Многие автолюбители наверняка слышали про каталитический нейтрализатор (или просто про катализатор) и о том, какую функцию он выполняет в работе выхлопной системы, и автомобиля – в целом. Однако, о его расположении и подробное описание знает не каждый. Ниже постараемся разложить все по «полочкам»: рассмотрим терминологию, предназначение и меры, которые необходимы при его неисправности. Итак, что такое катализатор?

Терминология, принцип действия, конструкция

Что такое катализатор? Каталитический нейтрализатор – один из важнейших узлов, который входит в состав системы выхлопа. Задача данного элемента выхлопа заключается в снижении вредных веществ, которые в виде отработанных газов выходят в атмосферу. Такими веществами, в частности, являются оксиды азота (NO2 и NO), углеводород (CH), окись углерода (СO) – данные химические элементы обладают крайней токсичностью и являются составными смога.

Принцип действия

Катализатор в автомобиле действует по следующему принципу: происходит его нагрев от отработанных газов, а после – в нем догорают вредные химические элементы, в результате чего из выхлопной трубы на выходе получается отходная масса, которая соответствует экологическим нормам.

Каталитический нейтрализатор состоит из керамической (либо металлической) сотовой конструкции. Она увеличивает площадь взаимодействия отработанных газов с поверхностью, покрытой каталитическим слоем. Поверх конструкции отлит специальный платиноиридиевый сплав. Все это обеспечивает реакцию окисления окиси азота и углеводорода. Как итог – на выходе получаются вполне экологичные CO2 и N2.
С чем могут быть связаны возможные неисправности каталитического нейтрализатора?

1. Уничтожение каталитического слоя
   Если автомобиль эксплуатируется в соответствии со всеми предписанными правилами, то причиной его неисправности может послужить каталитический слой, который сгорает. Уменьшенная площадь сот, провоцирует неполное выполнение функций. Иными словами, он перестает бороться с выхлопными газами путем их дожигания, в результате чего в атмосферу начинает попадать больше вредных выбросов. В случае превышения установленных значений (запрограммированы в блоке управления) на панель приборов выводится соответствующее предупреждение в виде лампочки-индикатора «Check Engine».
   Диагностика покажет, что блок управления (ЭБУ) хранит в себе код ошибки, которая расшифровывается как «некорректная работа каталитического нейтрализатора».
   В целом катализатор служит достаточно долго при нормальной эксплуатации, которая предусматривает качественное топливо и исправную выхлопную систему. Информация о статусе вредного выхлопа выдается особым датчиком, он называется – лямбда-зонд, и располагается непосредственно под каталитическим нейтрализатором.
2. Неполадки в системе смесеобразования
   Каталитический нейтрализатор может выйти из строя в результате некорректной работы системы образования смеси, а также системы зажигания. Если это происходит, то сотовые ячейки забиваются, что затрудняет процесс окисления смеси катализатором.
3. Плохое топливо. Еще одна причина, в результате которой могут появиться неполадки – низкокачественное топливо.

   Забитый катализатор

   В нем может содержаться тетраэтилсвинец в количестве, которое превышает допустимые значения. Данное вещество используют с целью повышения октанового числа в бензине. В результате многократных заправок таким бензином, каталитический слой покрывается тетраэтилсвинцом, что и становится причиной некорректной работы каталитического нейтрализатора.

Что делать, если катализатор вышел из строя?

Вряд ли удастся отремонтировать неисправный каталитический нейтрализатор, поэтому единственный выход – это его замена. Данная процедура может обойтись в весьма кругленькую сумму из-за сложной конструкции катализатора (фланцевые соединения, бак и выпускной коллектор) а также дорогостоящих металлов в его составе. В специализированном автомобильном сервисе могут предложить ряд альтернатив неисправному каталитическому нейтрализатору, но нужно понимать, что вышедший из строя узел восстановлению не подлежит. Итак:

1. Универсальный катализатор
   Это бочка каталитического нейтрализатора. Она вваривается в систему выхлопа отработавших газов на место неисправного узла. Причем, замене подлежит только сам катализатор, а трубка (магистраль) остается нетронутой. Универсальный катализатор – наиболее предпочтительный вариант с точки зрения экономии, хотя все зависит от размеров и характеристик.
2. Пламегаситель. Каталитический нейтрализатор в полном составе удаляется из системы отработавших газов. На освободившееся место монтируется потенциальный резонатор (пламегаситель). Причем, в задачу пламегасителя не входит очищение выхлопных газов – он выравнивает фон выхода отработавших газов и удаляет ненужный фоновый шум.
3. Обманка лямбда-зонда. Решение выгодное экономически, но экология страдает значительно. Обманка может быть в виде проставки (дистанцирует датчик от потоков отработавших газов), или в качестве небольшой схемки, которая включается в себя конденсатор и резистор. Такая схемка способна искажать информацию, поставляемую кислородным датчиком. В результате чего, ЭБУ работает в штатном режиме и принимает полученные данные за приемлемый экологический показатель, тогда как каталитического нейтрализатора может вовсе и не быть.

Что происходит с силовым агрегатом при отсутствии катализатора?

Датчик кислорода (лямбда-зонд) служит с целью выявления кислородной концентрации в составе отработавших газов. Именно посредством балансирования стабильного соотношения воздух/топливо в системе выхлопа обеспечивается корректная работа силового агрегата. Вот здесь то и нужен кислородный датчик, находящийся в выхлопной системе. Контроль концентрации кислорода в отработавших газах называется лямбда-регулированием. Зачастую, присутствуют два датчика –один расположен непосредственно перед катализатором, а другой – и за ним.

Датчики необходимы для оптимального соотношения воздуха и горючей смеси, что обеспечивает корректность работы силовой установки.

Два кислородных датчика в системе

Бытует мнение относительно того, что датчик, установленный после нейтрализатора, необходим для определения некорректной работы каталитического нейтрализатора. Что ж, данное утверждение соответствует действительности. Но что случится при удалении катализатора с ЭБУ? Например, нейтрализатор таки снят – тогда второй датчик выявит неполадку и в автоматическом подстроит смесь для уменьшения степени токсичности выхлопа. Но выполнение данной процедуры возможно лишь посредством увеличения процентного соотношения воздуха в горючей смеси. В результате чего смесь обогащается, а это ведет к уменьшению мощностного потенциала двигателя. Проще говоря, ЭБУ переключается в аварийный режим и запускает процесс образования соответствующей усредненной смеси с одной лишь целью – непрекращающейся работы силовой установки. Причем подача топлива является второстепенной задачей.
Чтобы вернуть приемлемый расход топлива, необходимо вывести силовой агрегат из аварийного режима работы в исходный. Для это вышедший из строя каталитический нейтрализатор подвергается замене, а ЭБУ «перепрошивается» на стандарт Евро-2. Либо ставится спец-обманка на второй датчик кислорода.

Датчик кислорода: Эффективность катализатора

Выбросы

Монитор эффективности каталитического нейтрализатора проверяет, работает ли каталитический нейтрализатор с достаточно высоким рейтингом эффективности, чтобы удерживать выбросы выхлопных газов в пределах заданных значений. PCM сравнивает сигналы от верхнего и нижнего кислородных датчиков, чтобы определить состояние нейтрализатора. Эти «тесты» называются мониторами готовности.

Монитор эффективности каталитического нейтрализатора проверяет, работает ли каталитический нейтрализатор с достаточно высокой эффективностью, чтобы поддерживать выбросы выхлопных газов в пределах заданных значений. PCM сравнивает сигналы от верхнего и нижнего кислородных датчиков, чтобы определить состояние нейтрализатора. Эти «тесты» называются мониторами готовности.

Непрерывные и непостоянные тесты готовности

Монитор — это часть или сегмент операции, которую обычно выполняет транспортное средство, или операции, которую необходимо выполнить для проверки определенного аспекта или состояния транспортного средства. Существует два основных типа мониторов готовности: непрерывные и непостоянные. Непрерывные мониторы постоянно проверяются и оцениваются во время работы двигателя. Непрерывные мониторы должны соответствовать определенным условиям, прежде чем тест может быть завершен.

Некоторые операции, такие как пропуски зажигания или проблемы с топливной системой, могут быть либо постоянными, либо непостоянными, либо и теми, и другими, и могут быть проверены во время обоих типов мониторов. Непрерывные мониторы также будут различаться для бензиновых и дизельных двигателей.

Новый автомобиль может сообщать о состоянии монитора выбросов во время текущего ездового цикла. Эти мониторы начинаются с самого начала всякий раз, когда цикл мониторинга соответствует критериям для выполнения теста готовности. Старые автомобили могут не поддерживать эту функцию. Поскольку мониторы представляют собой процедуру самопроверки, которую водитель не должен инициировать, лучший способ подготовить их к проведению самопроверки — это вождение автомобиля. Однако вождение в одиночку не будет соответствовать всем необходимым условиям. Есть несколько конкретных требований, которые варьируются от производителя к производителю.

Убедитесь, что MIL (индикатор неисправности) не включен. Если есть какие-либо сохраненные коды эффективности или связанные с ними коды или даже ожидающий диагностический код неисправности, они могут помешать запуску или завершению работы монитора.

Наконец, вы должны завершить «ездовой цикл». Ездовой цикл позволяет автомобилю запустить бортовую диагностику. Это позволяет мониторам готовности пройти предустановленную процедуру диагностики.

Что такое эффективность?

Преобразователь имеет рейтинг эффективности, рассчитанный производителем автомобиля. Эффективность преобразователя связана с топливной коррекцией двигателя. Коррекция подачи топлива контролируется кислородными датчиками и постоянно регулируется PCM. Это помогает поддерживать правильную температуру преобразователя для наиболее эффективной работы. Одной из функций конвертера является сохранение в нем определенного количества кислорода. Если двигатель работает на слишком богатой смеси, он не может хранить кислород. Если он работает на слишком обедненной смеси, уровень кислорода может помешать конвертеру достичь оптимального диапазона нагрева.

Богатое состояние означает меньше кислорода; бедное состояние означает избыток кислорода. Богатое состояние будет означать, что PCM хочет обеднить топливную смесь. Между тем, обедненное состояние будет означать, что PCM хочет попытаться увеличить топливную смесь.

Стехиометрическое соотношение топливовоздушной смеси 14,7:1 (по массе). Для правильной работы преобразователя необходимо достичь стехиометрического значения, чтобы катализатор мог реагировать с кислородом и достигать надлежащей рабочей температуры. Каталитический нейтрализатор начинает функционировать при температуре от 400 до 600 градусов по Фаренгейту. Нормальная рабочая температура может варьироваться от 1200 до 1600 градусов.

Эффективность нейтрализатора можно проверить с помощью диагностического прибора, а также наблюдая за переключением датчиков O2 между богатым и бедным. Лабораторные осциллографы также можно использовать для наблюдения за переключением. Как только эффективность упадет ниже определенного уровня и будут выполнены другие критерии, будет установлен код эффективности.

Эффективность большинства преобразователей в новом состоянии составляет около 99 процентов, а эффективность быстро снижается примерно до 95 процентов. Пока эффективность не упадет более чем на несколько процентных пунктов, преобразователь отлично справится с очисткой выхлопных газов. Но если КПД падает ниже 92 процента, обычно включается лампа MIL.

Новые автомобили должны соответствовать еще более строгим требованиям к автомобилям с низким уровнем выбросов (LEV). Теперь еще меньше места для маневра. Падение эффективности преобразователя всего на 3 процента может привести к тому, что выбросы превысят федеральные ограничения. Стандарт LEV допускает только 0,225 грамма углеводородов на милю.

Некоторые OEM-производители обновили калибровки датчиков катализатора. Новая калибровка может быть повторно прошита в PCM. Но, если на автомобиле уже есть поврежденный преобразователь, то перепрошивка ему вообще ничего не даст. Но, если преобразователь близок к пороговому пределу, повторная вспышка может продлить срок службы преобразователя и предотвратить загорание индикатора еще на 10 000 или даже до 80 000 миль.

Причины снижения эффективности преобразователя

Неисправные датчики O2 также могут привести к снижению эффективности преобразователя. Одна из вещей, которую многие технические специалисты не проверяют, вероятно, проще всего — соединения датчика O2. Разъем является не только источником питания и заземления, но и источником необходимого подвода воздуха к циркониевому датчику. Если разъем заполнен маслом или мусором, воздух не может проходить по проводам к датчику внутри. Старые однопроводные датчики O2 имели перфорированную область снаружи и не использовали провода для подачи кислорода.

Много лет назад у меня была машина с силиконовым герметиком, полностью закрывающим разъемы. Код присутствовал, но ущерб уже был нанесен. Все четыре датчика O2 должны были быть заменены. Эффективность преобразователя была под вопросом, но после нескольких запусков мониторов код так и не вернулся.

Очевидно, что вопросы, связанные с настройкой, должны учитываться для повышения эффективности преобразователя. Все, что угодно, от состояния клапана PCV, сломанных подвесок выхлопных газов, которые повреждают внутреннюю структуру нейтрализатора, до клапана EGR и связанных с ним проблем с EGR, может повлиять на эффективность. Утечки выхлопных газов перед датчиками O2 также могут сильно повлиять на эффективность. Установка неправильных датчиков O2 в неправильном положении также может быть проблемой. Для справки: датчики B1 находятся на стороне цилиндра № 1 двигателя, а датчики B2 — на противоположной стороне. Я не в первый раз вижу задний датчик O2 спереди или автомобиль с кодом датчика B1, а кто-то меняет датчик B2. Имейте в виду, что многие автомобили теперь имеют несколько каталитических нейтрализаторов, и необходимо проявлять больше осторожности, чтобы убедиться, что вы меняете правильный.

Как видите, эффективность современных автомобилей зависит не от одной детали, а от общего состояния всех задействованных компонентов. Профилактическое обслуживание может помочь продлить срок службы каталитического нейтрализатора, а также обратить внимание на индикатор обслуживания, когда появляется код эффективности нейтрализатора. Имейте в виду, что эффективность преобразователя определяется тем, что происходит в камере сгорания и тем, что датчики O2 сообщают PCM.

По большей части код эффективности является результатом чего-то, что уже произошло, и не обязательно отказа каталитического нейтрализатора. Диагностируйте и устраняйте причину, а не только последствия.

В этой статье:Выбросы

Кислородный датчик и эффективность катализатора

Монитор эффективности катализатора проверяет, что каталитический нейтрализатор работает с достаточно высоким рейтингом эффективности, чтобы поддерживать выбросы выхлопных газов в пределах заданных значений. PCM сравнивает сигналы от верхнего и нижнего кислородных датчиков, чтобы определить состояние нейтрализатора. Эти «тесты» называются мониторами готовности.

Непрерывные и непостоянные проверки готовности

Монитор — это часть или сегмент операции, которую транспортное средство обычно выполняет или которую необходимо выполнить для проверки определенного аспекта или состояния транспортного средства. Существует два основных типа мониторов готовности: непрерывные и непостоянные. Непрерывные мониторы постоянно проверяются и оцениваются во время работы двигателя. Непрерывные мониторы должны соответствовать определенным условиям, прежде чем тест может быть завершен.

Некоторые операции могут быть непрерывными, непостоянными или и тем, и другим, и могут быть проверены во время обоих типов мониторов: например, пропуски зажигания или проблемы с топливной системой. Непрерывные мониторы также будут различаться между бензиновыми и дизельными двигателями.

Новый автомобиль может сообщать о состоянии своего монитора выбросов во время текущего ездового цикла. Эти мониторы начинаются с самого начала всякий раз, когда цикл мониторинга соответствует критериям для выполнения теста готовности. Старые автомобили могут не поддерживать эту функцию. Поскольку мониторы представляют собой процедуру самопроверки, которую водитель не должен инициировать, лучший способ подготовить их к проведению самопроверки — это вождение автомобиля. Хотя вождение в одиночку не будет соответствовать всем необходимым условиям. Есть несколько требований, которые варьируются от производителя к производителю.

Убедитесь, что MIL (индикатор неисправности) не включен. Если есть какие-либо сохраненные коды эффективности или связанные с ними коды или даже ожидающий диагностический код неисправности, они могут помешать запуску или завершению работы монитора.

Убедитесь, что у вас достаточно топлива в машине. Некоторые мониторы, например, монитор EVAP, могут требовать, чтобы уровень топлива находился в пределах от 35% до 85%, чтобы начать диагностическое тестирование.

Наконец, вы должны завершить «ездовой цикл». Ездовой цикл позволяет автомобилю запустить бортовую диагностику. Это позволяет мониторам готовности пройти предустановленную процедуру диагностики.

Точные требования к транспортному средству, над которым вы работаете, см. в спецификациях производителя для ездового цикла. Однако приведенный ниже общий ездовой цикл обычно работает на большинстве автомобилей.

Общий ездовой цикл

Заранее спланируйте маршрут, который позволит вам разогнать автомобиль до скорости шоссе и замедлить его на длинном движении по трассе. Обязательно наличие в топливном баке не менее 51%, а температура наружного воздуха не ниже нуля и не выше 110 градусов.

Цикл движения начинается с холодного пуска. Это означает, что температуры охлаждающей жидкости и воздуха находятся в пределах 10 градусов друг от друга. (Этого условия можно достичь, оставив машину на ночь). Перед холодным пуском ключ зажигания должен быть в положении OFF. В противном случае диагностика подогреваемого кислородного датчика может не запуститься. Запустите двигатель и дайте ему поработать на холостом ходу примерно от 2 до 5 минут, включив кондиционер и обогреватель заднего стекла (при наличии).

Выключите кондиционер и обогреватель заднего стекла и доведите скорость автомобиля не менее чем до 55 миль в час при умеренном и постоянном ускорении. Удерживайте стабильную скорость не менее трех минут. Постепенно замедлите автомобиль, не тормозя, примерно до 25 миль в час. Не выжимайте сцепление, если вы работаете с механической коробкой передач. Разгонитесь до скорости шоссе (выше 55 миль в час), используя дроссель не более чем на 3/4. Держите эту скорость постоянной в течение пяти минут.

Замедлите скорость, не тормозя, пока скорость автомобиля не упадет ниже 40 км/ч и не остановитесь. На этом этапе должны быть запущены внутренние тесты монитора.

Имейте в виду, что непостоянные мониторы могут не обнаружить проблему, пока автомобиль не проедет несколько раз и не создадутся условия для обнаружения неисправности. Следовательно, каждый раз, когда вы устраняете проблему с эффективностью катализатора, очень важно использовать сканирующий инструмент, который может сказать вам, были ли выполнены все проверки готовности монитора или нет. Если один или несколько мониторов не готовы, транспортному средству необходимо управлять в правильных условиях, чтобы настроить монитор. Тогда и только тогда вы получите точный диагноз.

Что такое эффективность?

Преобразователь имеет рейтинг эффективности, рассчитанный производителем автомобиля. Эффективность преобразователя связана с топливной коррекцией двигателя. Регулировка подачи топлива контролируется датчиками O2 и постоянно регулируется PCM. Это помогает поддерживать правильную температуру преобразователя для наиболее эффективной работы. Одной из функций конвертера является сохранение в нем определенного количества кислорода. Если двигатель работает на слишком богатой смеси, он не может хранить кислород. Если он работает на слишком обедненной смеси, уровень кислорода может помешать конвертеру достичь оптимального диапазона нагрева.

Богатое состояние означает меньше кислорода. Сухое состояние означает избыток кислорода. Богатое состояние будет означать, что PCM хочет обеднить топливную смесь. Между тем, обедненное состояние будет означать, что PCM хочет попытаться увеличить топливную смесь.

Стехиометрическое соотношение топливно-воздушной смеси составляет 14,7:1 (по весу). Для правильной работы нейтрализатора необходимо достичь стехиометрического значения, чтобы катализатор мог реагировать с кислородом и достигать надлежащей рабочей температуры. Каталитический нейтрализатор начинает функционировать при температуре от 400 до 600 градусов по Фаренгейту. Нормальная рабочая температура может достигать 1200 до 1600 градусов.

Эффективность нейтрализатора можно проверить с помощью сканирующего прибора, а также наблюдая за переключением O2 между богатым и бедным. Лабораторные осциллографы также можно использовать для наблюдения за переключением. Как только эффективность упадет ниже определенного уровня и будут выполнены другие критерии, будет установлен код эффективности.

Эффективность большинства преобразователей в новом состоянии составляет около 99 процентов, а эффективность быстро снижается примерно до 95 процентов. Пока эффективность не упадет более чем на несколько процентных пунктов, преобразователь отлично справится с очисткой выхлопных газов. Но если эффективность падает ниже 92 процента, обычно включается лампа MIL. Новые автомобили должны соответствовать еще более жестким требованиям к автомобилям с низким уровнем выбросов (LEV). Теперь еще меньше места для маневра. Падение эффективности преобразователя всего на 3 процента может привести к тому, что выбросы превысят федеральные ограничения. Стандарт LEV допускает только 0,225 грамма углеводородов на милю.

Некоторые OEM-производители обновили калибровки датчиков катализатора. Новая калибровка может быть повторно прошита в PCM. Но, если на автомобиле уже есть поврежденный преобразователь, то перепрошивка ему вообще ничего не даст. Но, если преобразователь близок к пороговому пределу, повторная вспышка может продлить срок службы преобразователя и предотвратить загорание индикатора еще на 10 000 или даже до 80 000 миль.

Причины снижения эффективности преобразователя

Неисправные датчики O2 также могут привести к снижению эффективности преобразователя. Одна из вещей, которую многие механики пренебрегают проверкой, это, вероятно, самая простая вещь — соединения датчика O2. Разъем является не только источником питания и заземления, но и источником необходимого подвода воздуха к циркониевому датчику. Если разъем заполнен маслом или мусором, воздух не может проходить по проводу, ведущему к датчику внутри. Старые однопроводные датчики O2 имели перфорированную область снаружи и не использовали провода в качестве подачи кислорода.

Много лет назад у меня была машина с силиконовым герметиком, полностью покрывающим разъемы. Код присутствовал, но ущерб уже был нанесен. Все четыре O2 пришлось заменить. Эффективность преобразователя была под вопросом, но после нескольких запусков мониторов код так и не вернулся.

Очевидно, что вопросы, связанные с настройкой, должны учитываться для повышения эффективности преобразователя. Все, от состояния клапана PCV, сломанных подвесок выхлопа, которые повреждают внутреннюю структуру нейтрализатора, может быть проблемой, до клапана EGR и связанных с ним проблем с EGR, которые могут повлиять на эффективность. Утечки выхлопных газов перед датчиками O2 также могут сильно повлиять на эффективность. Установка неправильных датчиков O2 в неправильном положении также может быть проблемой. Для справки: датчики B1 находятся на стороне цилиндра № 1 двигателя, а датчики B2 — на противоположной стороне. Я не в первый раз вижу задний O2 спереди или автомобиль с кодом датчика B1, а кто-то меняет датчик B2. Имейте в виду, что многие автомобили теперь имеют несколько каталитических нейтрализаторов, и необходимо проявлять больше осторожности, чтобы убедиться, что вы меняете правильный.

Как видите, эффективность современных автомобилей зависит не от одной детали, а от общего состояния всех задействованных компонентов. Профилактическое обслуживание может помочь продлить срок службы каталитического нейтрализатора, а также обратить внимание на индикатор обслуживания, когда появляется код эффективности нейтрализатора. Имейте в виду, что эффективность преобразователя определяется тем, что происходит в камере сгорания и тем, что датчики O2 сообщают PCM. По большей части код эффективности является результатом чего-то, что уже произошло, и не обязательно отказа каталитического нейтрализатора. Диагностируйте и устраняйте причину, а не только последствия.

ОБДИИ

Выхлопная система и каталитический нейтрализатор предназначены для безопасного отвода выхлопных газов от двигателя, снижения уровня шума двигателя, снижения выбросов выхлопных газов и поддержания оптимальной топливной экономичности. Эти газы могут быть вредными для вас и окружающей среды, если с ними не обращаться должным образом. Убедитесь, что в передней части выхлопной системы нет отверстий, которые могут привести к плохому контролю выбросов. И убедитесь, что выхлопные газы не попадают в салон, где они могут вызвать серьезные проблемы, включая головокружение, дурноту и даже смерть.

Система выхлопа и каталитического нейтрализатора обычно не содержит движущихся частей, однако эта система чрезвычайно важна для активного контроля загрязняющих веществ в выхлопных газах. Коллектор и трубопровод выхлопной системы отводят газы, образующиеся при сгорании топлива и воздуха в камере сгорания двигателя. Кислородный датчик, датчик обратной связи управления двигателем, расположенный в передней части потока выхлопных газов, измеряет, насколько эффективно топливо и воздух сжигаются в камере сгорания.

Благодаря точному мониторингу сигнала кислородного датчика система управления двигателем очень быстро регулирует количество топлива, подаваемого в камеру сгорания, максимально повышая эффективность использования топлива и создавая смесь выхлопных газов, оптимизированную для очистки каталитическим нейтрализатором. Выхлопные газы проходят через каталитический нейтрализатор, где вредные компоненты выхлопных газов: оксиды азота, углеводороды и монооксиды углерода (NOx, HC и CO) преобразуются в безвредную воду и диоксид углерода (H3O и CO2).

По мере того, как преобразованные выхлопные газы покидают каталитический нейтрализатор, они проходят через другой датчик кислорода, который сигнализирует системе управления двигателем, насколько эффективно каталитический нейтрализатор смог очистить вредные загрязнители выхлопных газов. Оттуда выхлопные газы проходят через типичные компоненты выхлопной системы, включая глушитель(и), резонатор(ы), трубы и выхлопные трубы(и). Давайте более подробно рассмотрим некоторые компоненты выхлопной системы и каталитического нейтрализатора и их функции, в том числе то, как каталитический нейтрализатор изменяет химический состав выхлопных газов.

Выхлопные газы состоят из вредных молекул, но эти молекулы состоят из относительно безвредных атомов. С помощью химии и каталитических технологий мы можем расщепить молекулы после того, как они покинут двигатель автомобиля, на безвредные частицы, прежде чем они попадут в воздух. Эти процессы происходят внутри горячего каталитического нейтрализатора.

Катализатор — это просто химическое вещество, которое ускоряет химическую реакцию, не изменяясь и не расходуясь в процессе. В каталитическом нейтрализаторе работа катализатора заключается в ускорении расщепления вредных молекул. Катализатор изготовлен из платины или подобного платиноподобного металла, такого как палладий или родий.

В каталитическом нейтрализаторе работают два различных типа катализатора: катализатор восстановления и катализатор окисления. Оба типа состоят из керамической структуры, покрытой металлическим катализатором, обычно платиной, родием и/или палладием. Идея состоит в том, чтобы создать структуру, которая подвергает потоку выхлопных газов максимальную площадь поверхности катализатора, а также сводит к минимуму необходимое количество катализатора.

Автомобили OBD II оснащены трехкомпонентными каталитическими нейтрализаторами. Это относится к трем регулируемым выбросам, которые он помогает уменьшить. Восстановительный катализатор является первой ступенью каталитического нейтрализатора. Он использует платину и родий, чтобы помочь уменьшить выбросы NOx. Когда молекула NO или NO2 контактирует с катализатором, катализатор вырывает атом азота из молекулы и удерживает его, освобождая кислород в форме O2. Атомы азота связываются с другими атомами азота, которые также прилипают к катализатору, образуя N2. Например: 2NO => N2 + O2 или 2NO2 => N2 + 2O2 2NO => N2 + O2 или 2NO2 => N2 + 2O2. Катализатор окисления является второй ступенью каталитического нейтрализатора. Он уменьшает количество несгоревших углеводородов и монооксида углерода, сжигая их на катализаторе из платины и палладия. Этот катализатор способствует реакции CO и углеводородов с оставшимся кислородом в выхлопных газах. Например: 2CO + O2 => 2CO2

Выпускной коллектор крепится к головке блока цилиндров и собирает выхлопные газы из каждого цилиндра и объединяет их в одну трубу. Коллектор традиционно изготавливался из чугуна. Новые коллекторы могут быть изготовлены из нержавеющей стали, стали или алюминия. Для большинства конфигураций рядных цилиндров имеется только один выпускной коллектор. На двигателях с V-образным расположением цилиндров, типичных для V-6 и V-8, обычно имеется один выпускной коллектор на ряд цилиндров. Выпускные коллекторы работают в экстремальных условиях с быстрыми изменениями температуры, что может привести к растрескиванию или ослаблению прокладок и соединительных соединений, что приведет к утечке выхлопных газов.

Некоторые выпускные коллекторы имеют датчик кислорода перед каталитическим нейтрализатором или перед каталитическим нейтрализатором, ввинченный в него в центральном месте, которое подвергает кончик датчика кислорода воздействию смеси газов из всех цилиндров. Если эта конструкция используется на двигателях V-6 или V-8, в каждом коллекторе будет датчик кислорода.

Эта часть, похожая на глушитель, преобразует вредный угарный газ и углеводороды в водяной пар и двуокись углерода. Некоторые преобразователи также уменьшают вредные оксиды азота. Преобразователь устанавливается между выпускным коллектором и глушителем.

Каталитический нейтрализатор представляет собой большой металлический контейнер цилиндрической формы, расположенный в потоке выхлопных газов рядом с двигателем. Впускной патрубок преобразователя соединен с двигателем и вводит горячие загрязненные выхлопные газы из цилиндров двигателя. Выход преобразователя соединен с выхлопным трубопроводом. Когда газы от двигателя проходят через катализатор, на его поверхности происходят химические реакции, в результате которых загрязняющие газы распадаются на части и превращаются в другие газы, которые можно безопасно возвращать в атмосферу.

Температура, при которой каталитический нейтрализатор начинает работать, составляет около 600 градусов по Фаренгейту, при нормальном рабочем диапазоне около 1400 градусов по Фаренгейту. Когда к выхлопным газам добавляется несгоревшее топливо, рабочая температура нейтрализатора может резко возрасти. Если температура достигает 2000 градусов по Фаренгейту или выше, керамические соты начинают разрушаться и ослабевать, а металлы катализатора могут расплавиться. Это ускоряет процесс старения и приводит к снижению эффективности преобразователя. Когда эффективность нейтрализатора снижается до точки, когда транспортное средство может превышать предел загрязнения, PCM включит контрольную лампу двигателя и установит диагностический код неисправности.

Неустраненный перегрев является основной причиной засорения каталитического нейтрализатора. Основной причиной здесь часто являются загрязнённые или пропускающие зажигание свечи зажигания.

Все автомобили, оборудованные OBD II, используют кислородный датчик для измерения содержания кислорода в выхлопных газах. Датчик сообщает компьютеру управления двигателем (PCM), горит ли топливная смесь богатой (меньше кислорода) или обедненной (больше кислорода). PCM постоянно следит за напряжением датчика, чтобы определить, является ли смесь богатой или обедненной, и регулирует количество топлива, поступающего в двигатель, чтобы получить правильную смесь для максимальной экономии топлива и низкого уровня выбросов. Датчик кислорода установлен в выпускном коллекторе или рядом с ним в передней выхлопной трубе.

Кислородный датчик должен быть горячим (600 градусов по Фаренгейту), прежде чем он будет генерировать надежный сигнал напряжения. Горячие выхлопные газы обеспечивают достаточно тепла, чтобы довести кислородный датчик до рабочей температуры в некоторых рабочих условиях, но не в других условиях, таких как холодный запуск или холостой ход. В это время PCM не использует сигнал кислородного датчика для регулировки состава топливной смеси. Обычно это приводит к обогащению топливной смеси, перерасходу топлива и увеличению выбросов. Из-за этих проблем автомобили, совместимые с OBD II, в основном имеют датчики кислорода с подогревом.

Датчики кислорода с подогревом имеют внутренний контур нагревателя, который быстрее нагревает датчик до рабочей температуры, чем датчик без подогрева. Подогреватель доводит датчик до рабочей температуры в течение от 20 до 60 секунд в зависимости от датчика, а также поддерживает кислородный датчик горячим, даже когда двигатель работает на холостом ходу в течение длительного периода времени.

Когда сигнал кислородного датчика или цепь нагревателя размыкаются, замыкаются или выходят за пределы допустимого диапазона, PCM обычно устанавливает диагностический код неисправности (DTC) и включает индикатор Check Engine. Тем не менее, кислородные датчики считаются элементами технического обслуживания, которые изнашиваются в результате использования и должны заменяться в соответствии с рекомендуемыми изготовителем интервалами или при обнаружении ухудшения состояния. Изношенный датчик может продолжать функционировать достаточно хорошо, чтобы не устанавливать DTC, но недостаточно хорошо, чтобы предотвратить увеличение выбросов и расхода топлива.

Производительность кислородного датчика имеет тенденцию ухудшаться с возрастом, так как загрязняющие вещества накапливаются на наконечнике датчика и постепенно снижают его способность создавать напряжение или быстрые изменения напряжения. Этот вид износа может быть вызван различными веществами, попадающими в выхлопные газы, такими как свинец, силикон, сера, масляная зола и даже некоторые топливные присадки. Общепринято, что трех- и четырехпроводные датчики O2 с подогревом в приложениях с середины 1980-х до середины 1990-х годов следует менять каждые 60 000 миль, а рекомендуемый интервал замены составляет 1996 и более новых автомобилей с OBDII, составляет 100 000 миль.

На автомобилях с OBD II один или два дополнительных кислородных датчика устанавливаются внутри или позади каталитического нейтрализатора для контроля эффективности нейтрализатора. Для каждого нейтрализатора будет один кислородный датчик ниже по потоку или после каталитического нейтрализатора, если двигатель имеет двойные выхлопные газы с отдельными нейтрализаторами.

Нижний кислородный датчик работает так же, как верхний кислородный датчик в выпускном коллекторе. Датчик выдает напряжение, которое меняется при изменении количества несгоревшего кислорода в выхлопе. Сигнал высокого или низкого напряжения сообщает PCM, что топливная смесь богата или бедна.

PCM контролирует эффективность нейтрализатора, сравнивая сигналы верхнего и нижнего кислородных датчиков. Если нейтрализатор выполняет свою работу и снижает содержание загрязняющих веществ в выхлопных газах, нижний кислородный датчик должен проявлять небольшую активность. Если сигнал от нижнего кислородного датчика начинает отражать сигнал от верхнего кислородного датчика, это означает, что эффективность нейтрализатора упала, и нейтрализатор не очищает загрязняющие вещества в выхлопных газах. Когда эффективность нейтрализатора снижается до такой степени, что транспортное средство может превышать предел загрязнения, PCM включит контрольную лампу двигателя и установит диагностический код неисправности.

Глушитель служит для глушения выхлопных газов до приемлемого уровня. Помните, что процесс горения представляет собой серию взрывов, создающих много шума. В большинстве глушителей используются перегородки, чтобы отбрасывать выхлопные газы, рассеивая энергию и приглушая шум. В некоторых глушителях также используется набивка из стекловолокна, которая поглощает звуковую энергию при протекании газов. Внутри глушителя вы найдете обманчиво простой набор трубок с несколькими отверстиями в них. Эти трубки и камеры на самом деле точно настроены, как музыкальный инструмент. Они предназначены для отражения звуковых волн, создаваемых двигателем, таким образом, что они частично гасят сами себя.

Выхлопная труба является последней частью выхлопной трубы в системе и выходит в открытую атмосферу. Обычно выхлопная труба крепится к выходной стороне глушителя.

Каталитический нейтрализатор, датчик кислорода

Образование

Отделение фактов от вымысла может оказаться непростой задачей для любого специалиста по деталям. Например, многие самодельщики и профессиональные механики могут полагать, что замена кислородного датчика отключит индикатор «проверьте двигатель» на автомобиле с неисправным каталитическим нейтрализатором.

Отделение фактов от вымысла может оказаться непростой задачей для любого специалиста по деталям. Например, многие самодельщики и профессиональные механики могут полагать, что замена кислородного датчика отключит индикатор «проверьте двигатель» на автомобиле с неисправным каталитическим нейтрализатором.

Другие считают, что каталитический нейтрализатор необходимо всегда заменять, если сохраняется диагностический код неисправности P0420 или P0430. Другие считают, что дорогие каталитические нейтрализаторы можно заменить более дешевыми заменителями. Это проблемы, с которыми каждый специалист по запчастям может сталкиваться ежедневно, особенно в местах, где действуют строгие стандарты проверки выбросов. Чтобы лучше понять, как диагностируются и заменяются каталитические нейтрализаторы, давайте начнем с обсуждения того, как каталитический нейтрализатор OBD II превращает токсичные выхлопные газы в газы, которые естественным образом присутствуют в атмосфере.

ДЫМ ВНУТРИ, РОМАШКИ ВНЕ

Ископаемые виды топлива, такие как бензин, принадлежат к химическому семейству, называемому углеводородами, которое обозначается химическим символом «НС». Углеводороды представляют собой различные комбинации водорода (Н) и углерода (С), которые при сгорании в цилиндрах двигателя смешиваются с воздухом, состоящим примерно из 78 процентов азота, 21 процента кислорода и 1 процента других газов.
Если воздушно-топливная смесь, поступающая в двигатель, представляет собой химически идеальное соотношение (например, 14,7 грамма воздуха на 1 грамм топлива) и происходит полное сгорание, выхлопные газы, выходящие из двигателя, будут состоять в основном из воды (H3O), углерода диоксид (CO2), азот (N) и немного кислорода (O).

Но процесс внутреннего сгорания является несовершенным методом окисления углеводородов. Не все УВ в бензине связаны со всем атмосферным О2 внутри цилиндров двигателя, потому что небольшой объем несгоревших УВ и О2 остается в очень тонком пограничном слое воздушно-топливной смеси, расположенном на поверхности камеры сгорания. Это небольшое количество несгоревшего углеводорода или бензина попадает в поток выхлопных газов в качестве загрязнителя выхлопных газов. В процессе горения также может отсутствовать достаточное количество кислорода, и продуктом является ядовитый выхлопной газ, называемый окисью углерода (CO). Хотя современные средства контроля топлива значительно сократили выбросы CO, CO остается высокотоксичным загрязнителем в районах с большим количеством транспортных средств.

Наконец, поскольку атмосферный кислород примерно на 78 процентов состоит из азота (N), в процессе горения образуются различные соединения оксидов азота (Nox). Хотя N обычно является инертным газом, который не легко соединяется с кислородом, он образует ложную химическую связь с кислородом при сочетании высоких давлений и температур, которые происходят в процессе внутреннего сгорания. Присутствие Nox в атмосфере образует фотохимический смог при воздействии солнечного света и влажности.

ПРЕОБРАЗОВАНИЕ ВЫХЛОПНЫХ ГАЗОВ
HC, O2, CO и Nox составляют большую часть выхлопных газов, поступающих в каталитический нейтрализатор. По определению, катализаторы ускоряют химические реакции, не изменяясь и не подвергаясь иному влиянию той же самой химической реакции. Каталитический нейтрализатор расщепляет газообразные соединения выхлопных газов на их основные химические компоненты, подвергая газы воздействию катализаторов из драгоценных металлов, таких как платина, палладий, родий и церий.

Для модели 1996 года Федеральное агентство по охране окружающей среды (EPA) обязало производителей автомобилей разработать каталитические нейтрализаторы, которые будут сокращать все выбросы выхлопных газов до составных частей воды, двуокиси углерода, азота и кислорода, которые являются элементами, естественным образом присутствующими в земная атмосфера.

БОРТОВАЯ ДИАГНОСТИКА
Практически во всех случаях сигнальная лампа «проверьте двигатель» загорается, когда механическая или электронная неисправность приводит к тому, что выбросы выхлопных газов в 1,5 раза превышают стандарт Федеральной процедуры испытаний (FTP). Ранние каталитические нейтрализаторы OBD I до 1996 года были предназначены только для расщепления углеводородов и угарного газа. После 1996 года преобразователи OBD II также были разработаны для разложения оксида азота (Nox) на составные части азота (N) и кислорода (O).

Для соответствия стандартам бортовой диагностики II (OBD II), введенным в 1996, производители автомобилей разработали метод оценки работы каталитического нейтрализатора. Для этого производители автомобилей установили кислородный датчик на входе (вверх по потоку) и на выходе (внизу по потоку) каталитического нейтрализатора. Затем PCM переключает воздушно-топливную смесь, поступающую в двигатель, с богатой на обедненную или с высоковольтной на низковольтную. Верхний датчик кислорода передает этот сигнал напряжения обратно в PCM, указывая на то, что воздушно-топливная смесь переключается на богатую/обедненную.

На приведенном выше графике напряжения двигатель прогревается, и верхний кислородный датчик (вверху) начинает посылать в PCM сигнал напряжения переключения. По мере прогрева каталитического нейтрализатора нижний кислородный датчик (внизу) переключается с сигнала на постоянное напряжение.

Сигнал нижнего кислородного датчика показывает, когда каталитический нейтрализатор работает эффективно. Если каталитический нейтрализатор расщепляет HC, CO и NOx на составные части, нижний кислородный датчик будет отображать постоянное напряжение.

На графике справа напряжение нижнего кислородного датчика стабилизируется на уровне около 0,750 В, что указывает на эффективную работу каталитического нейтрализатора.

При выходе из строя каталитического нейтрализатора сигнал заднего лямбда-зонда начинает дублировать сигнал включения переднего лямбда-зонда. Затем PCM использует математический алгоритм, чтобы определить, когда нисходящий сигнал превышает стандарты FTP. Если нисходящий сигнал превышает стандарты FTP, то PCM загорится индикатором «проверьте двигатель» и сохранит один или несколько диагностических кодов неисправностей. Алгоритм, запрограммированный в PCM, является гораздо более точным методом измерения производительности каталитического нейтрализатора, чем любой внешний метод.

Если автомобиль оснащен рядным двигателем, оснащенным одним каталитическим нейтрализатором, PCM сохранит диагностический код неисправности P0420 (DTC), указывающий, что эффективность нейтрализатора ниже стандартов FTP. Если автомобиль оснащен двигателем V-образного типа, DTC P0430 может также сохраняться, если преобразователь ряда № 2 выходит из строя. Эти коды DTC включают индикатор проверки двигателя и могут быть извлечены с помощью считывателя кодов или профессионального сканирующего устройства.

ДИАГНОСТИКА КИСЛОРОДНОГО ДАТЧИКА
Благодаря значительно улучшенным бортовым диагностическим возможностям современных блоков управления двигателем, блок управления двигателем может диагностировать неисправный кислородный датчик более точно, чем механик, вооруженный ручным испытательным оборудованием. Для иллюстрации, PCM сохранит диагностический код неисправности и включит индикатор «проверить двигатель», если действие переключения датчика кислорода слишком медленное или среднее напряжение переключения слишком высокое или низкое. Может ли замена одного или обоих кислородных датчиков предотвратить код неисправности каталитического нейтрализатора P0420 или P0430? Не скажу, что это невозможно, но очень маловероятно.

В случаях, когда каталитический нейтрализатор или кислородный датчик выходят из строя без видимой причины, исходные диагностические критерии, встроенные в PCM, необходимо обновить или перекалибровать, чтобы они соответствовали реальным условиям эксплуатации. Необходимость повторной калибровки может быть выполнена только путем проверки бюллетеней технического обслуживания для транспортного средства.

ПРИ НЕИСПРАВНОСТИ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ
EPA предписывает, чтобы два самых дорогих компонента системы контроля выбросов — PCM и каталитический нейтрализатор — получали гарантию и бесплатно заменялись производителем автомобиля в течение первых восьми лет или 80 000 миль пробега. . Если преобразователь оригинального оборудования выйдет из строя по гарантии, PCM может потребоваться повторная калибровка, как описано выше, чтобы предотвратить повторный сбой.

В некоторых редких случаях подложка преобразователя может покрыться сажей, что может привести к коду DTC P0420/430. Поскольку устранение причины образования сажи может позволить преобразователю восстановить нормальную эффективность, замена может не потребоваться.

Гарантия на замененные преобразователи после продажи обычно намного короче, чем на оригинальный преобразователь «8/80». Имейте в виду, что при продаже нейтрализатора вторичного рынка все условия кода неисправности, способствующие отказу, такие как пропуски зажигания двигателя, должны быть исправлены при установке нейтрализатора. Кроме того, все бюллетени технического обслуживания (TSB), выпущенные автопроизводителем в отношении отказов катализатора, должны быть проверены на наличие необходимых обновлений перепрограммирования или повторной калибровки. Поскольку PCM автомобиля запрограммирован на мониторинг преобразователей, предназначенных для конкретных приложений, никогда не пытайтесь заменить номер детали другим. В любом случае, продажа сменных каталитических нейтрализаторов может быть гораздо менее головной болью, если все заинтересованные стороны полагаются на факты, а не на вымысел.

Гэри Гомс — бывший преподаватель и владелец магазина, который по-прежнему активно работает в сфере послепродажного обслуживания. Гэри является сертифицированным ASE главным автомобильным техником (CMAT) и получил сертификат расширенных характеристик двигателя L1. Он также является выпускником Университета штата Колорадо и состоит в Ассоциации автомобильного обслуживания (ASA) и Обществе автомобильных инженеров (SAE).

В этой статье:Выбросы, технические темы

Кислородный датчик и эффективность катализатора

Монитор эффективности каталитического нейтрализатора проверяет, работает ли каталитический нейтрализатор с достаточно высокой эффективностью, чтобы удерживать выбросы выхлопных газов в пределах заданных значений. PCM сравнивает сигналы от верхнего и нижнего кислородных датчиков, чтобы определить состояние нейтрализатора. Эти «тесты» называются мониторами готовности.

Непрерывные и непостоянные тесты готовности

Монитор — это часть или сегмент операции, которую транспортное средство обычно выполняет или которую необходимо выполнить для проверки определенного аспекта или состояния транспортного средства. Существует два основных типа мониторов готовности: непрерывные и непостоянные. Непрерывные мониторы постоянно проверяются и оцениваются во время работы двигателя. Непрерывные мониторы должны соответствовать определенным условиям, прежде чем тест может быть завершен.

Некоторые операции могут быть непрерывными, непостоянными или и тем, и другим, и могут быть проверены во время обоих типов мониторов: например, пропуски зажигания или проблемы с топливной системой. Непрерывные мониторы также будут различаться для бензиновых и дизельных двигателей.

Новый автомобиль может сообщать о состоянии своего монитора выбросов во время текущего ездового цикла. Эти мониторы начинаются с самого начала всякий раз, когда цикл мониторинга соответствует критериям для выполнения теста готовности. Старые автомобили могут не поддерживать эту функцию. Поскольку мониторы представляют собой процедуру самопроверки, которую водитель не должен инициировать, лучший способ подготовить их к проведению самопроверки — это вождение автомобиля. Хотя вождение в одиночку не будет соответствовать всем необходимым условиям. Есть несколько требований, которые варьируются от производителя к производителю.

Убедитесь, что MIL (индикатор неисправности) не включен. Если есть какие-либо сохраненные коды эффективности или связанные с ними коды или даже ожидающий диагностический код неисправности, они могут помешать запуску или завершению работы монитора.

Убедитесь, что у вас достаточно топлива в машине. Некоторые мониторы, например, монитор EVAP, могут требовать, чтобы уровень топлива находился в пределах от 35% до 85%, чтобы начать диагностическое тестирование.

Наконец, вы должны завершить «ездовой цикл». Ездовой цикл позволяет автомобилю запустить бортовую диагностику. Это позволяет мониторам готовности пройти предустановленную процедуру диагностики.

Точные требования к транспортному средству, над которым вы работаете, см. в спецификациях производителя для ездового цикла. Однако приведенный ниже общий ездовой цикл обычно работает на большинстве автомобилей.

Общий ездовой цикл

Заранее спланируйте маршрут, который позволит вам разогнать автомобиль до скорости шоссе и замедлить его на длинном движении по трассе. Обязательно наличие в топливном баке не менее 51%, а температура наружного воздуха не ниже нуля и не выше 110 градусов.

Цикл движения начинается с холодного пуска. Это означает, что температуры охлаждающей жидкости и воздуха находятся в пределах 10 градусов друг от друга. (Этого условия можно достичь, оставив машину на ночь). Перед холодным пуском ключ зажигания должен быть в положении OFF. В противном случае диагностика подогреваемого кислородного датчика может не запуститься. Запустите двигатель и дайте ему поработать на холостом ходу примерно от 2 до 5 минут, включив кондиционер и обогреватель заднего стекла (при наличии).

Выключите кондиционер и обогреватель заднего стекла и доведите скорость автомобиля не менее чем до 55 миль в час при умеренном и постоянном ускорении. Удерживайте стабильную скорость не менее трех минут. Постепенно замедлите автомобиль, не тормозя, примерно до 25 миль в час. Не выжимайте сцепление, если вы работаете с механической коробкой передач. Разгонитесь до скорости шоссе (выше 55 миль в час), используя дроссель не более чем на 3/4. Держите эту скорость постоянной в течение пяти минут.

Замедлите скорость, не тормозя, пока скорость автомобиля не упадет ниже 40 км/ч и не остановитесь. На этом этапе должны быть запущены внутренние тесты монитора.

Имейте в виду, что непостоянные мониторы могут не обнаружить проблему, пока автомобиль не проедет несколько раз и не создадутся условия для обнаружения неисправности. Следовательно, каждый раз, когда вы устраняете проблему с эффективностью катализатора, очень важно использовать сканирующий инструмент, который может сказать вам, были ли выполнены все проверки готовности монитора или нет. Если один или несколько мониторов не готовы, транспортному средству необходимо управлять в правильных условиях, чтобы настроить монитор. Тогда и только тогда вы получите точный диагноз.

Что такое эффективность?

Преобразователь имеет рейтинг эффективности, рассчитанный производителем автомобиля. Эффективность преобразователя связана с топливной коррекцией двигателя. Регулировка подачи топлива контролируется датчиками O2 и постоянно регулируется PCM. Это помогает поддерживать правильную температуру преобразователя для наиболее эффективной работы. Одной из функций конвертера является сохранение в нем определенного количества кислорода. Если двигатель работает на слишком богатой смеси, он не может хранить кислород. Если он работает на слишком обедненной смеси, уровень кислорода может помешать конвертеру достичь оптимального диапазона нагрева.

Богатое состояние означает меньше кислорода. Сухое состояние означает избыток кислорода. Богатое состояние будет означать, что PCM хочет обеднить топливную смесь. Между тем, обедненное состояние будет означать, что PCM хочет попытаться увеличить топливную смесь.

Стехиометрическое соотношение топливно-воздушной смеси составляет 14,7:1 (по весу). Для правильной работы нейтрализатора необходимо достичь стехиометрического значения, чтобы катализатор мог реагировать с кислородом и достигать надлежащей рабочей температуры. Каталитический нейтрализатор начинает функционировать при температуре от 400 до 600 градусов по Фаренгейту. Нормальная рабочая температура может достигать 1200 до 1600 градусов.

Эффективность нейтрализатора можно проверить с помощью сканирующего прибора, а также наблюдая за переключением O2 между богатым и бедным. Лабораторные осциллографы также можно использовать для наблюдения за переключением. Как только эффективность упадет ниже определенного уровня и будут выполнены другие критерии, будет установлен код эффективности.

Эффективность большинства преобразователей в новом состоянии составляет около 99 процентов, а эффективность быстро снижается примерно до 95 процентов. Пока эффективность не упадет более чем на несколько процентных пунктов, преобразователь отлично справится с очисткой выхлопных газов. Но если эффективность падает ниже 92 процента, обычно включается лампа MIL. Новые автомобили должны соответствовать еще более жестким требованиям к автомобилям с низким уровнем выбросов (LEV). Теперь еще меньше места для маневра. Падение эффективности преобразователя всего на 3 процента может привести к тому, что выбросы превысят федеральные ограничения. Стандарт LEV допускает только 0,225 грамма углеводородов на милю.

Некоторые OEM-производители обновили калибровки датчиков катализатора. Новая калибровка может быть повторно прошита в PCM. Но, если на автомобиле уже есть поврежденный преобразователь, то перепрошивка ему вообще ничего не даст. Но, если преобразователь близок к пороговому пределу, повторная вспышка может продлить срок службы преобразователя и предотвратить загорание индикатора еще на 10 000 или даже до 80 000 миль.

Причины снижения эффективности преобразователя

Неисправные датчики O2 также могут привести к снижению эффективности преобразователя. Одна из вещей, которую многие механики пренебрегают проверкой, это, вероятно, самая простая вещь — соединения датчика O2. Разъем является не только источником питания и заземления, но и источником необходимого подвода воздуха к циркониевому датчику. Если разъем заполнен маслом или мусором, воздух не может проходить по проводу, ведущему к датчику внутри. Старые однопроводные датчики O2 имели перфорированную область снаружи и не использовали провода в качестве подачи кислорода.

Много лет назад у меня была машина с силиконовым герметиком, полностью покрывающим разъемы. Код присутствовал, но ущерб уже был нанесен. Все четыре O2 пришлось заменить. Эффективность преобразователя была под вопросом, но после нескольких запусков мониторов код так и не вернулся.

Очевидно, что вопросы, связанные с настройкой, должны учитываться для повышения эффективности преобразователя. Все, от состояния клапана PCV, сломанных подвесок выхлопа, которые повреждают внутреннюю структуру нейтрализатора, может быть проблемой, до клапана EGR и связанных с ним проблем с EGR, которые могут повлиять на эффективность. Утечки выхлопных газов перед датчиками O2 также могут сильно повлиять на эффективность. Установка неправильных датчиков O2 в неправильном положении также может быть проблемой. Для справки: датчики B1 находятся на стороне цилиндра № 1 двигателя, а датчики B2 — на противоположной стороне. Я не в первый раз вижу задний O2 спереди или автомобиль с кодом датчика B1, а кто-то меняет датчик B2. Имейте в виду, что многие автомобили теперь имеют несколько каталитических нейтрализаторов, и необходимо проявлять больше осторожности, чтобы убедиться, что вы меняете правильный.

Как видите, эффективность современных автомобилей зависит не от одной детали, а от общего состояния всех задействованных компонентов. Профилактическое обслуживание может помочь продлить срок службы каталитического нейтрализатора, а также обратить внимание на индикатор обслуживания, когда появляется код эффективности нейтрализатора. Имейте в виду, что эффективность преобразователя определяется тем, что происходит в камере сгорания и тем, что датчики O2 сообщают PCM. По большей части код эффективности является результатом чего-то, что уже произошло, и не обязательно отказа каталитического нейтрализатора. Диагностируйте и устраняйте причину, а не только последствия.

Статья любезно предоставлена ​​Службой Подполья.

Диагностика проблем каталитического нейтрализатора | Выхлопные системы Walker

Каталитические нейтрализаторы могут работать эффективно только в том случае, если двигатель работает правильно, а выхлопная система не имеет утечек. Диагностируйте причину проблем с выбросами с помощью 13 ключевых шагов.

Отзывы клиентов — бесценный инструмент. Управляемость, производительность и история обслуживания могут помочь вам в процессе диагностики. Задайте клиенту следующие вопросы:

• Заменялся ли когда-нибудь каталитический нейтрализатор?
• Какая услуга была оказана за последние 6-12 месяцев?
  
• Требуется ли регулярное добавление охлаждающей жидкости или масла в автомобиль?
• Уменьшилась ли в последнее время экономия топлива?
• Двигатель плохо запускается, горячий или холодный?
• Двигатель работает ровно?
• Заметили пропуски зажигания в двигателе?
• В автомобиле закончилось топливо?
• Было добавлено неправильное топливо?
• Используете ли вы присадки к топливу?
• Каково состояние охлаждающей жидкости?
• Нагреватель работает правильно?
• Были ли добавлены запасные части?
• Программатор Performance PCM (чип)
• Производительный выхлоп
• Дистанционный пускатель
• Как используется и управляется транспортное средство?
• Буксировка с коробкой передач на пониженной передаче
• Включен стояночный тормоз, создающий дополнительную нагрузку на двигатель
• Заблокирован в режиме 4WD Low в течение длительного периода времени

Любое состояние, увеличивающее выбросы или влияющее на показания датчиков, может привести к сбою диагностики преобразователя, даже если преобразователь исправен. (Многие коды неисправностей OBDII влияют на работу преобразователя.) Прежде чем исправлять коды преобразователя, исправьте все другие коды.

Следующие коды относятся к каталитическому нейтрализатору:

• P0420 Эффективность каталитической системы ниже порогового значения (ряд 1)
• P0421 Эффективность катализатора прогрева ниже порога (ряд 1)
• P0422 Эффективность основного катализатора ниже порога (ряд 1)
• P0423 Эффективность нагрева катализатора ниже порога (ряд 1)
• P0424 Температура нагретого катализатора ниже порогового значения (ряд 1)
• P0430 Эффективность каталитической системы ниже порога (ряд 2)
• P0431 Эффективность катализатора прогрева ниже порога (ряд 2)
• P0432 Эффективность основного катализатора ниже порога (ряд 2)
• P0433 Эффективность нагрева катализатора ниже порога (ряд 2)
• P0434 Температура нагретого катализатора ниже порогового значения (ряд 2)

Утечки в выхлопной системе могут повлиять на хранение O2 (кислорода) в нейтрализаторе и привести к неправильным показаниям датчика O2, влияя на баланс AFR (соотношение воздух/топливо). Выполните следующие действия:

• Проверьте все зоны сварки на наличие трещин, особенно порты датчика O2.
• Осмотрите все соединения труб на предмет неправильной центровки или прогоревших прокладок.
• Проверьте все соединения хомутов на наличие утечек.
• Обратите особое внимание на все гибкие трубы в системе.

С помощью инфракрасного термометра проверьте температуру переднего и заднего приварных колец преобразователя, чтобы убедиться, что преобразователь «загорелся». В зависимости от размера, большинство преобразователей начинают разгораться при температуре около 350°F и полностью загораются при температуре около 500°F.

В нормальных условиях заднее приварное кольцо может нагреваться до температуры на 150°F выше, чем переднее приварное кольцо. Если заднее приварное кольцо достигает температуры более чем на 150°F выше, чем переднее приварное кольцо, двигатель может иметь проблемы с выбросами.

• Имейте в виду, что температура заднего сварного кольца преобразователя напрямую связана с объемом работы, выполняемой преобразователем. Следовательно, повышенные температуры могут указывать на проблемы с выбросами.
• Если заднее приварное кольцо значительно холоднее переднего, возможно, преобразователь не выключается. Это может указывать на неисправность нейтрализатора или неправильную смесь выхлопных газов, что является признаком основной проблемы с выбросами.
• Обычно температура нейтрализатора не превышает 1200°F при правильно работающем двигателе. Периодическая эксплуатация при температуре выше 1600°F может негативно повлиять на покрытие из драгоценных металлов на подложке, снижая его эффективность. Чрезмерно высокие температуры могут снизить срок службы преобразователя или, если они достаточно высокие, разрушить покрытие или подложку преобразователя.
• Поврежденные покрытия и расплавленные подложки обычно возникают при температурах выше 1700°F. Можно проверить на треснутую подложку или поврежденное матовое покрытие, постукивая по корпусу преобразователя. С помощью резинового молотка «постучите» по оболочке, прислушиваясь к незакрепленным компонентам.
• Изменение цвета корпуса на бронзово-голубую радугу обычно указывает на повышенную температуру. Если преобразователь удален, осмотрите подложку, чтобы увидеть, расплавились ли небольшие проходы или разрушились. Подложка может фактически казаться нормальной на любом конце, поскольку подложка плавится внутри.

Чрезмерное противодавление в системе может генерировать код эффективности преобразователя. Хотя противодавление зависит от применения, обычно давление должно быть менее 3 фунтов на квадратный дюйм при 2000 об/мин и менее 1,5 фунтов на квадратный дюйм на холостом ходу.

• Используя порты датчика O2, проверьте наличие избыточного противодавления перед преобразователем и за ним
• Высокое противодавление за преобразователем указывает на засорение глушителя или резонатора
• Высокое противодавление перед преобразователем указывает на ограниченный преобразователь
• Высокое противодавление в выпускном коллекторе указывает на засорение Y-образного соединения
• Чрезмерное противодавление отрицательно повлияет на AFR, что приведет к чрезмерным выбросам

Датчики O2 (кислорода) имеют решающее значение для контроля подачи топлива и диагностики нейтрализатора PCM.

• Передний датчик должен быть очень активным и, как правило, быстро колебаться от приблизительно 0 до менее 1 вольта. Если передний датчик показывает низкое напряжение или его отсутствие, датчик может быть неисправен; или может быть утечка выхлопных газов до или сразу за датчиком.

• Как правило, задний датчик должен издавать довольно устойчивый сигнал. Если сигнал ниже 250 мВ, проверьте его активность, быстро переключив педаль акселератора или повысив частоту вращения двигателя примерно до 2000 об/мин. Следует отметить некоторое движение.

• Проверьте работу датчика O2, чтобы убедиться, что автомобиль находится в режиме контроля подачи топлива. В большинстве приложений передний датчик O2 должен переключаться около 450 мВ, а задний датчик O2 должен переключаться выше 450 мВ, обычно 650–850 мВ. Если задний датчик O2 не превышает 450 мВ, проверьте выбросы автомобиля с помощью 4- или 5-газоанализатора. Передние датчики AFR должны показывать AFR 14,7:1 в большинстве условий.

• Существует множество диагностических инструментов для точной проверки датчиков O2. Перед заменой любых датчиков проверьте работу.

Внутренние утечки в системе охлаждения могут повредить каталитический нейтрализатор.

• Выполните тест на утечку, чтобы убедиться, что система охлаждения держит давление в системе (точное давление проверьте на крышке герметизатора) в течение 15 минут.

• Если система охлаждения не обслуживается должным образом, в ней может образовываться шлам, который может уменьшить теплопередачу от камер сгорания, увеличивая выбросы NOx.

В топливной системе есть много вещей, которые могут повредить каталитический нейтрализатор или увеличить выбросы углеводородов.

• Выполнить проверку давления топлива и герметичности. Давление топлива должно соответствовать спецификациям производителя и оставаться постоянным после отключения насоса.

• Быстрое падение давления может указывать на негерметичность топливных форсунок или на неисправность регулятора давления топлива или обратного клапана подачи.

• Давление топлива, немного отклоняющееся от нормального рабочего диапазона, может привести к значительным проблемам с выбросами, а также может привести к чрезмерному времени проворачивания коленчатого вала в холодном состоянии. Оба условия могут привести к быстрому отказу преобразователя.

• Топливный фильтр следует заменять в соответствии с графиком технического обслуживания, рекомендованным производителем. Наконец, проверьте наличие воды в топливном баке и воздуха, попавшего в топливную рампу, что может вызвать пропуски зажигания в цилиндрах.

PCM пытается поддерживать AFR на уровне 14,7:1, используя данные, которые он получает от датчиков автомобиля, в первую очередь датчиков MAF и O2.

• Любое значение корректировки топлива более 5% указывает на проблему, требующую проверки баланса цилиндров и/или проверки с помощью анализатора 5 газов.

• Помните, что корректировка топливоподачи — это лишь одна из нескольких систем, влияющих на выбросы. Регулировка подачи топлива может быть правильной, но двигатель все еще может производить чрезмерные выбросы.

Одним из наиболее эффективных способов решения проблем с выбросами является отбор проб выхлопных газов. Имейте в виду следующее:

• Высокие выбросы углеводородов указывают на несгоревшее топливо.

• Высокий уровень CO указывает на частично сгоревшее топливо или масло.

• Высокие уровни NOx обычно вызваны высокими температурами и давлением сгорания, слегка обедненной смесью AFR и чрезмерно опережающим опережением зажигания.

• Показания выхлопных газов с низким содержанием HC и CO при высоком уровне выбросов NOx обычно НЕ связаны с неисправным нейтрализатором. Низкие показания HC и CO указывают на то, что преобразователь работает. Основной причиной проблемы является двигатель, который выбрасывает чрезмерно высокие выбросы NOx. Эти высокие выбросы NOx могут снизить долговечность и эффективность преобразователя.

ДИАГНОСТИЧЕСКАЯ ТАБЛИЦА 5 ГАЗОВ

Одним из наиболее эффективных способов устранения проблем с выбросами является отбор проб выхлопных газов. Узнайте больше о показаниях газоанализатора, просмотрев ДИАГНОСТИЧЕСКУЮ ТАБЛИЦУ 5-GAS.

Любой цилиндр, который работает не так усердно, как другие, является наиболее вероятной причиной проблем с выбросами.

• Большинство профессиональных сканирующих инструментов могут точно выполнить проверку баланса цилиндров, опуская по одному цилиндру за раз.

• С помощью инфракрасного термометра найдите цилиндры, температура которых выше или ниже, чем у других. Это может указывать на тощее или богатое состояние. Точно так же это может указывать на высокую или низкую компрессию в цилиндре.

• Задние цилиндры, которые нагреваются все больше, чем передние, указывают на отложения в системе охлаждения (ржавчина или шлам), ограничивающие поток к задней части блока цилиндров. Это может привести к высоким выбросам NOx из-за повышения температуры сгорания, даже если средняя температура охлаждающей жидкости считается нормальной.

Двигатели с большим пробегом могут иметь множество механических проблем, которые способствуют высокому уровню выбросов.

• Если автомобиль так оборудован, необходимо проверить правильность работы клапана EGR и его каналов и при необходимости очистить.

• Выполните проверку компрессии, чтобы определить состояние поршневых колец, клапанного механизма и камер сгорания.

• Проверьте кулачки распределительного вала и зубчатый ремень или цепь на предмет износа. Проверьте кулачок и угол опережения зажигания.

Повторная прошивка — это процесс обновления PCM (модуля управления трансмиссией) последней программой, доступной у производителя автомобиля.

• В некоторых случаях производители выпускают бюллетени технического обслуживания, в которых указывается, что повторная прошивка PCM поможет решить проблемы с выбросами.

• Когда автомобиль новый, могут быть «невидимые изменения», возникающие из-за старения компонентов двигателя.

• Обновления PCM обычно очень специфичны для дат сборки и опций автомобиля.