Сажеві фільтри: На один фільтр більше

1. дизельна екологія
2. Комфорт і динаміка

В Україні дизельні версії легкових автомобілів покупці як і раніше ігнорують. Тим часом, як свідчить статистика продажів нових автомобілів, в країнах ЄС в жовтні 2004 року обсяг продажів дизельних модифікацій вперше в історії перевищив 50% і склав 51,9%. У порівнянні з жовтнем 2003 року приріст продажів дизелів склав 5,3%. Найбільш популярні дизельні мотори в Австрії, Бельгії та Франції, де на частку машин з даними силовими агрегатами припадає понад 70% парку нових автомобілів. Люблять дизелі і в Іспанії, і в Люксембурзі - трохи більше 60% реєстрацій. Зростає популярність дизельних модифікацій і в інших європейських державах. У самій автомобільної країні Європи - Німеччини - частка реєстрацій дизельних машин в 2004 році досягла позначки 47,9%, що на 6,4% більше в порівнянні з 2003 роком. А в Україні серед куплених нових легкових машин, за даними AutoConsulting, у 2004 році дизельних - менше 1%, або 1906 автомобілів (всього було зареєстровано 211 940 нових машин).

Чим же викликана така висока популярність дизелів в країнах ЄС? У своєму виборі європейці керуються трьома моментами - по-перше, бажанням заощадити на паливі, по-друге, знизити витрати на сплату податків (за дизелі в деяких країнах потрібно платити менший «транспортний» збір), по-третє, не забруднювати навколишнє середовище. А як же недоліки дизелів, запитаєте ви, - підвищена гучність, слабка розгінна динаміка і чорні клуби диму з вихлопної труби? З цими проблемами впоралися вже багато автовиробників. Багато нові дизелі - практично такі ж тихі і динамічні, як бензинові версії, - сьогодні ними оснащують навіть деякі «заряджені» модифікації, наприклад, Skoda Fabia RS з мотором 1,9 TDI, а також автомобілі представницького класу - Audi A8, Volkswagen Phaeton, Mercedes S-Кlassе.

Зараз в Європі почався справжній бум, пов'язаний з розробкою і випуском ще більш екологічно чистих дизельних моторів, оснащених системами очищення з фільтрами саж. З'явилася навіть інформація, що в одній з європейських країн почали вивчати можливість заборони в'їзду в центри великих міст дизельних машин, які не мають фільтр сажі. Однак в той час як одні вважають сажові фільтри обов'язковим вузлом сучасних дизелів, інші доводять їх малу ефективність. Обгрунтовуються останні доводи тим, що ці фільтри не затримують частинки менше 10 мікрон (мкм) і ароматичні фракції, які більше, ніж інші складові, провокують виникнення ракових захворювань.

дизельна екологія

І до бензиновим, і до дизельних моторів постійно висувають претензії екологи. Бензинові викликають їх невдоволення через підвищеного вмісту в відпрацьованих газах токсичних для організму людини сполук чадного газу (СО), вуглеводнів (СН), окису азоту (NОx), а дизельні - через вміст частинок сажі і окису азоту (NOx) в вихлопі. Спочатку всі ці проблеми вирішували одним способом - удосконаленням системи харчування. Для бензинових моторів цього виявилося недостатньо, тому був створений каталітичний нейтралізатор відпрацьованих газів, який встановили в випускну систему. З дизелями справи йшли простіше, але тільки до початку нового тисячоліття, точніше, до введення в дію норм Євро 4 (2005 рік) і Євро 5 (2008 рік).

Як тільки нові вимоги екологів були оприлюднені, розробники паливних систем для дизелів спільно з автовиробників кинули всі свої сили на вдосконалення своїх розробок, а також системи випуску відпрацьованих газів, запровадивши в неї нові елементи - фільтр сажі і каталізатор. Сажеві фільтри при засміченні підлягають або заміні (зазвичай через 100 - 150 тис. Км), або очищення шляхом спалювання в них сажі (не змінюються). Фільтри роблять з кераміки або металокераміки. При цьому їх робочий елемент найчастіше має особливу конструкцію, яка забезпечує рівномірне накопичення сажі на всіх поверхнях. Це дозволяє зберігати пропускну здатність фільтра майже незмінною. Режим «спалювання» сажі активізується блоком управління двигуном після отримання від спеціальних датчиків в системі вихлопу інформації про заповнення фільтра. Особливість режиму згоряння в тому, що в циліндри на повторне спалювання подається більша кількість відпрацьованих газів, впорскується більше палива і знижується подача свіжого повітря. Це веде до помітного збільшення температури вихлопу, завдяки чому і вигорає сажа.

Сажеві фільтри можуть мати як окремий корпус, так і бути об'єднані «під одним дахом» з каталізатором.

Комфорт і динаміка

Згадані на початку статті проблеми, які цікавили потенційних покупців дизельних автомобілів, вирішили декількома способами. Так, на зміну передкамерним дизелів прийшли однокамерні, тобто з однією камерою згоряння. В результаті було збільшено робочий тиск в циліндрах, відповідно, підвищилися показники потужності характеристики моторів. Для зниження жорсткості роботи дизелів паливо в циліндри почали подавати невеликими порціями, що дозволило збільшити час наростання тиску. А з'явилася така можливість завдяки розробці електронно керованих форсунок та системи живлення Common Rail.

Чільну роль у нових системах живлення дизелів тепер грає електроніка, а не механічний ТНВД з його складними пристроями коригування подачі палива. Електроніка стала точніше дозувати подачу палива і чіткіше регулювати цей процес в залежності від режиму роботи мотора. Крім того, збільшився тиск упорскування - до 1600 - 1800 бар, а в деяких системах харчування - і до 2100 бар. Це також поліпшило процес сумішоутворення в дизелях, а значить, і динамічні, і екологічні показники.

Яскравий приклад сучасного механізму очищення вихлопу дизелів - електронна система управління дизельним двигуном EDС (electronic diesel control), розроблена компанією Bosch. Її конструкція включає в себе багатокомпонентну систему випуску відпрацьованих газів, в якій передбачено сім датчиків - два лямбда-зонда, два температурних, два тиску та один рівня сажі у вихлопі, а також три очисних елемента - каталітичний нейтралізатор, каталізатор-накопичувач і фільтр сажа накопичувального типу. Датчики в системі вихлопу дозволили оптимізувати процеси сумішоутворення і згоряння. До речі, для цього під контроль «мозку» EDС передали і багато систем двигуна - паливо і повітроподача, рециркуляції відпрацьованих газів, електронну дросельну заслінку і турбонаддув.

За допомогою датчиків тиску на вході і виході з фільтру сажі EDС контролює ступінь його забруднення. Ефективність роботи каталізаторів оцінюється за показниками двох лямбда-зондів (на вході і виході). Коригування роботи систем двигуна здійснюється на підставі показань лямбда-зондів, датчиків температури і рівня сажі на виході. Каталітичний нейтралізатор «переробляє» токсичні складові вихлопу - NO, NO2, CO, CН - в нетоксичні і малотоксичні сполуки - H2O, N2, CO2, а каталізатор-накопичувач виконує функції додаткового очищення від окису азоту (NO2) і попередньої - від частинок сажі.

Юрій Дацик
Фото фірм-виробників

Якщо ви знайшли помилку, будь ласка, виділіть фрагмент тексту і натисніть Ctrl + Enter.