Причины снижения мощности. Часть 2.

Ваш автомобиль еще на прошлой неделе резво бегал по дорогам. Сегодня вы безрезультатно жмете на педаль газа, но он еле движется. Мало того, многие водители обеспокоено оглядываются на вашу машину, а некоторые даже показывают на выхлопную трубу. Вы выходите из автомобиля и видите, что из выхлопной трубы вылетают искры. Причина неприятностей кроется в катализаторе, ячейки которого забились продуктами неполного сгорания рабочей смеси в камере сгорания двигателя.

Каталитический преобразователь, или катализатор, представляет собой металлический сосуд, расположенный непосредственно за выпускным коллектором. Внешне он похож на глушитель и предназначен для преобразования углеводородных (НС) соединений и окиси углерода (СО), или же угарного газа, в двуокись углерода. То есть относительно безопасную сажу и водяной пар. Катализатор также удерживает и преобразует очень вредные для здоровья окислы азота (NOx). Он называется каталитическим преобразователем, так как металл-катализатор взаимодействует с токсичными газами на большой поверхности заполнителя, ячейки которого чаще всего изготовлены из керамики в виде пчелиных сот.

На поверхности заполнителя наносятся платина, родий или другие редкие металлы. Хотя эти металлы очень дорогие, нет никаких оснований опасаться, что катализатор в один прекрасный момент исчезнет с вашего оставленного без присмотра автомобиля в неизвестном направлении. Драгоценного металла в этом очень грязном внутри сосуде никогда не бывает больше одного грамма и извлечь его из закоксовавшейся грязи «народный умелец» пока не может. Именно поэтому до настоящего времени нет охотников на каталитические преобразователи с платиной внутри.

Автомобили-ветераны выпуска до 1980 года оборудовались катализаторами с заполнителем в виде гранул. Тысячи гранул в виде стерженьков изготавливались из пористой керамики, покрытой тончайшим слоем металла-катализатора. Засорившийся заряд гранул-стерженьков можно было высыпать из оболочки, отправить в специальный мусорный контейнер, а в оболочку засыпать свежий заряд гранул. Современные монолитные катализаторы устроены так, что после выработки ресурса подлежат замене. Обычно они относятся к специальным отходам и их отправляют на завод-изготовитель для утилизации.

Следует знать, что каждый активный элемент катализатора представляет собой очень маленькую камеру сгорания, но все вместе эти миниатюрные элементы способны разогреть катализатор до температуры около 800 градусов. Понятно, что к предмету, установленному под днищем автомобиля и разогретому до столь высокой температуры, следует относиться с должным вниманием.

Если в выхлопных газах кислорода больше 3 процентов, то его первая часть, предназначенная для уменьшения содержания окислов азота, просто исключается из процесса очистки. Для работы первой части каталитического преобразователя угарный газ или СО просто необходим. Сначала он помогает уменьшить содержание окислов азота, вызывающих рак легких, а затем сам сгорает во второй части катализатора. Ученые установили, что каталитический преобразователь хорошо работает, если содержание кислорода в выхлопных газах находится в пределах от 0,5 до 1,0 процента.

Тем не менее, на стадии прогрева в катализатор подводят дополнительное количество воздуха, для чего на автомобиле имеется специальный клапан, которым управляет бортовой компьютер. Он дает команду на открытие клапана только на фазе прогрева двигателя. Это сделано потому, что обогащенная рабочая смесь при работе холодного двигателя может вызвать перегрев катализатора, который через определенное время может даже расплавиться. То же самое может произойти и с катализатором, если он будет получать избыточное количество углеводородных соединений (НС) от двигателя, который делает пропуски зажигания рабочей смеси в процессе работы, особенно на стадии прогрева.

Каталитический преобразователь может получать повреждения химического, термического и физического характера. Самым важным химическим врагом катализатора является этилированный бензин и бензин с непонятными примесями. Очень много вреда от бензина с повышенным содержанием серы, когда наступает так называемая серная деградация активного слоя. Под физическими повреждениями понимают всевозможные механические повреждения. С повреждениями этих двух видов все ясно, иногда их можно даже попытаться избежать.

Термические повреждения надо понимать, но оказать на них влияние трудно. Они вызываются перегревом, чаще всего из-за пропусков зажигания (misfire). Чаще всего катализатор уничтожает плохая работа двигателя. Он разрушается от слишком обедненной рабочей смеси, при слишком раннем моменте зажигания, при наличии проблем с рециркуляцией отработавших газов, перегреве двигателя, обильных отложениях в камере сгорания и слишком большом процентном содержании кислорода на входе в катализатор.

Термические повреждения развиваются в три этапа. Сначала нарушается работоспособность тончайшего слоя кристалликов каталитического металла, будь то родий или платина. Кристаллики спекаются в более крупные, поэтому их общая активная площадь уменьшается в значительной степени. Постепенно в катализаторе возникают отдельные очаги расплавившегося активного элемента. Затем укрупненные кристаллики начинают подплавляться, так как температура внутри катализатора увеличивается. Если не принять меры, то наступит последний этап повреждения катализатора. Активная масса в нем полностью расплавляется и обычно вместе с сажей забивает проходные сечения ячеек, ведь их габариты невозможно увеличить, поскольку на автомобиле места всегда мало.

Спеченные гранулы начинают тарахтеть внутри металлической обечайки катализатора, вылетать через выхлопную трубу в виде искр, или могут вообще заблокировать проходное сечение. В рекламных проспектах фирм, выпускающих катализаторы, обычно утверждается, что катализатор никогда не может стать препятствием для выхода выхлопных газов, так как площадь его ячеек намного больше площади поперечного сечения выхлопной трубы.

К сожалению, это не соответствует действительности. Катализатор может основательно перекрыть путь выхлопным газам, если двигатель часто работает на бензине-суррогате, особенно если в него подливают мазут. Фирмы не обманывают покупателей, просто такой дикости в манипуляциях с бензином в нормальных странах государственные органы не допускают.

Каталитические преобразователи также очень чувствительны к «отравлению» свинцом. Достаточно дать поработать двигателю на этилированном бензине, чтобы «справить поминки» по защитнику чистоты атмосферы. Только в редчайших случаях он сохранит свою частичную способность работать. У каталитического преобразователя имеется и естественный враг. Это «рыжая бестия», коррозия, разъедающая тонкостенный стальной корпус катализатора, который подвергается циклическому нагреву до высокой температуры с последующим охлаждением, иногда до очень низких температур. Дело усугубляет периодическая купель в соленых брызгах, вылетающих из-под колес.

Катализатор — не прихоть, а жестокая необходимость, вызванная ухудшением состояния атмосферы и, следовательно, здоровья людей. Обойтись без него уже невозможно. Поэтому украинским водителям приходится осваивать азы принципов работы и применения катализатора. Их необходимо знать, иначе могут возникнуть непредвиденные, очень нежелательные ситуации. Они неоднократно возникали в западных странах в начальный период применения катализаторов.

Например, один водитель оставил свой автомобиль во дворе фермы с высохшей на солнце травой. Засорившийся катализатор был разогрет как минимум до красного цвета, от чего вспыхнула трава и огонь быстро охватил подворье вместе с постройками и злосчастным автомобилем. Человек потерял все свое имущество, не зная об особенностях эксплуатации автомобиля, оборудованного каталитическим преобразователем.

Известно, что в Украине часто можно заправиться некачественным бензином, который в камере сгорания гореть до конца просто не в состоянии, и попадает в катализатор. Не лишнее еще раз напомнить, что катализатор — та же камера сгорания, и размещена она обычно под автомобилем. Водителю следует трижды подумать, где можно припарковать свой автомобиль, оборудованный катализатором. Очень опасным местом может быть грязная заправочная станция, где асфальт часто бывает пропитан пролившимся бензином. Катализатор в виде раскаленной печки под днищем автомобиля в одно мгновение может вызвать воспламенение паров пролившегося бензина.

Автомобильные заводы в руководствах по эксплуатации указывают на опасность, исходящую от засорившегося катализатора, но без объяснения важных подробностей, в результате чего предупреждение может быть пропущено мимо ушей, а автомобиль и его владелец могут серьезно пострадать.

Очень толково в этом отношении поступил Citroen, снова доказав способность своих конструкторов генерировать очень эффективные технические идеи. Чтобы катализатор не забивался и не становился чем-то наподобие зажженного факела под днищем автомобиля, инженеры спроектировали специальное устройство, которое автоматически выжигает отложения в катализаторе. Таким очень полезным устройством оборудованы новые модели «Ситроенов», например, С5. Работой устройства управляет бортовой компьютер.

Конечно, все сделано так, чтобы «Ситроен», выжигающий отложения в катализаторе, не стал источником опасности для других автомобилей. По любым соображениям, безопасней всего выжигание отложений сделать на автомобиле, движущемся с большой скоростью. Сигнал от датчика скорости сопоставляется с сигналом датчика противодавления в выхлопной системе, и в определенный момент компьютер вырабатывает команду на поджигание отложений в катализаторе. Периодически подвергающийся очистке катализатор практически всегда остается чистым и поэтому безопасным. Водитель нового «Ситроена С5» даже не замечает срабатывания этого умного и полезного устройства.

Самые современные автомобили имеют устройства, отслеживающие состояние катализатора. На более старых, которых в Украине предостаточно, таких устройств нет. Опытный мастер сервисной станции может определить состояние катализатора, поездив на автомобиле. Водитель также должен чувствовать свой автомобиль и быть в состоянии обнаружить изменения в его поведении.

Чтобы подтвердить или опровергнуть возникшие подозрения в отношении катализатора, необходимо резиновым, в худшем случае деревянным молотком, или просто кулаком постучать по обечайке катализатора. Если после этого в нем начнут пересыпаться гранулы перегоревшего активного элемента, то следует приступить к работе.

Мастера сервисных станций научились проверять катализаторы достаточно простыми методами. Обычно делается сброс давления в выхлопной системе, для чего к резьбовому отверстию кислородного датчика или к штуцеру подвода дополнительного воздуха пристыковывают медную изогнутую трубу. Давление в системе упадет, работа двигателя изменится, и можно сделать определенные выводы о состоянии катализатора.

Часто на место двух кислородных датчиков устанавливают манометры и считывают их показания. Можно пользоваться и сжатым воздухом, который подается в выхлопную систему перед катализатором. При засорившемся катализаторе падение давления может быть на удивление большим. В любом случае необходимо помнить, что катализатор бывает очень горячим!

Катализатор лучше своевременно заменить, чем ожидать опасного подвоха в самый неподходящий момент. Заменить катализатор не сложнее, чем прогоревший глушитель. Глаза следует защитить очками, иначе пригоревшая к катализатору и окаменевшая грязь вместе с окалиной может стать причиной серьезного увечья. Перед началом работы необходимо, чтобы катализатор остыл. Обычно работу можно начинать через два часа после остановки двигателя. Если ваш двигатель уже холодный, то это не означает, что остыл и катализатор. Вы всегда должны помнить, что катализатор — то место, где постоянно догорает не полностью сгоревший бензин, оно всегда значительно горячей, чем сам двигатель.

Сначала внешним осмотром следует установить степень поражения корпуса коррозией. Часто обечайка катализатора имеет вмятины и даже может быть прорвана. Такие повреждения можно и нужно устранить. Например, трещину можно зачеканить, если вы примете решение еще какое-то время использовать катализатор, удалив из него ставшие ненужными перегоревшие ячейки. Конечно, такой катализатор некоторое время опасности представлять не будет, но его несколько позже все же лучше заменить.

Особенно часто и сильно его корпус страдает на внедорожниках. Бывают случаи, когда вырывается не только обечайка, но и монолит активной части. Конечно, нельзя допускать, чтобы катализатор эксплуатировался с поврежденной обечайкой корпуса. Дорожная пыль, вода, солевой раствор, щебень и мелкие камешки быстро выведут такой катализатор из строя.

К тому же, потеря внешней теплоизоляции приведет к увеличению периода его прогрева до рабочей температуры, а через отверстия загрязняющие вещества будут беспрепятственно уходить в атмосферу. Также следует учитывать, что дыра в обечайке превращается в небольшой факел, способный поджечь горючие материалы при остановке автомобиля, ведь катализатор обычно очень горячий и его температура значительно выше температуры отработавших газов в выхлопном патрубке.

Сняв катализатор, необходимо обследовать тепловой экран на днище, предназначенный для защиты салона от прогрева, а коврики на полу от пересыхания и разложения синтетики с выделением вредных веществ. Необходимо знать, что с исправным катализатором ваш автомобиль становится экологически чистым, а с неисправным — опасным не только для вас, но и для окружающих. Источник повышенной температуры под днищем автомобиля может вызвать разложение синтетических материалов теплозвукоизоляции. Обследуйте место стоянки после длительной поездки и вы можете обнаружить оплавившийся асфальт. Это значит, что следует незамедлительно принять меры.

Состояние катализатора лучше всего определить путем измерения перепада давления до и после него. Для этого необходимо подсоединить манометр перед входом в катализатор и после него. Если автомобиль оснащен кислородными датчиками, которых на современных автомобилях обычно два, то можно вывинтить их и воспользоваться резьбовыми отверстиями для пристыковки манометров. После установки манометров следует выполнить замеры давления на холостом ходу и при повышенных оборотах, примерно 2500 — 3000 об/мин. Разность показаний манометров может служить в качестве индикатора степени загрязненности катализатора. Если разность показаний манометров очень большая, то катализатор следует заменить.

Необходимо знать, что если обечайка прогорела или в ней есть дыры, возникшие из-за механических повреждений, то это еще не означает выхода из строя активного элемента. Американцы поступают в таких случаях просто — зубилом удаляют прохудившуюся обечайку и на ее место приваривают новую. У нас поступают точно так же.

При замене катализатора необходимо учитывать, что он присоединен к выхлопной трубе и деталям выхлопной системы посредством зажимов и фланцев как на входе, так и на выходе. Сначала следует отсоединить эти зажимы. Именно здесь и начинаются «развлечения», особенно если автомобиль эксплуатировался зимой и на грязных дорогах. Чередующиеся быстрый разогрев и последующее охлаждение, прочие «прелести» приводят фланцы и зажимы, а также резьбы в жалкое состояние. Может случиться, что вам придется нагревать резьбовые соединения до вишневого цвета. Возможно, помогут керосин или различные специальные жидкости с высокой проникающей способностью, что облегчит вашу задачу.

Ввиду подобных трудностей многие заводы не усложняют себе и другим жизнь, а просто приваривают входной и выходной патрубки катализатора к выхлопной трубе. В таком случае самодельщикам придется воспользоваться ножовкой по металлу и сварочным аппаратом.
При замене катализатора следует наперед ознакомиться с описанием системы в «Руководстве по эксплуатации» автомобиля. Некоторые катализаторы в местах соединения труб имеют уплотнительные кольца, которыми лучше обзавестись загодя, так как они обычно разрушаются от высокой температуры и разборки не выдерживают. Без исправных колец выхлопные газы будут выходить в атмосферу, поскольку катализатор представляет собой препятствие на их пути.

После того, как вы, обычно с трудом, избавились от старого катализатора, может появиться вполне объяснимое желание ездить вообще без него. Это дело в определенной степени рискованное. Бортовой компьютер запрограммирован на наличие катализатора, поэтому последствия его отсутствия на автомобиле могут быть самыми неожиданными. Всегда безопаснее, если автомобиль укомплектован всем, что предусмотрено его конструкцией.

Новый катализатор стоит денег, но без него вряд ли удастся обойтись. В Украине экологическая служба еще не та, что, например, в Соединенных Штатах. Там шутят, что на службу в экологическую полицию набирают астматиков, а они-то спуску никому не дают!

Устанавливать новый или отремонтированный катализатор легче, чем снимать старый. Необходимо все установить на свои места и от руки затянуть резьбовые соединения. После того, как все выстроится в прямую линию и рядом не окажется «запасных частей», начните затяжку резьбовых соединений, смазанных хотя бы графитовой смазкой.

Есть очень хорошие и надежные компаунды, в состав которых входят соединения сульфита молибдена, имеющие чешуйчатую структуру и практически исключающие схватывание металлических контактирующих поверхностей. Они широко применяются в самолетостроении и многократно доказали свою надежность. Очень помогает меднение или никелирование резьб болтов. Никогда не следует забывать, что рано или поздно все придется разбирать снова, ведь никто не сказал, что выхлопная система может служить вечно.

Чтобы поднять эффективность катализатора, его делают подогреваемым, так как скорость реакций при низкой температуре небольшая и катализатор до полного прогрева остается неэффективным. Система подогрева также взята под контроль бортового компьютера и услужливо выводит в его память свои коды неисправностей. Кажется, что в будущем на неисправном автомобиле не удастся даже тронуться с места. Конечно, все эти меры значительно усложняют и удорожают автомобили, но общество практически безропотно принимает их, так как другого выхода пока нет.

Катализаторы дорогие, притом иногда на американские автомобили их устанавливают сразу два, что в сумме дает от 300 до 600 долларов расходов, если катализаторы изготовлены известной фирмой. Бывают и более дешевые, но они требуют проверки на хорошем газоанализаторе, иначе можно приобрести за полцены совершенно бесполезную и даже вредную вещь. Обычно фирмы, выпускающие катализаторы, сообща делают специальные каталоги, по которым продавцы специализированных магазинов могут подобрать именно тот катализатор, который рассчитан на применение вместе с вашим двигателем.

В любом случае новый катализатор не должен превратиться в дополнительное препятствие на пути выхлопных газов, не вызывать перегрева двигателя и постоянного появления в памяти бортового компьютера кодов неисправностей. Рекомендуется всегда потребовать гарантийный талон на приобретенный катализатор, это очень полезный документ.

После успешного окончания всех работ необходимо проверить перепад давления в выхлопной системе на входе и выходе катализатора. Результаты замеров давления следует записать, они могут вам пригодиться, притом даже раньше, чем вы можете себе представить. Если вы не установили причины выхода вашего катализатора из строя, то очень скоро ваш новый катализатор снова превратится в «поджигателя» и будет раскаляться если уж не до бела, то до малинового цвета точно. Вас должен насторожить выход из строя первого катализатора, поэтому приложите все усилия к тому, чтобы установить причину плохой работы двигателя. Именно в плохой работе двигателя кроется корень всех ваших бед.

Отслуживший свое катализатор лучше не выбрасывать. В западных странах катализаторы сдают на специальные приемные пункты или в магазины. Там уже разработаны технологии извлечения из этой кучи грязи редких металлов. Начали работать специальные предприятия по добыче родия или платины из отработавших свой срок каталитических преобразователей, притом такая добыча редких металлов оправдывает себя и приносит прибыли предприятиям.

Катализатор находится под полным контролем системы бортовой диагностики второго поколения OBDII. Если до появления OBDII можно было допустить какие-то вольности в обращении с ним, то теперь это вряд ли удастся. Отклонения от нормы в работе катализатора на сегодня фиксируются не менее, чем десятью кодами неисправностей — от Р0420 до Р0434. Судя по нумерации кодов, будут введены еще 5 контролируемых параметров, так как в нумерации теперешних кодов сделаны пропуски. Кроме непосредственного контроля, катализатор находится в «ежовых» рукавицах кислородных датчиков и системы контроля сгорания рабочей смеси.

Американские законодатели также приняли закон, по которому теперь практически не разрешен ремонт катализаторов своими силами. Если кто-то выбросит неисправный катализатор, а не сдаст его в предписанном порядке, то будет оштрафован. Установить виновника не так уж и сложно, так как узлы и важнейшие детали автомобилей маркируются, и по номеру катализатора полицейский компьютер быстро выведет на незадачливого губителя природы.

В обществе стали осознавать важность катализаторов как средства защиты здоровья людей. Если раньше выхлопной системой приходилось заниматься после прогорания отводной трубы или глушителя, то сегодня с индикатором неисправности CHECK ENGINE! («Проверь двигатель!») долго не поездишь. Во-первых, действует на нервы, а во-вторых — чревато наказанием в виде ощутимого денежного штрафа. Наказывают и за езду на автомобилях с поврежденными деталями выхлопной системы. Это делается для того, чтобы выхлопные газы покидали внутренности автомобиля по предписанному пути, без подсоса воздуха из атмосферы и только через катализатор, охраняемый чаще всего двумя кислородными датчиками.

Инженеры во всех развитых странах мира работают над усовершенствованием катализаторов. Например, уже разработан каталитический преобразователь, который будет оставаться горячим до 24 часов после выключения двигателя. Это позволяет уменьшить расход электроэнергии и топлива на подогрев катализаторов, начинающий эффективно работать немедленно после включения двигателя.

Источник: АВТО & СЕРВИС №5 '08

Комментарии

Давайте

Давайте свяжемся opition28 @ yahoo.com