что такое регенерация сажевого фильтра современного дизельного двигателя
Принудительная регенерация сажевого(DPF) фильтра
Решил создать тему и поделится опытом по поводу сажевого фильтра в дизельных двигателях.
Итак, что такое сажевый фильтр, он же DPF и какие трудности он может доставить владельцу. Cажевый фильтр является неотъемлемой частью стандарта ЕВРО-4 и предназначен для снижения выброса сажи при сжигании дизельного топлива в двигателе. Может быть установлен как на двигатели с насос-форсунками, так и на Common Rail. Представляет собой банку в выпускной системе двигателя и содержит керамические трубки, с нанесенными на них катализатором химического процесса (обычно платина).
Катализатор позволяет снизить температуру химической реакции, в данном случае — сжигания частичек сажи. Керамические трубки попеременно заглушены на входе и выходе фильтра. Пористая структура трубок позволяет практически беспрепятственно проходить выхлопным газам, при этом частицы сажи задерживаются на стенках.
Сажевый фильтр может быть совмещен с основным катализатором, как это сделано, например, на двигателях V6 например Touareg, или выполнен в виде отдельной банки, как это сделано, например, в audi А6. В процессе эксплуатации сажевый фильтр забивается сажей, что приводит к затруднению выхода выхлопных газов. Для выжигания скопившейся сажи используется регенерация фильтра. Существует пассивная регенерация, при которой сажа сжигается в процессе движения машины под нагрузкой, например, при движении по трассе, при температуре 350-400 градусов и выше.
При движении по городу, где не удается разогреть сажевый фильтр до рабочей температуры, при заполнении фильтра используется активная регенерация. При этом контроллер начинает впрыскивать дополнительную порцию топлива после основной, перекрывает клапан EGR и изменяет алгоритм управления лопатками турбины. Топливо через выпускной коллектор попадает в основной нейтрализатор (катализатор окисления) и там сжигается, Температура в катализаторе повышается, и, как следствие, повышается температура в сажевом фильтре до 500-700 градусов. Сажа начинает выжигаться.
Тут необходимо отметить, что при неудачных регенерациях, при прерывании регенерации или при неисправности датчиков системы или катализатора окисления, часть не сгоревшего топлива попадает в масло и разжижает его, причем со временем, уровень масла может подниматься достаточно значительно. Так что, причиной попадания топлива в масло и повышения уровня может быть не только текущие форсунки, уплотнительные колечки на насос-форсунках или тандемного насоса (для насос-форсунок), но и система регенерации. Естественно, что надо срочно менять масло и разбираться с причинами, для двигателя и турбины это как минимум не полезно, как максимум можно попасть на капиталку или замену мотора.
Для вычисления величины заполнения сажевого фильтра используется две модели, одна базируется на практическом измерении разницы давлений на входе и выходе сажевого фильтра с помощью дифференциального датчика, датчиков температуры и расходомера. Вторая модель рассчитывает заполнение на основе стиля вождения, температурных датчиков и кислородного датчика.
Коэффициент заполнения сажевого фильтра лучше контролировать в 075 группе измеряемых величин контроллера двигателя.
1) Температура перед турбонагнетателем > 100°C
2) Температура перед сажевым фильтром 100°C > T > 60°C
3) Коэффициент заполнения T > 20°C
В общем случае, в системе выпуска находятся 3 датчика температуры, датчик кислорода и дифференциальный датчик. Некорректная работа любого из этих компонентов, датчика кислорода, расходомера, EGR и еще кучи всего приводит к невозможности или трудностям с регенерацией, включая и аварийную. Значения датчиков температуры и дифференциального датчика можно посмотреть в измеряемых величинах в группах:
067 Сажевый фильтр, значения ОГ 1
Граничное условие: v=konst 50-60 км/ч, 3-я передача, n 690°C (через 10 секунд)
2) Температура перед сажевым фильтром > 150°C
3) Перепад давления на сажевом фильтре нет установок
4) Смещение разности давлений на выбеге нет установок
068 Сажевый фильтр, значения ОГ 2
Граничное условие: v=konst 50-60 км/ч, 3-я передача, n 690°C
3) Значение лямбда 1,0-2,0
4) не используется
Что касается индикации водителю о неисправностях в системе регенерации. При обнаружении неисправности (к сожалению, только явных, например обрыва) датчиков загорается значок с изображением двигателя (неисправность в выхлопной системе). В случае, если фильтр заполнен, контроллер пытался сделать несколько активных регенераций в движении, если попытки оказались не успешными (например, прерваны глушением машины), загорается иконка на экране БК c сажевым фильтром.
Во общем, надо, пока не поздно, отжечь на пустом шоссе. Если количество топлива в баке меньше четверти, то активная регенерация может не запуститься. Так что неисправный датчик уровня, показывающий меньше четверти бака, тоже может быть причиной. Если и это не помогло, то контроллер зажигает значок неисправности выхлопной системе, а через некоторое время и значок неисправности двигателя (спираль преднакала). Двигатель переходит в аварийный режим работы и начинает тупить, причем чем дальше, тем хуже.
При этом обычно вылезает ошибка:
009263 — Diesel Particulate Filter (Bank 1): Restricted/Clogged
P242F — 001 — Upper Limit Exceeded — MIL ON
При аварийной регенерации контроллер поднимает обороты до 1.5 тыс (в зависимости от блока ЭБУ и машина обороты может поднимать, а может и нет) и начинает, по сути, ту же процедуру, что и при активной регенерации. При этом температура в выпуске может повышаться до 700-800 градусов. Аварийная регенерация может не запуститься, есть заполнение фильтра сажей больше 68 гр., типа опасность пожара из-за забитости сажевого фильтра.
Рассмотрим собственно сам процесс запуска аварийной регенерации сажевого фильтра на моторах VAG группы (1.4l/1.9l/2.0l R4 & 2.5l R5 PD/PPD-TDI).
Необходим адаптер VAG с поддержкой CAN шины
Зажигание включено. Двигатель работает на ХХ. Температура ОЖ не ниже 50 °C
[Select]
[01 — Engine]
Вводи логин для запуска принудительной (аварийной) регенерации сажевого фильтра 21295.
Выбираем группы 070 and 075.
[Go!]
MVB 070.1: Статус регенерации (xxxxxxx1 = Normal Regeneration active, xxxxxx1x = Forced Regeneration active)
MVB 070.3: Regeneration Counter/Timer
MVB 075.1: Температура перед турбонагнетателем
MVB 075.2: Температура перед сажевым фильтром
MVB 075.3: Коэффициент заполнения сажевого фильтра в %
MVB 075.4: Температура после сажевого фильтра
Теперь необходимо выехать и покататься! Процедура примерно занимает 15-20 минут. При этом контролируйте коэффициент заполнения, он должен уменьшаться.
[Done, Go Back]
[Close Controller, Go Back — 06]
Лучше конечно доверить эту процедуру профессионалам.
Активная регенерация сажевого фильтра (DPF)
Доброго времени суток!
Супруга сообщила что машина в последнее время стала часто перегреваться. Говорит что всю неделю каждый раз отчетливо слышала гул вентиляторов которые не умолкали даже после выключения двигателя. Обладатели дизелей указали на самостоятельный запуск прожига «DPF», т.е. регенерация сажевого фильтра. Положившись на авто-регенерацию супруга продолжила езду в привычном режиме: 3х город / 2х дня трассa. После примерно 5х прерванных попыток регенерации загорелся значок неисправности «DPF» фильтра. Пора было действовать, иначе можно попасть на дорогой ремонт.
Интернет:
На машинах Audi, Seat, Skoda, VolksWagen двухступенчатый алгоритм сигнализации:
— Подсвеченный значок DPF. Фильтрующий элемент заполнен сажей, выполнено несколько безуспешных попыток активной регенерации в движении. В срочном порядке необходим активный прожиг на трассе.
— Одновременная подсветка датчика сажевого фильтра + Check Engine + мигающая спираль преднакала. Аварийный режим работы двигателя, т.е. поездка в мастерскую неизбежна.
Знакомые дизелисты все как один советуют не заморачиваться и просто хорошенько прогреть на автобане. В этом случае уровень сажи упадёт, значок погаснет и электроника снова возобновит прерванные попытки регенерации. В обычном режиме сажевый фильтр сам по себе не успевает прогреться до рабочей температуры.
Нужна стабильная скорость без ускорений, на одной передаче с постоянными оборотами не ниже 2000 об/мин.. Повышение температуры отработанных газов до 350-650°C прожигает сажевый фильтр. Рекомендуемая скорость
Ехать решил в вечернее время, чтобы поменьше трафика и никому не мешать на дороге. Сначала посмотрел и убрал через VCDS ошибки в 1-блоке. Не знаю может они там ещё до покупки Сеата были, не проверял.
P0401 — пониженная пропускная способность в работе системы рециркуляции отработавших газов.
P229F — датчик NOx или проблема с системой SCR-AdBlue.
Уровень AdBlue вроде норм, надо проверить проводку до датчика.
Держал на 4-ой скорости рекомендуемые 80кмч (
2200 об/мин.) на протяжении
15км, затем значок «DPF» на приборке погас и машина вроде как сразу свободно вздохнула. Дым не валил, но едкая вонь ощущалась.
В случае если значок «DPF» не погаснет, то нужен принудительный запуск регенерации через VCDS в 1-блоке / скрытый доступ / адаптация — регенерация сажевика в ходе поездки (при нагретом двигателе) и в дальнейшем наблюдать за процессом в группах или через измерительные блоки. Удобнее ехать вдвоем, один едет другой смотрит.
Показатели VCDS после поездки (на холостую).
Через пару дней ожидаемо возобновилась активная регенерация. Теперь уже не прерывая попытку и не глуша двигатель выехал прожечь на автобан (совпало с личными делами). Гул вентиляторов не умолкал
Некоторое время спустя посмотрел состояние сажевика приложением VAG DPF через EML адаптер (на холостую). Приложение напрямую использует команды CAN. Основной показатель заполненности фильтра уже на 0,17 (масляная зола которая уже никогда не сгорит). Пишут что после каждой или каждой второй регенерации параметр увеличивается на +01.
Интернет:— О запуске прожига бортовая электроника никак не оповещает. Электроника в состоянии выявить симптомы забитого сажевого фильтра, но оценить где движется автомобиль она не может. Поэтому команда на проведение регенерации может быть подана даже в городе, водитель не заметит запуск активного прожига и будет продолжать двигаться в рваной манере.
— Активная регенерация совершается каждые 300-700 км., запускается только если температура отработавшей газовой смеси (>250°C), прогретый мотор (>60°C) и заметно наполненный топливный бак (> 1/4).
— Дизелям противопоказан прогрев на холостых и движение на низких оборотах.
— При периодической езде за городом и использовании качественного топлива, принудительный прожиг сажевого фильтра дизеля не требуется. Узел служит дольше положенных 200.000 ткм на 50-100 ткм. В итоге фильтр все равно забивается.
Не смотря на довольно солидный пробег в 208.000км (Мотор CFFB 2.0 TDI- прошивка 9980), надеюсь что ресурс моего сажевика ещё не полностью исчерпан…
На будущее попросил супругу не экономить дизтопливо и почаще держать обороты выше 2.000 об/мин. Это дешевле чем покупать и менять сажевик. Видел варианты с промывкой, но надолго ли хватит? Избавление от DPF/AGR/AdBlue и откат прошивки для меня не вариант.
Что такое регенерация сажевого фильтра современного дизельного двигателя
ЕВРОПЕЙСКИЙ VOLVO КЛУБ
ЕВРОПЕЙСКИЙ VOLVO КЛУБ
Признаки забитого сажевого фильтра дизеля и суть процедуры его регенерации
Основной компонент дизельного черного дыма (сажа) задерживается в специальном фильтрующем элементе, интегрированном в выхлопную систему. Эта деталь не вечная — со временем забивается. Преждевременная замена или удаление — неуместны, разумней вовремя подметить критический уровень наполнения, чтобы воспользоваться штатными средствами регенерации. Они продлевают жизнь узлу, вернуть прыть двигателю и сохранят время.
На что обращать внимание: признаки забитого сажевого фильтра
Заметить, а тем более объяснить, небольшие ухудшения в динамике в пределах городской черты может не каждый. Сажа на керамической матрице будь-то немецкого DPF с платиновым ускорителем химреакций или французского FAP с жидкостью-катализатором выжигания Eolys откладывается постоянно, создавая сопротивление потоку выхлопных газов. Говоря научным языком, неполное сгорание топлива ведет к образованию частиц аморфных углеродов, которые оседают на стенках очистителя, и постепенно снижают пропускную способность детали.
Приборная индикация
А теперь оцените режим работы двигателя в городской толкучке: постоянные «перегазовки», «прогревы», простои в ожиданиях зеленого сигнала. И без экспертного мнения ясно, что в таких условиях быстро будет забит сажевый фильтр на дизеле и симптомы выяснять не придется — все будет отображено на приборном табло. Но заметим, что универсального стандарта оповещения о наличии проблемы нет.
Одновременная подсветка датчика сажевого фильтра + Check Engine или «Чек» + мигающая спираль преднакала. Аварийный режим работы двигателя, о чем оповестит бортовая система, а в ЭБУ появится ошибка типа Diesel Particulate Filter Restricted/Clogged MIL ON. Требуется принудительный прожиг.
Физические ограничения
Когда зажигается лампа сажевого фильтра, электронные «ошейники» не активируются, да и тяга заметно не падает. Приближение момента срабатывания электронной индикации помогает вычислить увеличенный на 1-2 литра расход топлива и разжиженное топливом масло (возрастает его уровень в картере).
Совершенно иная ситуация с аварийным режимом: ЭБУ душит систему впрыска — не позволяет пользоваться газом во всю мощь для недопущения чрезмерного нагрева фильтрующего узла.
Вот какие принудительные блокировки срабатывают на машиах Volvo с двигателями D5:
Если сигналы приборной доски и электронные блокировки игнорируются, наступает момент, когда машина глохнет и не заводится, или двигатель запускается, но тут же останавливается.
Подтвердить, что это действительно крайние признаки забитого сажевого фильтра дизеля помогает демонтаж и продувка фильтрующего элемента компрессором. При таких обстоятельствах на выходе давления не будет.
Что делать при обнаружении симптомов забитого сажевого фильтра?
На интуитивном уровне цель ясна — избавиться от скоплений сажи. Наиболее простой метод — выжечь пассивным, активным или принудительным путем, чтобы углеродные частицы преобразовались в диоксид углерода (углекислый газ), который беспрепятственно выйдет в атмосферу. Технически, такой процесс называется — регенерация.
Пассивный прожиг
Получасовая загородная поездка на одной передаче с постоянными оборотами, но не ниже 2 500 об/мин, снижает балласт твердых частиц на внушительный процент. С ростом оборотов коленвала в фильтре повышается температура отработанных газов до 350-500°C, что позволяет вступить диоксиду азота в реакцию с сажей и получить диоксид углерода. Отсутствие резких ускорений снижает процент недожженного топлива — основной причины образования углеродных элементов. Вообще говоря, дизелям в особенности противопоказан прогрев на холостых и движение на низких оборотах. Поэтому, любителям городских покатушек совет один: разбавить список короткометражных маршрутов длинными участками, на которых беспрепятственно можно совершать пассивный прожиг. 2-3-х выездов за город в неделю вполне достаточно. Рекомендуемая скорость: 70-80 км/ч.
Активная регенерация
Приставка Active присвоена процессу из-за вмешательства искусственного интеллекта в режим работы систем двигателя с целью повысить температуру выхлопных газов в сажевике до 600-650°C.
ЭБУ запускает активный прожиг сажевого фильтра на дизеле после достижения определенного уровня наполненности его твердыми частицами. Это может быть 30-40 грамм — у каждого автомобиля порог свой. Если ЭБУ подметил допустимую базовую температуру отработавшей газовой смеси (не менее 250°C), прогретый мотор (не менее 60-75°C) и заметно наполненный топливный бак (более 1/4), то регенерация запускается.
На время ее активации (последующие 10-30 минут), электроника меняет тон функционирования мотора:
О запуске прожига бортовая электроника никак не оповещает. Признаки прохождения активной регенерации считываются по показаниям иных приборов и характеру работы двигателя:
Оптимальные условия для успешного проведения операции: равномерное движение со скоростью 50-60 км/ч и частота вращения коленвала около 2 000 об/мин по тахометру. Электроника в состоянии выявить симптомы забитого сажевого фильтра на легковом дизеле, но оценить, где движется автомобиль, она не может. Поэтому команда на проведение регенерации может быть подана даже в городе.
Сажевый фильтр, регенерация на дизельном двигателе
Пассивная регенерация сажевого фильтра
Пассивная регенерация полностью очевидна для оператора и не оказывает влияние на показатели работы и характеристики автомобиля. Единственными признаками начала процесса регенерации является загорание контрольной лампы повышения температуры отработавших газов или появление сообщения о начале процесса регенерации на экране бортового компьютера.
Активная регенерация сажевого фильтра
Активная регенерация запускается в случаях, когда температура отработавших газов недостаточна для нейтрализации частиц сажи. На основании данных от различных датчиков блок управления дает сигнал о повышении температуры на выпуске путем впрыска небольшого количества топлива в камеру сгорания. Между молекулами драгоценных металлов в сажевом фильтре и частицами сажи происходит химическая реакция, которая в условиях повышенных температур ведет к окислению последних.
Стационарная (стояночной) регенерация
Стационарная (стояночная) регенерация аналогична активной, но проводится, когда автомобиль не находится в движении. Она запускается принудительно или самим водителем, или с помощью диагностического оборудования. Иногда для ее выполнения требуется прервать действующую поездку. Такая необходимость может возникнуть при невыполнении требований о проведении автоматической регенерации ранее или в случаях, когда процесс регенерации не был завершен. В других случаях водитель будет вынужден провести парковочную регенерацию, если он до этого проигнорировал запрос на ее проведение и коробка передач автомобиля перешла в аварийный режим. О необходимости проведения процесса регенерации водитель оповещается при помощи контрольной лампы на панели приборов или сообщения на экране компьютера. Как правило, для запуска регенерации нужно остановиться, задействовать стояночный тормоз и нажать на специальную клавишу.
Меры предосторожности при проведении стационарной (парковочной) регенерации
Вследствие повышения температуры отработавших газов в процессе регенерации требуется соблюдать осторожность. Избегайте расположения автомобиля вблизи легковоспламеняющихся материалов и людей.
Неисправности сажевого фильтра
Выход сажевого фильтра из строя может быть связан с нарушением требований, связанных с проведением регенерации. Это ведет к засорению фильтра, которое может быть настолько сильным, что единственным вариантом устранения проблемы станет только его замена. Но даже если вам удастся его очистить, эффективность дальнейшей работы будет снижена. Другим примером являются случаи воздействия высоких температур при засорении фильтра на его корпус. Это приводит к деформации последнего и необходимости замены фильтра в сборе. Сажевый фильтр нуждается в профессиональной очистке каждые 240,000 – 400,000 км пробега или 5,000 часов работы двигателя.
Мониторинг необходимости регенерации
На некоторых моделях контроль за необходимостью проведения регенерации осуществляется при помощи датчиков давления, которые измеряют значения на входе и выходе из фильтра. На других отслеживается пробег или часы работы двигателя. На большинстве автомобилей предусмотрено экстренное прекращение процесса регенерации при возникновении угрозы пожара. Однако, не забудьте вскоре после этого завершить регенерацию, иначе сажевый фильтр может выйти из строя.
Процесс регенерации
Регенерация может происходить только при соблюдении определенных условий, установленных производителем. Как правило, цикл регенерации реализуется так, что водитель даже не знает об этом. Сажевый фильтр нагревается до температуры около 600°C, а приток кислорода в него возрастает. В некоторых системах предусмотрен дополнительный впрыск топлива на такте выпуска, который обеспечивает прохождение горячих газов через фильтр и нагрев молекул углерода до температуры, необходимой для начала их реакции с молекулами кислорода. Другим вариантом является установка нагревательного элемента перед сажевым фильтром, который разогревает газы, проходящие через фильтр.
Следующим условием, необходимым для регенерации, является разность давлений на входе и выходе из фильтра. При изменении значения (например, при остановке двигателя) процесс прервется и возобновится только после того, как условия вновь станут подходящими. Эта процедура может быть довольно шумной, так как двигатель вращается с частотой 4 000 об/мин в течение 4 мин или более, а затем 2 000 об/мин в течении еще 4 мин или более. После завершения регенерации двигатель возвращается к нормальному режиму работы, а контрольная лампа на панели приборов гаснет.
Принудительная, ручная регенерация
На некоторых моделях регенерацию можно запустить принудительно с помощью диагностического прибора. Перед началом процедуры необходимо убедиться в том, что условия, необходимые для ее проведения, соблюдены. Нужно проверить уровни технических жидкостей (моторного масла и антифриза). Объем топлива в баке должен быть не ниже его емкости (или соответствовать требованиям производителя).
Регенерация должна производиться вне помещений. На некоторых моделях Ford вакуум в выпускном коллекторе может повлиять на значения противодавления. Также необходимо убедиться в отсутствии посторонних и легковоспламеняющихся объектов под днищем автомобиля и в области выхлопной трубы.
Для правильного проведения процедуры следует придерживаться инструкций по работе диагностического оборудования и технической информации производителя.
Проблемы при проведении регенерации
Сложности возникают при прерывании процесса регенерации и накопления массивных отложений в сажевом фильтре, препятствующих самоочистке. Короткие поездки и транспортные заторы препятствуют нагреву сажевого фильтра до нужной температуры. В этой ситуации на панели приборов загорится контрольная лампа. Если проигнорировать этот сигнал, то вторым предупреждением может быть переход трансмиссии автомобиля в аварийный режим. При этом автомобиль не сможет разогнаться быстрее 10 – 20 км/ч. Выйти из него можно будет только после корректного проведения регенерации.
Сажевый фильтр представляет собой керамический блок с многочисленными узкими каналами, которые выполняют 2 функции. Во-первых, они задерживают частицы сажи в системе выпуска. Во-вторых, эти каналы создают дополнительную поверхность, на которой размещаются частицы драгоценных металлов, помогающих нейтрализовать частицы сажи. Работа сажевого фильтра подобна функционированию каталитического нейтрализатора, который задерживает и окисляет частицы вредных веществ в системе выпуска. Но сажевый фильтр отличается тем, что его регенерация происходит с определенными интервалами, а не все время, как на бензиновых автомобилях.
Сажа является побочным продуктом неполного сгорания дизельного топлива и моторного масла. По весу она на 98% состоит из углерода. Молекулы этого вещества клейкие, поэтому они быстро соединяются с другими, образуя более крупные частицы сажи. Сажа оказывает губительное воздействие на живые организмы и окружающую среду. Дизельные двигатели более склонны к образованию сажи. Причинами этого является более высокая плотность дизельного топлива по сравнению с бензином, а также то, что дизельное топливо воспламеняется от сжатия, а не от искры. Для предотвращения склеивания частиц нужно произвести их окисление. Это достигается путем нагрева их до температурных значений, превышающих те, которые достигаются в камере сгорания.
Дизельные легковые и грузовые автомобили, выпущенные после 2009 г. должны быть оборудованы сажевым фильтром. Недостатком этой системы является необходимость регулярной очистки фильтра. Частицы сажи накапливаются в каналах фильтра, что приводит к его засорению. Очистка сажевого фильтра осуществляется путем его регенерации. Этот процесс может производиться различными способами.