Как доводят до требуемой чистоты выхлоп дизеля.
Как доводят до требуемой чистоты выхлоп дизеля.
Как доводят до требуемой чистоты выхлоп дизеля
Фильтрация
Первые сажевые фильтры появились в 90-е годы на грузовиках, так как адаптировать эти громоздкие узлы для легковых авто не позволяли размеры и немалая стоимость. Тем не менее к началу XXI века проблему решили, сделав компактные сажевые фильтры, работающие по новому принципу. Одной из первых на легковых авто их внедрила компания Peugeot. Фильтр в двигателях HDI входит в состав целой системы, которая включает в себя блок управления работой двигателя, датчики давления, систему дозировки специальной присадки к топливу и систему питания Сommon Rail.
Рабочим элементом фильтра служит карбид кремния, имеющий пористую структуру с десятками тысяч каналов, где накапливаются частицы сажи. Каналы через определенное время забиваются, поэтому их нужно чистить. Для этого топливо в цилиндры подается с запозданием, и часть его сгорает в выпускном тракте, что вызывает повышение температуры отработавших газов со 150°С до 250°С перед входом в фильтр. После этого выхлопные газы еще раз нагреваются в процессе окисления в катализаторе – теперь уже до 450°С. Такой температурный режим обеспечивает сгорание частиц сажи в фильтре. В обычных условиях для этого требуется температура не менее 550°С, однако для снижения этой границы предусмотрена специальная присадка EOLYS. Находится она в специальном устройстве, вмонтированном в топливный бак, и добавляется в солярку в требуемой пропорции. Одной заправки присадки достаточно на 80 тыс. км пробега, после чего при техническом обслуживании устройство снова заправляется.
Очистка фильтра проводится по команде блока управления двигателем ориентировочно каждые 400–500 км пробега. Необходимость очистки точно определяет ЭБУ двигателя на основании показаний двух датчиков давления на входе и выходе из фильтра. Если разница давления превышает определенное значение – фильтр пора очищать. Процесс очистки длится всего 2-3 минуты, поэтому технико-эксплуатационные показатели двигателя (снижение крутящего момента и мощности) от этого особо не страдают и для водителя почти незаметны.
Кроме технологии очистки сажевых фильтров, разработанной Peugeot, существует еще один способ сжигания сажи в фильтре (керамическом или металлокерамическом) – без использования спецприсадки. Режим «сжигания» активизируется, как и у Peugeot, блоком управления двигателем после получения информации о заполнении фильтра от датчиков давления в системе выхлопа. Особенность режима сгорания в том, что в цилиндры на повторное сжигание системой рециркуляции 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. Одной из первых данную технологию использовала Toyota.
Нейтрализация
Для превращения токсичных соединений СО, СН и NOх в малотоксичное СО2 и нетоксичные О2, N2, Н2О в систему выхлопа дизелей внедрили всем знакомые по бензиновым моторам каталитические нейтрализаторы.
Одна из последних новинок в области повышения экологичности дизельных моторов – электронная система контроля дизеля EDC (electronic diesel control) компании Bosch. Конструктивно она 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, который выполняет функции дополнительной очистки выхлопа от двуокиси азота (NO2) и предварительной – от частиц сажи, и заключительный сажевый фильтр. Датчики в системе выхлопа позволили максимально оптимизировать процессы смесеобразования и сгорания. Кстати, для этого под контроль «мозгу» EDC передали и многие системы двигателя – топливо- и воздухоподачи, рециркуляции отработавших газов, электронную дроссельную заслонку и турбонаддув.
Для повышения экологичности дизеля автопроизводители устанавливают на свои машины еще и всевозможные модификации описанных систем, которые в зависимости от рабочего объема двигателя и типа системы топливоподачи (Сommon Rail, насос-форсунка, предкамерный или непосредственный впрыск) отличаются количеством катализаторов и сажевых фильтров.