Сажевый фильтр (DPF/FAP)

Сажевый фильтр (DPF/FAP)

Весь мир борется за сокращение выбросов вредных веществ в окружающую среду. Все… кроме американцев. Этим «товарищам» глубоко наплевать на усилия мира, об этом свидетельствует не подписание Киотского протокола. Европейцы, стремясь уменьшить негативное влияние на природу выхлопа автомобилей, внедрили в систему выпуска отработанных газов сажевый фильтр, так появился стандарт ЕВРО-4 для дизельных автомобилей.

Основное предназначение сажевого фильтра — уменьшение выброса из выхлопной трубы оксида азота, оксида углерода и… сажи. Существует два вида сажевых фильтров, DPF (diesel particulate filter) — фильтр закрытого типа , без возможности прочистки и FAP – фильтр закрытого типа с возможностью удаления (сгорания) накопленной сажи с поверхности фильтра и его регенерации. Для удаления сажи применяется специальный реагент, который вступает в реакцию с вредными веществами, которые находятся в сажевом фильтре, и под воздействием большой температуры, полностью удаляет их из фильтра. Фильтры типа DPF при засорении просто подлежат замене, правда считается, что такой фильтр восстанавливается на повышенных нагрузках, когда температура выхлопных газов достигает 400 градусов, что приводит к сгоранию сажи, такой метод регенерации называется пассивным. Контролирует состояние фильтра, его физико-химические характеристики, электронный блок управления. Индикация о состоянии сажевого фильтра выведена на панель приборов.

Конструктивно сажевый фильтр представляет собой металлическую колбу, внутри которой находится керамическая матрица, похожая на многоуровневую сетку. Ячейки матрицы имеют размер порядка одного миллиметра. Структура стенок матрицы пористая, что и дает возможность оседать на ней мелким частицам сажи. Так же в фильтре расположены датчики температуры, дифференциального давления и датчик кислорода. Устанавливается сажевый фильтр после выпускного коллектора, чаще после приемной трубы глушителя.

Регенерация сажевого фильтра

Процесс очистки выхлопных газов происходит следующим образом. Отработанные газы, попадая в сажевый фильтр, вступают в реакцию с покрытием матрицы. Осевшая на матрице сажа постепенно засоряет фильтр и для очистки его применяются два метода регенерации сажевого фильтра, пассивный про который сказано выше и активный. При активном методе выжигания сажи применяется специальный реагент, который сгорая, поднимает температуру в сажевом фильтре до 700 градусов. При такой температуре сажа выжигается полностью. Вместо реагента может использоваться дополнительная порция топлива, которая подается автоматически, но догорает она уже после цилиндров, что так же поднимает температуру в фильтре.

«Ложкой дегтя» в очистке выхлопных газов стала немаленькая цена сажевого фильтра, поэтому многие автолюбители просто удаляют фильтр, исключая возможность выхода из строя двигателя автомобиля.

РЕКОМЕНДУЕМ ТАКЖЕ ПРОЧИТАТЬ:

C5 и C6 V6 HDi 240 FAP : ноовый двигатель, в котором сочетаются удовольствие от вождения и снижение расхода топлива и уровня выбросов CO₂

Для достижения подобного уровня самый мощный дизельный двигатель за всю историю Марки был значительно доработан. Его объем достиг 3 литров, а сама система работы подверглась многочисленным оптимизациям: новая система прямого впрыска третьего поколения, камеры внутреннего сгорания нового поколения, система наддува, оснащенная 2 турбокомпрессорами с изменяемой геометрией, система рециркуляции отработанных газов и система регенерации энергии во время торможения. Мощность была увеличена на 18% и составляет 177 kW (или 240 лс CEE) при максимальном крутящем моменте 450 Nm и 1 600 оборотах в минуту. Автомобиль с данным типом двигателя оснащается автоматической коробкой переключения передач. Расход топлива при смешанном цикле движения на обеих моделях составляет всего лишь 7,4л на 100 км при этом уровень выбросов CO2 не превышает 195 g/km (снижение на 12 — 15%), что соответствует будущим стандартам Euro V.

«Автомобили C5 и C6 V6 HDi 240 FAP отныне занимают лучшее положение в соответствующих сегментах, а двигатель заслуживает уважения самых продвинутых специалистов в этой области.» , — заявил Галес, генеральный директор Citroën.

Удивительные преимущества для клиентов и окружающей среды

Изменения, произошедшие с двигателем V6 HDi 240 FAP, позволили обеспечить еще более высокий уровень удовольствия при управлении автомобилем и одновременно получить значительный выигрыш в области снижения расхода топлива и выброса CO₂.

Новый двигатель развивает177 kW (или 240 лс CEE) при 3 800 об/мин, что на 18% больше предыдущего.

Максимальный крутящий момент составляет 450 Nm. Именно это гарантирует в повседневной жизни наивысшей уровень удовольствия за рулем:

• Максимальный показатель 450 Nm постоянен от 1 600 до 3 600 об/мин, что представляет собой наиболее часто используемый режим,
• Превышает 400 Nm от 1 400 до 4 100 об/мин,
• Показатель при 1 500 об/мин составляет 422 Nm, что на 17% превышает характеристики предыдущего двигателя и гарантирует еще более эффективную работу.

Подобные характеристики значительно повлияли на улучшение динамики: повышение порога максимальной скорости, замечательные показатели разгона (от 0 до 100 км/ч за 7,9 и 8,5 с для С5 и C6 — разгон до 1000м за 28,5 и 29 секунд соответственно) и набор скорости от 80 до 120 км/ч за 4,9 и 5,2 с.

Результатом явилось и значительное снижение расхода топлива. В смешанном цикле движения — 7,4 литра на 100 километров для обеих моделей при уровне выброса CO₂ не превышающем 195 г/км. Последний показатель соответствует снижению уровня выброса на 12% на С5 и на 15% на С6, что в очередной раз демонстрирует приверженность Марки Citroёn стратегии защиты окружающей среды.

Двигатель V6 HDi 240 FAP: в центре перемен

Очевидно, что изменения, произошедшие с автомобилями, прежде всего связаны с двигателями. Была проведена серьезная работа, позволившая достичь того уровня, который мы имеем на сегодняшний день.

Рабочий объем цилиндров достиг 3 литров.

Прежде всего, был увеличен объем с 2 721 до 2993 см3 за счет увеличения диаметра цилиндров и хода поршня. Подобные изменения позволят С5 и С6 занять центральное место на рынке автомобилей с дизельными двигателями V6.

Система впрыска поколения.

Система подачи топлива «Common-rail» осталась неизменной, такой же как и на других автомобилях с двигателями HDi. Что же нового появилось? Система поколения позволяет достичь давления на уровне 2 000 бар против 1 650 на предыдущем поколении. Теперь в форсунках 8 отверстий вместо 6. Они позволяют с одной стороны еще точнее дозировать топливо и предоставляют возможность осуществлять 5 впрысков за цикл: один или два пилотных впрыска, два основных и один пост-впрыск для сжигания несгоревших частиц.

Более того, подобная система впрыска оптимизирует подачу топлива для лучшего сгорания смеси. В результате — снижение уровня шума и моментальная обработка отработавших газов.

В системе впрыска используется пьезоэлектрические форсунки для снижения уровня вредных выбросов. В дополнение к этому насос доставляет только то количество топлива, которое требуется для работы двигателя, снижая тем самым объем топлива, возвращающегося в топливный бак, что в свою очередь понижает его температуру и обеспечивает экономию энергии.

Эти изменения улучшили приемистость двигателя, снизили потребление топлива, а в результате сократили уровень выбросов.

Более того, сокращение уровня шума при работающем двигателе положительно сказалось на акустическом комфорте.

Камеры внутреннего сгорания нового поколения.

Технология ECCS (Extreme Conventional Combustion System), примененная на двигателе 2.2 HDi 173, использована и на новом V6.

Технология состоит из нескольких частей :

• Оптимальная геометрия для обеспечения требуемого уровня мощности совместима с желаемым уровнем выхлопа,
• Поршни из алюминевого сплава охлаждаются маслом.
• Пониженная степень сжатия (16,1 вместо 17,3) влияет на технические показатели и позволяет снизить выделение NOx,
• Увеличен внутренний диаметр цилиндров (84 мм вместо 81), что снизило объем несгоревшего топлива меньшего контакта со стенками,
• Улучшение проходимости головки цилиндра (около 10%), для лучшей циркуляции воздуха в двигателе (снижение потребления расхода топлива за счет сокращения потерь при подаче топлива и улучшения наполняемости),
• Снижение эффекта «воронки» (феномен движения воздуха в камере внутреннего сгорания) приблизительно на 10 %, что ограничило температурные потери у стенок,
• Использование новых керамических предварительного подогрева, способных выдерживать температуры до 1300° C. Это оказывает влияние на работу системы при низких температурах (применение последующего подогрева после запуска двигателя), снижает выделение вредных веществ и положительно сказывается на времени предварительного подогрева, обеспечивающем быстрый запуск при очень низких температурных режимах ( до -25° C, время предварительного прогрева колеблется от 1,2 до2,5 с).

2 турбокомпрессора с изменяемой геометрией.

На данном типе двигателя используется схема параллельного наддува . Каждая турбина обеспечивает работу 3 цилиндров. В основном изменения коснулись турбины. Разработчики стремились оптимизировать ее коэффициент полезной отдачи при низкой подаче топлива. Максимальное наполнение на высоких режимах работы (250 000 об/мин вместо 230 000) улучшает технические показатели по сравнению с двигателем 2,7 литра. Максимальное давление составляет 1,4 бар (2,4 в абсолюте). Приведение в действие изменяемой геометрии осуществляется с большой точностью посредством электрического мотора, реагирующего на действия водителя мене чем за 100 ms, что влияет на возможные изменения в наполнении двигателя от 0 до 100 % за мене чем 500 ms.

Подобные изменения предоставляют высокий уровень удовольствия от вождения, обеспечивая чрезвычайно высокий крутящий момент во всех режимах работы двигателя. Это позволяет водителю использовать чаще более низкие режимы, а следовательно и с более низким расходом топлива.

Новая система нейтрализации отработавших газов.

На двигателе установлена новая систему рециркуляции отработавших газов (EGR или Exhaust Gas Recirculation), у которой термические возможности обменника газ/вода увеличены на 40%.

Она состоит из электрических клапанов и заслонок обменника с пневматическим управлением, которые управляются калькулятором двигателя. Отныне функционирование системы EGR оптимальным образом соответствует требованиям законодательства, предоставляя клиентам лучшее решение в области технических показателей и долговечности.

При холодном двигателе заслонка обеспечивает циркуляцию через обменник для снижения конденсации сажи, вызванной сгоранием топлива, и обеспечивает быстрое повышение температуры, снижая одновременно шум работы двигателя. При горячем двигателе заслонка закрывается и газы пересекают обменник с увеличенной силой, снижая расход топлива и выброс оксида азота .

Система сохранения энергии.

Двигатель укомплектован генератором переменного тока, позволяющим восстанавливать энергию во время замедления или торможения.

Аккумуляторы могут частично подзаряжаться без необходимости дополнительных энергетических затрат.

Соответствие будущим нормам Euro V.

Двигатель уже соответствует будущим нормам Euro V, соблюдение которых станет обязательным с января 2011 года.

Система выхлопа все еще включает в себя катализатор окисления и сажевый фильтр. Периодичность обслуживания последнего определяется калькулятором двигателя, регистрирующим реальные условия эксплуатации до 260 000 км пробега. Водитель будет предупрежден о необходимости периодического обслуживания при помощи сообщения на приборной панели.

Система выхлопа с двумя независимыми выхлопными трубами, идущими с обеих сторон автомобиля соединены с поперечно расположенным глушителем увеличенного размера: снижение уровня шума и потерь при нагрузке для лучших скоростных характеристик.

Дополнительные изменения для оптимальной эффективности

Независимо от двигателя обе модели подверглись небольшим изменениям.

Увеличенный диаметр тормозных дисков : изменились с 330 до 340 мм для обеспечения эффективности торможения при более высоких скоростных нагрузках.

Насос усилителя рулевого управления с изменяемым рабочим объемом цилиндров : предназначен для оптимизации рулевого управления при сниженном расходе топлива, усилитель обеспечивает переменное усилие.

Управляемый генератор переменного тока: больше сохранения энергии при снижении скорости, генератор подает энергию только, когда это необходимо. Снижение потребления топлива и уровня выхлопа.

Диагностика двигателя ELM327 OBDII. Образец показаний в FAP двигатель TU5JP4

Приветствую друзья.
Часто приходится видеть, слушать, отвечать на вопросы касающиеся некоторой проблемы с двигателем. Примерно выглядят они так «… а какие показания на твоей тачке?» или «у меня XX показывает, это нормальные показатели?».

Поэтому, как некоторое самостоятельное дополнение к статье о диагностике средствами elm327+FAP, приведу примеры двигателя TU5JP4, у которого имеется одна проблема — погибающий термостат (почему? — покажу на примере показаний).

Так как современные моторы зависят от погодных условий, я бы рекомендовал, особенно в случае проблем с мотором, сделать снэпшот данных о погоде, то есть зафиксировать сводку погоды, сейчас же я просто восставливаю из дневника погоды на 12 марта 2018 в своем регионе:

Давление 762 мм.рт.ст. что равно

101,5 кПа; температура -10°C +/-.

Итак, автомобиль Citroen C4 (LC_) с мотором TU5JP4 МКПП на борту:

15 км в городе, xx;

Прежде всего отмечу, приложение опознало ЭБУ двигателя — это ME745.

На форме можно наблюдать показания следующих датчиков и делать определенные заключения:
1. Нормальное напряжение в бортовой сети Battery на старте в мороз 14.5В, после прогрева упал до 14.1В — идеальные показания, несмотря на разряженный АКБ; летом напряжение должно быть пониже ввиду особенностей свинцовых аккумуляторов, и делается поправка (термокомпенсация)

-7 ±2 мВ/°C.
На любой машине со свинцовым АКБ на хх и с включенными эл. потребителями напряжение в сети не должно быть ниже 13.1В — иначе проблема с генератором и это способствует убиванию АКБ.

2. На старте мотор работает на повышенных оборотах Revs — 920 об/мин, после нагрева 760 об/мин. На прогретом моторе должно быть около 700-750 rpm;

3. Температура охлаждающей жидкости Coolant 73 °C — мотор спустя 20-30 минут, при -10°C за окном так и не смог прогреться до рабочей температуры 90-95°C — проблема либо в датчике температуры (в теории), либо в термостате. В данном случае последний вариант — термостат щелкает, открывает внешний контур практически со старта. Другой, более наглядный симптом: мотор прогревается до рабочей температуры в пробках или на хх в тепле, а во время движения температура вновь падает до 60-80 °C;
Примечательно, что мотор за 1 минуту после старта повышает свою температуру внутри примерно на 20°C — к слову о прогреве мотора в зиму;

4. Кислородный датчик, верхний LambdaUp, включается примерно через минуту после старта (контур по расчету, коррекции топлива становится замкнутый). Нижнему LambdaDown же требуется чуть больше времени. Когда датчик учитывается в расчетах времени впрыска, соответствующий параметр выставляется в значение «1», иначе «0»;

5. Ввиду густого масла и разряженного АКБ, на старте, нагрузка на двигатель 27 Нм Engine Load, и время впрыска Injection 4.27 мс высоки. После прогрева должно быть около 16-20 Нм и 2.5 мс соответственно;

6. Опережение зажигание IgnAdv на холодную 6° — для быстрого прогрева катализатора, после прогрева двигателя должно быть 10°-20° на холостом ходу; если оно меньше, это может косвенно указывать на плохое топливо или проблемы с мотором, его закоксовку, жор масла, датчики ecm и т.п.;

7. Скорость вентилятора FanSpeed 0% — зимой практически всегда ноль, летом 50%, 100%;

8. Температура во впуске Air manifold temperature, ровно как и давление Intake air pressure во время первого старта (через 10-15 часов простоя) должны повторять сводку погоды в регионе. Температура успела подрасти до -6°C, что коррелирует с данными о погоде. Во время прогрева, датчик должен показывать график монотонно возрастающей функции.
Датчик абсолютного давления (ДАД) здесь не удалось зафиксировать — 1010 мБар (см. max, min), вполне корректно, можно за него поручиться — менялся недавно на оригинал;

9. Время заряда катушки цилиндров 1-4 и 2-3 Coil 1/4 2/3 одинаково (что хорошо и служит признаком неисправности, если различаются) и равно

2.56 мс на старте зимой, по мере прогрева может подняться до 3.x мс. Вполне допустимо время 4 мс, но думаю это звоночек, что не стоит планировать совместные поездки;
⁣

(!) Замечено, что некоторые после данной записи начали делать замеры на своем двигателе и создавать записи к своему автомобилю. В этих же записях ссылаются на данный пост, при этом показания разнятся с моими, выбранными ‘в качестве эталона’.
Хочу обратить Ваше внимание, что данные замеры фиксировались в условиях указанной погодной сводки И холостом ходу с выключенными потребителями кинетической энергии коленвала двигателя — в первую очередь это цепь генератора (все потребители эл. энергии, включая ЭГУР) и кондиционер.
Благодарю petrovich2312 — указал на существование подобного рода ошибок в диагностике.
⁣Тем, кто хочется познакомиться с лицензионным FAP for Citroen-Peugeot, прошу писать в личку.

Собственно на этом всё, спасибо проявленное внимание к статье, ровно как и к своей верной подруге.
Другие темы данной серии можно найти здесь: (Оглавление) Диагностика двигателя ELM327 OBDII.

Буду рад услышать комментарии о собственных наблюдениях, поправках, дополнениях. Выразить особую благодарность можно, но незаметно, на печеньку.
С почтением, Дмитрий (deymondd on drivе2)

Для чего нужен сажевый DPF/FAP фильтр — как его обслуживать

В настоящее время в Европе действует стандарт «Евро-6», а в России – менее строгий «Евро-5», регламентирующие нормы выхлопа вредных веществ в атмосферу.

Обозначенные выше документы фиксируют ограничения на выбросы вредных веществ для всех типов легковых автомобилей, работающих на горючем топливе (дизель, бензин), поэтому мы в нашей статье остановимся подробнее на сажевых фильтрах DPF для автомобилей, использующих в качестве топлива – дизель (солярку).

Цикл поджига и горения дизельного топлива существенно отличается от горения бензина. Если высокооктановые смеси сгорают практически полностью, то дизель оставляет после себя след в виде сажи. Именно ее и должен убирать из выхлопов сажевый фильтр.

Сажевые фильтры могут иметь различные названия, которые меняются от страны к стране и от марки к марке.

• Так, DPF — аббревиатура от англ. обозначения Diesel Particulate Filter,
• FAP – аббревиатура, пришедшая из Франции — Filtre a Particules,
• А RPF – от RubPartikelFilter, из Германии.

Дизельный сажевый фильтр имеет одно основное назначение – очищать отработанные газы дизельного двигателя внутреннего сгорания от сажи, которая поступает в виде мелких механических частиц размером от 10 нм до 1 мкм. При детальном разборе видно, что частицы эти представляют собой соединения углерода с водой, тяжелыми металлами, серой и другими элементами.

Физически фильтрующий элемент может выполняться в виде отдельного корпуса, устанавливаемого в системе отвода выхлопных газов сразу после каталитического нейтрализатора. В отдельных моделях автомобилей сажевый фильтр и катализатор объединены в один корпус.

В качестве фильтрующего элемента чаще всего выступает жесткий материал с кристаллической пористой структурой, например, матрица из керамики (карбид кремния или другие соединения).

Как понять, что фильтр DPF заполнен

Керамическая матрица, которая отвечает за очистку выхлопных газов от примесей сажи, накапливает ее в своих порах.

Это со временем ухудшает ее фильтрующие свойства, затрудняет выход выхлопных газов, что в свою очередь создает дополнительную нагрузку на двигатель, так как камера сгорания очищается не полностью от продуктов сгорания.

Выхлопная система с сажевым фильтром в современном авто

По этой причине требуется регулярная очистка DPF фильтра (FAP или RPF) – так называемая регенерация.

Контроль уровня загрязненности сажевого фильтра осуществляют специальные датчики.

• Наиболее распространенный метод оценки загрязненности сажевого фильтра – анализ разницы давлений на входе и на выходе узла. Чем выше разница, тем выше степень загрязненности (газы испытывают затруднения при прохождении через решетку, что вызывает повышение давления на входе и понижение на выходе).

• Еще один тип датчиков – кислородные, они контролируют уровень содержания кислорода в отработанной смеси, соответственно, применение двух датчиков на входе и выходе из сажевого фильтра позволяет оценить, уменьшилось или нет содержание других примесей, то есть, произошло или нет очищение.

На дисплее вашей приборной панели автомобиля будет показана соответствующая ошибка.

В большинстве современных автомобилей применяются саморегенерирующие фильтры. Им для запуска процесса самоочищения необходим определенный режим работы двигателя.

Когда машина перемещается преимущественно на короткие расстояния без регулярного прогрева сажевого фильтра, это может послужить причиной его необратимого заполнения механическими частицами сажи. В этом случае без посещения пункта технического обслуживания или даже салона официального дилера не обойтись, так как код ошибки может быть устранен только в официальном сервисном центре.

Отключение и регенерация

Различают два типа регенерации сажевых фильтров:

1. Пассивный.
2. Активный.

Первый тип регенерации возможен только на фильтрах с каталитическим покрытием. Ввиду того, что для нормальных химических реакций по сжиганию сажи требуется температура свыше 600°C, для ускорения и облегчения реакции окисления (горения) применяются так называемые катализаторы (вещества, которые изменяют условия происхождения химических реакций без собственного расходования).

Так, использование платинового покрытия сажевого фильтра снижает температуру сжигания сажи до планки в 300°C. То есть сгорание сажи с использованием катализатора (каталитического покрытия) происходит при естественной работе двигателя, совершенно незаметно для пользователя. Запускать какую-либо процедуру очистки нет необходимости.

Активный тип регенерации предполагает изменение работы двигателя или введение особых присадок в топливо для того, чтобы повысить температуру выхлопных газов на входе в сажевом фильтре до 600°C. То есть такой тип регенерации требует участия или каких-либо активных действий владельца дизельного автомобиля (ручной запуск процедуры очистки или добавление присадок).

Встроенные датчики анализируют текущий уровень загрязненности фильтрующего элемента, и при необходимости сигнализируют пользователю о возникшей неисправности (индикация может происходить на приборной панели или через дисплей бортового компьютера, в зависимости от модели машины и ее оснащения).

Увидев сигнал о засорившемся сажевом фильтре, пользователь может запустить процедуру регенерации в ручном режиме.

Процедуры в различных моделях автомобилей и у разных производителей могут отличаться последовательностью действий, но суть сводится к тому, что за счет изменения тактов выпуска отработанных газов повышается их температура, что в свою очередь разогревает до нужного показателя керамическую решетку фильтра и сжигает сажу.

Если проведение процедуры регенерации в ручном режиме по какой-то причине не очищает фильтр (возможен простой износ оборудования, сильное засорение керамической матрицы, частая езда на короткие дистанции по городу, без полноценного прогрева системы отвода выхлопов, когда фильтр не может самостоятельно очиститься и т.п.), система может изменить статус ошибки. Теперь снять ее сможет только официальный сервисный центр.

Специалисты пункта технического обслуживания в свою очередь могут предложить провести профессиональную процедуру очистки фильтра (с помощью химических реагентов и т.п.) или полностью заменить агрегат на новый.

Ввиду высокой стоимости полной замены, некоторые СТО предлагают более дешевую процедуру удаления фильтра с установкой оборудования, обманывающего датчик загрязненности (ошибка может быть снята и программным способом). Это, естественно, увеличивает показатели выброса вредных веществ в атмосферу. Законность процедуры оставим на совести СТО и владельцев авто.

Стоит ли удалять сажевый фильтр

С одной стороны, удаление сажевого фильтра – разовая процедура, позволяющая экономить на периодической замене или прочистке узла, мощность двигателя при отсутствующем фильтре незначительно возрастает (так как нет сопротивления отводу выхлопным газам). С другой стороны – растут выбросы, а вероятность прохождения регулярного государственного технического осмотра сводится к нулю.

Ездить автомобиль сможет и с ошибкой на дисплее. Но стоит иметь ввиду, что засорившийся фильтр увеличивает сопротивление в выхлопной трубе.

Неправильное аппаратное удаление узла может вызвать ошибку, из-за которой двигатель откажется заводиться.

Стоит оставить сажевый фильтр или убрать его совсем – решать каждому владельцу самостоятельно. Однако, не стоит упускать из вида тот факт, что в случае отрицательного результата при прохождении техосмотра может потребоваться установка нового агрегата, а значит процедура удаления – это лишние неоправданные расходы, которые лишь отсрочили неизбежную процедуру замены.