Сажевые фильтры: На один фильтр больше

В угоду требованиям экологов в дизельных модификациях новых моделей автомобилей появился еще один фильтр – сажевый, который устанавливается в систему выпуска отработавших газов.

Система очистки выхлопа Audi A8 3,0 TDI Удельный вес регистраций дизельных модификаций в некоторых странах Европы Непосредственный впрыск топлива и четыре клапана на цилиндр – лишь часть технических решений, позволивших улучшить динамические и экологические характеристики «легковых» дизелей.

 

В угоду требованиям экологов в дизельных модификациях новых моделей автомобилей появился еще один фильтр – сажевый, который устанавливается в систему выпуска отработавших газов.

 

 

В Украине дизельные версии легковых автомобилей покупатели по-прежнему игнорируют. Между тем, как свидетельствует статистика продаж новых автомобилей, в странах ЕС в октябре 2004 года объем продаж дизельных модификаций впервые в истории превысил 50% и составил 51,9%. По сравнению с октябрем 2003 года прирост продаж дизелей составил 5,3%. Наиболее популярны дизельные моторы в Австрии, Бельгии и Франции, где на долю машин с данными силовыми агрегатами приходится более 70% парка новых автомобилей. Любят дизели и в Испании, и в Люксембурге – чуть больше 60% регистраций. Растет популярность дизельных модификаций и в других европейских государствах. В самой автомобильной стране Европы – Германии – доля регистраций дизельных машин в 2004 году достигла отметки 47,9%, что на 6,4% больше по сравнению с 2003 годом. А в Украине среди купленных новых легковых машин, по данным AutoConsulting, в 2004 году дизельных – менее 1%, или 1906 автомобилей (всего было зарегистрировано 211940 новых машин).

Чем же вызвана столь высокая популярность дизелей в странах ЕС? В своем выборе европейцы руководствуются тремя моментами – во-первых, желанием сэкономить на топливе, во-вторых, снизить затраты на уплату налогов (за дизели в некоторых странах нужно платить меньший «транспортный» сбор), в-третьих, не загрязнять окружающую среду. А как же недостатки дизелей, спросите вы, – повышенная шумность, слабая разгонная динамика и черные клубы дыма из выхлопной трубы? С этими проблемами справились уже многие автопроизводители. Многие новые дизели – практически такие же тихие и динамичные, как бензиновые версии, – сегодня ими оснащают даже некоторые «заряженные» модификации, например, Skoda Fabia RS с мотором 1,9 TDI, а также автомобили представительского класса – Audi A8, Volkswagen Phaeton, Mercedes S-Кlassе.

Сейчас в Европе начался настоящий бум, связанный с разработкой и выпуском еще более экологически чистых дизельных моторов, оснащенных системами очистки с сажевыми фильтрами. Появилась даже информация, что в одной из европейских стран начали изучать возможность запрета въезда в центры крупных городов дизельных машин, не имеющих сажевого фильтра. Однако в то время как одни считают сажевые фильтры обязательным узлом современных дизелей, другие доказывают их малую эффективность. Обосновываются последние доводы тем, что эти фильтры не задерживают частицы менее 10 микрон (мкм) и ароматические фракции, которые больше, чем другие составляющие, провоцируют возникновение раковых заболеваний.

Дизельная экология

И к бензиновым, и к дизельным моторам постоянно выдвигают претензии экологи. Бензиновые вызывают их недовольство из-за повышенного содержания в отработавших газах токсичных для организма человека соединений угарного газа (СО), углеводорода (СН), окиси азота (NОx), а дизельные – из-за содержания частиц сажи и окиси азота (NOx) в выхлопе. Изначально все эти проблемы решали одним способом – усовершенствованием системы питания. Для бензиновых моторов этого оказалось недостаточно, поэтому был создан каталитический нейтрализатор отработавших газов, который установили в выпускную систему. С дизелями дела обстояли проще, но только до начала нового тысячелетия, точнее, до ввода в действие норм Евро 4 (2005 год) и Евро 5 (2008 год).

Как только новые требования экологов были обнародованы, разработчики топливных систем для дизелей совместно с автопрозводителями бросили все свои силы на усовершенствование своих разработок, а также системы выпуска отработавших газов, внедрив в нее новые элементы – сажевый фильтр и катализатор. Сажевые фильтры при засорении подлежат либо замене (обычно через 100 – 150 тыс. км), либо очистке путем сжигания в них сажи ( не меняются). Фильтры делают из керамики или металлокерамики. При этом их рабочий элемент чаще всего имеет особую конструкцию, которая обеспечивает равномерное накапливание сажи на всех поверхностях. Это позволяет сохранять пропускную способность фильтра почти неизменной. Режим «сжигания» сажи активизируется блоком управления двигателем после получения от специальных датчиков в системе выхлопа информации о заполнении фильтра. Особенность режима сгорания в том, что в цилиндры на повторное сжигание подается большее количество отработавших газов, впрыскивается больше топлива и снижается подача свежего воздуха. Это ведет к заметному увеличению температуры выхлопа, благодаря чему и выгорает сажа.

Сажевые фильтры могут иметь как отдельный корпус, так и быть объединены «под одной крышей» с катализатором.

Комфорт и динамика

Упомянутые в начале статьи проблемы, которые интересовали потенциальных покупателей дизельных автомобилей, решили несколькими способами. Так, на смену предкамерным дизелям пришли однокамерные, то есть с одной камерой сгорания. В результате было увеличено рабочее давление в цилиндрах, соответственно, повысились мощностные характеристики моторов. Для снижения жесткости работы дизелей топливо в цилиндры начали подавать небольшими порциями, что позволило увеличить время нарастания давления. А появилась такая возможность благодаря разработке электронно управляемых форсунок и системы питания Common Rail.

Главенствующую роль в новых системах питания дизелей теперь играет электроника, а не механический ТНВД с его сложными устройствами корректировки топливоподачи. Электроника стала точнее дозировать подачу топлива и четче регулировать этот процесс в зависимости от режима работы мотора. Кроме того, увеличилось давление впрыска – до 1600 – 1800 бар, а в некоторых системах питания – и до 2100 бар. Это также улучшило процесс смесеобразования в дизелях, а значит, и динамические, и экологические показатели.

 Преимущества и недостатки дизельных двигателей
Экологически чище
Экономичнее
Дешевле топливо
Дороже обслуживание и ремонт
Выше стоимость автомобиля
Возможны проблемы зимой

Дизели в Украине

Украину в объединенную Европу еще не принимают, да и любителей дизелей у нас сейчас немного. Короткий период их популярности был связан с очень большой разницей в ценах на бензин и солярку в первой половине 90-х. Тогда же и сформировалось негативное отношение к дизельным моторам. Кто не помнит, как из-за отсутствия в продаже зимней солярки каждое морозное утро водители грузовиков и автобусов с факелами обогревали топливопроводы и топливные фильтры. Некоторые из этих «мучеников», дабы иметь меньше проблем, даже доходили до того, что «прокручивали» солярку в стиральных машинах. В результате парафин – главный источник «зимних» проблем с дизельными моторами, оседал на стенках, поэтому солярка «превращалась» из летней в зимнюю. Эти проблемы настолько прочно запомнились многим, что сегодня только самые отважные решаются покупать дизель.

  Наше Евро и Евро в Европе

Нормы токсичности для дизелей в Европе и не толькоВ Европе с этого года вступили в силу нормы токсичности Евро 4. Украина в этом отношении пока заметно отстает. В нашей стране с 1 января этого года ввели только нормы Евро 2 на все ввозимые новые автомобили, которые подлежат сертификации. На машины, которые изготавливают у нас, эти требования пока не распространяются. Как, впрочем, и на ввозимые в Украину подержанные автомобили.

  Конструктивные особенности системы EDC

Конструктивные особенности системы EDCЯркий пример современного механизма очистки выхлопа дизелей – электронная система управления дизельным двигателем EDС (electronic diesel control), разработанная компанией Bosch. Ее конструкция включает в себя многокомпонентную систему выпуска отработавших газов, в которой предусмотрено семь датчиков – два лямбда-зонда, два температурных, два давления и один уровня сажи в выхлопе, а также три очистительных элемента – каталитический нейтрализатор, катализатор-накопитель и сажевый фильтр накопительного типа. Датчики в системе выхлопа позволили оптимизировать процессы смесеобразования и сгорания. Кстати, для этого под контроль «мозгу» EDС передали и многие системы двигателя – топливо- и воздухоподачи, рециркуляции отработавших газов, электронную дроссельную заслонку и турбонаддув.

С помощью датчиков давления на входе и выходе из сажевого фильтра EDС контролирует степень его загрязнения. Эффективность работы катализаторов оценивается по показаниям двух лямбда-зондов (на входе и выходе). Корректировка работы систем двигателя осуществляется на основании показаний лямбда-зондов, датчиков температуры и уровня сажи на выходе. Каталитический нейтрализатор «перерабатывает» токсичные составляющие выхлопа – NO, NO2, CO, CН – в нетоксичные и малотоксичные соединения – H2O, N2, CO2, а катализатор-накопитель выполняет функции дополнительной очистки от окиси азота (NO2) и предварительной – от частиц сажи.

Юрий Дацык
Фото фирм-производителей

 

Подписывайтесь на наши ленты в Facebook, Viber, Telegram и Messenger: все самые важные автомобильные события в одном месте.