Санкт-Петербург, пр. Испытателей, 30б
+7 812 560278
Проверка катализатора не относится к периодически выполняемым процедурам ТО, и прибегают к ней только при проявлении признаков неисправности узла. Средний срок службы детали при правильной эксплуатации автомобиля составляет порядка 100…150 тыс. км пробега. Иногда каталитические катализаторы выходят из строя раньше, чему виной некачественное топливо, сбои в работе систем питания и зажигания, а также чисто механические повреждения. Проверка может осуществляться как без снятия с машины, так и с разборкой выхлопной системы.
Катализатор (нейтрализатор, конвертер) — «банка» в выхлопной системе автомобиля, которая служит для снижения токсичности отработанных газов. Устанавливается как можно ближе к выхлопному коллектору двигателя, так как на его эффективность значительно влияет температура (здесь она около +300°C). Остальные «банки» выхлопа — резонаторы, глушители — работают уже после катализатора.
Само по себе устройство представляет собой герметичный корпус с входом и выходом, внутри которого есть один, два или три секции. Последние представляют собой керамические или металлические соты, на поверхность которых нанесены химические катализаторы. В частности, для разложения оксидов азота применяется платина или родий. Эта часть нейтрализатора называется восстанавливающей. Есть также окислительный сектор, в котором происходит окисление несгоревших частичек топлива и окиси углерода. В качестве катализирующего вещества применяется палладий или платина.
Чтобы внутри корпуса катализатора сохранялась высокая температура, он снабжается теплоизоляционной прокладкой, которую часто путают с шумоизоляцией. Звук в этой «банке» не глушится. Для этого есть резонаторы и глушители. Катализатор — это чисто «химик» в выхлопной системе автомобиля.
Работу каталитического нейтрализатора постоянно контролирует электронный блок управления (ЭБУ), который получает сигналы с кислородных датчиков — лямбда-зондов. Таких в выхлопной системе может быть как один, так и два. Если используется один датчик, то он устанавливается перед катализатором. Если есть второй, то он стоит за этой «банкой». Задачей кислородных датчиков является отслеживание состава отработанных газов на предмет переизбытка кислорода или частиц несгоревшего топлива. Эта информация «помогает» ЭБУ корректировать состав подаваемой в цилиндры топливовоздушной смеси.
По своей сути автомобильный катализатор является неким химическим фильтром. При этом, он ничего не должен задерживать, как например, делает это воздушный фильтр. Катализатор работает чисто за счёт химических реакций, то есть превращает одни химические соединения в другие — вредные в безвредные. Благодаря тому, что в катализаторе нейтрализуются углеводороды, оксиды азота и окись углерода, значительно снижается токсичность выхлопа наших автомобилей. В том числе, выхлопные газы не имеют характерного резкого запаха, что, забегая наперёд, является одним из признаков исправного катализатора.
Существует пять основных неисправностей, которые можно выявить при проверке катализатора автомобиля. К ним относится:
Рассмотрим вкратце, что собой представляет каждая поломка, и на что она влияет.
Чтобы все вырывающиеся из двигателя выхлопные газы успевали, так сказать, обезвреживаться, нужна большая площадь поверхности с катализирующими веществами. В небольшом объёме, который является типовая «банка» выхлопной системы, это можно сделать двумя способами. Один из них — сотовая структура. Однако сами соты не делаются из драгоценных металлов, так как это будет слишком жирно. Они изготавливаются по большей части из керамики. Хотя есть и металлические версии. Уже на эту структуру и наносятся каталитические вещества.
Поскольку небольшой объём корпуса вынуждает делать очень мелкоячеистые соты, они достаточно легко забиваются. Особенно, если в выхлопных газах присутствуют несгорающие в двигателе частички. К таковым относится пыль и сажа. Например, если в двигателе изношены маслосъёмные кольца, моторное масло попадает в топливовоздушную смесь, не прогорает полностью, и первым его на пути встречает как раз таки катализатор, срабатывая, как обычный механический фильтр. Что он, как было сказано выше, делать не должен.
Закупорка сот катализатора сулит две основные проблемы. Во-первых — снижается пропускная способность выхлопной системы, что может пагубно сказываться на мощности, приёмистости и экономичности движка. Во-вторых, сажа закрывает собой химически активное покрытие сот, из-за чего выхлопные газы с ним не реагируют. В итоге катализатор превращается в бесполезную «банку», которая, к тому же, может «душить» мотор, не выпуская отработанные газы из системы.
Керамика является почти идеальным материалом для изготовления «начинки» катализаторов. Во-первых, она жаропрочная, а внутри этой части выхлопной системы достаточно жарко. Во-вторых, керамика не разрушается от коррозии, как это делают металлические аналоги. В целом, прочный, долговечный материал. Но недостаток, всё же, есть. Керамика — весьма хрупкая. Это знает каждая домохозяйка, которая хотя бы раз роняла керамический кухонный нож на твёрдую поверхность. Таких нагрузок материал «не терпит», разлетаясь на маленькие кусочки.
Чтобы раскрошить керамическую «начинку» автомобильного катализатора, нужен какой-нибудь удар. Например, можно наехать в лесу на выступающий корень дерева, либо на бордюр/поребрик. При въезде в глубокую яму на многих машинах в силу конструкции выхлопной системы одним из первых «принимает удар» катализатор.
В результате таких нагрузок керамика осыпается, превращаясь из сот в дорогостоящий мусор. Площадь поверхности, с которой должны контактировать выхлопные газы, резко уменьшается, а значит стремится к нулю эффективность катализатора. Единственный «плюс» разрушения керамики — это значительное увеличение пропускной способности выхлопной системы, что нередко положительно сказывается на динамике автомобиля.
Хрупкость керамики проявляет себя ещё при одном обстоятельстве, о котором следует помнить. Во время работы катализатор достаточно горячий. Если его резко охладить, то керамика ведёт себя, как гранит, то есть, трескается. Источником холода для находящегося под днищем автомобиля катализатора может стать лужа (наглядно, что делает высокая температура и вода с камнем, можно увидеть в фильме «Кукушка»).
Чтобы расплавить керамические соты, нужна неадекватно высокая температура, причём, длительное время. Причинами появления таких температур в катализаторе могут быть позднее зажигание или сбои в работе ГРМ. В результате топливовоздушная смесь не успевает полностью прогореть в цилиндре, огонь в буквальном смысле прорывается к катализатору, превращая его в мини-горн.
Оплавление сот приводит к тому, что уменьшается количество «отверстий», через которые проходят выхлопные газы. Эффективность работы катализатора снижается, так как закрытые соты больше не участвуют в обезвреживании вредных продуктов горения топлива. Снижается и пропускная способность выхлопной системы. Да иногда так значительно, что и двигатель запустить не удаётся.
Несмотря на феноменальную «живучесть» керамики и благородных металлов, которыми она покрыта в катализаторе, деталь эта далеко не вечная. Как уже было сказано ранее, её средний ресурс составляет чуть более 100 тыс. км пробега. Да и то, это при условии, что автомобиль заправлялся качественным топливом, системы двигателя работали исправно, водитель не лихачил и не подвергал систему выхлопа «массажам» о препятствия и «ваннам» в лужах.
Естественный износ катализатора заключается в потере свойств химически активных веществ, которые занимались обезвреживанием выхлопных газов. Со временем катализатор превращается просто в бесполезную «банку», которая, в лучшем случае, не мешает двигателю нормально работать. В худшем — может шуметь, как детская погремушка, «душить» мотор, не давая газам выходить наружу, и так далее.
Поэтому, даже если катализатор после указанных пробегов никак ощутимо не беспокоит (признаки см. ниже), то это вовсе не является гарантией, что он продолжает так же эффективно работать, как новый. В таких случаях тоже нужно настроиться на проверку и, при необходимости, на замену катализатора.
Обычно катализатор прогорает достаточно редко. В качественном исполнении его оболочка делается из нержавейки, а значит, не гниёт, как резонаторы и глушители. А прохудившийся от коррозии металл — это главная причина прогара деталей выхлопной системы (а не то, что вы лишний раз погазовали до отсечки). Тем не менее, с учётом жёстких условий, в которых работает катализатор, случается, что прогорает и он. При таком исходе его эффективность стремится к нулю, так как отработанным газам куда проще вырваться в атмосферу через прогар, чем «пробираться» через соты катализатора, резонатор и глушитель.
Существует достаточно много признаков того, что катализатор «просит денег». Однако большинство из них косвенные, и могут указывать на абсолютно другие узлы автомобильного двигателя. Здесь внимание уделено как прямым признакам, так и некоторым косвенным. Также рассказано, как узнать по косвенным признакам, что они указывают именно на катализатор.
Всего рассмотрено пять следующих признаков:
Пройдёмся по каждой из них.
Так называемый «чек» на приборной панели является универсальным сигналом, который может указывать на что угодно. Сбоить может какой-то датчик, клапан, целая система (питания, зажигания), и всегда, при этом, должен загораться check. Непосредственно в самом катализаторе никакого датчика его «износа» нет и быть не может. Однако рядом с ним работают кислородные датчики, один из которых отслеживает как раз таки эффективность работы «начинки» катализатора. Этот датчик расположен сразу после «банки» катализатора, и следит за тем, что он там на очищал.
Соответственно, если вдруг загорелся «чек» на панели приборов, то это лишь косвенный признак неисправности катализатора. Он нуждается в проверке и подтверждении.
Начать тупить машина может из-за миллиарда причин, начиная с плохого топлива, и заканчивая отсутствием компрессии. Тем не менее, снижение динамики может указывать и на катализатор. Вернее, на то, что он забитый или оплавленный внутри. Как правило, если проблема значительная, то параллельно горит «чек» и проявляются другие признаки, помогающие понять истинную причину.
Очередной косвенный признак неисправности катализатора, который, как и упавшая динамика, может указывать на миллиард проблем. Тем не менее, расход топлива при забитом или оплавленном катализаторе повышается весьма заметно. То же самое происходит из-за «умершей» лямбды, когда ЭБУ переходит на аварийный режим работы по усреднённым (вместо оптимальных) алгоритмам. Если же «начинка» катализатора «аккуратно» осыпалась, а параллельно сдохли обе лямбды, то расход топлива в совокупности может не и не увеличиваться.
В хорошо шумоизолированных автомобиля из салона может быть не слышен. Зато отчётливо прослушивается, если поставить машину с запущенным мотором на смотровую яму, эстакаду или подъёмник. При осмотре стоит обратить внимание, что греметь может и не катализатор, а например, резонатор, в котором отгнили внутренности. Подтвердить диагноз иногда помогает лёгкое постукивание по катализатору (при заглушенном двигателе) — если осыпавшаяся керамика там есть, то она непременно выдаст себя характерным звуком.
Запах сероводорода или «тухлых яиц» — это самый непосредственный признак неэффективного катализатора. Скорее всего, его «начинка» разрушена, либо исчерпала свой ресурс естественным образом. Данный признак хорош тем, что он легко различим даже неопытными автолюбителями. Возле автомобиля с умершим катализатором буквально невозможно находиться рядом, настолько неприятно и резко воняет.
Проверить каталитический нейтрализатор, не разбирая выхлопную систему автомобиля, можно всего двумя адекватными способами. В некоторых странах подобная диагностика входит в обязанности автовладельцев, и с неработающими катализаторами (а тем более, с отсутствующими) там просто нельзя выезжать на дороги общего пользования. Основной способ проверки — на газоанализирующем оборудовании. Второй способ, можно сказать, кустарный, и не очень точный, заключается в замере давления в выхлопной системе перед катализатором. Рассмотрим вкратце оба метода.
Для такой проверки необходимо специальное оборудование, которое есть далеко не на каждой отечественной СТО. Суть диагностики заключается в следующем. К выхлопной системе автомобиля подключается приёмник отработанных газов, которые при работающем двигателе в полном объёме поступают на химический анализ состава. Если система обнаруживает в выхлопе повышенное содержание веществ, которые должны нейтрализоваться в катализаторе, делаются соответствующие выводы о состоянии узла.
Бюджетные модели такого рода оборудования выглядят почти так же, как хорошее мощное пуско-зарядное устройство для аккумуляторных батарей. Но стоят они, всё равно, достаточно дорого, что делает их покупку в частном порядке абсолютно нецелесообразной. К сожалению, других способов оценить полноценно эффективность работы катализатора, не снимая его с машины, невозможно. Только примерно, и по косвенным признакам.
Ещё один способ проверки катализатора без снятия последнего с автомобиля заключается в замере давления. Суть диагностики очень простая — если «начинка» забита сажей или значительно оплавлена, значит выхлопным газом сложнее через неё пробиваться, из-за чего в зоне перед катализатором создаётся повышенное давление. Путём его измерения, и сравнения с нормальными значениями, можно сделать весьма точные выводы о состоянии узла.
Чтобы проверить катализатор этим способом, нужен манометр, показывающий давление в режиме реального времени в диапазоне до одной атмосферы. Это необходимо для того, чтобы получить максимально точные данные. Запредельного давления в этой части выхлопной системы (да и в любой другой) нет и быть не может, так как это сделало бы невозможным работу двигателя. Нормальные показатели для серийных бензиновых двигателей здесь колеблются в районе 0,5 атмосферы. Если давление выше, значит есть большая вероятность, что катализатор забит или оплавлен.
Как измерить давление перед катализатором? Для этого надо вывернуть временно кислородный датчик, который находится как раз в нужной части выхлопной системы. А вместо него ввернуть штуцер с переходником на вышеупомянутый манометр. Далее следует запустить мотор, и дать ему поработать на завышенных оборотах (3000…5000 об/мин). Более наглядные показатели давления можно снять, если проводить измерения в движении, то есть, когда двигатель работает не просто на высоких оборотах, но и под нагрузкой. Для этого манометр «проводится» в салон автомобиля трубкой-удлинителем, и замеры уже делаются при движении. Аналогичные результаты можно получить на стендах, которые применяются для «переклички лошадей под капотом».
Каталитический конвертер автомобиля имеет довольно примитивное устройство, и особо много интересного разглядеть в нём не получится. Тем не менее, визуальный осмотр является надёжным способом проверки узла.
Для этого «банку» катализатора надо полностью снять с автомобиля. Зачастую это нелегко сделать из-за прикипевших и заржавевших болтов. Чтобы облегчить себе работу, мастера применяют проникающие смазки или локальный нагрев крепежей газовыми горелками.
При первичном визуальном осмотре можно сразу же увидеть:
Первый и последний пункты считаются критическими поломками катализатора, вынуждающими менять деталь на новую. Если есть только сажевый налёт, то его можно попытаться выдуть мощной струёй воздуха. «Драять» и промывать катализатор ядрёной химией нежелательно. Последствия непредсказуемы. Зачастую после таких процедур становится только хуже. Конечно, пропускная способность выхлопной системы восстанавливается. А вот эффективность самой начинки, для чего, собственно, и нужен катализатор, может снизиться ещё больше.
Данная проверка позволяет определить, насколько забиты сажей внутренности сот. Несмотря на то, что они очень мелкие, хороший источник света, установленный с противоположной от осматривающего стороны, должен хорошо просвечивать «начинку». Если же свет «в конце туннеля» еле виден, или его вовсе не видно, значит катализатор забит.
Когда катализатор выходит из строя, автолюбители разделяются на три категории. Первые покупают новую оригинальную запчасть, не глядя на её заоблачную стоимость, и просто выполняют замену. Вторая категория автолюбителей — это те, которые ищут аналоги или что-либо универсальное, которое с горем пополам можно воткнуть в выхлопную систему. Третья категория — это те, которые удаляют катализатор, ставя вместо него какой-нибудь пламегаситель а-ля стронгер, а кислородные датчики меняют на так называемые обманки. В итоге машина начинает нормально ехать, но об экологии думать после такого ремонта не приходится.