FAP що е то? Видове и начин на действие.

[stamenov1]

Практически всички дизелови двигатели използвани в съвременните автомобили имат в своя арсенал така наречените "филтри за сажди". Самото название отговаря на въпроса, за какво служи този филтър - да задържа частиците сажди, които са появяват в случай на непълното изгаряне на горивото.

Филтърът за сажди представлява устойчиво на температура сито, клетките на което са толкова малки, че в тях се задържат частиците от сажди. Принципа е същия като при пресяването на пясък.
Но, следвайки този принцип и законите на логиката, все някога трябва да настъпи момент, когато клетките на филтъра плътно ще се запълнят със сажди.
Двигателя започва трудно да "диша", автомобила престава да демонстрира пъргавостта, която е имал като нов, а на таблото започват да светят жълти и червени лампи зовящи към извънредно посещение на фирмения сервиз, което от своя страна навежда на мисли за парични разходи. Негативните опасения раждат отрицателни емоции, възникват мисли за надеждността на автомобила и дали сме направили правилния избор при покупката му.
Оказва се напразно! Същността на светещите жълти и червени лампи е сравнително проста и безобидна - на филтъра за сажди му е необходимо почистване. В същото време трябва да признаем факта, че собствениците на някои съвременни дизелови автомобили често се оплакват от проблеми свързани с запушване на филтъра за сажди. За съжаление анализа на всяка от ситуациите показва, че повечето проблеми е можело лесно да се избегнат ако собственика е знаел някои особености на своя автомобил отнасящи се до филтъра за сажди. В края на краищата много проблеми може да се избегнат ако купувача на автомобил знае - не всички филтри за сажди са еднакви!!!

Филтри за сажди - какво могат и какви биват

Ще пробваме да пролеем светлина върху митовете и легендите витаещи около съвременните автомобили с дизелови двигатели като отговорим на следните въпроси:
- какви видове филтри за сажди има?
- какви са плюсовете и минусите на различните конструкции?
- какво трябва да знаем и можем за да избегнем някои проблеми?
- какво предлага PEUGEOT

Филтрите за сажди използвани в съвременните дизелови двигатели се делят на три групи:
1) PM (Particulare Matter, Particulare Matrix), или филтри открит тип (ФО)
2) DPF (Diesel Particulare Filter), или филтри закрит тип (ФЗ)
3) FAP™ ("filtre a particules"), или филтри закрит тип с функция за регенерация (ФЗР)

PM (Particulare Matter, Particulare Matrix), или филтри открит тип (ФО)

Това са не толкова филтри, колкото уловители на частици (сажди). ФО представляват особен вид спирала (охлюв), която е свита от редуващи се гладки и гофрирани слоеве от устойчив на висока температура метал. Керамика в ФО обикновено не се използва. Този тип филтри се нарича отворен поради това, че всяка спирала (охлюв) може да се разглежда като отворена от двете страни метална тръба (канал) с вътрешен диаметър около 0.05 - 0.1 мм. Доизгарянето на частиците сажди до състояние на СО2 във ФО става за сметка на химична реакция с азотен двуокис NO2 под въздействието на собствената температура на изгорелите газове.
Такъв филтър позволява да се уловят около 50% от частиците, тоест може да се каже, че ФО съкращава два пъти изхвърлянето на вредни частици.
ФО се монтира на различни марки автомобили, обикновено като опция. Поради своето несъвършенство и многото странични ефекти проявяващи се в реалните условия на експлоатация, ФО не се използват от PEUGEOT.

"плюсове"
* относително проста конструкция и технология на изработка
* относително ниска цена
* не е необходима сложна електронна система за контрол на параметрите
* ниска склонност към запушване
* относително проста регенерация: за възстановяване на ФО е достатъчно да се демонтира и да се измие със специален разтворител

"минуси"
* ниска ефективност (ФО задържа около 50% от вредните частици докато DPF и FAP™ - 95%)
* ниска скорост на химичната реакция (доизгарянето на частиците), особено в условията на студен и влажен климат
* невъзможност за използване на системи за контрол с обратна връзка за състоянието на ФО и неговата "проницаемост"
* склонност на ФО към прогаряне на металната структура особено в случай на неизправност на системата на впръскване или поради ниско качество на горивото
* процеса на регенерация налага демонтаж на филтъра

DPF (Diesel Particulare Filter), или филтри затворен тип (ФЗ)

Основата на ФЗ се явява реактор от порест материал силициев карбид (карборунд SiC) пронизан от огромно количество затворени микроканали с диаметър 0.08 - 0.10 мм. Микроканала може да се представи във вид на тръба от филтърна хартия запушена в единия край. Частиците сажди, попадащи в ФЗ се задържат от микроканалите, а изгорелите газове преминават през порите на структурата и излизат от филтъра към катализатора. От ФЗ изгорелите газове излизат на 90% пречистени от частици с различен размер.
ФЗ имат собствена система, анализираща степента на запушване с обрана връзка. Анализа се извършва с помощта на два датчика, единия от които е разположен на входа а другия на изхода на филтъра.

Слабото място на ФЗ е това че при каране в градски условия в изгорелите газове даже на най-съвършения дизелов двигател се съдържа повишено количество сажди, което може да доведе до бързото му запушване.

В случай, че филтъра е силно запушен саждите се отстраняват чрез изгаряне. За целта температурата във вътрешността на филтъра трябва да се повиши до 600 - 800°С за да се увеличи скоростта на окисление на въглерода, съдържащ се в саждите и да се доведе до състояние на CO и CO2.
За изгаряне на саждите в ФЗ в "Ръководството за експлоатация" на някои модели, производителите препоръчват - "за активиране на процеса на регенериране на филтъра да се изминава около 40 км със скорост 80 км/ч на ниска предавка или да се движите както обикновено, но на възможно най-ниска предавка...". Проблема се състои в това, че обикновения шофьор не винаги има възможност да изпълни предписанията на ръководството в следствие на което ФЗ се запушва със сажди и излиза от строя.
В програмата за управление на впръскването на гориво на някои двигатели е предвидена възможност самостоятелно да се изменят параметрите на работа с цел да се изгорят саждите, но това е осъществимо само в комбинация с автоматична скоростна кутия и то не при всички режими на движение.
ФЗ от вида DPF са се използвали на първите дизелови двигатели HDI (1998 - 2001).
В настоящото време се използва по-съвършена технология FAP™.

"плюсове"
* практически пълно очистване на изгорелите газове от сажди (90 - 95%)
* работоспособността и състоянието на ФЗ са под контрол на електронна система за управление
* висока скорост и пълнота на химичната реакция (доизгаряне на частиците сажди до състояние CO и СO2) независимо от външната температура и влажността
* висока устойчивост то прогаряне на структурата на филтъра поради използването на високотемпературна керамика

"минуси"
* бързо се запушва с частици сажди и губи "проницаемост" при движение на автомобила в градски условия и/или използване на нискокачествено гориво
* сложна конструкция и технология производство - висока себестойност
* необходимост от пълна замяна на ФЗ на около 80 000 км
* необходимост от по-честа замяна при използване на некачествено гориво

FAP™ ("filtre a particules"), и/или филтри от затворен тип с функция за регенерация (ФЗР)

FAP™ - е официално регистрирана марка на технологията за филтри от закрит тип с регенерация, създадена от групата PSA Peugeot Citroen. FAP™- по своята същност се явява усъвършенстван ФЗ DPF, който е допълнен с автоматична система за регенерация.
За регенерация на FAP™- филтъра се използва специална съдържаща Церий (Ce) добавка EOLYS™, която автоматично се впръсква в дизеловото гориво от отделен резервоар. Добавката се впръсква периодично по сигнал от системата за контрол на работоспособността на FAP™-филтъра, в резултат на което ФЗР не може да се запуши.
Съдържащата Церий (Ce) добавка EOLYS™ представлява течен колоиден разтвор на дизелово гориво и микрогранули Церий. Микрогранулите се състоят от частици Церий, които са обвити в "опаковка" от вещество наподобяващо желатин. Благодарение на свойството си да отделя голямо количество топлина при окисляване (горене) Церия допълнително загрява изгорелите газове.
Допълнително загретите изгорели газове попадат в FAP™-филтъра и повишават температурата на керамичния реактор до 700°С, в резултат на което всички събрани от филтъра частици сажди бързо изгарят без остатък, освен това при локални температури от порядъка на 1000°С се окисляват (изгарят) по-голямото количество сложни въглеводородни продукти които се образуват в резултат на непълно изгаряне на горивото в двигателя. Примерно след 3 - 5 минути след впръскването на EOLYS™ в горивото FAP™-филтъра е напълно изчистен и готов за работа.
Най-важното преимущество на FAP™ е в това, че процеса на регенерация на филтъра не влияе на поведението на автомобила, това става автоматично и абсолютно незабележимо за водача.
До неотдавна ФЗР FAP™ се явяваше единствената в света система за филтриране на твърди частици с регенерация. Няколко години назад някои производители като Ford, Toyota, и др. се сдобиха алтернативни на FAP™ системи с регенерация (cDPF, DPNR и др.), но и днес FAP™-филтъра се счита за най-съвършена, надеждна и безотказна система за филтриране на твърди частици с регенерация.
В настоящото време повечето дизелови двигатели на PEUGEOT са снабдени с филтри за твърди частици FAP™ III-то поколение.

"плюсове"
* увеличен срок на експлоатация на FAP™-филтъра в сравнение с ФО и ФЗ. При правилна експлоатация, на практика живота на филтъра е равен на живота на автомобила. Отсъстват причини за извънредна смяна на FAP™-филтъра.
* филтъра никога не се запушва
* постоянно е в работно състояние (не влияе на характеристиките на автомобила)
* най-висока устойчивост (в сравнение с ФО и ФЗ) към гориво с ниско качество
* най-ниски експлоатационни разходи относително ФЗ (даже по-често доливане на EOLYS™ е по-евтино от смяната на DPF-филтъра)
* необходимост от доливане на EOLYS™ на всеки 80 - 100 000 км

"минуси" (това са по-скоро теоретични минуси)
* не е желателно използването на FAP™-филтъра при отсъствие на EOLYS™.
* по-често доливане на EOLYS™ при експлоатация на автомобила с нискокачествено гориво
* повишени изисквания към системата за диагностика и контрол на състоянието на FAP™-филтъра, което я прави по-сложна и скъпа
* повишени изисквания към материала от който се изработва реактора на FAP™ (температурата достига до 1000°С)

Регенерация на FAP™-филтъра. Как работи?

1) Церий, който е затворен в микрогранулите съдържащи се в пилотните и основните порции гориво впръсквани от системата Common Rail в цилиндрите на дизеловия двигател не влияе на протичането на процеса на горене, но повишава температурата на изгорелите газове. Такова повишение на температурата не може да доведе до прегряване на двигателя, но подготвя FAP™-филтъра за регенерация, като нагрява структурата на филтъра до необходимата температура
2) По време на такта на изпускане на изгорелите газове когато изпускателните клапани са още отворени се прави послевпръскване в потока газове, които вече са частично охладени и не могат да доведат възпламеняване на Церия а само изпаряват желатиновата обвивка на микрогранулите.
3) В предварително загрят вид с изпарена обвивка, частиците Церий попадат във вече нагрятата до необходимата температура (400 - 600°С) структура на FAP™-филтъра.
4) Нагретия Церий попадайки на повърхността на FAP™-филтъра, (която е гореща) в присъствието на кислорода от изгорелите газове и въглерода от саждите моментално се възпламенява изгаряйки ги без остатък.
5) Частиците сажди уловени от порестата структура на филтъра нагрети до температура 400 - 600°С са готови да встъпят в реакция с кислорода: С + О2 = СО2. Необходимо е само "нещо" да започне реакцията.
Както е известно за да се взриви динамита е необходим детонатор, а за запалване на огън е необходим кибрит. Ролята на детонатора в регенерирането на FAP™-филтъра изпълнява Церия. Попадайки в структурата на филтъра той се запалва и изгаря частиците сажди повишавайки локално температурата да 1000°С. Това от една страна не може да доведе до прогаряне на филтъра а от друга страна максимално бързо и пълно окислява не само частиците сажди явяващи се разновидност на състоянието на въглерода, но и по-сложните съставляващи, в това число и окиси на органични съединения.

Понятия

Сажди - Дисперсен въглероден продукт на непълното изгаряне или термично разложение на въглеводородите, състоящ се от сферични частици с черен цвят. Средния размер на частиците сажди е 100—3500 Ангстрьома (1 Ангстрьом = 10 -7 мм (десет на минус седма степен)). Саждите са образувани от слоеве въглеродни атоми, подобно на слоевете в графита. Повърхността им може да бъде грапава или гладка.
Саждите, които се образуват при работата на двигателите с вътрешно горене се изхвърлят заедно с изгорелите газове в атмосферата под формата на вредни вещества. Слепналите се на по-големи частици сажди представляват силен канцероген, който може да предизвика различен вид алергични реакции в организма на човека. Частиците сажди в нормални условия не взаимодействат с кислорода от въздуха и за това се премахват чрез утаяване и/или последващо доизгаряне до състояние CO2, което става много бавно. Поради тази причина за да се съхрани здравето на човека е необходим строг контрол за пълното изгаряне на горивото.

Церий — Се (Cerium), химически елемент от III-та група на периодичната таблица на Менделеев, атомен номер 58, атомна маса 140,12 отнася се към редкоземните елементи. Церия е бил открит през 1803г. и е кръстен на името на планетата Церера.
Интерес към Церия възниква след като е било открито, че сплавите му с Желязо имат интересно свойство - при удар на парче от такава сплав в грапава стоманена повърхност се образуват искри с температура до 200°C. Такива искри лесно запалват памук, бензин и др. в резултат на което се появяват бензиновите а после и газовите запалки.
Церия е активен метал, който на въздух се окислява за няколко денонощия като образува сив прах. При нагряване във въздушна среда на монолитен блок Церия се запалва при 160-180°C. Цериевия прах се възпламенява на въздух в резултат на енергично окисление. Церия разлага вода при кипене, разтворим е в минерални киселини, устойчив е на действието на основи. Бурно взаимодейства с халогени, азот и въглерод (това свойство се използва във FAP™-филтрите).

Какви правила е необходимо да се спазват за нормалната работа на FAP™-филтъра

1) Препоръчва се да се използват моторни масла Total Activa/Quartz INEO ECS 5W-30 с ниско съдържание на сулфати, фосфор и сяра. Причината да се препоръчва това масло е не само в това, че то осигурява нормална работа на дизеловия двигател при температури до - 25°С. Основното му преимущество се състои в следното:
Даже най-съвършенните двигатели с вътрешно горене имат отвод на картерните газове в системата за засмукване на въздух.
Картерните газове съдържат:
* изпарени частици моторно масло
* изгорели газове
* продукти на реакцията на моторното масло и изгорелите газове
Моторното масло Total Activa/Quartz INEO ECS 5W-30 позволява не само да се избавим от вредното въздействие на картерните газове върху детайлите на двигателя но и напълно да се изключи тяхното влияние на FAP™-филтъра.
2) Категорично се забранява да се добавят в дизеловото гориво и/или моторното масло както миещи така и противоизносни добавки, не препоръчани от сервизната мрежа на PEUGEOT.
Независими изследвания на преждевременно излезли от строя FAP™, DPF, и други филтри за сажди понякога шокират със своите резултати - в керамичната структура са били открити екзотични окиси от вида на фторо-боро-молибдено съдържащи окисни композиции изгарянето на които е възможно само при свръх високи температури от порядъка на 3000°С, които са следствие на използването на "чудодейни" добавки с вещества, които се използват в космическата промишленост за съвсем различни цели.
3)FAP™-филтъра е с най-голяма издръжливост, безотказност и температурно -химическа устойчивост в сравнение с другите филтри за сажди. Но, образно казано както всеки човешки организъм поставен в идеални условия може да живее до 120 - 140 години а в същото време за 3-5 години може да бъде съсипан от цигари, алкохол и наркотици, така и FAP™-филтъра при нормални условия е в състояние да изкара достатъчно дълго време а при неправилна експлоатация може да се съсипе след няколко зареждания с гориво.
* информацията е взета оттук http://www.308.ru/diesel_engine_FAP.php
oQfBCQek6eg
WUOhqqyu