В отработавших газах дизелей содержится небольшое количество вредных веществ, поэтому раньше на автомобиль не приходилось устанавливать специальные устройства. Но со временем произошло ужесточение норм. А все, благодаря содержанию частиц сажи и оксида азота в выхлопе. Поэтому для дизельных двигателей стали использовать системы, позволяющие снизить токсичность выхлопа, в состав которых включены рециркуляция отработавших газов дизелей вместе с нейтрализатором, позволяющим снизить токсичность отработавших газов путем восстановления оксида азота, и использования получившегося кислорода для дожига угарного газа вместе с недогоревшими углеводородами, и сажевым фильтром.
Систему рециркуляции отработавших газов используют в бензиновом, дизельном и газовом двигателе. Данную систему используют для того, чтобы снизить токсичность отработавших газов в режиме прогрева и для ускорения двигателя, который при использовании данных режимов будет работать на обогащенной топливной смеси. Какая-то доля отработавших газов попадает в цилиндры, в результате чего снижается максимальная температура горения и уменьшается выброс оксида азота, образующегося при высокой температуре, и который является самым токсичным веществом. Систему рециркуляции выхлопных газов не используют на холостых оборотах, если двигатель прогрет, и в том случае, когда открыта заслонка (холодный двигатель). При работе системы эффективная мощность двигателя снижается.
Сажевый фильтр представляет собой пористый фильтрующий материал, состоящий из карбида кремния. Если рассматривать конструкции прошлых лет, то в них производили периодическую очистку фильтров от накопленной сажи отработавшими газами, у которых температуру увеличивали, производя обогащение смеси. Фильтр очищался командой блока управления после 400 – 500 км пробега. В таком случае происходило резкое увеличение выбросов других вредных веществ. Поэтому современные сажевые фильтры работают вместе с окислительным нейтрализатором, с помощью которого дожигается сажа при наиболее низкой температуре – примерно, 250 градусов по Цельсию.
В фильтрах нового поколения принцип ни сколько не изменился: задерживание и уничтожение. Каким образом достичь необходимой температуры для сгорания частиц сажи? С одной стороны, фильтр размещают за выпускным коллектором. С другой, через каждые 300-500 км пробега контроллер включает режим "многофазный впрыск", в результате чего происходит увеличение количества поступающего в цилиндр топлива. Самое главное, поверхность фильтрующего элемента покрывает тонкий слой катализатора, позволяющего дополнительно повысить температуру отработавших газов до требуемой (560 – 600 град. Цельс.).
Фильтрующий элемент представляет собой керамическую микропористую губку. Между ее каналами толщина стенок составляет не более 0,4 мм, поэтому фильтрующая поверхность – большая. Такую "губку" часто изготавливают из сверхтонкого стального волокна, покрытого катализатором. За счет плотной набивки задерживается до 80% частиц размером от 20 до 100 нм.
Новые фильтры стали применять для управления работой двигателя. На входе и выходе фильтра устанавливаются датчики давления, и после того, как с них поступит сигнал, включится режим обогащения. Когда разница между показаниями станет существенной, компьютер даст понять, что "губка" закупорена сажей. Контроль над выжиганием осуществляют с помощью датчика температуры.
В качестве примера стоит привести современный механизм рециркуляции отработавших газов дизелей – электронную систему, управляющую дизельным двигателем ЕДС. Конструкция представлена многокомпонентной системой выпуска отработавших газов, в которую входит 7 датчиков: 2 лямбда – зонда, 2 температурных, 2 давления, один – уровня сажи в выхлопе. Сюда же еще относятся 3 очистительных элемента – каталитический нейтрализатор, катализатор – накопитель, сажевый фильтр накопительного типа.
При помощи датчиков, установленных в системе выхлопа, были оптимизированы процессы смесеобразования и сгорания. Для контроля сажевого фильтра были переданы многие системы двигателя, топливоподача и воздухоподача, рециркуляция отработавших газов, электронная дроссельная заслонка и турбонаддув. Благодаря датчикам давления, установленным на входе и выходе, из сажевого фильтра осуществляется контроль степени его загрязнения. Качество работы катализаторов оценивают по данным лямбда – зондов, установленных на входе и на выходе. Работу системы двигателя корректируют, опираясь на показания лямбда – зондов, датчиков температуры и по уровню сажи на выходе. С помощью каталитического нейтрализатора "перерабатываются" токсичные вещества в нетоксичные и малотоксичные соединения (вода, азот, углекислый газ), а при помощи катализатора - накопителя происходит дополнительная очистка от окиси азота и от частиц сажи.
