» » Катализатор, EGR, DPF и их вред в авто

Катализатор, EGR, DPF и их вред в авто

2-12-2019, 20:20
Комментариев: 0
Категория: Двигатель

Катализатор, EGR, DPF и их вред в авто

I. КАТАЛИТИЧЕСКИЙ НЕЙТРАЛИЗАТОР.


I.1. Конструкция нейтрализатора.

Керамический картридж с каналами имеющими платиновое напыление.
Сконструирован с целью обеспечения максимальной площади контакта слоя платины с выхлопным газами при минимальном ограничении пропускного сечения.
Чем длиннее путь газов внутри нейтрализатора - тем больше времени они контактируют с платиной и тем эффективнее его работа.
Каждый отдельный керамический канал нейтрализатора изготовлен с малым сечением, чтобы гарантировать контактирование всего объёма выхлопных газов с каталитическим слоем.

Передняя часть нейтрализатора нагревается и выходит на рабочий режим быстрее чем задняя, к тому же отработавшие газы выбивают молекулы платины из керамической подложки и они оседают в задней части. Поэтому в передней части картриджа концентрацию платины делают наибольшей.

Катализатор в разрезе:

Катализатор, EGR, DPF и их вред в автомобилях с ДВС. Egr, Dpf, Нейтрализатор, Срог, Сажевый фильтр, Катализатор, Двс, Экология, Длиннопост

I.2. Назначение и принцип действия нейтрализатора.

Для обычного горения, углеводородам требуется температура в сотни градусов, однако в присутствии платины они достаточно активно окисляются кислородом даже при более низких температурах. Сама платина в реакцию не вступает.

Карманная бензиновая грелка для рук. Фото моё. Принцип действия: пары бензина, которым пропитана вата внутри бачка медленно тлеют и окисляются в присутствии каталитического слоя платины нанесённого на нержавеющую сеточку свёрнутую в рулон. Пламени, как такового, нет, процесс проходит при температуре меньшей температуры горения.

Катализатор, EGR, DPF и их вред в автомобилях с ДВС. Egr, Dpf, Нейтрализатор, Срог, Сажевый фильтр, Катализатор, Двс, Экология, Длиннопост

Однако, у автомобильного нейтрализатора совсем немного времени на до окисление, так как скорость выхлопных газов высока. Поэтому ЭБУ ДВС настроены на как можно более быстрый прогрев отработавших газов до температур в сотни градусов, при которых эффективность нейтрализации достаточна.


Платиновый нейтрализатор - очень удачное инженерное решение, поскольку борется с широким спектром вредных составляющих выхлопа при относительной простоте:

- Доокисляет окись углерода CO до двуокиси углерода CO2. Это его основная функция.

- Доокисляет углеводороды до CO2 и H2O.

- Нейтрализует сложные оксиды азота NOx:

В присутствии платины многоатомные оксиды азота NOx разрушаются до двуокиси азота NO2 + O2. NO2 взаимодействует с углеродом C с образованием окиси углерода CO и окиси азота NO.

CO и NO, в свою очередь доокисляются кислородом O2 до CO2 и NO2 (менее опасного чем NOx).


I.3. Вред нейтрализатора.

• Из соображений экономии, автопроизводители рассчитывают нейтрализаторы не на максимальные, а на средние режимы работы двигателя. На высоких нагрузках пропускное сечение нейтрализатора недостаточно, что приводит к повышенному сопротивлению выталкиванию отработавших газов в выпуск и перерасходу топлива.

• Если двигатель имеет большой расход масла, платиновое напыление деградирует и нейтрализатор забивается масляными коксом и золой. Забитый нейтрализатор причиняет разнообразные неудобства вплоть до невозможности запуска двигателя.

• Забитый нейтрализатор раскаляется и разрушается от температуры, например так:

Катализатор, EGR, DPF и их вред в автомобилях с ДВС. Egr, Dpf, Нейтрализатор, Срог, Сажевый фильтр, Катализатор, Двс, Экология, Длиннопост

• При работе системы рециркуляции отработавших газов (EGR), у некоторых конструкций двигателей возможен подсос керамической крошки разрушенного нейтрализатора обратно в цилиндры, что приводит к задирам в блоках с алюсиловым зеркалом, потере компрессии и попаданию на капитальный ремонт.

4. Стоит-ли удалять нейтрализатор?

На двигателях, не имеющих расхода масла, особенно — дизельных двигателях, температура выхлопа которых низка и картриджу не грозит расплавление — не стоит.

Для масложрущих бензиновых двигателей от этого аппендикса больше вреда чем пользы, ибо рано или поздно он станет вот таким и забьёт выхлопную систему:

Картридж одного из нейтрализаторов Audi A6 C6 3.0 BBJ на пробеге 201100 км.

Катализатор, EGR, DPF и их вред в автомобилях с ДВС. Egr, Dpf, Нейтрализатор, Срог, Сажевый фильтр, Катализатор, Двс, Экология, Длиннопост

II. СИСТЕМА РЕЦИРКУЛЯЦИИ ОТРАБОТАВШИХ ГАЗОВ (СРОГ/EGR).


II.1. Конструкция EGR.

Рециркуляция реализована перепускным клапаном перенаправляющим отработавшие газы из выпускного коллектора во впускной коллектор.
...или фазовращателями, сдвигающими фазу выпускных клапанов на раннее закрытие во время такта выпуска, что приводит к тому, что часть выхлопа остаётся в цилиндрах.

Информация выделенная курсивом является моим выводом, о ней есть лишь скудное упоминание в мануалах о работе ДВС. Например в SSP по работе двигателя 3.2 FSI с фазовращателями на стороне впуска и выпуска, указано, якобы "рециркуляция ОГ не осуществляется". В то время как из краткого упоминания о рециркуляции в SSP по 3.0 TFSI, становится ясно что она таки применяется и там и там:

Для лучшего смешения выхлопных газов с воздухом, на выходе с перепускного патрубка EGR выполнен прилив-ступенька.

Клапан EGR на дизельных двигателях работает в паре с дроссельной заслонкой. Чем сильнее она перекрыта — тем больше газа двигатель подсосёт из выхлопной системы, а не атмосферы.

У современных дизелей в конструкцию системы также входят радиатор, остужающий рециркулируемые отработавшие газы охлаждающей жидкостью и перепускная заслонка, направляющая газы либо через радиатор, либо напрямую во впуск. Радиатор необходим для предотвращения паразитного разогрева камеры сгорания при рециркуляции.

II.2. Назначение EGR.

Вопреки распространённому мнению, система EGR используется не для того чтобы что-то "дожигать". Единственная задача рециркулируемых ОГ — побыть инертным рабочим газом, который разбавит впускной воздух и понизит концентрацию кислорода в смеси.
Чем ниже концентрация кислорода — тем ниже скорость и температура сгорания, тем меньше вероятность образования оксидов азота NOx.

Снижение температуры сгорания с целью уменьшения концентрации оксидов азота в выхлопе — это единственное назначение системы EGR.

Паразитным эффектом является небольшое уменьшение времени прогрева. Например, у 3.0 TDI VAG, горячие отработавшие газы направляются в обход радиатора EGR, до тех пор, пока ОЖ не прогреется примерно до 60 °C что незначительно ускоряет прогрев двигателя до рабочей температуры.

II.3. Вред EGR.

Вреда от этой системы значительно больше чем сомнительной пользы вписаться в стандарты ЕВРО по содержанию оксидов азота в выхлопе, тем более что оксиды азота не приводят к необратимым последствиями для организма, а предприятия химической промышленности вовсю чадят ими в таких масштабах, которые транспорту на двигателях внутреннего сгорания и не снились:
Страница Google по запросу "Лисий хвост". Так в народе прозвали выбросы оксидов азота.

Катализатор, EGR, DPF и их вред в автомобилях с ДВС. Egr, Dpf, Нейтрализатор, Срог, Сажевый фильтр, Катализатор, Двс, Экология, Длиннопост


• Впускная система двигателя проектируется с целью максимального облегчения попадания воздуха в цилиндры. Чем больше воздуха в цилиндре — тем больше топлива можно сжечь и тем больше мощности получить. Система EGR противодействует основной цели конструкции впуска.

• Отбор газов EGR у турбированных двигателей осуществляется перед турбиной, что приводит к снижению эффективности её работы и незначительному увеличению расхода топлива.

• Отработавшие газы содержат частички сажи и капли масла, неизбежно попадающего в цилиндры, если не через маслосъёмные колпачки и поршневые кольца, то через систему вентиляции картерных газов. Как итог, у автомобилей с пробегом стенки впуска покрыты маслянистыми отложениями, в запущенных случаях — с палец толщиной, что приводит к ухудшению смесеобразования и наполнения цилиндров, увеличению расхода топлива.

Впускной коллектор двигателя 3.0 TDI VAG. Грязи больше чем в выхлопной системе.

Катализатор, EGR, DPF и их вред в автомобилях с ДВС. Egr, Dpf, Нейтрализатор, Срог, Сажевый фильтр, Катализатор, Двс, Экология, Длиннопост

Головка блока Range Rover Diesel 3.6L. Впускные клапаны (внизу) грязнее (!) чем выпускные.

Катализатор, EGR, DPF и их вред в автомобилях с ДВС. Egr, Dpf, Нейтрализатор, Срог, Сажевый фильтр, Катализатор, Двс, Экология, Длиннопост

• EGR — это крупная система со своими исполнительными механизмами, и возможностью целого букета поломок, от негерметичности и вони выхлопных газов в салоне до выхода двигателя из строя. Известны случаи когда детали системы рециркуляции отваливались (например перепускная заслонка), обломки попадали в цилиндры, хорошенько поколошматив головку блока и поршни а затем застревали в геометрии турбины и выводили из строя ещё и её.. Сумму ремонта нетрудно представить.
Также известны случаи когда керамическая крошка разрушившегося катализатора подсасывалась системой рециркуляции во впуск и попадала в цилиндры, что приводило к абразивному износу зеркала цилиндров и задирам в блоке. У некоторых конструкций двигателей это болезнь. Пример выхода турбины из строя из-за EGR: https://www.drive2.ru/l/474960162092745661/

• Снижение концентрации кислорода приводит к снижению окислительной способности заряда смеси и активному сажеобразованию. Парадокс, но необходимость применения сажевых фильтров у дизельных двигателей, обуславливается именно наличием систем рециркуляции ОГ.

III. САЖЕВЫЙ ФИЛЬТР (DPF).


III.1. Конструкция и назначение DPF.

В отличие от нейтрализатора, фильтром не являющегося, DPF — это именно керамический фильтр. Его задача — обеспечить максимальную эффективность задержания частичек сажи при минимизации сопротивления выхлопным газам. Иногда он выполняется в одном корпусе с нейтрализатором, иногда — отдельно. Сажевый фильтр тоже имеет платиновое каталитическое напыление, но более дорог, так как оно нанесено на подложку, например, из окиси церия. Каналы картриджа DPF попеременно закрыты на входе и выходе в шахматном порядке, таким образом пройти его насквозь, минуя керамический фильтрующий слой, отработавшие газы не могут.

Ожидание:

Катализатор, EGR, DPF и их вред в автомобилях с ДВС. Egr, Dpf, Нейтрализатор, Срог, Сажевый фильтр, Катализатор, Двс, Экология, Длиннопост

Реальность:

Катализатор, EGR, DPF и их вред в автомобилях с ДВС. Egr, Dpf, Нейтрализатор, Срог, Сажевый фильтр, Катализатор, Двс, Экология, Длиннопост

Для контроля степени наполнения сажей и процесса регенерации, фильтр снабжён датчиком температуры на входе и, иногда, выходе, а также дифференциальным датчиком давления, измеряющим противодавление, которое DPF оказывает отработавшим газам.

III.2. Принцип действия пассивной и активной регенерации DPF.

При пассивной регенерации фильтр сжигает задержанные частички сажи в присутствии платины, окисляя их до CO2. Подложка из окиси церия ещё сильнее ускоряет реакцию углерода с кислородом.

Скорость процесса пассивной регенерации, превосходит скорость накопления сажи только при высокой нагрузке на двигатель и выходе сажевого фильтра на рабочую температуру, например, при движении по трассе на высокой скорости, для мощных дизелей - далеко за 100 км/ч.

При регулярных коротких пробегах, особенно зимой, двигатель не успевает прогреваться и требуется активная регенерация. Электронный блок управления двигателем имеет эмпирические карты расчёта массы сажи в фильтре, а также следит за его состоянием по показаниям датчика противодавления.

Для выполнения активной регенерации, ЭБУ:

• Отключает рециркуляцию (EGR) и

• Открывает дроссельную заслонку, чтобы увеличить концентрацию кислорода в выхлопе;

• Изменяет график основных и дополнительных впрысков в цилиндр для повышения температуры сгорания;

• Выполняет впрыск топлива на такте выпуска. Топливо испаряется со стенок горячей камеры сгорания и выталкивается в выпуск вместе с отработавшими газами;

• Нейтрализатор сжигает пары топлива, что приводит к разогреву ОГ до 600 °C и более;

• Проходя через сажевый фильтр, горячие ОГ раскаляют его и накопленная сажа сгорает.


III.3. Вред DPF

• Сажевый фильтр может регенерировать только от сажи, но не от золы, тоесть несгораемого минерального остатка присадок входящих в состав моторных масел (кальций, магний, фосфор, цинк, медь, бор, молибден и пр.). В блоке управления ДВС есть даже отдельный номинал расчёта массы накопленной золы. Для того чтобы DPF не слишком быстро забивался, производитель обязывает владельца использовать малозольное масло, например с допуском VW 504/507. Такое масло по определению хуже полнозольного, так как содержит менее богатый противоокислительный и противоизносный присадочный пакет.

• Даже исправный сажевый фильтр оказывает повышенное сопротивление ОГ, что уменьшает мощность двигателя, так как она тратится на преодоление этого сопротивления. Поэтому при прочих равных, у автомобиля с классом Евро 3 (без сажевого фильтра), практический расход топлива ниже, чем у автомобиля Евро 4 с сажевым.

• В отличии от нейтрализатора, DPF имеет ограниченный ресурс, так как при эксплуатации гарантированно забивается несгораемым зольным остатком, а с деградацией слоя платины и потерей способности к регенерации — ещё и сажей, что приводит к большому расходу топлива.

Тпичный сажевый фильтр на большом пробеге.

Катализатор, EGR, DPF и их вред в автомобилях с ДВС. Egr, Dpf, Нейтрализатор, Срог, Сажевый фильтр, Катализатор, Двс, Экология, Длиннопост

• Если форсунки плохо распыляют топливо (льют), оно может просачиваться в картер через поршневые кольца из-за впрыска на такте выпуска  во время процесса активной регенерации. При частых регенерациях это приводит к разжижению масла топливом, в запущенных случаях сливают более 10 литров масла вместо пр заправочном объёме 8,2 литра. (Речь о 3.0 TDI У других ДВС ситуация схожа).

• Показательный случай, граничный пример, когда сажевый фильтр уничтожил двигатель:
www.drive2.ru/c/452270090386145359/

В комментариях автор поста объяснил как было дело: из-за противодавления сажевого фильтра перестала дуть турбина. Масло, питающее её, перестало сдерживаться давлением наддува и хлынуло через зазоры вала турбины во впуск, точнее двигатель с радостью сам засосал его как большой компрессор и по  достижении критичного объёма словил гидроудар.
• Нетрудно увидеть, что во время активной регенерации, концентрация оксидов азота в выхлопных газах зашкаливает. :)
----------------------------------------------------------------------


EGR приводит к сажеобразованию, и обуславливает необходимость сажевого фильтра.
Регенерация DPF приводит к образованию NOx, попаданию не сгоревшего топлива в выпуск и масло и убивает катализатор. Таким образом системы улучшения экологии душат сами себя.
К тому же любая из них иногда приводит к повышенному расходу топлива, или вовсе выходу двигателя из строя, чему автопроизводители, конечно, только рады.


Комментарии:

Ваше Имя:
Ваш E-Mail:
Полужирный Наклонный текст Подчеркнутый текст Зачеркнутый текст | Выравнивание по левому краю По центру Выравнивание по правому краю | Вставка смайликов Вставка ссылкиВставка защищенной ссылки Выбор цвета | Скрытый текст Вставка цитаты Преобразовать выбранный текст из транслитерации в кириллицу Вставка спойлера
Введите код:
Прочитано: 37

Опрос
Как часто Вы проверяете уровень масла
1. Каждый раз перед выездом
2. Когда придется
3. Раз в неделю
4. Не проверяю, масло всегда по уровню