Зачем нужен и как устроен сажевый фильтр

Наряду с токсичными газами (прежде всего, оксидами углерода и азота) двигатели внутреннего сгорания генерируют большое количество микроскопических твердых частиц сажи, возникающих в результате неполного сгорания топлива. Размеры частиц варьируются от микро- до нанометров, состоят они из соединений углерода с оксидами металлов, серой и другими веществами - само собой, такие соединения также весьма вредны для здоровья окружающих.

Для очистки выхлопных газов от этих частиц и предусмотрен сажевый фильтр. Основной конструктивный элемент фильтра - керамическая матрица пористой структуры, в которой «просверлены» каналы. Условно говоря, половина из них закрыта с одной стороны, половина - с другой. Выхлопные газы попадают во входные каналы фильтра, но поскольку они закрыты с противоположной стороны, газы проникают через поры материала в выходные каналы, оставляя сажу на входе. Таким образом удается избавиться от 99,9% твердых частиц.

Сажевые фильтры как правило устанавливают после каталитического нейтрализатора, но есть и реализации с функцией нейтрализатора: такие расположены сразу за выпускным коллектором. Платиновое покрытие, вступая в реакцию с выхлопными газами, дополнительно преобразовывает вредные вещества (оксиды азота, угарный газ) в несколько менее вредные.

Важнейшей функцией сажевого фильтра является его восстановление: при постоянной работе во входных сотах скапливается большое количество сажи, что затрудняет прохождение выхлопных газов и падение мощности двигателя. Поэтому фильтр нужно чистить, и делается это за счет сгорания твердых частиц в нем за счет высоких температур. Достигаются такие температуры либо от повышенной нагрузки двигателя (пассивная регенерация), либо дополнительным нагревом фильтра за счет впрыска топлива на такте выпуска или использования нагревателей. Отдельно стоит упомянуть о фильтрах с присадками, обеспечивающими сжигание сажи при более низких температурах.

Если раньше сажевые фильтры устанавливались преимущественно на дизельные автомобили, сегодня их начинают использовать и в бензиновых модификациях. В частности, ими кроссоверы Renault Duster и Renault Kadjar с новым 1,3-литровым бензиновым турбомототом ТСе.