Удаление сажевого фильтра последствия на дизеле: Последствия удаления сажевого фильтра -статья на сайте mosglush.ru

Главная задача такого элемента – максимально очистить выхлопные газы от вредных для окружающей среды примесей.

Использование сажевых фильтров позволило сократить содержание частиц сажи в выхлопе дизельных автомобилей практически на 100 % — если точнее, на 99,9 %.

Для чего нужен и как работает сажевый фильтр автомобиля

На текущий момент в автомобилях применяется два типа очистителей сажи:

1. DPF
2. FAP

Сажевый фильтр DPF (аббревиатура от слов Diesel Particulate Filte) для дизельного авто улавливает частицы сажи размером до 1 мкм, которые образуются в результате сгорания топлива. Такой фильтр отличается простотой устройства, но при этом требует регулярных действий по очистке (регенерации).

Фильтр типа FAP (сокращение французского выражения Filtre A Particules) представляет собой более сложное устройство, не требующее регулярного вмешательства. Регенерация (очищение) происходит здесь в автоматическом режиме.

Местоположение сажевого фильтра (см. рис. 1) – в системе выпуска отработанных газов, за каталитическим нейтрализатором. В некоторых случаях он также может быть объединен с нейтрализатором, и тогда его местоположение – прямо за выпускным коллектором.

Это место, где отработанные газы имеют наивысшую температуру. В таком варианте устройство называется «сажевый фильтр с каталитическим покрытием».

Средний ресурс сажевых фильтров рассчитан на пробег в 150 тыс. км. Но это европейский стандарт. На российском топливе, по отзывам владельцев и работников автосервисов, этот показатель снижается почти втрое.

В момент, когда бортовой компьютер выдаст ошибку, говорящую о том, что сажевый фильтр засорился, автовладельцу необходимо будет принять одно из следующих решений:

1. Полная замена сажевого фильтра. Очень дорогостоящее мероприятие. Конечно, цена очень зависит от марки и модели авто, но в любом случае, это действие значительно дороже всех нижеперечисленных пунктов. К примеру, на BMW замена сажевого фильтра обойдется приблизительно в 1500 евро.
2. Физическое удаление сажевого фильтра. Процедура тоже не из дешевых, и имеет ряд недостатков. Недостаточно просто взять и вырезать фильтр, заменив участком трубы. На данные, поступающие с датчиков сажевых фильтров, завязан ряд процедур бортового компьютера, а это значит, что необходимо будет заменить его прошивку. Замена прошивки не всегда происходит гладко, в ряде случаев возникают ошибки (ложные срабатывания индикации, другие проблемы с бортовым компьютером).
3. Обман датчика сажевого фильтра. Заключается в установке отдельного прибора, который эмулирует нормальную работу датчиков (подделывает сигналы) или программное удаление сажевого фильтра из системы электронного блока управления. Эта процедура не освобождает владельца авто от очистки самого фильтра. Однако, значительно продлевает срок его работы или позволяет беспроблемно удалить сажевый фильтр с наименьшими ошибками в работе бортового компьютера.
4. Регенерация. Наиболее правильная процедура, ведь удаление фильтра увеличивает выбросы вредных веществ в атмосферу, несмотря на то, что даже без данного элемента европейские автомобили успешно проходят технический осмотр по российским нормам. При этом стоимость регенерации фильтров остается приемлемой в сравнении с тем же удалением или заменой, хотя и требуют периодического повтора.

ВИДЕО ИНСТРУКЦИЯ

Виды регенерации — способы очистки

По сути сажевый фильтр представляет собой емкость, заполненную веществом с пористой структурой (чаще всего используется керамика). При прохождении выхлопных газов через эти «соты» сажа и гарь оседают на порах наполнителя.

Со временем поры закупориваются и прохождение выхлопных газов затрудняется, что приводит к увеличению расхода топлива и снижению мощности двигателя, повышается риск возникновения различных неполадок.

Для восстановления свойств фильтра производится процедура регенерации, которая может быть двух типов:

1. Активный. Очищение пор происходит за счет повышения температуры внутри фильтра до 600-1000 градусов Цельсия. При такой температуре сажа полностью сгорает.
2. Пассивный. Здесь удаление сажи происходит также за счет ее сгорания, но протекает горение при температуре около 350°С (это нормальная температура отработанных газов дизеля). Для окисления сажи нужен специальный катализатор, понижающий температуру реакции – например, платина в фильтрах компании Volkswagen (те самые сажевые фильтры с каталитическим покрытием, которые упоминались ранее).

Активная регенерация требует выполнения специальных процедур со стороны автовладельца, а пассивная происходит без какого-либо участия водителя авто.

Если регенерация не имеет нужного эффекта, то всегда можно просто промыть фильтр. Промывка сажевого фильтра выполняется после его снятия с автомобиля. Агрегат помещают в специальный химический состав на некоторое время, а потом пропускают этот же состав через фильтр под давлением.

Как запустить регенерацию сажевого фильтра

Повысить температуру внутри сажевого фильтра для полного сгорания сажи можно одним из следующих способов (активная регенерация):

1. Введение в топливную смесь специальных присадок (чаще всего на основе церия), которые при прохождении вместе с выхлопными газами продолжают гореть. При этом снятия самого узла автомобиля не требуется. Недостатком данного метода является его низкая эффективность – способ может дать положительный эффект только при начальном этапе загрязнения (не более 2000 – 3000 километров с момента срабатывания индикатора ошибки на панели бортового компьютера).
2. Запуск особой процедуры работы двигателя через блок электронного управления авто. В этом случае снижается подача воздуха, топливо впрыскивается на такте выпуска (то есть попадает несгоревшим в систему отведения выхлопных газов). В отдельных моделях автомобилей применяются оригинальные технологии, например, дополнительно вводится присадка, или снижается отток сгоревших газов и т.п.

Если регенерация не помогает – необходим ремонт сажевого фильтра.

Его снимут, разберут и почистят вручную или полностью заменят в мастерской. Конечно, это можно сделать и своими руками, но лучше довериться специалистам.

Запускается процедура регенерации чаще всего без участия пользователя:

1. Срабатывает датчик повышения уровня сажи в фильтре.
2. В процессе движения блок управления самостоятельно повысит обороты, понизит приток воздуха и прочистит сажевый фильтр.

Но, если попытки прочистки не увенчаются успехом, или уровень сажи будет критическим, то блок управления откажется от попыток очистки и высветит ошибку.

В этом случае можно будет попытаться запустить процедуру самостоятельно через сервисное меню электронного блока управления (ЭБП) и следовать указаниям системы (если не поддерживается автоматический режим управления оборотами).

Все зависит от модели автомобиля и прошивки ЭБП. В отдельных случаях может потребоваться знание сервисных кодов или подключение внешних устройств диагностики.

Какая жидкость поможет для регенерации сажевого фильтра дизельного авто

Если вы не стали обладателем авто с сажевым фильтром с каталитическим покрытием или встроенной автоматической процедурой регенерации, то всегда можно прибегнуть к использованию спецприсадок.

Попытаться восстановить сажевый фильтр можно, например, с помощью универсальных средств:

1. Катализаторы регенерации от компании ARDINA — Diesel Particulate Filter Regeneration Aid (заливаются в бак с топливом как присадка).
2. Liqui Moly Pro-Line Diesel Partikelfilter Reiniger – очиститель, который требует принудительного впрыска, после применения его необходимо нейтрализовать другим раствором (Pro-Line Diesel Partikelfilter Spulung).
3. Liqui Moly Diesel Partikelfilter Schutz – еще одна присадка, выступающая катализатором.

ВИДЕО ОПИСАНИЕ

Как прочистить сажевый фильтр на дизеле в домашних условиях: советы

Загрязнения различного рода могут негативно сказаться на функционировании автомобиля и отдельно взятых его узлов. Узнаем, как прочистить сажевый фильтр на дизеле в домашних условиях.

Принцип работы

Дизельные двигатели обретают все большую популярность. В 2011 году в Европе были ужесточены нормы о выхлопных газах, поэтому производителям пришлось устанавливать сажевые фильтры на дизельные автомобили. В идеальном состоянии сажевый фильтр очищает почти 100 выхлопных газов.

Принцип работы фильтра довольно прост: сажа, образующаяся в результате работы двигателя, скапливается на катализаторе и выжигается. Выжигание происходит в режиме регенерации, когда увеличивается впрыск топлива, в результате чего остатки этих частиц сгорают.

Признаки появления загрязнений

Сажевый фильтр имеет свою выработку. Сама сажа образуется в результате сгорания солярки и воздуха, она оседает на сотах фильтра. После же происходит догорание углеводородов, в результате чего образуются смолы. Они то и склеиваются между собой, что приводит к забиванию фильтра. Основные причины выхода из строя — это:

• использование топлива с большим количеством вредных примесей, или не качественного топлива;
• применение некачественного автомобильного масла;
• механические повреждения, в том числе удары днищем автомобиля или столкновения;
• неправильная регенерация либо невозможность ее провести.

Об ухудшении работы сажевого фильтра могут свидетельствовать следующие факторы:

• автомобиль стал хуже заводиться, или не заводиться вообще;
• увеличивается расход топлива;
• появление неприятного запаха в салоне автомобиля;
• меняется цвет дыма из выхлопной трубы;
• загорается лампочка о неисправности.

На заметку! Специалисты советуют проводить диагностику хотя бы 2 раза в год.

Для каждой марки автомобиля есть специальный софт, который устанавливается на переносной компьютер. С помощью программы автовладелец может сам проверить состояние двигателя и автомобиля в целом. В случае отсутствия такой возможности проверку можно провести в любом диагностическом центре.

Сажевый фильтр может быть или полностью изношен и механически сломан, либо попросту забит перегоревшими частицами. В первом случае фильтр подлежит замене, а в другом его можно очистить. Очистку сажевого фильтра можно провести как у специалистов, так и своими руками.

Использование присадок

Разбираясь в том, как прочистить сажевый фильтр на дизеле в домашних условиях, следует учесть, что для борьбы с загрязнениями предусмотрен режим регенерации. Для этого двигатель должен разогреться свыше 500 градусов, а электронная система увеличит подачу топлива. В результате произойдет сжигание остатков в фильтре.

В условиях современного движения добиться такого нагрева довольно проблематично. Поэтому можно воспользоваться услугами станций технического обслуживания, где автомобиль разгоняют до оптимальной скорости.

Также следует использовать специальные присадки, которые добавляются в бензобак и очищают сажевый фильтр во время езды на автомобиле. Присадки следует заливать каждые 2-3 тысячи км. Специалисты не советуют смешивать разные виды присадок.

На заметку! Вручную очистку фильтра можно провести или демонтировав его, или прочистить его прямо на автомобиле. Первый способ приведет к полной очистке, но требует больших трудовых и временных затрат.

С демонтажом

Демонтаж может осложниться тем, что крепящие болты придется аккуратно срезать с последующей заменой на новые. После демонтажа следует провести осмотр на механические повреждения. После этого берется специальная чистящая жидкость, заливается в фильтр, а технологические отверстия закупориваются. Также возможно погрузить фильтр в емкость и просто залить жидкость.

Дальше следует изучить инструкцию. Как правило, очистка занимает 8-10 часов. Следует использовать только качественные жидкости на нефтяной основе. В среднем уходит 1 полная 5-литровая канистра. После этого сажевый фильтр моется водой и хорошенько просушивается. При установке лучше промазать стыки герметиком. Закончив установку, необходимо завести двигатель и прогреть двигатель. Оставшаяся жидкость выйдет в виде пара.

Дополнительные методы

Также есть два способа, как прочистить сажевый фильтр на дизеле в домашних условиях. Кардинально они не отличаются, просто один чуть более быстрый. Чтобы избежать возгорания, следует использовать водно-щелочные смеси, а также специальные смывающие жидкости. Потребуется около 1 литра очищающей жидкости и примерно 0,5 литра смывающей.

Надо прогреть двигатель и заехать на эстакаду. При помощи пистолета под давлением заливают очищающую жидкость в отверстие. Для этого надлежит открутить температурный датчик или датчик давления. После следует установить датчики на место и проехаться на автомобиле порядка 10 минут. За это время сажа растворится. Затем необходимо слить очищающую жидкость и аналогичным образом залить смывающую.

Потом необходимо открутить температурный датчик или датчик давления и с помощью пистолета под давлением залить очищающую жидкость. Мыть следует порядка 10 минут, короткими впрысками по 10 секунд, при этом стараясь добраться до всех труднодоступных мест. Между впрысками надо делать интервалы. Затем следует закрыть отверстие, повторить процедуру через 10 минут. После этого надо воспользоваться смывающей жидкостью. Чистка окончена, остается только завести автомобиль и подождать, пока закончится режим регенерации.

Факт! Автовладелец должен понимать, что чистка сажевого фильтра на дизельном двигателе не является панацеей. Фильтр рассчитан на пробег 150-200 тысяч км при правильной эксплуатации.

Чтобы сажевый двигатель прослужил дольше, следует придерживаться простых правил:

• использовать только качественное дизельное топливо и автомобильное масло;
• применять подходящие присадки для сжигания сажи;
• дожидаться окончания регенерации и не глушить двигатель раньше;
• избегать ударов и столкновений.
• проходить диагностику не реже 2 раз в год.

После очистки сажевого фильтра, автомобиль уменьшит расход топлива, двигатель станет работать намного отзывчивее, а выхлопные газы уменьшатся. Правильный уход за сажевым фильтром дизельного двигателя продлит срок службы автомобиля, а также защитит окружающую среду от вредных выбросов выхлопных газов.

Удаление сажевого фильтра последствия, программное удаление ЕГР

Экологические нормы выбросов вредных веществ в атмосферу для автомобилей с каждым годом становится все жестче. Такие изменения в законодательных актах разных стран коснулись всех видов транспортных средств. Ужесточение ведет к большим затратам при производстве фильтрующих элементов. Так, в бензиновых машинах таким элементом является нейтралитический катализатор отработанных газов, а в дизельных моторах используется сажевый фильтр.

Предназначение и принцип действия

В дизельном двигателе главным загрязняющим элементом является сажа и в некоторой степени другие элементы распада. Поэтому фильтрующий элемент для дизельного агрегата был назван сажевым фильтром.

Сажевый фильтр для дизельных двигателей осуществляет несколько основных функций:

Фильтрующая задача сажевого элемента заключается в обработке частиц сажи и других злокачественных элементов до их попадания в атмосферу. Такая функция исполняется при помощи элементов, находящихся внутри корпуса фильтра. Внутренняя часть состоит из множества ячеек с очень маленьким сечением и твердых стенок (часто покрытых титановым напылением для большей эффективности).

Частицы сажи вынужденно оседают на стенках фильтра и при интенсивном движении катализатора выхлопной системы нагревает фильтр до очень высокой температуры (нагрев происходит до 600 градусов, поэтому корпус фильтра выполняют из жаростойкой стали). При большом нагреве частицы сажи и других загрязняющих частиц сгорают в порах фильтра, тем самым достигается очистка выхлопной системы и соблюдение экологических норм;

На видео- последствия удаление сажевого фильтра:

Однако при сжигании частиц возникает ряд трудностей в эксплуатации. Так, если поездки бывают нечастыми катализатор не успевает разогреть фильтр до необходимой температуры и соответственно сжечь сажу. Поэтому в современных фильтрах применяется принудительный порядок дожигания частиц сажи. Такая система выполняет одновременно несколько функций – дожигает остатки сажи и регенерирует функции фильтра.

Также в конструкции присутствует отделка титаном стенок фильтра – это сделано для более эффективного дожигания частиц. При процессе регенерации система автоматически нагревает катализатор под воздействием датчиков и в принудительном порядке сжигает сажу. Когда система приходит в работоспособность останавливать работу двигателя настоятельно не рекомендуется дабы не нанести вред конструкции фильтра.

Плюсы и минусы конструкции

К плюсам данной конструкции относятся:

• Соблюдение жестких экологических требований. Такие требования получили название ЕВРО. В странах ЕС на данный момент действует пятое поколение данных правил, которое еще жестче регулирует норму выбросов в атмосферу сажи. При соблюдении законодательства автомобильный выхлоп становится гораздо чище, при этом в городах стоит острая проблема смога и загазованности. Использование фильтра позволяет улучшить экологическую обстановку в городах;

На видео- программное удаление сажевого фильтра:

• Соблюдение административного законодательства. Отечественные нормы регламентируют минимальный уровень соблюдение выхлопов для легковых автомобилей на уровне ЕВРО-4. При возможном демонтаже сажевого фильтра уровень выбросов автоматически понижается на несколько порядков, что влечет за собой нарушение законодательства. В последующем невозможным окажется прохождение технического осмотра и соответствие стандартам законодательства (автомобиль могут не допустить к эксплуатации).

Минусы от использования данного фильтра также очевидны:

• Использование сажевого фильтра в выхлопной системе автомобиля в некоторой степени стесняет его потенциал в плане мощности. Во время процесса фильтрации выпуск двигателя испытывает некоторые затруднения с пропускной способностью. При отсутствии такого фильтра отработавшие газу спокойно покидают камеру сгорания и попадают в атмосферу. С фильтром они должны задержаться на некоторое время. Потеря мощности от данного процесса составляет порядка 3-5% в зависимости от конкретной модели;
• Стоимость обслуживания изделия. Так как фильтр изготовлен из дорогостоящих материалов его замена при эксплуатации обойдется в достаточно крупную денежную сумму. Эта статья доходов является весомой для автопроизводителей, а учитывая, что замены фильтр требует в среднем при пробеге в 150-200 тысяч км, заработок концернов является еще и стабильным;
• При использовании такого фильтра наблюдается стабильное, хотя и незначительное увеличение расхода топлива. Данное увеличение может достигать 5-6%, однако вкупе с дорогостоящим обслуживанием делает обладание фильтром не всегда целесообразным.

На видео- удаление егр и сажевого фильтра:

Демонтаж

Демонтаж фильтра осуществляется при помощи механических средств. Фильтр удаляется, а на его место вваривается металлическая заглушка.

Также на место датчиков кислорода и регенерации ставятся заглушки (выполняются по форме для каждой конкретной модели). При этом необходимо провести изменения в блоке управления двигателем для настройки работы системы без данного узла.

Удаление сажевого фильтра позволит увеличить мощность и крутящий момент, а также незначительно сэкономит топливо и избавит от значительных финансовых затрат в будущем. К отрицательным моментам можно отнести невозможность прохождения законными способами технического осмотра

Накопление золы в дизельных сажевых фильтрах

Саппок Александр Григорьевич

Это предварительный просмотр статьи, ограниченный некоторым исходным содержанием. Для полного доступа требуется подписка DieselNet.
Пожалуйста, войдите в систему , чтобы просмотреть полную версию этого документа.

Abstract : Накопление золы в сажевых фильтрах является важным фактором, ограничивающим срок службы фильтра, увеличивая перепад давления и оказывая отрицательное влияние на экономию топлива.Основными источниками образования золы являются присадки к моторному маслу, а также топливо, износ и коррозия двигателя. Был проведен ряд исследований и разработаны методы испытаний для изучения свойств и морфологии золы, а также ее влияния на ограничение потока сажевого фильтра. На состав и свойства золы также могут влиять химический состав смазочного материала, условия выхлопных газов и стратегия регенерации фильтра.

Введение

Накопление золы в сажевых фильтрах является одним из наиболее важных факторов, ограничивающих срок службы фильтра, и было описано как одна из наиболее важных проблем, с которыми сталкиваются производители дизельных двигателей [2665] [469] .Несмотря на значительный упор и усилия по пониманию и оптимизации характеристик DPF только для накопления сажи, реальность совершенно иная. В отличие от этих идеализированных случаев, DPF всегда содержит некоторое количество золы в реальных условиях эксплуатации. На самом деле, чаще всего количество золы в фильтре может значительно превышать количество сажи, для улавливания которой изначально был разработан DPF. Рисунок 1 лучше всего иллюстрирует масштаб проблемы, поскольку он представляет долю золы от общей массы материала, накопленного в сажевом фильтре (зола и сажа), при условии, что максимальное предельное количество сажи составляет 6 г / л [2667] .

Приблизительно для типичного автомобиля большой грузоподъемности. Доля золы = зола / (зола + сажа) при содержании сажи 6 г / л.

Как показано на Рисунке 1, после всего 33000 миль (53000 км) использования на дороге примерно 50% материала, накопленного в сажевом фильтре, составляет зола. Другими словами, количество золы равно количеству сажи при максимально допустимой нагрузке сажи 6 г / л. Кроме того, после 150 000 миль (241 000 км) эксплуатации — что эквивалентно минимальному интервалу очистки золы EPA — зола составляет более 80% материала, задержанного в сажевом фильтре, причем меньшую часть составляет сажа.

Концептуальное описание. Зола накапливается в сажевом фильтре при длительном использовании, так как негорючий материал остается после регенерации фильтра и окисления сажи. Зола состоит из различных металлических соединений, происходящих из присадок к смазочным материалам, микроэлементов в топливе, а также продуктов износа и коррозии двигателя. Накопление золы в сажевом фильтре изменяет геометрию фильтра, как показано на Рисунке 2, который показывает различия между фильтром, не содержащим золы, и фильтром, содержащим значительное количество золы.

(Изображение: A. Sappok, MIT)

Как показано на Рисунке 2, зола может занимать большую часть объема фильтра, поскольку она может накапливаться тонким слоем вдоль стенок канала или забиваться пробками по направлению к задней части каналов фильтра. Одним из эффектов золы является уменьшение эффективного объема фильтра или площади фильтрации и уменьшения способности фильтра накапливать сажу. Отложение золы также изменяет распределение скопившейся сажи, обычно смещая ее к передней части фильтра.Эти комбинированные эффекты служат для ограничения диаметра канала и уменьшения эффективной длины фильтра. В результате зола способствует увеличению ограничения потока выхлопных газов.

Кроме того, уменьшение диаметра канала и длины фильтра из-за скопления золы приводит к увеличению скорости канала DPF и стенок, что может еще больше изменить свойства накопленной сажи и повлиять на чувствительность фильтра к перепаду давления. Учитывая зависимость от измерений падения давления на фильтре при оценке нагрузки на фильтр сажей, необходимо тщательное понимание этих эффектов золы, чтобы компенсировать вызванные золой изменения отклика фильтра на падение давления с течением времени.

На рис. 2 также показан слой золы, образующий барьер, физически отделяющий сажу от стенок канала. Это важно по двум причинам. Во-первых, после продолжительного старения и с некоторым уровнем накопления золы именно зола выполняет большую часть, если не всю, фильтрацию сажи. В этом смысле фильтрующая подложка действует как опора для «нового» фильтрующего материала, который по существу состоит из золы. Учитывая небольшой размер пор в слое золы, повышение эффективности фильтрации обычно наблюдается в фильтрах для твердых частиц даже при низком уровне (<2 г / л) содержания золы [2668] .Во-вторых, слой золы также физически отделяет накопившуюся сажу от катализатора, который может осаждаться на поверхности катализируемого DPF. Это не только предотвращает любой контакт между сажей и частицами катализатора, но и дополнительно увеличивает необходимую длину диффузии для окисления сажи с помощью NO ₂ .

Влияние на производительность. Из-за длительного времени, в течение которого зола накапливается в сажевом фильтре (несколько тысяч часов и от десятков до сотен тысяч миль), значительный прогресс в понимании воздействия золы на характеристики фильтра был ограничен до широкого внедрения сажевых фильтров в сажевом фильтре. 2007 г.В большинстве ранних исследований воздействия золы до 2007 г. использовались различные подходы для ускорения старения фильтров и накопления золы с целью выявления различных источников золы и средств, с помощью которых зола может влиять на работу системы доочистки дизельного топлива. Эта первоначальная работа привела к следующим общепринятым наблюдениям и выводам:

• Накопление золы в сажевом фильтре увеличивается с расходом масла и содержанием золы в смазочном материале, поскольку присадки к смазочным материалам обычно являются самым большим источником золы. [2669] [2670] [1326] .
• Зола, полученная из присадок к смазочным материалам, состоит в основном из цинка, кальция и магния в форме сульфатов, фосфатов и оксидов [2671] [2669] [2670] [2672] .
• Прогнозирование выбросов золы из двигателя, основанное исключительно на объемном расходе масла и уровнях сульфатной золы смазочного материала, приводит к завышенной оценке выбросов золы из-за летучести смазочного материала и различий в удельных нормах расхода масла [1326] [2672] [2673] .
• Падение давления на фильтре твердых частиц не указывает на общий уровень золы. [2674] [2670] [2673] .
• На характеристики катализатора могут отрицательно влиять определенные элементы, связанные с золой, в первую очередь сера и фосфор. [1271] [2675] [2676] .
• Распределение золы внутри DPF, вдоль стенок или в торцевых заглушках каналов, может зависеть от условий работы фильтра и стратегии регенерации [2677] [2678] .

Подробный обзор литературы в 2007 г. был проведен компанией Bodek, в которой представлены дополнительные сведения о влиянии золы на компоненты системы нейтрализации дизельного топлива, включая технологии DOC, SCR и LNT, в дополнение к DPF [2679] . На рис. 3 представлена ​​сводка известного до сих пор влияния накопления золы в сажевом фильтре на увеличение противодавления выхлопных газов для различных смазочных материалов, технологий фильтрации и циклов привода. Более поздние результаты показывают, что зола, полученная из смазочных материалов из масел спецификации CJ-4, содержит не более 1.0% сульфатной золы, что приводит к примерно удвоению падения давления сажевого фильтра после 4 680 часов или 188 000 миль (303 000 км) от эквивалентного использования на дороге [2680] .

Данные из документов SAE: (1) 2004-01-3013, (2) 2004-01-1955, (3) 2003-01-0408, (4) 910131.

Эффекты экономии топлива. Зола в DPF напрямую влияет на расход топлива двумя путями: (1) увеличенное ограничение потока выхлопных газов и противодавление и (2) уменьшение интервалов регенерации фильтра (увеличение частоты регенерации) за счет уменьшения емкости накопления сажи в фильтре.Кроме того, зола может также снижать эффективность регенерации в каталитических системах, требуя повышенного доверия к активной регенерации или работе при более высоких температурах для успешного пассивного окисления сажи.

В то время как несколько исследований количественно оценили увеличение расхода топлива автомобилем, связанное с сажевым фильтром, большинство рассматривают только влияние накопления сажи на противодавление выхлопных газов и интервалы регенерации. Сообщается, что в зависимости от частоты регенерации и уровня сажи, увеличение расхода топлива, связанное с сажевым фильтром, составляет от 4.От 5% до 7,0% [2681] . В действительности, однако, увеличение расхода топлива, связанное с сажевым фильтром, может быть больше, так как все эти исследования не учитывают дополнительное увеличение ограничения потока выхлопных газов и частоты регенерации из-за накопления золы в течение срока службы фильтра.

Вклад увеличения противодавления, связанного с золой, в увеличение общего расхода топлива оценивается от 2% до 3%, что включает в себя смешивающее воздействие золы для увеличения чувствительности фильтра к перепаду давления и накоплению сажи [2682] .Что касается увеличения частоты регенерации, другие исследования показали увеличение частоты регенерации почти в два раза после примерно 240 000 миль скопления золы, если эффекты золы должным образом не учтены в схемах управления регенерацией на основе давления. Однако, даже если исходить из точных данных о количестве и распределении золы в сажевом фильтре, увеличение частоты регенерации в 1,6 раза за 240000 миль неизбежно, в лучшем случае, из-за значительного объема фильтра, занимаемого золой и уменьшение емкости накопителя сажи в сажевом фильтре [2667] .

###

Очистка DPF: дизельный сажевый фильтр

Чтобы предотвратить загрязнение или засорение DPF, что, как следствие, ухудшает его работу, его необходимо регулярно регенерировать путем сжигания частиц сажи, накопившихся внутри фильтра.

Различные стратегии регенерации

Пассивная регенерация
Частицы сажи стабильно выгорают без вмешательства блока управления двигателем.Это достигается при стандартных скоростях движения по шоссе (3000 об / мин). Температура выхлопных газов достигнет 660–930 ° F.


Активная регенерация

В случае использования преимущественно в городских условиях температура выхлопных газов не достигает достаточной температуры для достижения пассивной регенерации. Следовательно, частицы сажи не удаляются, а накапливаются внутри фильтра. При достижении порога загрязнения (18 граммов) компьютер двигателя запускает активную регенерацию.

Степень накопления углерода внутри DPF рассчитывается с использованием двух моделей, запрограммированных в ECU:

— Модель, основанная на профиле водителя, которая рассчитывает насыщение в соответствии с определенной схемой сигналов, поступающих от датчиков температуры выхлопных газов. а также датчик кислорода.
— Модель, основанная на гидравлическом сопротивлении DPF, которая рассчитывает насыщение в соответствии с сигналами, собранными датчиком перепада давления, датчиками температуры и расходомером воздуха, которые затем все информируют ECU о степени насыщения внутри DPF.

Датчик давления измеряет разницу давлений на входе и на входе
выход DPF, перепад давления, соответствующий степени насыщения
внутри фильтра. Чем больше засорен фильтр, тем выше напряжение (в вольтах)
передается датчиком в ЭБУ. При определенном напряжении, соответствующем
количество частиц углерода (граммы), ЭБУ активирует принудительную регенерацию
DPF за счет повышения температуры выхлопных газов до 1020 ° F / 1200 ° F.

Для достижения этого повышения температуры ЭБУ выполняет несколько действий:

— Регулирование потока воздуха с помощью электронного управления дроссельной заслонкой (ETC).
— Отключение клапана рециркуляции ОГ для рециркуляции выхлопных газов с целью повышения температуры сгорания.
— Запуск первого дополнительного впрыска после основного впрыска для повышения температуры сгорания.
— Запуск второго дожигающего впрыска, в результате которого несгоревшее топливо испаряется внутри камеры сгорания.Несгоревшие углеводороды окисляются парами внутри каталитического нейтрализатора. Тепло, выделяемое на этом этапе, может достигать температуры 1140 ° F внутри DPF.
— Сигнал передатчика, расположенный перед сажевым фильтром, используется ЭБУ для определения количества топлива, впрыскиваемого при втором дополнительном впрыске.

Принудительная регенерация

На очень коротких поездках невозможно достичь температуры, необходимой для регенерации DPF.Если уровень насыщения достигает порогового значения в 24 грамма, световые индикаторы на DPF загораются.

Ручная регенерация

Если принудительная регенерация не увенчалась успехом и насыщение превысило пороговое значение до уровня 40 граммов, помимо появления предупреждающих индикаторов свечей накаливания и световых индикаторов двигателя (см. Ниже), водителю необходимо отвести автомобиль автосалон или гараж.

В этом случае активная регенерация блокируется ЭБУ, чтобы предотвратить деградацию фильтра. На этом этапе DPF должен быть восстановлен в гараже опытными специалистами.

Этот метод регенерации зависит от пройденного расстояния. Он защищает DPF от превышения нездорового уровня насыщения. ЭБУ автоматически запускает активную регенерацию, если регенерация не была активирована за последние 750-1000 километров, независимо от уровня насыщения.

Влияние цетанового числа на удельный расход топлива и твердые частицы и несгоревшие выбросы углеводородов из дизельных двигателей

В этой статье обсуждается влияние времени задержки зажигания в дизельных двигателях на образование твердых частиц с использованием топливных составов с различными концентрациями серы из различных источники.Наши результаты показывают, что цетановое число оказывает значительное влияние на выбросы твердых частиц, особенно в двигателях с механическим впрыском топлива. Максимальное давление в камере сгорания увеличивается по мере увеличения цетанового числа, способствуя усилению реакций крекинга высокомолекулярных фракций, оставшихся в жидком состоянии, и, таким образом, увеличивая образование твердых частиц. В определенных условиях это повышение давления оказывает положительное влияние на тепловой КПД цикла.Более высокие температуры в камере сгорания увеличивают скорость окисления, уменьшая выбросы несгоревших углеводородов. Время задержки воспламенения топлива оказывает сильное влияние на образование твердых частиц и выброс несгоревших углеводородов.

1. Введение

Цетановое число (CN) — это эмпирический параметр, связанный с временем задержки воспламенения дизельного топлива, который определяется с помощью стандартных испытаний на основе стандарта ASTM D613 [1]. Задержка зажигания — это временной интервал между началом впрыска топлива и началом реакции окисления.Период задержки зажигания начинается с впрыска топлива и состоит из периодов физической и химической задержки до момента самовоспламенения [2]. Топливо с высоким CN имеет очень короткое время задержки воспламенения; то есть возгорание происходит через очень короткий промежуток времени после начала впрыска. И наоборот, чем больше время задержки зажигания, тем ниже CN. Время задержки зажигания в двигателях с дизельным циклом является фундаментальным параметром для эффективного управления процессом сгорания, обеспечивая высокий тепловой КПД за счет максимального давления, близкого к 15 ° после достижения верхней мертвой точки (ВМТ), с которой достигается максимальный крутящий момент, характерный для дизельного цикла. двигателей получается [3].Время задержки зажигания зависит от нескольких физико-химических явлений, связанных с природой топлива, таких как молекулярная структура, летучесть, вязкость, поверхностное натяжение и механические характеристики двигателей, такие как степень сжатия, давление в системе впрыска и впрыск. угол [4]. Время задержки зажигания может быть выражено в миллисекундах или угле впрыска после ВМТ [5, 6].

Топливо, содержащее высокие концентрации n -парафинов, обычно имеет низкое время задержки воспламенения, поскольку энергия активации для образования свободных радикалов и запуска процесса окисления мала по сравнению с изопарафинами и ароматическими соединениями, которые имеют стабильную молекулярную структуру и требуют высоких температуры и давления для начала горения [7].Неустойчивость топлива также оказывает значительное влияние на время задержки. Во время впрыска топливо в форме капель контактирует с нагретым воздухом внутри камеры сгорания, и передача тепла происходит за счет конвекции, теплопроводности и излучения. Радиационная теплопередача изначально низкая, и топливо нагревается в основном за счет теплопроводности и конвекции. При испарении топливо забирает энергию из самой капли, охлаждая окружающую среду и увеличивая время задержки воспламенения. Топливо для дизельных двигателей с низкой летучестью и высоким цетановым числом препятствует образованию однородной смеси [8], затрудняя процесс горения топлива.Высокая вязкость обеспечивает больший диаметр капель и высокое проникновение топливной струи. Использование топлива с высокой вязкостью препятствует испарению, способствуя образованию капель большого диаметра и вызывая неполное сгорание из-за большого проникновения топливной струи, препятствуя холодному запуску и увеличивая выбросы несгоревших углеводородов (УВ) и твердых частиц (ТЧ) [ 9–11].

Кривые дистилляции предоставляют информацию, которая позволяет коррелировать качество топлива с характеристиками двигателя.Температура 10% извлеченных улетучивающихся газовых фракций отражает легкость испарения, в то время как температура 90% этих фракций указывает на присутствие высокомолекулярных соединений, которые будет трудно полностью испариться, что способствует выделению твердых частиц (PM ) и несгоревшие углеводороды (УВ) [6], а также отложения в двигателе [12]. Топливо с низким CN может также увеличивать выбросы ТЧ, поскольку сгорание начинается на последней стадии цикла расширения, когда температура внутри камеры снижается, что снижает скорость окисления, что, в свою очередь, увеличивает концентрацию несгоревших углеводородов, которые конденсируются на поверхности, вызывая увеличение массы твердых частиц [9, 13–15].

Сера, которая присутствует в форме меркаптанов, окисляется с образованием побочных продуктов — предшественников сульфата кислоты (), которые осаждаются на поверхности катализатора [16–18]. Присутствие меркаптанов в концентрациях, обычно встречающихся в топливе, не влияет на характеристики самовоспламенения в какой-либо заметной степени, но образование в продуктах сгорания способствует зародышеобразованию частиц, способствуя увеличению выбросов ТЧ, в то время как другие более мелкие частицы могут накапливаться. и растут за счет гигроскопического эффекта топливной серы [3, 16, 17, 19, 20].

CN также влияет на удельный расход топлива с тенденцией к снижению расхода топлива по мере увеличения CN из-за более высокой температуры процесса сгорания, улучшая тепловые характеристики двигателя [3]. Новые автомобили, оборудованные системой впрыска топлива под высоким давлением с электронным управлением, требуют топлива с высоким CN. Меньшие двигатели с высоким отношением мощности к массе работают на высоких оборотах. Новые системы впрыска топлива с электронным управлением и системы дожигания показали удовлетворительные результаты, соответствующие действующим нормам [21].Однако следует отметить, что подавляющее большинство транспортных средств, находящихся в обращении в развивающихся странах, включая Бразилию, оснащено механическим впрыском топлива, новые спецификации дизельного топлива которых не подходят для двигателей этого типа.

В этой работе обсуждается влияние времени задержки воспламенения различных составов дизельных масел, продаваемых в Бразилии (S50, S500 и S1800), на выбросы твердых частиц и несгоревших углеводородов, а также на удельный расход топлива при использовании одноцилиндрового дизельного двигателя с механическим топливом. датчики впрыска и давления, расположенные внутри камеры сгорания и в топливопроводе между ТНВД и инжектором.Полученные результаты показывают, что присутствие большого количества серы в топливе незначительно увеличивает выбросы твердых частиц, и что время задержки воспламенения оказывает значительное влияние на выбросы загрязняющих веществ в атмосферу. По мере увеличения цетанового числа температура в камере сгорания увеличивается, способствуя образованию твердых частиц из-за термического крекинга, что, в свою очередь, увеличивает скорость окисления и снижает выбросы несгоревших углеводородов и удельный расход топлива.

2. Экспериментальная

2.1. Топливо

Топливо, используемое для оценки влияния времени задержки воспламенения на выбросы твердых частиц и несгоревших углеводородов, а также на удельный расход топлива в двигателях с дизельным циклом, представляет собой топливо, которое Petrobras обычно продает на бразильском рынке. Влияние цетанового числа на образование твердых частиц и несгоревших углеводородов, а также на удельный расход топлива оценивалось на основе топлива, модифицированного вторичными стандартами (U17 и T23), поставляемого Chevron-Phillips.В таблице 1 перечислены физико-химические свойства топлива и вторичных стандартов, использованных в этом исследовании.

Влияние времени задержки воспламенения и загрязняющих веществ на удельный расход топлива и ) выбросы оценивались с использованием топлива, которое далее именуется S10_50, S300_45, S450_44 и S1400_51, которые классифицируются в зависимости от содержания серы и CN и были модифицированы в с вторичными стандартами (U17 и T23) для получения аналогичных составов, но с измененным CN.Концентрация серы была немного изменена из-за состава со вторичными стандартами, содержание которых отличается от содержания базового топлива. С этой целью топлива S10_50 и S1400_51, чье CN близко к 50, были модифицированы вторичным стандартом U17 для получения составов (S10_45 и S1100_45) с CN 45. Топливо S300_45 и S450_44 с CN близким к 45 были изменен вторичным стандартом T23 для получения составов (S300_50 и S400_50) с CN 50.

2.2. Рабочие характеристики двигателя и процесс отбора проб

Испытания для оценки времени задержки зажигания, удельного расхода топлива и выбросов твердых частиц и несгоревших углеводородов были выполнены на одноцилиндровом двигателе мощностью 7,0 л.с. Тояма, 250 см ³ , работающем на 80% максимальная мощность, с механическим впрыском топлива под углом 13,5 ° перед ВМТ, средним давлением впрыска 150 бар, степенью сжатия 21: 1, 3600 об / мин и 10% O ₂ в выхлопных газах. Время задержки воспламенения оценивалось на основании сигналов давления в топливной магистрали перед форсункой и давления внутри камеры сгорания с использованием индуктивных датчиков давления Optrand.Время задержки воспламенения топлива — это время, прошедшее между открытием форсунки форсунки и повышением давления в камере сгорания после ВМТ в результате увеличения количества компонентов из-за реакций окисления, что соответствует точке перегиба на кривой давления. Очень точную оценку времени задержки воспламенения каждого анализируемого топлива можно получить, используя осциллограф для наблюдения электрических сигналов профилей давления внутри камеры сгорания и системы впрыска, зафиксированных датчиками.

ТЧ в потоке выхлопных газов измеряли путем прямой фильтрации с использованием стеклянного микроволоконного фильтра Macherey-Nagel диаметром 47 мм и взвешивания ТЧ, оставшихся в фильтре. Газовый поток откачивали через фильтрующий элемент, и после его охлаждения скорость потока измеряли с помощью датчика потока Sensirion с номинальной емкостью до 20 нл мин ^-1 . Количественное определение ТЧ в мг м ^-3 основывалось на массе ТЧ, удерживаемой в фильтре, деленной на объем отобранного газа, который был получен путем численного интегрирования потока газа.Средняя температура фильтрующего элемента составляла 470 ° C, ее регулировали с помощью печи с электронным контролем температуры, чтобы собранные ТЧ оставались сухими, в то время как летучие углеводороды конденсировались после отделения от ТЧ.

Жидкая фракция выхлопных газов дизельных двигателей состоит из несгоревших и частично окисленных углеводородов, которые конденсируются вместе с водяным паром, образующимся при сгорании. Часть водяного пара в выхлопных газах конденсируется при охлаждении газового потока после сбора твердых частиц.Общее количество углеводородов в форме метана (CH ₄ ) определяли количественно, используя методику, аналогичную описанной в стандарте ASTM D6591 [22], путем проточного окисления образца в атмосфере кислорода. Диоксид углерода (CO ₂ ) анализировали на газовом хроматографе, оборудованном детектором теплопроводности (Shimadzu GC / TCD-17A).

3. Результаты и обсуждение

На рисунке 1 представлены профили давления в камере сгорания для базового топлива с самым высоким CN (S10_50 и S1400_51) и их соответствующих составов (S10_45 и S1100_45) с более низким CN.Как видно из профилей давления в камере сгорания, с увеличением ЧН время задержки воспламенения уменьшается. По мере уменьшения времени задержки воспламенения максимальное давление во время фазы расширения процесса сгорания выше, чем у топлива с более низким CN.