вали "источниками ядовитого зловония". А с конца 60-х – начала 70-х годов, когда газовый смог от миллионов выхлопных труб окутал города Европы, Америки и Японии, эт
регулировать дозировку топлива. Выхлоп стал чище и стабильнее по составу, что в свою очередь дало возможность очищать его еще тщательнее, применив в системе выпуска некий долговременный "химический фильтр". Так, в 80-х годах, и появились на автомобиле каталитический нейтрализатор и датчик кислорода, ознаменовав собой новую эпоху экологичности автомобиля… и новые проблемы для автовладельцев.
Дышите глубже
Сгорание топлива в цилиндрах (оно же с точки зрения химии – реакция окисления с выделением тепла) никогда не происходит на 100 %, особенно в "рваном" городском цикле, отчего в атмосферу выбрасывается целый коктейль из недоокисленных продуктов. Наиболее вредные из них – моноокись углерода (СО), несгоревшие углеводороды (СН) и оксиды азота (NO, NO2). Для их обезвреживания и стали применяться каталитические нейтрализаторы, или, в обиходе, катализаторы, в задачу которых как раз и входит доокисление (или, как еще говорят, беспламенное дожигание) этих ядовитых химических продуктов и превращение их в уже более безобидные вещества, каковые затем и выпускаются в окружающую среду.
|
Вот уже несколько лет каждый современный автомобиль получает обязательное экологическое оснащение – лямбда-зонд и катализатор. Только его счастливые обладатели давно заметили: в эксплуатации и во время ремонта это совсем не подарок. |
По своей конструкции катализатор довольно прост и представляет собой заключенное в стальной корпус мелкоячеистое сито, состоящее из тонких керамических пластинок (в более современных разработках – из металлической сетки), покрытых тончайшим слоем драгоценных металлов (обычно платины, палладия и родия), благодаря которым и идет химическая реакция доокисления. Рабочий диапазон данной системы начинается с 200 °С – 250 °С, когда каталитический слой разогревается достаточно для осуществления реакции, и заканчивается на 800 °С – 850 °С, когда металлы из слоя уже начинают выплавляться. Тут при нормальном состоянии двигателя перегрев возникает намного реже, поэтому катализатор конструкторы размещают, как правило, непосредственно за выпускным коллектором – для скорейшего выхода на рабочую температуру. Здесь, кстати, в усовершенствованных системах, применяются различные подогреватели катализаторов, а также датчики температуры, позволяющие с первых тактов активировать катализатор и контролировать его нагрев.
Самая важная функциональная и одновременно наиболее уязвимая часть катализатора – это его каталитический слой. Эффективно он может обеспечивать доокисление только определенного количества веществ на единицу площади и времени, в противном случае катализатор быстро выходит из строя. Роль такого ограничителя поступающих на переработку в катализатор продуктов выполняет датчик кислорода в выхлопных газах, или лямбда-зонд (от греческой буквы "лямбда", которой обозначают применяемый для оценки состава топливо-воздушной смеси т.н. коэффициент избытка воздуха – отношение количества воздуха, поступившего в цилиндры, к количеству воздуха, теоретически необходимого для полного сгорания топлива).
Функции кислородного датчика – определять наличие и количество кислорода в выхлопных газах. Здесь отсутствие в выхлопе О2 означает увеличение концентрации СО и СН, слишком же большое количество кислорода – повышение концентрации окислов азота. Исходя из получаемых данных, лямбда-зонд непрерывно передает сигналы на блок-контроллер, управляющий впрыском, который, обрабатывая их по вложенной программе, постоянно корректирует количество распыляемого инжекторами топлива.
Датчики кислорода бывают двух типов: электрохимические и резистивные. Первые работают по принципу элемента, вырабатывающего электрический ток, а вторые – как резистор, изменяя свое сопротивление от условий среды, в которой находятся. Наиболее распространенными являются электрохимические лямбда-зонды, здесь используется свойство диоксида циркония создавать разность электрических потенциалов (т.е. напряжение) при разной концентрации кислорода (в выхлопных газах и наружном воздухе). Тут напряжение, вырабатываемое датчиком, может изменяться несколько раз в секунду, что позволяет блоку-контроллеру оптимизировать состав топливной смеси практически на любом режиме работы двигателя в каждый момент времени.
В конструкции лямбда-зонда основным элементом является керамический наконечник, который находится внутри выпускной трубы в потоке отработавших газов, поступающих к нему через отверстия в специальном защитном экране. Изготавливается наконечник на основе диоксида циркония, а на внутреннюю и наружную поверхности его методом напыления наносится платина. Таким образом создается гальванический источник тока, меняющий напряжение в зависимости от температуры и наличия кислорода в окружающей среде и выхлопных газах, отчего на выходе датчика возникает сигнал.
Для нормальной работы лямбда-зонда нужен его нагрев до 300 °С – 350 °С, поэтому, для скорейшей активации после пуска двигателя, многие современные датчики снабжаются электрическим нагревательным элементом, который представляет собой керамический стержень со спиралью накаливания внутри. По месту установки у кислородного датчика может быть три варианта: перед катализатором, в корпусе катализатора, а также и перед и после катализатора, когда ставятся два лямбда-зонда.
Срок службы кислородного датчика составляет 60-80 тыс. км, а каталитического нейтрализатора – порядка 150 тыс. км. Но это только при нормальных условиях эксплуатации – ненормальные же экооснащение напрочь отказывается переносить и выходит из строя.
Что такое плохо
Вредитель всех машин с катализаторами, как старых, так и новых, – это некачественное топливо. Здесь только недавно как будто отпала проблема этилированного бензина, способного "убивать" буквально за один сожженный бак и без того "походившие" у подержанных иномарок катализатор с лябда-зондом. Сегодня ряд сетей в Петербурге и Москве старается соответствовать европейским нормам качества горючего, однако на периферии по-прежнему продолжают заправлять чем попало. Содержащиеся в таком бензине химические примеси и некачественные промышленные присадки очень быстро разрушают и забивают функциональное напыление лямбда-зонда и катализатора. Поэтому, кстати, стоит с осторожностью относиться и к средствам автохимии – различным очистителям инжекторов, октан-корректорам и т.п. Здесь надо, во-первых, избегать сомнительных препаратов неизвестных марок, подделок, а во-вторых, даже приобретая продукт от известного производителя в надежном магазине, обязательно выяснить: безопасен он для каталитических нейтрализаторов или нет – это должно быть указано на упаковке.
Большую опасность для экооснащения представляют неправильные регулировки и неисправности в автомобиле. Здесь из-за неправильно установленного, слишком "позднего", зажигания происходит перегрев лямбда-зонда и катализатора (у которых оплавляется напыление), и они перестают работать. К тем же последствиям приводят постоянно повторяющиеся "пропуски" в зажигании, а также частые с короткими промежутками попытки пуска двигателя в мороз, из-за чего накапливается несгоревшее топливо в выпускном трубопроводе, которое может воспламениться с образованием ударной волны. А уж если двигатель начал, даже понемногу, "дымить" (масло стало просачиваться в камеру сгорания), то при езде с таким выхлопом катализатор и зонд прослужат совсем недолго.
Особые приметы
Определить, что лямбда-зонд или катализатор вышли из строя, довольно несложно. О неисправности кислородного датчика даст знать, прежде всего, ухудшение динамики автомобиля: мотор в той или иной степени теряет приемистость, тягу "на низах" и медленней набирает обороты. Параллельно с этим могут наблюдаться повышенный расход топлива, неустойчивая работа двигателя на малых оборотах и (там, где она есть и работает) горение или мигание "контрольной" лампы (так называемой Check Engine) при установившемся режиме двигателя (например при "ровной" езде по трассе). Кстати, нередко, обнаружив в своей машине такие симптомы, автовладельцы начинают искать причину в другом – мерить компрессию, пенять на топливо, на засорение инжекторов, на установку зажигания, на возраст машины наконец, не предполагая, что мотор "отупел" из-за выхода из строя кислородного датчика.
Лямбда-зонд, хоть и небольшая по размеру, но важная деталь – этот датчик контролирует параметры выхлопа, оберегая катализатор от "передозировки"
Технически такое снижение динамики объясняется тем, что, заметив у себя в системе неисправный лямбда-зонд, блок-контроллер автоматически переходит в аварийный режим, снижая и отрабатывая "по-среднему" дозировку топлива. Здесь система как бы начинает спасать катализатор, который без оберегающего его от передозировки датчика начинает излишне нагружаться продуктами сгорания и скоро выходит из строя. Поэтому, кстати, при продолжительной езде с отказавшим лямбда-зондом после остановки двигателя из-под днища машины из района расположения катализатора иногда можно услышать характерное потрескивание. Это разрушаются перегревшиеся от усиленной химической реакции "соты" нейтрализатора.
При эксплуатации "с нуля" датчик кислорода в большинстве случаев выходит из строя первым, и при его своевременной замене катализатор продолжает еще служить. Но при покупке подержанной машины бывает и наоборот – если прежний владелец лямбда-зонд поставил новый, но старый катализатор не менял. Тут признаки могут быть двух видов. Первый вариант – катализатор забился и заплавился, поэтому машина задыхается и теряет "прием", "плавают" холостые обороты. И второй: когда в глушителе слышится гудение пустого бачка и как бы дребезжание мелких камешков или песка – это значит, что катализатор уже разрушился.
