Датчик температуры сажевого фильтра

Контроль систем фильтрации частиц у современных дизельных двигателей — одна из важнейших и технически сложнейших функций контроля D-OBD. В плане выбросов мелкой пыли и связанного с этим масштабного использования сажевых фильтров этот контроль имеет особое значение в рамках D-OBD. Необходимые процедуры для долговременного контроля фильтров должны внедряться всеми изготовителями. В силу определенных физико-химических условий восстановления сажевых фильтров процедуры контроля у всех автомобилей протекают одинаково).

Датчики давления и температуры перед и за фильтром

Датчик дифференциального давления системы фильтрации частиц определяет фактическое дифференциальное давление потока ОГ перед и за сажевым фильтром. Возможно также использование двух отдельных датчиков давления. С помощью сигналов датчиков температуры перед и за сажевым фильтром ЭБУ вычисляет текущий объемный расход ОГ. Датчики температуры имеют положительный температурный коэффициент (РТС).

На основании этих данных регулирующая электроника определяет состояние нагрузки (степень засорения) сажевого фильтра. Сигнал датчика температуры после сажевого фильтра дополнительно требуется для вычисления расхода дополнительного впрыска топлива в режиме принудительного холостого хода. Чем выше температура ОГ после сажевого фильтра, тем меньше необходимое количество дополнительного впрыска топлива. Кроме того, сигналы датчиков температуры используются для активации функций защиты деталей при слишком высокой температуре ОГ.

Эти сигналы призваны защитить сажевый фильтр от термических повреждений. Сигналы датчиков давления и температуры перед и за сажевым фильтром, а также показания датчика массового расхода воздуха образуют неделимое целое при определении степени засорения фильтра. Это одни из важнейших данных, имеющих отношение к системе выпуска. Проверка датчиков выполняется в рамках контроля электрической функции.

Проверка правдоподобности сигналов датчиков давления выполняется между включением зажигания и пуском двигателя. Для проверки сравниваются значения, измеренные датчиками давления ОГ и датчиком атмосферного давления. На основании этого сравнения получается дифференциальное давление, среднее значение которого не должно превышать запрограммированного порогового значения. После каждого выключения двигателя заново калибруется нулевое значение датчика дифференциального давления. Это позволяет надежно распознавать демонтаж сажевого фильтра из системы выпуска ОГ.

При выходе датчиков из строя или отсутствии сигналов датчиков восстановление сажевого фильтра выполняется сначала циклически в зависимости от пробега, расхода топлива или количества моточасов работы двигателя. Таким образом, длительное, технически и экологически безопасное восстановление сажевого фильтра невозможно. После определенного количества циклов движения в эквивалентном режиме загорается контрольная лампа сажевого фильтра, затем индикатор MIL системы D-OBD и регистрируется неисправность.

Датчик температуры перед турбокомпрессором

Дополнительный впрыск позволяет достичь повышения температуры ОГ, необходимого для сгорания частиц. Датчик температуры находится в выпускном тракте перед турбокомпрессором и измеряет температуру ОГ. Датчик температуры имеет положительный температурный коэффициент (РТС). Сигнал датчика температуры перед турбиной необходим блоку управления для вычисления момента начала дополнительного впрыска в фазе восстановления сажевого фильтра. Кроме того, турбокомпрессор защищается от недопустимо высокой температуры в фазе восстановления. При выходе датчика температуры из строя турбокомперессор больше не может быть защищен от высокой температуры. Восстановление сажевого фильтра через дополнительный впрыск больше не происходит. Чтобы уменьшить выбросы сажи, можно уменьшить или отключить рециркуляцию ОГ. Однако в результате этого увеличиваются выбросы оксидов азота. При выходе датчика температуры из строя регистрируется неисправность и загорается индикатор MIL.

Лямбда-зонд и датчик массового расхода воздуха

Лямбда-зонд в дизельных двигателях используется в сочетании с датчиком массового расхода воздуха для выполнения двух задач. Во-первых, для точного расчета расхода топлива и для проверки циклов восстановления сажевых фильтров. Регулирующая электроника на основании сигналов лямбда-зонда и датчика массового расхода воздуха вычисляет необходимый расход топлива для всех цилиндров. При возникновении отклонений от сохраненных значений расхода топлива корректируется интенсивность рециркуляции ОГ. В этой связи лямбда-зонд используется также для коррекции сигнала датчика массового расхода воздуха. Регулирующая электроника вычисляет фактический расход топлива на основании сигналов лямбда-зонда и датчика массового расхода воздуха, сравнивает значения с заданными и корректирует отклонение расхода топлива в характеристике. Эта коррекция происходит медленно, так что сначала D-OBD определяет неисправность, но индикатор MIL не загорается. Из-за медленного регулирования значения не определяются в режимах 1 и 6.

Для дополнительного контроля восстановления сажевых фильтров особенно подходят широкополосные лямбда-зонды.

С помощью зонда определяется концентрация кислорода в ОГ в большом диапазоне измерений. Для быстрого и эффективного восстановления сажевого фильтра требуется определенная минимальная концентрация кислорода в ОГ по возможности при постоянно высокой температуре ОГ. Это оптимизированное регулирование восстановления реализуется сигналом лямбда-зонда во взаимодействии с сигналом датчика температуры перед турбокомпрессором. При отсутствии сигнала лямбда-зонда восстановление сажевого фильтра становится менее точным, но остается технически безопасным.

Измеренное датчиком массового расхода воздуха значение определяет фактически поступившую воздушную массу. В сочетании с контролем восстановления сажевого фильтра сигнал датчика массового расхода воздуха используется для вычисления объемного расхода ОГ. На основании этого расчета определяется степень засорения сажевого фильтра.

При выходе датчиков из строя или отсутствии сигналов датчиков восстановление сажевого фильтра выполняется сначала циклически в зависимости от пробега, расхода топлива или количества моточасов работы двигателя. Однако длительное время сажевый фильтр не может технически безопасно восстанавливаться в таком режиме. После определенного количества циклов движения в эквивалентном режиме загорается контрольная лампа сажевого фильтра, затем индикатор MIL системы D-OBD и регистрируется неисправность.

Контрольная лампа сажевого фильтра

Контрольная лампа сажевого фильтра находится на панели приборов в поле зрения водителя. Она загорается, когда сажевый фильтр не может восстанавливаться из-за поездок на слишком короткие расстояния или возникновении неисправностей в системе. Контрольная лампа в большинстве случаев желтая и дополняет индикатор MIL.

При частых поездках на короткие расстояния восстановление сажевого фильтра может ухудшиться. Поскольку достаточного восстановления не происходит, возможно повреждение или блокада фильтра из-за переполнения сажей. Во избежание этого при превышении заданного предельного заполнения сажей загорается контрольная лампа. Система рекомендует водителю проехать какое-то расстояние в определенном режиме. По завершении движения в этом режиме контрольная лампа должна погаснуть. Если лампа не гаснет, то загорается индикатор неисправностей системы OBD, и на дисплей выводится сообщение о необходимости посетить ближайшую СТО.

Символика контрольной лампы для сажевого фильтра не регламентируется и может свободно выбираться изготовителем. Часто на информационном дисплее автомобиля отображается дополнительная текстовая информация или предупреждение.

Контроль систем фильтрации частиц с присадкой

Контроль восстановления сажевых фильтров с присадкой аналогичен контролю в системах без присадки. С помощью датчика дифференциального давления регулирующая электроника распознает степень засорения фильтра. Для восстановления фильтра блок управления двигателем запускает моментнонейтральный дополнительный впрыск. Для управления восстановлением анализируются два значения — значение лямбда и необходимая температура ОГ. Однако дополнительно требуется контроль системы впрыска присадки. При этом проверяется электрическая функция следующих датчиков:

датчик уровня присадки в бачке;
насос подачи присадки;
датчик температуры перед турбокомпрессором;
лямбда-зонд;
датчик температуры перед сажевым фильтром;
датчик дифференциального давления.

Дизель ныне не чадит. Основной компонент дизельного черного дыма (сажа) задерживается в специальном фильтрующем элементе, интегрированном в выхлопную систему. Экодеталь не вечная – со временем забивается. Преждевременная замена или удаление – неуместны, разумней вовремя подметить критический уровень наполнения, чтобы воспользоваться штатными средствами регенерации. Они продлевают жизнь узлу, вернут прыть двигателю и сохранят время.

На что обращать внимание: признаки забитого сажевого фильтра на автомобильном дизеле любой марки

Заметить, а тем более объяснить, небольшие ухудшения в динамике в пределах городской черты может не каждый. А это первый знак засорения сажевика. Сажа на керамической матрице будь-то немецкого DPF с платиновым ускорителем химреакций или французского FAP с жидкостью-катализатором выжигания Eolys откладывается постоянно, создавая сопротивление потоку выхлопных газов. Говоря научным языком, неполное сгорание топлива ведет к образованию частиц аморфных углеродов, которые оседают на стенках очистителя, и постепенно снижают пропускную способность детали.

Приборная индикация

А теперь оцените режим работы двигателя в городской толкучке: постоянные перегазовки, прогревы, простои в ожиданиях зеленого сигнала. И без экспертного мнения ясно, что в таких условиях быстро будет забит сажевый фильтр на дизеле и симптомы выяснять не придется – все будет отображено на приборном табло. Но заметим: универсального стандарта оповещения о наличии проблемы нет.

Подсвеченный значок DPF. Фильтрующий элемент заполнен сажей, выполнено несколько безуспешных попыток активной регенерации в движении. В срочном порядке необходим активный прожиг на трассе.
Одновременная подсветка датчика сажевого фильтра + Check Engine или «Чек» + мигающая спираль преднакала. Аварийный режим работы двигателя, о чем оповестит бортовая система, а в ЭБУ появится ошибка типа Diesel Particulate Filter Restricted/Clogged MIL ON. Требуется принудительный прожиг.

Физические ограничения

Когда зажигается лампа сажевого фильтра, электронные «ошейники» не активируются, да и тяга заметно не падает. Приближение момента срабатывания электронной индикации помогает вычислить увеличенный на 1-2 литра расход топлива и разжиженное топливом масло (возрастает его уровень в картере).

Совершенно иная ситуация с аварийным режимом: ЭБУ душит систему впрыска – не позволяет пользоваться газом во всю мощь для недопущения чрезмерного нагрева фильтрующего узла. Вот какие принудительные блокировки срабатывают на машине Audi Q7 3,0 TDI:

Скорость передвижения – не более 100 км/ч.
При ускорениях доступна только половина тягового момента.
Расход топлива не превышает 10 л/100 км.
Невозможно запустить круиз-контроль.

Итого зимой в автомобиле без установленного подогрева антифриза свечами накала будет прохладно. Если сигналы приборной доски и электронные блокировки игнорируются, наступает момент, когда машина глохнет и не заводится, или двигатель запускается, но тут же останавливается.

Подтвердить, что это действительно крайние признаки забитого сажевого фильтра дизеля помогает демонтаж и продувка фильтрующего элемента компрессором. При таких обстоятельствах на выходе давления не будет.

Решает компания

Автомобили Opel обучены алгоритму индикации, подобному машинам VAG: когда совсем худо дело – лампа DPF мигает. У Toyota – абсолютная аналогия с немцами. Mazda, Peugeot, Citroen предупреждающей индикацией не располагают: подсвечивание лампы сажевика информирует об активации аварийного режима. Однако у французов индикатор вправе засветиться при снижении объема жидкости-катализатора в специальном бачке ниже минимальной отметки.

Что делать при обнаружении симптомов забитого сажевого фильтра на легковом дизеле любой модели

На интуитивном уровне цель ясна – избавиться от скоплений сажи. Наиболее простой метод – выжечь пассивным, активным или принудительным путем, чтобы углеродные частицы преобразовались в диоксид углерода (углекислый газ), который беспрепятственно выйдет в атмосферу. Техническое наименование процесса – регенерация.

Пассивный прожиг

Получасовая загородная поездка на одной передаче с постоянными оборотами, но не ниже 2 500 об/мин, снижает балласт твердых частиц на внушительный процент. С ростом оборотов коленвала в фильтре повышается температура отработанных газов до 350-500°C, что позволяет вступить диоксиду азота в реакцию с сажей и получить диоксид углерода. Отсутствие резких ускорений снижает процент недожженного топлива – основной причины образования углеродных элементов.

Вообще говоря, дизелям в особенности противопоказан прогрев на холостых и движение на низких оборотах. Поэтому, любителям городских покатушек совет один: разбавить список короткометражных маршрутов длинными участками, на которых беспрепятственно можно совершать пассивный прожиг. 2-3-х выездов за город в неделю вполне достаточно. Рекомендуемая скорость: 70-80 км/ч.

Внимание. Пассивный прожиг полезен для сажевиков, совмещенных с нейтрализатором (DPF): путь до него, и выхлопные газы не успевают остыть. Если система основана на применении присадок (FAP), то фильтрующий узел расположен далеко от камеры сгорания и нагреться исключительно от отработавшей газовой смеси не успевает, поэтому выжигание естественным образом не происходит.

Активная регенерация

Приставка Active присвоена процессу из-за вмешательства искусственного интеллекта в режим работы систем двигателя с целью повысить температуру выхлопных газов в сажевике до 600-650°C. ЭБУ запускает активный прожиг сажевого фильтра на дизеле после достижения определенного уровня наполненности его твердыми частицами. Это может быть 30-40 грамм – у каждого автомобиля порог свой.

Если ЭБУ подметил допустимую базовую температуру отработавшей газовой смеси (не менее 250°C), прогретый мотор (не менее 60-75°C) и заметно наполненный топливный бак (более 1/4), то регенерация запускается. На время ее активации (последующие 10-30 минут), электроника меняет тон функционирования мотора:

Глушится клапан EGR, перепускающий часть газов из выпуска на впуск. Отсутствие отработавшей газовой смеси при наполнении цилиндров способствует повышению температуры сгорания в котлах.
Активируется послевпрыск. Распыление дополнительной порции ДТ после основного цикла (такт расширения) обеспечивает догорание солярки в сажевике, благодаря низкой температуре ее самовоспламенения (62°C).
Изменяется геометрия расположения сопловых лопаток турбины турбокомпрессора. Минимизация расширения выхлопных газов уменьшает долю энергии, расходуемой на механическое раскручивание колеса центробежного аппарата, что способствует сохранению тепла отработавшей газовой смеси.

К сведению. Образование углекислого газа при прожиге активным способом происходит вследствие реакции между сажей и кислородом.

О запуске прожига бортовая электроника никак не оповещает. Признаки прохождения активной регенерации считываются по показаниям иных приборов и характеру работы двигателя:

Мгновенно растет температура антифриза. Часто водитель не замечает этого и ищет, в чем же причина срабатывания вентилятора охлаждения мотора на холодную , хотя ОЖ уже давно горячая. На BMW 525D E60 показания с положенных 92°C увеличиваются до 97°C.
Увеличивается расход топлива из-за послевпрыска. Заметить факт роста на некоторых машинах, в частности на Пежо, невозможно – бортовой компьютер намеренно занижает привычный расход на время проведения процесса.
Растет температура масла. Например, у Peugeot 407 в режиме прожига она достигает 116°C при нормальных 90-95°C.
Возникает цоканье раскаленного металла, которое отчетливо слышно снаружи.
На «холостых» меняется звук мотора на характерный басовитый.
Из глушителя идет густой белый дым.

Оптимальные условия для успешного проведения операции: равномерное движение со скоростью 50-60 км/ч и частота вращения коленвала около 2 000 об/мин по тахометру. Электроника в состоянии выявить симптомы забитого сажевого фильтра на легковом дизеле, но оценить, где движется автомобиль, она не может. Посему команда на проведение регенерации может быть подана даже в городе.

В совокупности с тем, что система никак не сигнализирует о запуске цикла восстановления фильтра, водитель может не заметить произведение активного прожига, и продолжать двигаться в рваной манере. Тогда избыток топлива приводит к его попаданию в картер и повышению уровня масла. Разжиженную смазку придется срочно менять, а для сажевика либо остается последняя попытка активной регенерации, о чем говорит горящая лампа DPF, либо принудительный прожиг, если приборная сигнализация однорежимная.

Крайняя попытка активного прожига у каждого автомобиля производится по-разному:

Когда горит лампа DPF на первых VolksWagen с сажевым фильтром, необходимо в срочном порядке выехать на автомагистраль и двигаться на 4 или 5 передаче со скоростью не более 60 км/ч до момента, когда лампа потухнет (обычно это 30-40 минут непрерывного равномерного движения).
На новых Toyota Land Cruiser 200 дополнительно выводится сообщение, требующее остановиться и запустить процесс в «паркинге» с помощью специальной кнопки. Система самостоятельно проведет регенерацию в течение 20-30 минут, при этом оперировать педалью газа запрещено.

Последний шанс: принудительный прожиг дизельного сажевого фильтра штатными средствами

Процесс этот вынужденный, а программа его выполнения прописана в ЭБУ. Запускается он извне, в ручном режиме – чаще с помощью диагностического оборудования. Если коротко: через сервисную программу активируется особый режим работы мотора (закрытый EGR + послевпрыск + изменение геометрии турбокомпрессора), поднимаются обороты ХХ до 1 500-2 000 единиц и двигатель «коптит» в течение 20-30 минут на месте.

По сути, это и есть финальная попытка активной регенерации. Только, скажем, VolksWagen B6, предпочитает дать водителю шанс не посещать лишний раз сервис. Ну а Toyota сразу рекомендует запускать принудительный прожиг, причем никаких программных средств для этого не нужно – включил кнопку и пожалуйста.

Аспекты процесса

Свои ограничения у операции есть. На VAG-овских машинах регенерация не запустится, если система выявит признаки напрочь забитого сажевого фильтра дизеля, а именно принципиальную разницу показаний датчика дифференциального давления (измеряет разницу давлений газов на входе и выходе) и запредельные показания счетчика объема сажи (более 68 грамм). Цель вынужденной очистки – сбить лишь часть задержанных углеродов (на Audi Q7 3,0 TDI операция завершается при расчетных 56 граммах).

К сведению. Определить физический объем твердых частиц в фильтре невозможно, поэтому используется одна из двух моделей: измеряется давление и температура на входе и выходе из очистителя, расход воздуха мотором или оценивается стиль вождения, информация с сенсора температуры отработавшей газовой смеси и кислородного датчика.

Что делать, если принудительный прожиг не запускается

Предлог запрета – выявленные симптомы забитого фильтра. Исключать выход из строя датчика дифференциального давления нельзя, но чаще система не врет, что доказывает окно с расчетным количеством сажи в диагностической программе. Сбросить счетчик можно, но сенсоры не обманешь.

Реанимировать компонент реально только после пассивного прожига, когда фактический объем сажи станет меньше. Счетчик, естественно, накрутит лишние цифры из расчета 3-5 грамм на 100 км, но показания датчика дифференциального давления уже будут в кондиции, а накрученное обнуляется через пропись нового сажевика.

К сведению. Резкие старты с 0 до 100 км/ч выбивают сажу из-за избыточного давления в выхлопной системе. 5-6 жестких разгонов в течение первых 10…30 секунд после запуска двигателя способны удалить около 10 грамм углерода. Ускорения производятся только на прогретом моторе.

Ранним утром, собираясь возвращаться в Омск из отпуска в Хакасии, завел машину и обнаружил горящий "чек".
Попробовал несколько раз завести и заглушить мотор — ничего не изменилось. Проверка педалями показала ошибку 042A07. Поковырявшись с телефона в интернете нашел описание ошибки P042A-07:

P042A Высокое напряжение датчика 2 температуры отработавшего газа C-031
P042A Низкое напряжение датчика 2 температуры отработавшего газа C-031
P042A Высокая температура датчика 2 температуры отработавшего газа C-031
P042A Низкая температура датчика 2 температуры отработавшего газа C-031
P042A Не согласуются значения датчиков температуры отработавшего газа 1 + 2 C-031

Но только не такое, а общими словами, что неисправен второй датчик температуры выхлопных газов в сажевом фильтре. Сразу вспомнил, что днем ранее ездил по полям и степям и полез проверять, не оборвал ли провода на датчиках. Но все провода оказались на месте. Второй вариант — забит сажевый фильтр и температура в нем высокая, но по логике не могла она так быстро подняться сразу после заводки двигателя, да и прожиг был совсем недавно и вполне успешный. Вариант разбираться с проблемой в глуши вдали от цивилизации был исключен. Нужно ехать домой, а дорога покажет, что не так.

1500 км за день были преодолены с горящим "чеком". Первые пару сотен км ждал какого-либо подвоха от двигателя, а потом успокоился, увидев что никаких изменений в его работе не произошло.

По приезду домой, глубже изучив проблему в интернете, снял датчик, попробовал его прозвонить — не звонится. Внутри корпуса датчика отломился чувствительный элемент и датчик был постоянно в обрыве (1000 градусов показания и ошибка про высокое напряжение цепи датчика, свидетельствовали об этом же). Сам провод датчика оказался целым, изоляция не повреждена.

Номер оргинального датчика GM 55566631. Крепится он гайкой с резьбой М14х1.5

Анализируя информацию в инете из разных источников, выяснил следующее: на выхлопной системе Opel с двигателем A17DTR стоит три датчика температуры выхлопа. Первый в катализаторе под капотом. Второй непосредственно в сажевом фильтре и третий сразу после него. Датчики мониторят перегрев в катализаторе и сажевом, что свидетельствует о их забивании и сигнализируют о перегреве загорающимся "чеком" (check engine) на панели приборов.
Сами датчики представляют из себя термосопротивления Pt200 — 200 Ом при 0 градусов цельсия. Все датчики по электронной начинке одинаковы. Даже больше скажу — они одинаковы и для многих других автопроизводителей. На VAG-ах, BMW, мерсах и даже грузовых MAN-ах стоят абсолютно идентичные датчики.

Несмотря на свою одинаковость, на всех машинах, да даже на одной машине у трех датчиков указаны разные заводские номера. В чём же отличия?
1) Исполнение: есть Г-образный, есть прямой, на фото покажу и тот и другой;
2) Длина датчика: глубина, на которую он погружён в трубу;
3) Длина кабеля: есть совсем коротенькие, не больше 30 см, а на нужном мне датчике длина кабеля больше метра;
4) Соединительный штекер: для того, чтобы не перепутать местами подключение датчиков, разъемы на них отличаются.

Теоретически, да и на практике тоже можно "погасить" ошибку, подоткнув вместо неисправного датчика обыкновенный резистор с сопротивлением 160-190 Ом и сымитировать обычную уличную температуру примерно 18-25 градусов. Но мониторить температуру блоку управления будет нечем — БК обманут, а проблема не решена. И в момент забивания сажевого фильтра или катализатора, вы об этом своевременно не узнаете, только по косвенным признакам, но уже может быть поздно.