Забитый катализатор: симптомы, причины и способы решения

Автомобильный катализатор: что это

Каталитический нейтрализатор – элемент выхлопной системы мотора, предназначенный для очистки отработанных газов перед их выбросом в атмосферу. Необходимость разработки данного узла автомобильного мотора возникла в 60-х годах прошлого века, когда мировое сообщество озаботилось состоянием экологии на планете. В то время уровень выбросов из выхлопных труб автомобилей не был установлен на законодательном уровне.

 

Катализатор предназначен для нейтрализации вредных выхлопов автомобиля и является частью выхлопной системы авто

Первые стандарты содержания токсичных продуктов в выбросах автомобилей были введены в 1970-м году. Автопроизводителей обязали оснащать машины устройствами, снижающими объёмы угарного газа и продуктов сгорания углеводородов. С 1975 года каталитический нейтрализатор стал обязательной деталью всех сходящих с конвейера автомобилей.

Производители устанавливают на автомобили три вида катализаторов:

1. Керамические – используют механический способ очистки выхлопных газов. Состоят из керамических пластин, покрытых драгметаллами. Максимальный ресурс работы этого вида – 100 тысяч километров. Однако при плохом качестве топлива его замена требуется уже после 70–80 тысяч километров пробега.
2. Металлические – их начинка состоит из металлических сот, обладающих повышенной упругостью. Конструкция таких деталей надёжная и более прочная, по сравнению с керамическими катализаторами.
3. Спортивные – самые надёжные модели, но при этом имеющие высокую стоимость. Изготовлены из металла, но обладают большей пропускной способностью, нежели два предыдущих варианта.

Зачем нужен в машине каталитический нейтрализатор

Большая часть выхлопных газов состоит из вполне нейтральных и безвредных веществ – азота, водяного пара и двуокиси углерода. Но обойтись только их наличием практически невозможно, такое случается лишь в идеально отрегулированном двигателе, работающем в предсказуемом стационарном режиме.

Во всех других случаях мотор начинает выделять крайне опасные для человека химически активные вещества, моноокись углерода, углеводороды и окислы азота.

Прямое уничтожение подобных ядов с большой скоростью и в требуемом объёме практически невозможно, поэтому инженеры были вынуждены прибегнуть к известным из химии каталитическим реакциям переработки вредных веществ в относительно нейтральные.

Катализатором в химии называется компонент реакции, который участвует в процессе, хорошо его ускоряет, но сам при этом не расходуется.

Из чего состоит и как работает

 

Основа катализатора – керамические соты

Конструктивно каталитический нейтрализатор представляет собой выполненную в форме сот керамическую подложку, вставленную в металлический корпус и защищённую теплоизоляционными материалами. Мелкие ячейки прибора имеют специальное покрытие – рабочий состав. Покрывающий соты состав – это сплав платины, родия и палладия, драгоценных металлов, стоимость которых превосходит золото как минимум в два раза.

Сотовая конструкция катализатора увеличивает площадь соприкосновения токсичных газов с нейтрализующей их поверхностью. Остатки вредных веществ мгновенно догорают и не попадают в атмосферу.

Катализатор состоит из следующих деталей:

• Корпус с входным и выходным патрубками;
• Керамический блок с пористой структурой;
• Каталитический слой – напыление на ячейках керамического блока;
• Датчик (лямбда-зонд) – прибор, показывающий загрязнённость газов после очистки;
• Металлический кожух – выполняет функцию теплоизоляции и защищает корпус от механических повреждений.

 

Устройство катализатора в разрезе

Деталь устанавливают после выхлопной трубы двигателя или во фланце выпускного коллектора. Такое расположение необходимо для эффективной работы катализатора, поскольку нейтрализация токсических веществ возможна только при высоких температурах. Работа узла происходит следующим образом:

1. Выхлопные газы по входному патрубку направляются внутрь детали и попадают на керамический блок, заполняя ячейки.
2. Металлы-катализаторы окисляют несгоревшие углеводороды и угарный газ.
3. Восстановительный металл родий нейтрализует оксид азота и превращает его в безвредное вещество.
4. Через выходной патрубок в атмосферу выводится чистый газ.

Это важно! Решающую роль в процессе нейтрализации токсичных веществ играет температура процесса. Преобразование возможно при температуре от 300 градусов, однако в основном рабочая температура катализатора автомобиля находится в пределах от 400 до 800 градусов.

В момент прогрева двигателя катализатор бездействует, и это является существенным недостатком разработанных на сегодняшний день моделей. Трудность организации правильной работы узла состоит в опасности его перегрева. Если расположить катализатор ближе к двигателю, срок работы резко уменьшится из-за систематического перегрева. Большинство автопроизводителей располагают деталь в области правого переднего колеса, где существует возможность поддержания температуры на оптимальном уровне.

Виды катализаторов

 

По своему назначению нейтрализатор может быть двух- или трехкомпонентным.

1. В первом случае он выполняет относительно простые функции окисления (дожигания) угарного газа и углеводородов до образования воды и двуокиси углерода.
2. Во втором – добавляется сложная способность устройства работать с окислами азота. Особенно много их образуется в современных дизельных и бензиновых моторах, в силу повышения экономичности, которых конструкторам приходится использовать обеднённые и бедные смеси на впуске.

Трёхкомпонентые катализаторы, а именно такие чаще всего применяются, в свою очередь, могут отличаться по конструктивному признаку, изготавливаясь на базе керамических или металлических сотовых изделий.

Керамические относительно дешевле, но не обладают высокой механической прочностью и долговечностью, склонны к растрескиванию и разрушению, не терпят ударов при наезде на препятствия.

Металлические конструктивы обладают достаточной упругостью, поэтому лучше держат внешние и внутренние удары. Внутренние могут возникать при аномальных процессах горения и разрушительно воздействовать на тонкую сотовую начинку, где, как уже упоминалось, обычно нанесены такие непростые вещества, как платина, палладий и родий.

Но даже металл не спасает от предательского попадания на тонкие соты посторонних веществ из двигателя в виде компонент контрафактных рабочих жидкостей, слишком богатой смеси или всевозможных соединений кремния.

Катализаторы отличаются и по способу их установки. Раньше они располагались в виде врезок выхлопной трубы, подобно глушителям и резонаторам. Но оказалось, что так их очень трудно и затратно прогревать до рабочей температуры, при которой начинаются каталитические реакции.

Поэтому сейчас нейтрализаторы ставят непосредственно за выпускным коллектором, максимально близко к точке выхода раскалённых выхлопных газов. Уже не надо долго ждать выхода прибора на режим, меньше загрязняются кислородные датчики и сокращаются расходы топлива на поддержание температуры.

Трехкомпонентный катализатор – что это такое

Такое название автокат получил благодаря способности окислять три ключевых компонента в выхлопных газах:

• Окислы азота (NOx). Собирательное название оксидов азота. При соединении с парами воды образуют азотную кислоту. Ядовиты для человека.
• Угарный газ (СО). Окись углерода, образующаяся в результате неполного сгорания. Бесцветный газ, не имеющий запаха. Смертельно опасен для человека.
• Углеводороды (CHx). Основная причина образования городского смога.

У трехкомпонентного автокатализатора есть три преобразователя, каждый из них ориентирован на нейтрализацию определенного вещества. Существуют также двухкомпонентные версии, обезвреживающие только газы CO и CHx. Такие автокаты можно увидеть на возрастных машинах с бензиновыми силовыми установками, сегодня они уже не выпускаются.

Что находится в катализаторе

Есть ли разница между бензиновым и дизельным катализатором выхлопной системы

В машинах с дизельными ДВС каталитический комплекс работает по-другому. Из-за разного давления и меньшей температуры здесь используются двухкомпонентные системы. Если в бензиновом ДВС температура газов на выходе приближается 1000°C, то в дизельном, этот показатель не превышает 600°C. При этом в дизельных авто выделяется больше сажи и азотных окислов. В результате производители вынуждены комплектовать дизельные модели селективными каталитическими системами и сажевыми фильтрами. В некоторых моделях эти два компонента объединяются в один узел.

Дизельный автомобильный катализатор – фото

Какой автокат лучше: керамический или металлический

Керамический автокат состоит из силикатного моноблока, внутри которого расположены тысячи параллельных каналов с толщиной стенок 0,05-0,1 мм (включая слой металлов-платиноидов). В поперечном разрезе моноблок выглядит как пчелиные соты. Поверхность сот покрыта специальными активаторами, которые значительно увеличивают их площадь контакта (общая площадь контактной поверхности может достигать 15-20 м²).

Керамический автокат весит меньше металлического и стоит дешевле, поэтому большинство производителей ставит на свои авто именно «керамику». Но у керамического автокатализатора есть ряд серьезных недостатков:

• Чувствительность к высоким температурам. При выходе за пределы 1000°C керамические соты начинают сплавляться, в результате чего существенно падает пропускная способность блока.
• Чувствительность к механическим нагрузкам и термоударам. При сильном ударе керамика может банально рассыпаться. То же самое может произойти, если на раскаленный корпус попадет вода (например, при проезде через глубокую лужу).
• Высокое аэродинамическое сопротивление. Размеры и форма сот снижают скорость прохождения выхлопных газов, что может сказаться на мощности двигателя.

Керамический катализатор в разрезе – фото

Металлический катализатор глушителя в этом плане надежнее, поскольку внутренний наполнитель состоит из устойчивого к окислению и механическим нагрузкам металла. Соты металлического блока – это, по сути, тонкая фольга (толщина стенок – порядка 0,05 мм). Все это спрессовано в единый носитель. Металлические блоки имеют ряд преимуществ перед керамическими:

• Устойчивость к повышенным температурным нагрузкам. Такие блоки способны выдержать кратковременный нагрев до 1200°C.
• Устойчивость к ударным и вибрационным воздействиям. В отличие от хрупкой керамики металл более упругий и не растрескивается при сильном ударе.
• Срок службы металлического автокатализатора выше.

Основной недостаток автоката с металлическим моноблоком – высокая цена (примерно в 2 раза больше по сравнению с керамикой). Такими модулями обычно комплектуются машины с мощными силовыми установками.

Металлический катализатор в разрезе – фото

Принцип работы катализатора

Выхлопные газы представляют собой смесь NO (оксид азота), CH (углеводород), CO (оксид углерода – угарный газ). Эти газы опасны как для окружающей среды, так и для самого человека. Смог, который еще недавно был визитной карточкой больших городов, образуется из-за взаимодействия этих и некоторых других соединений, в результате получается вредная для человека дымовая завеса.

Принцип работы катализатора основан на том, чтобы эти элементы до-окислять путем каталитической реакции между элементами газов и сплава катализатора, в результате на выходе получаются либо более низкие концентрации вредных веществ, либо чистые кислород и углекислый газ.

 

Реакция происходит из-за высокой температуры выхлопных газов (выше 300 градусов). Чем выше температура, тем быстрее протекает реакция. Температура выхлопных газов во многом зависит от заправляемого топлива. Топливо низкого качества может выдавать очень большую температуру отработанных газов, что уменьшает срок службы катализатора.

Срок службы катализатора

Разрушение керамического блока катализатора

Средний ресурс катализатора составляет 100 тыс. километров пробега, но при правильной эксплуатации он может исправно функционировать и до 200 тыс. километров. Основные причины раннего износа – неисправность двигателя и качество топлива (топливовоздушной смеси). При наличии обедненной смеси происходит перегрев, а при слишком богатой возникает засорение пористого блока остатками несгоревшего топлива, что препятствует протеканию необходимых химических процессов. Это приводит к тому, что срок службы каталитического нейтрализатора существенно снижается.

Еще одной распространенной причиной неисправности керамического катализатора являются механические повреждения (трещины), возникающие при механических воздействиях. Они провоцируют быстрое разрушение блоков.

При возникновении неисправностей работа каталитического нейтрализатора ухудшается, что фиксируется при помощи второго лямбда-зонда. В этом случае электронный блок управления сообщит о неисправности, выдав на приборной панели ошибку «CHECK ENGINE». Также признаками выхода из строя являются дребезжание, увеличение расхода топлива и ухудшение динамики. В этом случае его меняют на новый (оригинального производства или универсальный). Почистить или восстановить катализаторы невозможно, а поскольку это устройство имеет высокую цену, многие автомобилисты предпочитают просто удалить его.

Причины неисправности катализатора автомобиля

Компании, производящие нейтрализаторы, утверждают, что их можно использовать на протяжении 100 000–150 000 км пробега. Однако в реальности этот агрегат может выйти из строя гораздо раньше, особенно если вы живете в мегаполисе и постоянно стоите в пробках.

Почему нейтрализатор может прийти в негодность? Дело в том, что устройство катализатора автомобиля представляет собой фильтр. А фильтр нужно регулярно менять.

Срок службы агрегата станет меньше, если система зажигания неисправна. Такая проблема обычно выявляется на автомобилях марки Ford и ВАЗ. Если зажигание выставлено неверно, будут случаться пропуски. В результате топливная смесь сгорит лишь частично. Образуется огромное количество сажи, которая скапливается в нейтрализаторе. Оптимальное решение — провести его чистку. Но это не поможет, если оплавилась бобина.

 

Поломка данного агрегата может произойти, если вы используете низкокачественное топливо. Оно станет не полностью сгорать. Процесс догорания будет происходить в коллекторе, и непосредственно в нейтрализаторе. Микрочастички забьют фильтр, и через него не сможет проходить воздух.

Признаки неисправности катализатора автомобиля

Как узнать, что катализатор выхлопной системы автомобиля пришел в негодность?

1. На приборной панели светится индикатор «Check Engin». Он загорается, если система обнаруживает какую-либо ошибку двигателя. В данной ситуации это происходит из-за неправильных показателей датчика лямбда-зонда. Чтобы удостовериться, что причина неисправности — катализатор, необходимо продиагностировать его при помощи сканера.
2. Падает мощность авто. Если катализатор в автомобиле не в порядке, авто будет троить, дергаться, тяга снизится. Происходит это потому, что снизилась пропускная способность нейтрализатора. Ведь соты частично разрушены, произошло их запекание, засорился проход отработанных газов. Все это приводит к тому, что двигатель «не дышит».
3. Посторонние звуки под днищем. Слышите стуки, которые возникают на повышенных оборотах либо когда заводите машину? Обычно это случается, когда керамические соты начинают разрушаться. Отвалившиеся частички ударяются о стенки катализатора, ведь на них действует газовый поток, а также центробежные силы.
4. Слабый либо ровный напор газов, поступающих из глушителя. Если катализатор в автомобиле работает нормально, то, подставив ладонь к трубе выхлопа, вы почувствуете, что выходящий поток газов пульсирует. Происходит это потому, что выпускные клапаны работают по очереди. Заметили, что поток газов слабый либо пульсация отсутствует? Значит, соты нейтрализатора разрушены.

Почему нейтрализатор может выйти из строя

Каталитическое устройство имеет довольно длительный срок службы, и если разрушение происходит в короткие сроки после начала эксплуатации автомобиля, то у транспортного средства имеются скрытые проблемы с системами питания и зажигания. Перед заменой данного устройства обязательно требуется полная диагностика этих систем.

В том случае, если некорректно работают эти системы, как минимум в одном из цилиндров не происходит полного сгорания топлива, и катализатор вынужден работать в усиленном режиме, дожигая его.

Очень крупные неприятности могут вызвать высоковольтные провода или катушки и свечи зажигания. При нарушении в работе форсунок может переливаться топливо, что тоже влечёт за собой выход из строя катализатора. Если происходит залегание или износ колец и колпачков цилиндропоршневой системы, переливаться и догорать начинает ещё и моторное масло.

Как уже говорилось ранее, керамическая начинка может быть очень легко повреждена при механическом воздействии. Во избежание данной ситуации не помешает установить дополнительную защиту на днище авто.

Разрушение керамического содержимого катализатора чревато попаданием крошек в цилиндры двигателя, где они повреждают стенки и могут даже привести к поломке двигателя. Чтобы не произошло ничего подобного, необходимо следить за состоянием своего транспортного средства и вовремя производить необходимый ремонт.

Некачественное горючее

Если смесь бензина и воздуха не полностью сгорает в цилиндрах двигателя, то горение завершается в катализаторе или в выпускном коллекторе. Затем происходит оплавление основных деталей выхлопной системы. Продукты сгорания оседают в нейтрализаторе и мешают газам проходить с необходимой скоростью. В результате система просто забивается.

Катализатор низкого качества

Автопроизводители комплектуют автомобили качественными деталями и расходными материалами. Но если что-то в машине менялось, то не факт, что владельцу продали качественные запчасти. Если в автомобиле установлен некачественный или неоригинальный нейтрализатор, то существует большой риск, что ячейки катализатора слишком маленького размера. Вследствие недостаточного размера они легко забиваются продуктами сгорания топлива.

Часто все признаки неисправности и симптомы забитого катализатора возникают у американских автомобилей, которые ранее эксплуатировались в США. В Соединенных Штатах на заправках продается более качественный бензин, от которого в процессе сгорания остается минимум несгоревших веществ. Катализаторы в таких автомобилях с маленькими сотами – в России они погибают в кратчайшее время.

Дизельные двигатели

На таких силовых агрегатах никакого катализатора нет. Там вместо него есть сажевый фильтр, он выполняет ту же задачу, что и каталитический нейтрализатор в бензиновом двигателе. Еще одно отличие – это цена. Сажевый фильтр обойдется в три раза дороже бензинового элемента.

Симптомы забитого катализатора на дизеле аналогичны тем, что могут наблюдать владельцы бензиновых двигателей. Это потеря мощности, двигатель отказывается заводиться, повышенный расход топлива.

Способы проверки

Но перед тем как грешить на устройство, следует точно убедиться, что проблема скрыта в нем.

Проверка катализатора выполняется двумя способами – не снимая с авто, и после его демонтажа.

Проверка без снятия.

Без снятия с авто проверка устройства выполняется двумя способами – диагностикой выхлопной системы на газоанализаторе и тестирование на противодавление в системе отвода газов.

Проверка на газоанализаторе хоть и является отличным вариантом, но вот только далеко не все СТО оснащены таким оборудованием. А в небольших городах такой прибор и вовсе не найдешь.

Суть такого способа – к выхлопной трубе автомобиля подсоединяется газоанализатор, и проводятся замеры.

 

На основе химического анализа выхлопных газов определяется, забит ли катализатор или нет.

Второй способ проверки – на противодавление более распространен и не требует наличия сложного оборудования.

Суть такой проверки – определение давления на входе в нейтрализатор. Если он забит, давление перед ним на определенных оборотах мотора возрастет.

Официально этот метод проверки делается так – в трубе, подходящей к нейтрализатору проделывается отверстие, к котором нарезается резьба. Далее в это отверстие вкручивается штуцер, к которому подсоединяется медная трубка.

 

Нужна она для рассеивания тепла, получаемого от выхлопной системы. На конец медной трубки надевается резиновый шланг, подсоединенный к манометру.

 

Сделав такое приспособление, приступают к замерам. Выхлопная система тестируется на всех режимах работы мотора, а по показаниям манометра определяют, забит ли катализатор.

Кстати, продаются специальные наборы для проверки методом противодействия.

 

На такой способ несколько сложен в исполнении – необходимо сверлить трубу, нарезать резьбу, после замеров искать подходящую заглушку, чтобы закрыть отверстие.

Способы решения проблемы

Одной проверки катализатора недостаточно, ведь если он забит – проблему нужно решать.

Вариантов устранить неисправность несколько:

• Попытаться прочистить или промыть устройство. Это действительно может помочь, но только в случае несильного забития. При оплавлении, разрушении и полной закупорки сотов таким способом проблему не решить.
• Замена нейтрализатора на оригинальный. Выполнить проще всего – сняли, установили новый и все. Вот только стоит оригинальный аналог очень дорого, поэтому не всегда целесообразно его покупать.
• Замена на универсальный нейтрализатор. Некоторые фирмы, занимающиеся производством автозапчастей и аксессуаров, выпускают каталитические нейтрализаторы, которые можно устанавливать на разные авто. Стоит такой элемент дешевле оригинального, но придется «помучиться» с подбором и подгонкой;
• Замена нейтрализатора на пламегаситель. Самый простой способ, позволяющий навсегда забыть о проблеме катализатора.

  Пламегаситель врезается в систему вместо нейтрализатора и все. Но для корректной работы ЭБУ придется его либо перепрошивать, либо использовать обманки. Стоит отметить, что на авто, в котором вместо нейтрализатора стоит пламегаситель, в некоторые из стран Европы уже не въедешь.

Как решать проблему с каталитическим нейтрализатором – решать автовладельцу. Мы же рассказали, как проверить данный элемент разными способами, и что можно предпринять в случае его неисправности.

Как проверить состояние узла

Проверить работоспособность катализатора каждый автовладелец может самостоятельно или обратившись в сервисный центр. Существуют 3 метода проверки работоспособности детали:

1. Визуальный осмотр корпуса. Деформация корпуса всегда говорит о частичной или полной неисправности катализатора. В этом случае катализатор необходимо снять и посмотреть на просвет. На некоторых моделях осмотр без вскрытия корпуса провести нельзя.
2. Противодавление. Проверку можно провести с помощью манометра и присоединённой к нему трубки-переходника. Манометр ставят на место лямбда-датчика и заводят двигатель на 2,5–3 тысячи оборотов на 15 секунд. В среднем нормальные показатели давления 0.3 кг/см2 и 0.35 кг/см2 для доработанных двигателей. Показатели 0,5 кг/см2 и выше свидетельствуют о проблемах с катализатором.
3. Диагностика мотор-тестером. Такой вариант диагностики возможен при наличии специального оборудования. Прибор подключают вместо свечей зажигания и снимают данные во время старта двигателя.

При наличии специального оборудования провести диагностику можно и самостоятельно

Метод 1: Визуальный осмотр

Наличие проблем в работе катализатора можно определить «на глаз». Если корпус детали деформирован, велик шанс, что повреждены «соты» катализатора. При этом снаружи не получится осмотреть устройство на забитость грязью и продуктами сгорания, соответственно, потребуется снимать катализатор с автомобиля.

Проблема кроется в том, что снять катализатор с автомобиля довольно трудно. Для этого потребуется яма или подъемник, поскольку система выхлопа находится на днище машины. Кроме того, у каждой модели машины свой принцип демонтажа устройства, с которым можно ознакомиться в технической литературе по конкретному автомобилю. Также проблемой является «прикипание» фиксатора катализатора, из-за чего часто снять деталь удается только с использованием «болгарки».

Сняв катализатор, необходимо осмотреть его на наличие просветов. Забитый грязью катализатор можно почистить или заменить на новый.

Важно: Не на всех автомобилях конструкция катализатора позволяет осмотреть его внутренности и определить их чистоту.

Метод 2: Проверка на противодавление

Самый распространенный метод проверки катализатора на машине, который не требует его демонтажа. Суть проверки на противодавление заключается в том, что измеряется давление выхлопа машины, которое после сравнивается с идеальными показателями. Для диагностики автомобиля подобным способом потребуется манометр и импровизированный переходник для его подключения.

Как в первом методе, машину лучше поднять или загнать на яму. Далее необходимо снять первый лямбда-зонд (он же датчик кислорода), и на его место подключить манометр. Поскольку напрямую вкрутить его не получится, необходим переходник, которым может выступать резиновый шланг. Важно его соединить таким образом, чтобы создать полную герметичность. После этого двигатель заводят и поднимают обороты до 2500-3000 за секунду, поддерживая их 10-15 секунд. За это время необходимо зафиксировать показания манометра. Далее значения сравниваются со следующими данными:

• 0,3 кгс/см2 – катализатор в норме;
• 0,35 кгс/см2 – если двигатель не дорабатывался, значение повышенное. Для доработанных моторов показатель в норме;
• 0,5 кгс/см2 и выше – имеются явные проблемы с катализатором.

Выше названы средние цифры, которые могут быть применены, как ориентиры. В идеале, при диагностике лучше найти показания для конкретной модели машины.

Метод 3: Диагностика мотор-тестером

Мотор-тестер представляет собой комплект оборудования, которое позволяет определить состояние многих параметров машины на основе осциллограммы. При подобном способе проверки диагностическое устройство устанавливается вместо свечи зажигания, после чего двигатель стартует и снимаются осциллограммы. На их основе специалисты делают выводы о состоянии катализатора автомобиля.

Устранив вовремя проблемы с катализатором, можно избежать дорогостоящего ремонта двигателя и значительно снизить расход топлива.

Как проверить лямбда-зонд своими руками

 

Современный автомобильный двигатель – это сложное высокотехнологичное устройство. Стабильное функционирование всех его систем обеспечивают десятки электронных устройств и контрольных датчиков. Выход из строя любого управляющего прибора может привести к серьезным нарушениям режимов работы силового агрегата.

Одним из контрольных устройств является лямбда-зонд (датчик содержания кислорода или кислородный регулятор). Лямбда-зонд оценивает содержание кислорода в выхлопных газах и генерирует сигнал в блок управления для регулировки количества топлива, подаваемого карбюратором или инжектором в камеры сгорания.

Устройство лямбда-зонда

Датчик кислорода состоит из металлического корпуса, внутри которого в керамическом изоляторе находится электрический нагревательный элемент и контактная группа. Рабочий конец датчика оснащен керамическим наконечником и защитным экраном с отверстием для отработавших газов. Из ответной части прибора выходит проводка, которая подключается к соответствующему разъему электросистемы автомобиля. На корпус нанесена резьба для герметичной установки на выпускном коллекторе.

Лямбда-зонд эффективно выполняет измерения при минимальной температуре в 300 градусов, поэтому в конструкцию современных датчиков входит спираль накаливания для быстрого прогрева контрольного устройства после пуска двигателя.

Лямбда-зонд устанавливается на выпускном коллекторе в непосредственной близости от блока двигателя. Некоторые производители устанавливают два анализатора уровня кислорода: один на выпускном тракте до нейтрализатора, а второй за нейтрализатором.

Типы лямбда-датчиков

В современном автомобилестроении применяют электрохимические лямбда-зонды с изолятором из диоксида циркония, который создает разность электрических потенциалов при изменении концентрации кислорода:

• Датчики содержания кислорода различают по количеству проводов в разъеме.
• Однопроводной датчик оснащен только сигнальным проводом, контакт на массу идет через корпус регулятора.
• Двухпроводной датчик имеет сигнальный и заземляющий провода.
• Трехпроводной и четырехпроводной датчики дополнительно оснащены нагревательным элементом для сокращения времени срабатывания прибора. Соответственно в колодке подключения появились управляющий и заземляющий провода обогревателя.

Признаки неисправности

Для оптимальной работы современных двигателей в камеры сгорания должна подаваться смесь, с массовым отношением топлива к воздуху как 1 к 14,7.

При использовании некачественного бензина, повреждении корпуса датчика или его перегреве лямбда-зонд функционирует некорректно, что сказывается на работе автомобиля следующим образом:

• возникают пропуски зажигания;
• появляются рывки во время движения;
• двигатель нестабильно работает на холостом ходу;
• ухудшается разгонная динамика машины;
• возрастает расход топлива;
• нагревается катализатор;
• бортовой компьютер сигнализирует о слишком обогащенной топливной смеси, хотя это не соответствует фактическому режиму работы мотора.

Все эти признаки указывают на возможную неисправность лямбда-зонда. Чтобы убедиться в необходимости замены устройства, необходимо провести проверку его работоспособности с применением специальных измерительных приборов.

Проверка исправности лямба-зонда

Для проверки работоспособности датчика кислорода следует визуально оценить его состояние, а также замерить напряжение, генерируемое регулятором при различных оборотах двигателя.

При проверке лямбда-зонда следует оценить целостность корпуса прибора и соединительных проводов, а также состояние разъемов для подключения.

Наличие на датчике следов сажи свидетельствует о выходе из строя нагревателя лямбда-зонда и избыточном обогащении топливной смеси. Это приводит к искажению показаний контрольного прибора.

Блестящий налет на рабочей части кислородного регулятора означает сверхдопустимое содержание свинца в используемом топливе. Следует задуматься о смене заправочной станции, иначе в ближайшем времени понадобится замена катализатора.

Серые или грязно-белые отложения на корпусе лямбда-зонда появляются при использовании моторного масла неподходящего типа, а также после неправильного применения различных топливных присадок.

Проверка датчика мультиметром

Для проверки лямба-зонда мультиметр требуется переключить в режим измерения напряжения. Минусовой щуп крепится к корпусу двигателя, а положительный щуп подключается к сигнальному проводу кислородного регулятора. Проверка выполняется на заведенном и прогретом до рабочей температуры моторе.

При работе двигателя в режиме от 3500 до 3000 оборотов в минуту (по тахометру) исправный датчик кислорода должен срабатывать каждую секунду и генерировать напряжение 0,2–1 вольт. При имитации изменения насыщенности топливно-воздушной смеси показания мультиметра должны резко возрастать. При закрытии дроссельной заслонки напряжение на датчике должно стремиться к нулю.

Примечание! Изменение состава смеси при проверке можно имитировать впрыском во впускной коллектор небольшого количества бензина или снятием шланга с регулятора давления топлива.

Если при всех манипуляциях напряжение на датчике устойчиво составляет 0,45 вольта, лямбда-зонд неисправен.

Порядок проверки регулятора кислорода с помощью мультиметра представлен в следующем видеоролике:

Проверка лямбда-зонда осциллографом

Осциллограф позволяет не только проверить исправность регулятора, но и оценить по амплитудным характеристикам изношенность рабочего регулятора, которая приводит к ухудшению работы мотора, но не выявляется электронным блоком управления автомобиля.

Проверка выполняется при прогретом двигателе на холостых оборотах. Нормально работающий лямбда-зонд в таких условиях показывает синусоидальную диаграмму напряжения с постоянным шагом в пределах 0,1–0,8 вольта.

Для датчика кислорода, находящегося на грани неисправности, при проверке характеры падения амплитуды сигнала до нуля. Такой режим работы регулятора в большинстве случаев определяется бортовой электроникой автомобиля, и на приборной панели загорается контрольная пиктограмма CHECK ENGINE.

Однако осциллограф помогает диагностировать неисправности лямбда-зонда, которые  не видны для систем самодиагностики автомобиля. К таким случаям относится «застывание» контрольного сигнала без выхода значений напряжения за границы рабочего диапазона. По факту датчик функционирует некорректно, однако ЭБУ продолжает учитывать его показания при управлении системой впрыска.

Проверка датчика с помощью ELM327 адаптера

Проверку работоспособности лямбда-регулятора своими руками можно провести с помощью универсального диагностического сканера ELM327 USB OBD II. Данный адаптер совместим с большинством современных европейских, американских и азиатских автомобилей.

Примечание! ELM327 подходит для диагностики автомобилей ВАЗ с прошивками ЭБУ BOSCH 7.9.7 и ME73, а также для проверки инжекторных автомобилей ГАЗ.

Прибор считывает показания через диагностический разъем автомобиля и выводит результат на экран ноутбука или планшета с предварительно установленным программным обеспечением (например, утилитой Torque Pro).

Наглядность графической информации аналогична осциллографу, а удобный пользовательский интерфейс не требует специальных навыков по работе с диагностическим оборудованием.

Зачем удаляют катализатор

Идеальное решение при выходе катализатора из строя – его замена новым. Однако не всем по карману покупка новой, оригинальной детали, стоимость которой около 50 тысяч рублей. Альтернативный вариант китайского производства обойдётся в 10 тысяч. Но и такие расходы для некоторых автовладельцев неприемлемы, поэтому они решают удалить каталитический нейтрализатор полностью и вварить пустой пламегаситель (резонатор).

Это важно! Специалисты рекомендуют менять катализатор на оригинальный только один раз, на новых автомобилях. Последующее вложение средств в дорогостоящий оригинальный катализатор нецелесообразно, поскольку мотор работает всё хуже, и соты засоряются в два раза быстрее. Некоторые универсальные модели в несколько раз дешевле фирменных деталей и при этом работают не хуже.

Многие водители решают удалить катализатор, полагая, что он «душит» двигатель. После удаления детали мотор, действительно, начинает работать лучше, ведь ничто не мешает выходить отработанным газам наружу. Но автомобиль становится активным загрязнителем атмосферы. На таком автомобиле нельзя выезжать за границу, поскольку он не соответствует экологическим стандартам Евро-3.

Некоторые водители считают, что можно вполне обойтись без катализатора

В автомобилях, выпущенных по стандартам Евро-3, удаление катализатора потребует прошивки электронного блока управления. Без этой процедуры электронный мозг автомобиля не даст двигателю работать. Прошивку обновляют до версии, в которой каталитический нейтрализатор не задействован. Как вариант, устанавливают эмулятор сигнала кислородного датчика, и в этом случае можно обойтись без перепрограммирования ЭБУ.

Некоторые автовладельцы удаляют только внутреннюю часть катализатора, оставляя на прежнем месте его корпус или заменяя «бочку» на часть магистральной трубы. Некоторые автомобили после такой процедуры начинают издавать во время движения характерный шум, поскольку корпус катализатора становится резонатором. В этой ситуации установка вместо катализатора пламегасителя выглядит более рациональной.

Это важно! Автомобиль с удалённым катализатором становится опасным на закрытых парковках и в гараже. Выхлопные газы могут вызвать сильнейшее отравление, в небольшом пространстве вплоть до летального исхода.

Промывка катализатора автомобиля своими руками

Мастера СТО в один голос утверждают, что катализатор не подлежит ремонту, и единственный способ восстановления его работоспособности – это замена новым. Отремонтировать отработавший свой ресурс узел действительно невозможно. Стоит помнить, что данная деталь является расходной и рано или поздно подлежит замене.

Однако если катализатор просто забился, продлить срок его эксплуатации поможет очистка или промывка. Сделать это можно самостоятельно, не обращаясь к дорогостоящим специалистам.

Промывку катализатора каждый водитель может произвести своими силами

Чем и как промыть

С задачей промывки засорённого катализатора хорошо справляется жидкость для карбюраторов или этанол. Процедуру проводят в пластмассовой таре. Катализатор снимают с автомобиля, проверяют на предмет сильных повреждений и приступают к очистке.

Соты обильно поливают очищающей жидкостью, затем деталь заворачивают в несколько слоёв ткани и вертикально устанавливают в пластмассовую тару. Через 30 минут соты промывают струёй горячей воды.

После промывки водой катализатор продувают для проверки проходимости сот. Если воздух проходит с трудом, деталь снова поливают жидкостью и промывают водой. После полной очистки деталь хорошо продувают сжатым воздухом и тщательно просушивают мощным феном.

При критическом загрязнении процедуру приходится повторить 3–4 раза или воспользоваться более агрессивным средством. Для промывки берут керосин и разводят его в пропорции 4:1 растворителем 646 или ацетоном. В полученный раствор катализатор погружают на сутки, затем продувают или проводят описанную выше чистку аэрозолем для карбюраторов и промывку.

Механическая очистка

Удалить загрязнения, скопившиеся на внешней стороне катализатора, можно мелкой наждачной бумагой. Наждачка поможет в случае несильного загрязнения детали. Удалять нагар нужно аккуратно, чтобы при излишнем трении не повредить соты. После чистки катализатор продувают струёй сжатого воздуха.

Как почистить катализатор не снимая с машины

Для промывки и профилактического обслуживания катализаторов промышленность предлагает специальную жидкость, например, Hi-Gear HG3270. Её выливают в бензобак до заправки. Как только двигатель начинает работу, жидкость приступит к чистке катализатора. Скопившаяся сажа самостоятельно удалится через выхлопную трубу. Конечно, это не понравится экологам, но двигатель начнёт работать лучше.

Высверливание катализатора

Самым простым и действенным способом решения проблемы с катализатором является высверливание в его сотовой структуре сквозного отверстия. В итоге выхлопные газы напрямую выходят из глушителя, отсутствует противодавление, что повышает мощность, избавляя от необходимости замены этого дорогостоящего элемента.

Необходимо лишь помните о том, что такая работа представляет определенную сложность, самостоятельно высверлить отверстие в керамических сотах такого нейтрализатора выхлопных газов будет невозможно. Поэтому потребуется обращаться в специализированные мастерские. Такая работа выполняется с использованием специального оборудования и имеет соответствующую стоимость.

Несомненным преимуществом высверливания катализатора является отсутствие в последующем необходимости устанавливать пламегаситель, который существенно усложняет всю конструкцию выхлопной системы. Сразу после выполнения соответствующих отверстий в катализаторе уменьшается расход топлива, а мощность мотора возрастает на 5-7%.

Доверять высверливание катализатора можно лишь профессионалам, так как, неправильно выполнив такую работу, можно испортить всю выхлопную систему, а частички пыли будут всасываться в цилиндры. В последующем устранение задиров и замена блока цилиндров обойдётся автовладельцам в существенную сумму.

Если же говорить о недостатках такой работы, то отмечают увеличение масложора, что связано с изменением противодавления в системе. Мотор в автомобиле изначально разработан для работы на определенном противодавлении и его изменение может привести к увеличению маслажора. Решить подобные проблемы можно использованием более густого и вязкого масла в машине.

Как не нужно проводить процедуру

Некоторые народные умельцы, с целью экономии времени, применяют «варварский» способ восстановления работоспособности катализатора. Они просто пробивают в детали отверстия, чтобы вернуть мощность работы двигателю.

Такой способ прочистки полностью выводит катализатор из строя. Уровень шума при движении автомобиля повышается, загрязнение выхлопов становится максимальным. Стоит помнить, что эксплуатация автомобиля с неработающим катализатором приводит к различным проблемам с двигателем.

Практическое применение катализатора на автомобиле

Любой современный автомобиль с бензиновым и дизельным двигателем оснащается системой очистки токсичных газов — катализаторами.

Устанавливается катализатор непосредственно после приемной трубы или соединяется через разветвленные трубы к головке блока цилиндров и называется такая конструкция катколлектором. Второй способ наиболее чаще стал применяться на автомобилях, так как происходит ускоренный нагрев элементов катализатора. После катализатора на автомобилях, принадлежащих к экологическим нормам Евро-3, Евро-4 и Евро-5 устанавливается датчик кислорода, который выполняет функции диагностические. Иными словами, диагностируемый датчик кислорода выполняет контроль эффективности работы катализатора и в случае превышения норм выхлопа загорается на панели приборов ошибка, сообщающая о критической работе катализатора. В этом случае необходимо проверить параметры работы двигателя и установить причину превышения норм допустимого выхлопа токсичных газов.

Ресурс катализатора составляет ориентировочно от 100000 до 200000 километров пробега, но если двигатель на этом этапе работал без пропусков воспламенения в цилиндрах или их было незначительное число раз, то функционирование достигает и до 500000 км.

Как уберечь катализатор от повреждений и раннего износа?

Для этого необходимо знать причины, вызывающие ранний износ или его повреждение. Прежде всего необходимо обращать внимание к качеству заливаемого в бензобак топлива. В случае некачественного топлива, насыщенного искусственно ферритами, марганцем и другими инородными веществами, включая водяной конденсат, происходит засорение микроканалов, что приводит к противодавлению в выхлопной системе. Обратный отскок выхлопных газов значительно нарушает работу газораспределительного механизма и в силу поступления в впускной тракт горячих отработанных газов усиливает износ поршневой группы и клапанов. Такое явление на некоторых типах автомобилей учитывается и устанавливается специальное устройство, называемое рециркулятором.

 

В бензиновых двигателях может быть внутренняя система рециркуляции и внешняя. Внутренняя система проектируется таким образом, чтобы выпускной клапан оставался некоторое время открытым в то время, когда уже открылся впускной клапан. Такое положение клапанов называют «перекрытием», обеспечивающей внутреннюю рециркуляцию газов и не требующей дополнительных компонентов. Внешняя работает с дополнительным компонентом, называемым клапан рециркуляции (EGR).

Благодаря системе рециркуляции отработанные газы, попадающие обратно во впускную систему, охлаждаются, что снижает расход топлива и количество вредных веществ, выбрасываемых в атмосферу.

Следующим фактором, влияющим на износ катализатора, является неисправность двигателя. Несбалансированная работа двигателя влечет к изменению топливоподачи. Топливо в значительном количестве начинает поступать в катализатор, забивая микроканалы и эффективность его резко падает. И, наоборот, если в систему поступает слишком мало топлива, бедная смесь, то катализатор начинает сильно греться, вызывая очень высокую температуру (выше 800 градусов), вследствие чего элементы с драгметаллом начинают плавиться. И в том, и в другом случае дорогостоящий катализатор подлежит замене, так как ремонту он не пригоден.

Механические удары также могут быть причиной раннего износа катализатора, так как в образовавшуюся трещину начинает поступать воздух вызывая перегрев и проникновение инородных частиц, забивающих микроканалы, препятствующих прохождению отработанных газов.

Катализатор является частью выхлопной системы двигателя и соответственно его неисправность отражается на работе мотора. В основном неисправность катализатора выражается в его разрушении (на основе керамики) или оплавлении (на металлической основе), а также в засорении микроканалов. Если катализатор начал плохо пропускать отработанные газы, то это отразится на работе двигателя:

• трудный продолжительный запуск;
• заводится и глохнет;
• падает тяговая характеристика;
• увеличивается расход топлива;
• возникает неприятный запах, напоминающий сероводород;
• при разгоне возникают провалы;
• горит аварийная лампа неисправности двигателя.

Особенности забития катализатора на разных авто

Пройдемся по разным моделям авто, оснащенных данным устройством, чтобы более явно определить, что забит каталитический нейтрализатор.

Начнем с отечественных моделей – ВАЗ 2110, 2114, «Калина».

Итак, помимо того, что автомобиль на низких оборотах «тупит», разгон происходит медленно, неисправность катализатора на этих моделях может выдать появившийся звук под авто, как будто в корпус катализатора насыпали мелкого щебня.

Такой звук является четким сигналом того, что произошло механическое разрушение бобины, из-за чего она рассыпалась на мелкие части.

 

В целом выявить забитие или оплавление катализатора на ВАЗ иногда бывает достаточно сложно, ведь такие признаки могут быть и из-за проблем с другими элементами авто – датчиками, системой питания, системой зажигания.

Здесь следует отметить, что проблемы с системами питания и зажигания могут как раз и стать причиной выхода катализатора из строя.

Некачественное топливо, неправильное смесеобразование, пропуски зажигания приведут к тому, что топливо не полностью будет сгорать, из-за чего в выхлопных газах будет значительное количество сажи.

И как итог – быстрое забивание бобин с возможным последующим оплавлением.

Что касается иномарок, к примеру, форд Фокус, то признаки забитого элемента полностью идентичны автомобилям ВАЗ.

Вся та же потеря мощности, нестабильная работа силовой установки, возможет шум внутри корпуса.

К чему может привести поврежденный катализатор

Если каталитический нейтрализатор только забит сажей, то его еще можно прочистить. Но если не обращать внимания на возникшую проблему, то в лучшем случае автомобиль попросту однажды не сможет завестись, или же мотор запустится, но быстро заглохнет.

Хуже, если из-за сажи произошло оплавление бобины. Восстановить поврежденный элемент не получится, тогда вернуть работоспособность двигателю поможет либо замена каталитического нейтрализатора, либо удаление его и установка пламегасителя.

Самым худшим вариантом является механическое разрушение. Частицы сотов могут значительно осложнить прохождение выхлопных газов по катализатору.

 

Как проверить катализатор на забитость

Из-за этого часть газов может вернуться обратно в цилиндры, да еще и с примесями керамики.

А сторонние предметы в цилиндрах, пусть и мелкие могут привести уже к повреждению цилиндропоршневой группы и надобности в капитальном ремонте.

Но не стоит всегда «грешить» на катализатор, он может быть лишь последствием того, что какая-то из систем авто работает неправильно, или в машину заливается некачественное топливо с большим количеством присадок.

Поэтому даже при малейшем падении мощности следует сразу же провести диагностику состояния систем питания и зажигания, а также оценить работоспособность всех датчиков, а уже после проверять катализатор.

Подведем итоги

С учетом приведенной выше информации становится понятно, что в современных автомобилях катализатор является важным элементом, который в связке с кислородным датчиком оказывает прямое влияние на смесеобразование и работу двигателя в целом. Также проблемы с катализатором могут привести к сбоям в работе ДВС в том случае, если фильтр забит.

Рекомендуем также прочитать статью о том, как выполняется ремонт глушителя автомобиля своими руками. Из этой статьи вы узнаете, как можно отремонтировать глушитель в случае выхода из строя или повреждений данного элемента выхлопной системы автомобиля.По этой причине следует обращать внимание на любые признаки, которые могут указывать на неисправности каталитического нейтрализатора. Дело в том, что не редко отмечаются случаи, когда части разрушенных элементов нейтрализатора отработавших газов попадали в двигатель со всеми вытекающими последствиями.

Напоследок отметим, что замена каталитического нейтрализатора является наиболее правильным решением, однако если нет средств на покупку новой детали, можно ограничиться установкой пламегасителя. Хотя уровень токсичности выхлопа в данном случае сильно повышается и не соответствует нормам и стандартам, владелец получает возможность нормально эксплуатировать автомобиль с исправно работающим ДВС.

Источник: skoda-rapid.ru