(Окончание. Начало см. «ОС» №7, 2011 г.)

Каталитический нейтрализатор и сажевый фильтр

О возможности выхода из строя каталитических нейтрализаторов из-за низкого качества реагента уже говорилось. Нейтрализатор может выйти из строя и от перегрева в результате догорания несгоревшего топлива в выпускной трубе. Неполное сгорание топлива в камере сгорания происходит из-за переобогащения смеси, нарушения угла опережения впрыска либо прогорания выпускных клапанов. Конечно, двигатель с такими неисправностями может выйти из строя гораздо раньше, чем нейтрализатор, тем не менее эти неисправности обязательно ухудшат эффективность нейтрализатора. В результате оплавляется керамический носитель и перекрываются каналы, по которым проходят отработавшие газы (ОГ), в выпускной системе повышается противодавление, ухудшается наполнение цилиндров и снижается мощность, особенно на больших оборотах и скоростях. В конце концов двигатель может совсем заглохнуть. Каталитический нейтрализатор с оплавленным носителем восстановить невозможно, но прежде, чем ставить новый, следует устранить причину неисправности, иначе новый агрегат долго не прослужит.

Ресурс оригинального каталитического нейтрализатора может быть сопоставим с ресурсом грузовика: 800 000...1 000 000 км при условии, что он не будет отравлен, например, соединениями кремния или фосфора. Соединения кремния входят в состав некоторых охлаждающих жидкостей и автомобильных смазок. Если охлаждающая жидкость попадет в камеру сгорания при пробое прокладки, соединения кремния попадут в ОГ и с ними – в нейтрализатор. Соединения фосфора могут содержаться в моторном масле и при увеличенных зазорах в направляющих втулках стержней клапанов или износе маслосъемных поршневых колец с маслом, попадающим в камеру сгорания, отравят нейтрализатор. Конечно, двигатель может выйти из строя раньше и тем самым «спасти» нейтрализатор, но рассчитывать на это не стоит.

Как правило, сажевые фильтры не нуждаются в обслуживании в течение первых лет работы, если не нарушают правила эксплуатации автомобиля. Сажевые фильтры магистральных грузовиков часто не требуют специальной регенерации: сажа выгорает самопроизвольно во время движения с  большой скоростью и нагрузкой, когда сажевый фильтр прогревается до температуры 220...250 °С. Однако коммунальные, развозные, строительные грузовики, работающие с частыми остановками и на холостом ходу, с длительным пребыванием в городских пробках, нуждаются в активной регенерации, которая выполняется специальной системой, впрыскивающей определенное количество топлива в выпускной тракт перед сажевым фильтром. Регенерация выполняется автоматически «под управлением» бортовой системы машины, поэтому сажевые фильтры не нуждаются в большом объеме обслуживания – обычно это только удаление золы, оставшейся после выжигания сажи, которая не удаляется самопроизвольно.

Водитель должен следить за величиной противодавления в системе выпуска, и когда оно достигнет определенной величины, это означает, что сажевый фильтр засорился. Фильтр следует снять с машины и очистить от золы. Это простая операция. В Европе продаются специальные установки, позволяющие продувать фильтр в обратном направлении. Такая установка представляет собой камеру, в которую помещают фильтр. Удаленная из фильтра зола остается в камере. Вся процедура очистки занимает 30…40 мин. Предлагаются также очищающие жидкости для промывки сажевых фильтров. Некоторые западные производители машин предлагают программы очистки или обмена сажевых фильтров, а компания Volvo Trucks, например, не разрешает владельцам самостоятельно очищать сажевый фильтр, допуская лишь сервисное обслуживание.

Оставшаяся после выжигания сажи зола считается опасным токсичным веществом, поэтому при ее извлечении из фильтра нужны меры предосторожности, чтобы она не попала в воздух.

В некоторых случаях для обслуживания грузовиков Euro 4 и Euro 5 потребуется специнструмент для точной центровки сажевого фильтра относительно трубы выпускной системы. Для извлечения картриджа сажевого фильтра обычно специальный инструмент не нужен. В конструкции применяются легкосъемные крепления, например, ленточного типа.

Периодичность замены сажевого фильтра составляет от 300 000 до 500 000 км пробега.

Система EGR

Принцип работы системы EGR подробно описан в литературе. Основные компоненты системы – это клапан EGR, система каналов, по которым происходит рециркуляция, промежуточный охладитель рециркулируемых газов, сажевый фильтр, клапан системы принудительной вентиляции картера PCV, а также ряд датчиков, например, датчик обратного давления в системе выпуска.

Об особенностях обслуживания сажевых фильтров уже говорилось.

Для удовлетворения требований новых экологических норм в дизельных двигателях экологического класса Euro 4 и выше с технологией EGR пришлось увеличить степень рециркуляции ОГ, что в свою очередь привело к увеличению тепловой нагрузки на двигатель по сравнению с моделями класса Euro 3. Поэтому их системы охлаждения комплектуют более мощными или дополнительными радиаторами. Кроме того, рециркулируемые ОГ охлаждаются перед подачей в камеру сгорания, и эта система промежуточного охлаждения также потребует обслуживания. Воздействию самых высоких температур подвергается промежуточный охладитель отработавших газов – температура охлаждающей жидкости в нем самая высокая во всей системе охлаждения, и меняется она быстрее всего. Если в промежуточном охладителе ОГ возникнет местное кипение ОЖ, возможна разгерметизация охладителя и вытекание ОЖ в систему рециркуляции ОГ, поэтому заполнение системы охлаждения жидкостью должно выполняться очень квалифицированно и тщательно, исключая при этом возможность образования воздушных пробок, ведь они быстро станут причиной прекращения циркуляции и закипания ОЖ в данном контуре. Если в верхних трубопроводах системы охлаждения есть резьбовые пробки для выпуска воздуха, ими обязательно следует воспользоваться при заполнении системы или при проверке ее состояния. Данные винтовые пробки не предназначены для других целей, кроме выпуска воздуха из системы. В некоторых случаях советуют даже приподнимать переднюю часть автомобиля при заправке системы охлаждения, чтобы воздушные пробки лучше удалялись из охладителя EGR и отопителя. Для больших автохозяйств можно порекомендовать использовать для заправки систем охлаждения вакуумный насос, создающий в системе небольшое разрежение. С таким приспособлением заправлять систему гораздо удобнее.

С течением времени внутри радиаторов накапливаются грязь и твердые отложения. Для эффективной очистки засоренных изнутри радиаторов охлаждения рекомендуется применять ультразвуковые установки, особенно для двухходовых радиаторов, которые невозможно хорошо очистить практически никаким иным способом.

Давление открытия парового клапана пробки системы охлаждения следует регулярно проверять. Например, для двигателей Cummins давление срабатывания выпускного клапана пробки составляет 1 бар (103 кПа).

Клапан EGR

На грузовиках с дизельными двигателями применяются клапаны рециркуляции ОГ (клапаны EGR) щелевого типа и типа заслонки. Более современные клапаны-заслонки, как правило, не нуждаются в техобслуживании.

Клапаны EGR щелевого типа имеют электрический либо пневматический привод управления. Клапаны EGR с диафрагменным управлением бывают двух типов: работающие от «положительного давления» и от «разрежения». Оба типа клапанов связаны с системой выпуска, давление или разрежение в которой и управляет их работой. Очевидно, что клапаны двух типов не взаимозаменяемы.

Клапан должен периодически очищаться, так как в процессе работы в нем накапливаются сажа и нагар, которые препятствуют протеканию ОГ в камеры сгорания двигателя. При засорении клапан будет заедать, он не сможет закрываться или вообще застрянет в открытом положении. В результате дозирование рециркулируемых ОГ нарушится и в выхлопе появится черный дым, топливная экономичность двигателя ухудшается, а уровень токсичных составляющих в ОГ растет, двигатель будет неустойчиво работать или глохнуть на холостом ходу. Включится система ограничения крутящего момента. В таком случае в качестве временной меры можно порекомендовать заглушить канал рециркуляции – до того, как клапан будет очищен или заменен.

Прежде чем списывать клапан EGR как неисправный, следует попытаться его очистить: возможно, сажа и нагар – единственная причина «неисправности». Чтобы снять, очистить и установить на место клапан EGR, надо всего несколько минут. Не рекомендуется промывать клапан растворителями: они могут повредить диафрагму. Нагар следует удалять механическим способом. Но если удалить затвердевший нагар отверткой и металлической щеткой не удается, надо осторожно смочить его специальной жидкостью для снятия нагара, «безопасной для каталитических нейтрализаторов», в противном случае жидкость может отравить нейтрализатор. Однако делать эту работу надо аккуратно, чтобы не повредить клапан.

Также следует очистить от сажи и нагара отверстия системы рециркуляции во впускном и выпускном коллекторах. Отложения обычно скапливаются на углах и выступах на стенках каналов. Каналы впускного коллектора необходимо проверить с помощью зеркала и подсвечивающей лампы. При необходимости можно снять впускной коллектор и очистить каналы. Рекомендуется применять для очистки щетку для форсунок, отвертку и изогнутую проволоку. После очистки важно удалить из клапана и трубопровода все остатки сажи вакуумным насосом или с помощью продувки сжатым воздухом через шланги такого диаметра, чтобы они входили в каналы клапана. Затем следует протереть очищенные поверхности растворителем или жидкостью для очистки. Установить клапан на место следует с новой прокладкой.

Некоторые специалисты рекомендуют снимать и очищать клапан EGR от отложений каждый раз при замене моторного масла, добавлять очищающие присадки в топливо, меньше давать двигателю работать на холостом ходу, несколько раз в неделю давать ему работать с высокими нагрузками.

Очистка клапана EGR не всегда эффективна: надо помнить, что внутри него еще находится датчик положения клапана, который тоже бывает неисправен. Поэтому при осмотре и проверке клапана EGR важно выполнить тест на «положение и ход» клапана. Если имеется указатель температуры клапана EGR, можно отслеживать состояние по этому показателю: если температура существенно выше 38 °С, клапан может быть неисправен.

В некоторых дизелях класса Euro 4 и выше в системе вентиляции картера устанавливается фильтр, который также следует периодически заменять.

Моторное масло и качество топлива

Использование в автомобилях «Euro 4 и выше» сажевых фильтров потянуло за собой использование только качественного топлива «Euro 4» и специального масла. При интенсивной рециркуляции ОГ (система EGR) увеличивается проникновение сажи в моторное масло. Картерные газы, в том числе не сгоревшее топливо, окисляют масло, существенно сокращая срок его службы. Если сажа накапливается в масле и не диспергируется должным образом, она собирается в агломераты, которые засоряют фильтр, откладываются на поверхностях деталей и увеличивают вязкость масла. Ухудшается интенсивность охлаждения маслом, устойчивость масляной пленки и возникает сухое трение металла по металлу, при этом агломераты сажи играют роль абразива, еще больше увеличивая износ трущихся поверхностей.

Как уже говорилось, применение EGR приводит к повышению уровня рабочих температур в двигателе, а с каждым повышением рабочей температуры на 10 °С интенсивность окисления моторного масла удваивается. Температура масла в поддоне двигателей уровня Euro 5 примерно на 20 °С выше, чем у моторов Euro 4. Поэтому категорически не рекомендуется использовать в двигателях Euro 4 и выше моторные масла, предназначенные для двигателей более низких экологических классов. Масла старых марок не содержат достаточного количества присадок, диспергирующих сажу. Масла старых марок могут работать в новых двигателях, но это приведет, во-первых, к потере гарантии, и, во-вторых, они будут способствовать сокращению срока службы сажевого фильтра, т. е. увеличению стоимости эксплуатации.

Для дизелей грузовых автомобилей классов Euro 4 и Euro 5 созданы масла, по классификации API обозначающиеся CJ-4, а по европейской классификации это класс Е9-08. Это масла с малой сульфатной зольностью и низким содержанием фосфора и серы. Благодаря такому составу эти масла с более эффективными диспергирующими присадками обладают улучшенными защитными свойствами, повышенной устойчивостью к окислению, высоким и низким температурам, обеспечивают длительную эффективную работу сажевых фильтров, каталитических окислительных нейтрализаторов и, как заявляется, даже увеличение интервалов ТО.

Размер пор в масляном фильтре должен быть не более 20 мкм, чтобы эффективно задерживать частицы сажи. Чем эффективнее будет масляный фильтр, тем дольше прослужит масло, увеличится интервал его замены.

Качество топлива серьезно влияет на ресурс двигателя. Дизельные двигатели класса Euro 4 и выше рассчитаны на работу на низкосернистом топливе. В процессе сгорания топлива образуются две кислоты, и одна из них серная, возникающая за счет серы, содержащейся в дизтопливе. Источник образования другой кислоты – азот, содержащийся в воздухе. Наличие в топливе воды также способствует образованию кислот. Кислоты разлагают антикоррозионные присадки в моторном масле, тем самым сокращая срок его службы. К тому же топливо низкого качества будет сгорать не полностью, увеличится количество лаковых отложений на деталях и сажи, попадающей в масло и в сажевый фильтр. Все это актуально в основном для двигателей с EGR.

* * *

В заключение отмечу, что интервалы ТО для грузовиков Euro 4 и Euro 5 с системой SCR не изменяются по сравнению с автомобилями Euro 3. В список работ лишь добавляется обслуживание систем снижения токсичности ОГ. Например, на грузовиках Volvo по сравнению с обслуживанием автомобилей класса Euro 3 добавляется только замена фильтра реагента (стоимость около 80 евро), по крайней мере первые три года. Напротив, у грузовиков с сиcтемой EGR сроки ТО меняются очень существенно.

Редакция благодарит специалистов компаний Volvo Trucks, ООО «Силовые агрегаты» Группы ГАЗ и «Русбизнесавто» за помощь в подготовке статьи

Нарушение работы EGR

Одним из негативных последствий засорения каналов системы рециркуляции и/ или отключения клапанов EGR является то, что кислоты и влага из ОГ с течением времени накапливаются в охладителе ОГ. Если через охладитель не будет проходить поток ОГ или поток будет слабым, воздействие кислоты и влаги со временем приведет к сквозной коррозии бачков и трубок охладителя. То есть, если отсоединится (или будет отсоединен!) разъем электрического управления клапана EGR, в долговременной перспективе это может вызвать более серьезные неисправности, чем заедание клапана.