Сажевый фильтр устанавливается на дизельных двигателях легковых автомобилей, изготовленных после 2003 года. Этот фильтр задерживает сажевые частицы, не пропуская их в атмосферу вместе с выхлопными газами.
Сажевый фильтр дизельной выхлопной системы соединен с окислительным каталитическим нейтрализатором, что определяет его название — это сажевый фильтр с каталитическим покрытием. Этот фильтр расположен вблизи дизеля после выхлопного коллектора.
Фильтрующим элементом данного фильтра является керамическая матрица, изготовленная на основе карбида кремния. Ячеистая структура этой матрицы представляет собой систему узких каналов, закрывающихся по очереди с двух сторон. Функцию фильтрации выполняют пористые стенки каналов, покрытые тонким слоем титана, являющегося катализатором. Вся матрица установлена в железной оболочке.
Принцип работы сажевого фильтра
Выхлопные газы, содержащие частицы сажи, проходят через сажевый фильтр. При этом на стенках каналов матрицы остаются частицы сажи. Угарный газ и углеводороды, находящиеся в саже, окисляются при взаимодействии с катализатором на стенках каналов.
Регенерация позволяет очищать фильтр от, собирающейся на нем, сажи. Регенерация сажевого фильтра может быть активной и пассивной. Пассивная регенерация заключается в постоянном окислении элементов сажи катализатором при высокой температуре (от 350 до 500 градусов). Пассивная регенерация сопровождается следующей последовательной цепочкой химических реакций. Реакция в присутствии катализатора оксидов азота с кислородом при образовании диоксида азота. Далее углерод, содержащийся в саже, вступает в химическую реакцию с диоксидом азота при образовании угарного газа и оксида азота. Затем происходит реакция кислорода с продуктами предыдущей химической реакции: угарным газом и оксидом азота, при этом образуется углекислый газ и диоксид азота.
При работе дизеля на холостом ходу или небольшой нагрузке, температура выхлопных газов недостаточно высокая, в таких случаях пассивная регенерация сажевого фильтра невозможна. Поэтому используют активную (принудительную) регенерацию, происходящую при температуре от 600 до 650 градусов, создаваемой управляющей системой дизеля. Такая температура способствует протеканию химической реакции углерода, содержащегося в саже, с кислородом. При этом происходит образование углекислого газа.
Активная регенерация стенок каналов сажевого фильтра управляется и контролируется с помощью четырех датчиков: датчики температуры выхлопных газов до и после фильтра, воздушный расходомер, датчик изменения давления в фильтре. Эти датчики подают управляющие электрические сигналы в блок управления, который дает команду на дополнительную подачу топлива в камеру сгорания. Одновременно снижается объем, поступающего в дизель воздуха. Прекращается рециркуляция выхлопных газов, что вызывает увеличение их температуры до необходимой величины.