Под устройством регулируемого смесеобразования понимается система впрыска топлива, в которой соотношение топливо/воздух может постоянно изменяться в зависимости от условий эксплуатации и содержания кислорода в отработавших газах.
Команды управления устройство смесеобразования получает от датчика концентрации кислорода (лямбда-зонда), который установлен перед каталитическим нейтрализатором или в выпускном коллекторе и обдувается потоком отработавших газов. Лямбда-зонд – это электрический датчик, регистрирующий остаточное содержание кислорода в отработавших газах и выдающий соответствующий электрический сигнал. Величина сигнала позволяет сделать вывод о составе топливовоздушной смеси. В доли секунды лямбда-зонд может выдать соответствующий сигнал на электронный блок управления, за счет этого состав смеси может постоянно корректироваться. Это, с одной стороны, необходимо, так как постоянно изменяются условия эксплуатации (например, полный газ, холостой ход), с другой стороны, потому что оптимальное дожигание происходит в каталитическом нейтрализаторе только в том случае, если в отработавших газах имеется достаточное количество частиц углерода (несгоревшего бензина).
Таким образом, чтобы при температуре 300–800°C в каталитическом нейтрализаторе вообще могло происходить дожигание, в отработавших газах должно содержаться большее количество топлива, чем требуется для полного сгорания в цилиндрах двигателя. В связи с этим при эксплуатации автомобиля, оснащенного двигателем с каталитическим нейтрализатором, расход топлива увеличивается примерно на 5%. Каталитический нейтрализатор находится в моторном отсеке автомобиля на месте переднего глушителя. Нейтрализатор состоит из керамического сотового блока, покрытого благородным металлом-катализатором – платиной или родием. Для крепления чувствительного к ударам керамического блока используется эластичная жаропрочная проволочная сетка.
Используемый каталитический нейтрализатор представляет собой так называемый трехкомпонентный каталитический нейтрализатор. Это означает, что в нем одновременно происходит окисление окиси углерода (СО) и углеводородов (СН) и снижение содержания оксидов азота (NOx).
Правила эксплуатации автомобилей с каталитическим нейтрализатором в системе выпуска отработавших газов
Чтобы избежать повреждения датчика концентрации кислорода (лямбда-зонда) и каталитического нейтрализатора, нужно обязательно выполнять следующие указания.
Обязательно заправляться неэтилированным бензином.
Если по ошибке было залито этилированное топливо, необходимо заменить выпускной коллектор и каталитический нейтрализатор. Перед установкой новых элементов системы выпуска не менее двух раз следует полностью заправить топливный бак неэтилированным бензином.
Пуск прогретого двигателя толканием или буксировкой недопустим. Следует использовать электрический кабель для пуска двигателя. Несгоревшее топливо при воспламенении может привести к перегреву каталитического нейтрализатора и его последующему разрушению.
Следует избегать частых холодных пусков, следующих один за другим. В противном случае в каталитическом нейтрализаторе собирается несгоревшее топливо, сгорающее при нагревании со взрывом, при этом повреждается нейтрализатор.
При трудностях при пуске двигателя не давайте стартеру долго работать, так как во время пуска происходит впрыск топлива. Следует найти и устранить неисправность, а затем пускать двигатель.
При перебоях в работе системы зажигания до определения причины неисправности не допускайте впрыска топлива при пуске двигателя.
Не проверяйте наличие искры при снятом наконечнике свечи зажигания.
Нельзя проводить баланс-тест отключением высоковольтного провода зажигания одного из цилиндров. При отсоединении высоковольтного провода зажигания отдельного цилиндра, даже с помощью специального тестера, несгоревшее топливо будет попадать в каталитический нейтрализатор.
При перебоях в работе системы зажигания избегайте работы двигателя с высокой частотой вращения коленчатого вала. Устраните неисправность как можно быстрее.
Не паркуйте автомобиль на высохшей листве или траве. Температура системы выпуска отработавших газов в месте установки каталитического нейтрализатора очень высокая, излучение тепла происходит даже после выключения двигателя.
При заливке моторного масла необходимо следить за тем, чтобы максимальный уровень масла на щупу не был превышен. В противном случае его излишек может попасть в каталитический нейтрализатор и повредить покрытие или полностью разрушить его.
Полезные сведения и советы
Как уберечь нейтрализатор
Замена отказавшего нейтрализатора обойдется недешево, поэтому хорошо бы заранее знать, как обстоит дело с нейтрализаторами на рынке автомобильных запчастей и какие проблемы возникают при их эксплуатации. До недавнего времени мы знали о нейтрализаторе только следующее: это такая штука, которая непонятно зачем нужна, непонятно как работает, наш бензин ее «убивает», в общем одни неприятности. Вырезать – и никаких проблем! Но постепенно мы начали привыкать к тому, что нейтрализатор – вещь все-таки небесполезная, по крайней мере мысли о «хирургическом вмешательстве» в систему выпуска отработавших газов посещают все реже и все меньшее количество голов.
Весной, когда сотрудники ГИБДД начинают «борьбу за чистоту воздуха», на нас сваливается еще одна проблема – нужно отрегулировать СО. Владельцы машин, оборудованных нейтрализаторами, об этом даже не задумываются, а посты проверки CO проезжают без дрожи в коленках и боязни за свой кошелек. Правда, тот же кошелек может прилично «похудеть» по другой причине. Штрафы за превышение уровня CO покажутся копеечными по сравнению с расходами на покупку и замену нейтрализатора, если он выйдет из строя. Вот почему надо знать, как с ним обращаться, а для этого сначала следует разобраться, как он устроен и как работает.
Как работает нейтрализатор
При сгорании топливовоздушной смеси образуется ряд вредных для здоровья человека продуктов – оксид углерода (СО), различные углеводороды (СН) и оксиды азота (NО) и пр. Несмотря на то что эти вещества и составляют всего 1% общего объема выхлопа (остальное – это азот, двуокись углерода и водяной пар), они очень вредны и требуют нейтрализации. Существует несколько способов борьбы с вредными составляющими выхлопа, например обеднение смеси, на которой работает двигатель, или рециркуляция отработавших газов, но ни один из них не сравнится по эффективности с результатом работы каталитического нейтрализатора.
Как говорят специалисты, каталитический нейтрализатор – это простое устройство, в котором происходит сложный химический процесс. Внутри корпуса из нержавеющей стали находится керамический или металлический «кирпич» с сотовой структурой. У этого монолита огромная площадь поверхности, причем вся она покрыта тончайшим слоем специального сплава – собственно катализатора, содержащего платину, родий и палладий. Именно эти редкие металлы отвечают за чудесные свойства нейтрализатора, они же определяют его высокую стоимость.
Отработавшие газы «омывают» поверхность монолита, и, когда температура достигает «критического» значения +270°C, начинается каталитическая реакция. Оксид углерода превращается в двуокись (углекислый газ), углеводороды – в воду и опять же в двуокись углерода, а оксиды азота – в воду и азот. Все это для окружающей среды менее вредно.
Каталитические нейтрализаторы способны довольно эффективно снижать токсичность выхлопа, при этом они практически не влияют на потребление топлива и мощность двигателя. При наличии нейтрализатора слегка возрастает обратное давление выхлопа, от чего двигатель теряет 2–3 л.с., но это практически вся «плата» за очистку отработавших газов. Однако установка каталитического нейтрализатора – не идеальное решение. Теоретически он должен служить бесконечно, так как вышеупомянутые металлы служат лишь катализатором, который при химической реакции, как известно, не расходуется. На практике продолжительность жизни нейтрализатора имеет предел...
Причины отказа нейтрализатора
Отказ каталитического нейтрализатора может произойти по нескольким причинам, хотя обычно это процесс постепенный, уловить который без специального оборудования невозможно.
«Сердцевина» большинства нейтрализаторов изготовлена из керамики – материала, известного своей хрупкостью. Автомобиль может на скорости попасть в выбоину, удариться обо что-то или даже просто «чиркнуть» корпусом нейтрализатора по камню, от чего каталитический «кирпич» может треснуть. После этого потеря «сердцевиной» своих рабочих качеств – дело времени.
Нейтрализаторы нового поколения, содержащие металлический монолит, не столь уязвимы по этой части. Разбить их, конечно, можно, но во всяком случае это не так просто.
Кроме физического разрушения, существует еще одна частая причина выхода нейтрализатора из строя – топливо. Он чрезвычайно чувствителен к составу топлива. Если бензин этилированный, то тетраэтилсвинец, содержащийся в нем, откладывается на активной поверхности каталитического «кирпича» и быстро «загрязняет» ее, от чего всякие реакции прекращаются. Уж, кажется, на заправках и наконечники шлангов ставят разного размера, и раздаточные колонки красят в разные цвета, и пишут об этом на каждом углу, а все равно потребители иногда путают и заливают не тот бензин. А ведь достаточно «сжечь» полбака такого бензина, чтобы «убить» нейтрализатор.
Но не только этилированный бензин – враг нейтрализатора. Его можно погубить и неэтилированным, если неисправна система управления двигателем, не полностью сгорает топливовоздушная смесь или двигатель сильно изношен.
Тройные каталитические нейтрализаторы («тройные» потому, что катализатором служит совокупность трех металлов) устанавливают только на те машины, двигатели которых оборудованы замкнутой системой контроля выхлопа. Перед нейтрализатором установлен датчик концентрации кислорода, который оценивает состав отработавших газов и передает эти данные в центральный блок электронной системы управления двигателя. В зависимости от содержания кислорода в газах центральный блок регулирует состав горючей смеси и зажигание так, чтобы поддерживались их оптимальные значения. Это служит главной защитой нейтрализатора и обеспечивает экономию топлива, высокую экономичность двигателя. Нейтрализатор не переносит больших отклонений в ту или иную сторону в составе смеси. Плохо отрегулированный двигатель с повышенным содержанием углеводородов в выхлопе просто гробит нейтрализатор. Слишком бедная смесь может вызвать резкий перегрев нейтрализатора, от чего снова пострадает монолит, только уже «физически». Таким образом, «жизнь» нейтрализатора зависит от исправности системы управления двигателем.
Многое зависит и от исправности самого кислородного датчика. С «возрастом» он становится «ленивым» или совсем выходит из строя, что сказывается на составе рабочей смеси и соответственно исправности нейтрализатора.
Испортить нейтрализатор может и выхлоп сильно изношенного двигателя, сжигающего масло. Последнее, попадая вместе с выхлопом в нейтрализатор, «запекается» на поверхности монолита, подобно лаку, и не дает нейтрализатору работать.
Есть и другие вредные факторы. Например, свечи. Неподходящие свечи не будут давать полного сгорания, что может вызвать в нейтрализаторе губительную реакцию расплавления.
Будьте осторожны при использовании присадок к бензину или моторному маслу. Большинство водителей об этом не задумываются, а ведь присадки тоже могут вредно воздействовать на нейтрализатор. Если на продукте не написано «совместим с каталитическим нейтрализатором», лучше не рискуйте.
Еще один опасный случай – пуск двигателя буксировкой. При этом может происходить попадание в нейтрализатор чистого бензина. Это отравляет нейтрализатор, а также может вызвать мгновенную реакцию и даже взрыв.
Еще следите за тем, куда едете, старайтесь не попадать в глубокие лужи. Рабочая температура нейтрализатора составляет около +900°C. Внезапное попадание его в воду может быть фатальным.
В целом замечено, что на срок службы нейтрализатора влияют и условия эксплуатации. Больше страдают нейтрализаторы на машинах, эксплуатируемых в городском режиме, когда двигатель часто пускают и останавливают. Тем не менее при длительной езде с высокой скоростью за городом нейтрализатор также страдает, но уже от перегрева.
Наконец, вы поступите разумно, если станете регулярно осматривать систему выпуска. Если сломаны кронштейны или отвалились резиновые подушки подвески глушителей, выхлопная труба будет вибрировать, передавая на нейтрализатор ненужные нагрузки.