

Что еще почитать по этой теме

Частые вопросы

Что такое DPF?

DPF - Diesel Particulate Filter, фильтр твердых частиц в выпускной системе дизельного двигателя.

Сажевый фильтр и DPF - одно и то же?

Для дизельного автомобиля эти названия обычно описывают одну систему фильтрации твердых частиц.

Что такое фильтр сажевый?

В структуре TESMA это конкретная деталь подсистемы «Сажевый фильтр». Английское название - Particulate filter.

Для чего нужен DPF?

Для задержания твердых частиц в выхлопных газах.

Что накапливается внутри?

Сажа и постепенно зольный остаток.

Сажа и зола - одно и то же?

Нет. Сажа может окисляться во время регенерации, зола обычной регенерацией не удаляется.

Что такое регенерация?

Процесс окисления накопленной сажи при достаточной температуре.

Что такое активная регенерация?

Режим, в котором блок управления специально повышает температуру выхлопа для сжигания сажи.

Что такое пассивная регенерация?

Окисление сажи при нормальном движении, когда подходящие условия возникают естественно.

Всегда ли водитель замечает регенерацию?

Нет.

Почему DPF часто регенерирует?

Из-за повышенного образования сажи, коротких поездок, прерванных циклов, проблем датчиков, EGR, форсунок, наддува или зольного заполнения.

Вредят ли короткие поездки?

Они могут не давать системе достаточного времени для завершения регенерации.

Достаточно ли выехать на трассу?

Не всегда. При неисправности сначала нужна диагностика.

Что такое принудительная регенерация?

Сервисная процедура, запускаемая диагностическим оборудованием при допустимых условиях.

Можно ли запускать ее много раз?

Не следует заменять повторными регенерациями поиск причины повышенного образования сажи.

Удаляет ли регенерация золу?

Нет.

Почему может повышаться уровень моторного масла?

На некоторых дизельных двигателях при частых неудачных регенерациях часть топлива может попадать в картер.

Что показывает датчик дифференциального давления?

Разницу давления до и после DPF, которая помогает оценивать сопротивление фильтра.

Может ли датчик ошибочно показать забитый фильтр?

Да. Проверяют сам датчик, трубки, проводку и адаптации.

Как диагностируют DPF?

По DTC, live data, давлению, температурам, истории регенераций и состоянию двигателя.

Можно ли очищать сажевый фильтр?

Да, если он механически пригоден и выбран подходящий профессиональный метод.

Можно ли очистить оплавленный DPF?

Нет.

Когда нужна замена?

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

Почему новый DPF быстро засоряется?

Если не устранены проблемы форсунок, турбины, EGR, наддува, температурного режима или повышенный расход масла.

Какое моторное масло использовать?

Соответствующее спецификации и допуску производителя конкретного двигателя.

Как подбирать DPF?

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

Достаточно ли фотографии?

Нет. Внешне похожие узлы могут иметь разные датчики, внутреннюю структуру и применяемость.

Что делать после замены?

Выполнить предусмотренную производителем сервисную процедуру и проверить давление, температуры, DTC и работу двигателя.

Вывод

Сажевый фильтр - активная часть системы контроля выхлопа, а не просто механическая ловушка для грязи. DPF накапливает сажу, периодически регенерируется и контролируется электронным блоком по давлению, температуре и расчетным параметрам.

Сажа и зола требуют разного подхода. Регенерация уменьшает количество горючей сажи, но не устраняет зольное старение и не восстанавливает механически поврежденный фильтр.

При частых регенерациях, потере тяги или ошибках DPF нужно проверять не только фильтр, но и форсунки, турбину, EGR, наддув, температуру двигателя, датчики и расход моторного масла.

Главное сервисное правило: DPF нередко показывает проблему, созданную другим узлом. Если просто очистить или заменить фильтр, не устранив причину повышенного образования сажи или золы, неисправность вернется.