Сажа в дизельному двигуні
Дизельні двигуни продукують сажу через неповне згорання палива. Продукти ідеальної реакції згорання палива в циліндрі — діоксид вуглецю, вода, азот. Проте жоден двигун не є на 100% ефективним.
Основна причина появи сажі у вихлопі — збагачена суміш. Найчастіше вона утворюється не через те, що в камеру згоряння потрапляє більше, ніж потрібно палива, а через те, що повітря менше, ніж необхідно. Найпоширеніші причини — забитий повітряний фільтр, порушена цілісність тракту, який подає повітря, недостатня продуктивність турбіни. Також проблеми може створювати клапан системи EGR, який заклинив.
Утворення сажі — складний процес, що залежить і від гідродинамічних, і від термодинамічних граничних умов. Як тільки паливо почало горіти, то значна кількість сажі може утворюватися в циліндрі та в зонах локального збагачення суміші. Проте, під час горіння завдяки окисленню кількість сажі зменшується на 70%.
Зниження тиску вприскування палива або концентрації кисню викликає збільшення вмісту і викиду сажі. На утворення сажі впливають локальні взаємодії між струменем палива, що впорскується, зоною горіння, незгорілою сумішшю і геометрією поршня.
Якщо стехіометричний склад паливо-повітряної суміші (для дизеля відношення повітря/диз.паливо 14,6: 1) в камері згоряння перевищує 60-80% від загального обсягу, то дифузійне горіння відбувається без утворення сажі та її часток. В іншому випадку, починається ефект піролізу палива — розкладання на прості хімічні сполуки та елементи. Тому в циліндрах утворюється велика кількість сажі, адже для цього створені всі умови: висока температура і брак кисню.
Із циліндрів сажа потрапляє в моторне мастило, залишається у випускному тракті й на лопатках турбіни, повертається у впуск через клапан EGR. Але її основна маса затримується у сажовому фільтрі.
ЕБУ автомобіля виробляє оцінку забрудненості фільтру сажі за прямими і непрямими даними. Прямі знімаються з датчиків температури, кисню і NOx, а також датчика диференціального тиску. Непрямі — інтегровані за часом витрат палива, тиском турбіни, оборотами двигуна, швидкістю і пробігом. З урахуванням всіх цих даних та інформації про режими роботи двигуна можна оцінити масову частку сажі у вихлопі.
Для очищення сажового фільтра в автомобілі передбачена процедура регенерації. Її призначення — за допомогою збільшення температури домогтися повного згорання накопиченої сажі.
Попри те, що процедура регенерації досить ефективна, до пробігу від 150 тис. км сажовий фільтр забивається негорючими відкладеннями і золою. Регенерація на ці елементи не діє. Такий фільтр потрібно замінити на новий або очистити більш потужними методами, на кшталт миття в спеціальному обладнанні Flash Cleaner Mashine.
