Датчик на катализаторе: описание, устройство и принцип работы

Содержание

описание, устройство и принцип работы

Кислородный датчик – устройство, которое предназначено для фиксирования объема кислорода, оставшегося в отработавших газах двигателя транспортного средства. Он находится в системе выпуска неподалеку от катализатора. На основе сведений, поступающих от этого датчика, электронный блок управления двигателем проводит коррекцию расчета оптимальной пропорции топливовоздушной смеси. Греческая буква лямбда используется для обозначения коэффициента избытка воздуха в ее составе, поэтому датчик называют лямбда-зондом.

Принцип работы

Работа двигателя сопровождается тем, что концентрация кислорода в рамках выпускной системы и снаружи различается. Эта разница приводит к тому, что ионы кислорода движутся в твердом электролите, поэтому на электродах измерителя возникает разность потенциалов – формируется сигнал датчика кислорода. Реакции на обедненные и обогащенные смеси различается, но при падении температуры ниже 300 градусов разница снижается, так как зона перестает быть рабочей. Чтобы прогрев датчика после пуска двигателя ускорился, его размещают максимально близко к мотору, но с ограничением по наибольшей температуре.

Что такое лямбда-зонд

Датчик получил свое название от обозначения коэффициента избытка воздуха, обозначаемого греческой литерой лямбда. Лямбда-зонд используется в выхлопной системе автомобиля для изменения состава отработавших газов, а в дальнейшем содействует тому, чтобы поддерживать состав топливной смеси с воздухом в определенной пропорции. Оптимальное соотношение топливно-воздушной смеси гарантирует качественное сгорание, поэтому в атмосферу будет поступать меньше вредных веществ.

Для топливно-воздушной смеси есть оптимальный состав: на 1 часть топлива приходится 14,7 частей воздуха, при этом Лямбда будет равна 1. На советских двигателях сложно было добиться такой концентрации. В современные автомобили основаны на использовании систем питания с электронным топливным впрыском, и все это работает во взаимодействии с датчиком лямбда-зонда.

Измерение избытка воздуха в смеси

Для измерения избытка воздуха определяется содержание остаточного кислорода в отработанных газах. Поэтому датчик и размещается непосредственно перед катализатором. Чтобы считать сигнал от датчика, необходим электронный блок управления системы топливного впрыска, отвечающий за оптимизацию состава смеси. Он уменьшает или увеличивает подачу топлива в цилиндры.

В некоторых автомобилях используется по два лямбда-зонда в выхлопные системы: перед катализатором и после него. Пара датчиков нужна для того, чтобы повысить точность подготовки смеси топлива, улучшить работу катализатора.

Как работает лямбда-зонд

Полноценное измерение состава выхлопных газов при помощи лямбда-зонда обеспечивается при температуре 300-400 градусов. Циркониевый электролит в этом случае становится более проводимым, поэтому возникает выходное напряжение на электродах датчика. При запуске и прогреве мотора он не используется. За контроль качества смеси топлива на этом этапе отвечает датчик положения дроссельной заслонки, датчик температуры жидкости системы охлаждения, датчик числа оборотов коленвала.

Чтобы обеспечить работу датчика при низких температурах, используется принудительный нагрев компонента.

Если датчик лямбда-зонд не работает, то ЭБУ выбирает усредненные параметры работы, для которых берет данные из памяти. Параметры топливно-воздушной смеси не будут соответствовать идеальным.

Поломка датчика вызывает увеличенный расход топлива, неравномерную работу на холостом ходу, повышение уровня СО в выхлопе, потерю мощности мотора.

Срок службы лямбда-зонда зависит от того, насколько качественное топливо заливается в бак. Бывает так, что после нескольких заправок бензином плохого качества и датчик становится негодным. В среднем его срок службы равен 40-80 тыс. км пробега.

В оптимальном составе смеси содержится 1 часть топлива на 14,7 частей воздуха. Отклонение в одну из сторон говорит об обогащенном или обедненном составе смеси. Для эффективной работы катализатора допускается отклонение до 1%.

Драгметаллы, содержащиеся в зонде

Для получения твердого керамического электролита гальванического элемента используется диоксид циркония, который легирован оксидом иттрия. На электродах есть платиновое напыление. Объем драгметаллов ничтожно мал, поэтому бессмысленно пытаться извлечь их в домашних условиях. Отслуживший датчик можно сдать на переработку вместе с катализатором.

Ассортимент кислородных датчиков

Циркониевый датчик размещается впереди катализатора, сам генерирует напряжение, или отрицательное, или положительное. Значение опорного напряжения для него равно 0,45В и может отклоняться до 0,9В или до 0,1В. От титанового датчика отличается тем, что циркониевый генерирует напряжение самостоятельно. При ремонте требуется понимать, что припаивать какие-то провода к нему нельзя, так как в изоляции проложены каналы, необходимые для прохождения эталонного воздуха. При отсутствии такового датчик прекратит работу.

Широкополосный датчик – это новейшая конструкция зонда. Он способен не просто определить обогащенную или обедненную смесь на входе в цилиндры, но и определить степень отклонения. Такие параметры делают его более точным, при этом он реагирует на изменения состава выхлопа. Всем известно, что кислородный датчик вступает в работу только при нагреве до 350 градусов. В этом случае достижение более высокой температуры обеспечивается присутствием дополнительного нагревательного элемента.

В зависимости от конструкции принято различать лямбда-зонды двух типов: двухточечные и широкополосные.

Двухточечный датчик монтируется перед нейтрализатором и после него. Он отвечает за отслеживание коэффициента избытка воздуха в топливно-воздушной смеси по концентрации кислорода в отработанных газах. Датчик имеет вид керамического элемента, который имеет покрытие из диоксида циркония с двух сторон. Для измерений используется электромеханический способ. Одна сторона электрода контактирует с выхлопными газами, а вторая – с атмосферными.

Действие двухточечного датчика базируется на измерении содержания кислорода в атмосфере и отработанных газах. Разная концентрация кислорода вызывает формирование напряжения на концах электрода. Чем больше кислорода, тем ниже напряжение, и наоборот. Электрический сигнал транслируется в ЭБУ, который передает определенные команды на органы подконтрольных систем авто.

Широкополосный датчик – это современная конструкция лямбда-зонда. Он используется в качестве входного датчика катализатора. Для определения значения лямбда в нем используется сила тока закачивания. Он состоит из пары компонентов – двухточечного и закачивающего. Закачивание – это физический процесс, при котором кислород из газов проходит сквозь закачивающий элемент под воздействием заданной силы тока. Широкополосный датчик работает за счет поддержания постоянного значения напряжения между электродами

При снижении концентрации кислорода в выхлопе напряжение между электродами растет. Сигнал транслируется в ЭБУ, после чего формируется ток определенной силы. Ток обеспечивает закачку в измерительный зазор, а напряжение достигает норматива. Величина силы тока используется в качестве меры концентрации кислорода в отработавших газах. Ее анализирует ЭБУ и преобразует в управляющее воздействие на исполнительные компоненты системы впрыска.

Признаки неисправности лямбда-зонда

Есть основной признак, по которому можно судить о вероятной неисправности зонда – повышение топливного расхода в привычном режиме езды. Существуют и иные причины, но при отказе лямбда-зонда автомобиль становится намного прожорливее. При неисправном кислородном датчике увеличивается количества топлива в смеси. Помимо этого отмечается:

Заливание свечей;
Плохой запуск мотора;
Троение мотора на холостом ходу;
Обороты нестабильные.

Если решено провести проверку работоспособности компонента, то требуется начинать ее с отслеживания исправности нагревательного элемента. Обычно он имеет сопротивление 10 Ом. Измерения проводятся мультиметром, который подключается к выводу нагревательного элемента. Если нагреватель неисправен, то датчик будет полноценно работать только при длительной езде.

Рабочий элемент проверяется мультиметром в режиме измерения постоянных напряжений. Для этого вольтметр можно подключить к выходу лямбда-зонда. Существуют специальные диагностические сканеры, которые помогают отследить состояние датчиков в режиме реального времени.

Перед тем, как принять решение о покупке нового датчика, требуется оценить вид рабочей поверхности датчика. Могут быть такие варианты:

Сажа, свидетельствующая о том, что смесь обогащена;
Серый или белый налет, который свидетельствует о присутствии в масле или топливе присадок;
Блестящий налет указывает на присутствие в топливе излишка свинца.

Налет можно очистить, но это не гарантирует, что датчик будет работать исправно, так как в нем уже мог выгореть рабочий слой из оксида циркония и платины.

Кислородные датчики: подробное руководство | Denso AM

Вы наверняка знаете, что в вашем автомобиле установлен кислородный датчик (или даже два!)… Но зачем он нужен и как он работает? На часто задаваемые вопросы отвечает Стефан Верхоеф (Stefan Verhoef), менеджер DENSO по продукту (кислородные датчики).

B: Какую работу выполняет датчик кислорода в автомобиле?
O: Датчики кислорода (также называемые лямбда-зондами) помогают контролировать расход топлива вашего автомобиля, что способствует снижению объема вредных выбросов. Датчик непрерывно измеряет объем несгоревшего кислорода в выхлопных газах и передает эти данные в электронный блок управления (ЭБУ). На основании этих данных ЭБУ регулирует соотношение топлива и воздуха в топливовоздушной смеси, поступающей в двигатель, что помогает каталитическому нейтрализатору (катализатору) работать более эффективно и уменьшать количество вредных частиц в выхлопных газах.

B: Где находится датчик кислорода?
O: Каждый новый автомобиль и большинство автомобилей, выпущенных после 1980 г. , оснащены датчиком кислорода. Обычно датчик установлен в выхлопной трубе перед каталитическим нейтрализатором. Точное местоположение датчика кислорода зависит от типа двигателя (V-образное или рядное расположение цилиндров), а также от марки и модели автомобиля. Для того чтобы определить, где расположен датчик кислорода в вашем автомобиле, обратитесь к руководству по эксплуатации.

В: Почему состав топливовоздушной смеси нужно постоянно регулировать?
O: Соотношение «воздух — топливо» крайне важно, поскольку оно влияет на эффективность работы каталитического нейтрализатора, который снижает содержание оксида углерода (CO), несгоревших углеводородов (CH) и оксида азота (NOx) в выхлопных газах. Для его эффективной работы необходимо наличие определенного количества кислорода в выхлопных газах. Датчик кислорода помогает ЭБУ определить точное соотношение «воздух — топливо» в смеси, поступающей в двигатель, передавая в ЭБУ быстроизменяющийся сигнал напряжения, который меняется в соответствии с содержанием кислорода в смеси: слишком высокого (бедная смесь) или слишком низкого (богатая смесь). ЭБУ реагирует на сигнал и изменяет состав топливовоздушной смеси, поступающей в двигатель. Когда смесь слишком богатая, впрыск топлива уменьшается. Когда смесь слишком бедная — увеличивается. Оптимальное соотношение «воздух — топливо» обеспечивает полное сгорание топлива и использует почти весь кислород из воздуха. Оставшийся кислород вступает в химическую реакцию с токсичными газами, в результате которой из нейтрализатора выходят уже безвредные газы.

В: Почему на некоторых автомобилях устанавливаются два кислородных датчика?
O: Многие современные автомобили дополнительно кроме датчика кислорода, расположенного перед катализатором, оснащаются и вторым датчиком, установленным после него. Первый датчик является основным и помогает электронному блоку управления регулировать состав топливовоздушной смеси. Второй датчик, установленный после катализатора, контролирует эффективность работы катализатора, измеряя содержание кислорода в выхлопных газах на выходе. Если весь кислород поглощается химической реакцией, происходящей между кислородом и вредными веществами, то датчик выдает сигнал высокого напряжения. Это означает, что катализатор работает нормально. По мере износа каталитического нейтрализатора некоторое количество вредных газов и кислорода перестает участвовать в реакции и выходит из него без изменений, что отражается на сигнале напряжения. Когда сигналы станут одинаковыми, это будет указывать на выход из строя катализатора.

В: Какие бывают датчики?
О: Существует три основных типа лямбда-сенсоров: циркониевые датчики, датчики соотношения «воздух — топливо» и титановые датчики. Все они выполняют одни и те же функции, но используют при этом различные способы определения соотношения «воздух — топливо» и разные исходящие сигналы для передачи результатов измерений.

Наибольшее распространение получила технология на основе использования циркониево-оксидных датчиков (как цилиндрического, так и плоского типов). Эти датчики могут определять только относительное значение коэффициента: выше или ниже соотношение «топливо — воздух» коэффициента лямбда 1.00 (идеальное стехиометрическое соотношение). В ответ ЭБУ двигателя постепенно изменяет количество впрыскиваемого топлива до тех пор, пока датчик не начнет показывать, что соотношение изменилось на противоположное. С этого момента ЭБУ опять начинает корректировать подачу топлива в другом направлении. Этот способ обеспечивает медленное и непрекращающееся «плавание» вокруг коэффициента лямбда 1.00, не позволяя при этом поддерживать точный коэффициент 1.00. В итоге в изменяющихся условиях, таких как резкое ускорение или торможение, в системах с циркониево-оксидным датчиком подается недостаточное или избыточное количество топлива, что приводит к снижению эффективности каталитического нейтрализатора.

Датчик соотношения «воздух — топливо» показывает точное соотношение топлива и воздуха в смеси. Это означает, что ЭБУ двигателя точно знает, насколько это соотношение отличается от коэффициента лямбда 1. 00 и, соответственно, насколько требуется корректировать подачу топлива, что позволяет ЭБУ изменять количество впрыскиваемого топлива и получать коэффициент лямбда 1.00 практически мгновенно.

Датчики соотношения «воздух — топливо» (цилиндрические и плоские) впервые были разработаны DENSO для того, чтобы обеспечить соответствие автомобилей строгим стандартам токсичности выбросов. Эти датчики более чувствительны и эффективны по сравнению с циркониево-оксидными датчиками. Датчики соотношения «воздух — топливо» передают линейный электронный сигнал о точном соотношении воздуха и топлива в смеси. На основании значения полученного сигнала ЭБУ анализирует отклонение соотношения «воздух — топливо» от стехиометрического (то есть Лямбда 1) и корректирует впрыск топлива. Это позволяет ЭБУ предельно точно корректировать количество впрыскиваемого топлива, моментально достигая стехиометрического соотношения воздуха и топлива в смеси и поддерживая его. Системы, использующие датчики соотношения «воздух — топливо», минимизируют возможность подачи недостаточного или избыточного количества топлива, что ведет к уменьшению количества вредных выбросов в атмосферу, снижению расхода топлива, лучшей управляемости автомобиля.

Титановые датчики во многом похожи на циркониево-оксидные датчики, но титановым датчикам для работы не требуется атмосферный воздух. Таким образом, титановые датчики являются оптимальным решением для автомобилей, которым необходимо пересекать глубокий брод, например полноприводных внедорожников, так как титановые датчики способны работать при погружении в воду. Еще одним отличием титановых датчиков от других является передаваемый ими сигнал, который зависит от электрического сопротивления титанового элемента, а не от напряжения или силы тока. С учетом данных особенностей титановые датчики могут быть заменены только аналогичными и другие типы лямбда-зондов не могут быть использованы.

В: Чем отличаются специальные и универсальные датчики?
O: Эти датчики имеют разные способы установки. Специальные датчики уже имеют контактный разъем в комплекте и готовы к установке. Универсальные датчики могут не комплектоваться разъемом, поэтому нужно использовать разъем старого датчика.

B: Что произойдет, если выйдет из строя датчик кислорода?
O: В случае выхода из строя датчика кислорода ЭБУ не получит сигнала о соотношении топлива и воздуха в смеси, поэтому он будет задавать количество подачи топлива произвольно. Это может привести к менее эффективному использованию топлива и, как следствие, увеличению его расхода. Это также может стать причиной снижения эффективности катализатора и повышения уровня токсичности выбросов.

B: Как часто необходимо менять датчик кислорода?
O: DENSO рекомендует заменять датчик согласно указаниям автопроизводителя. Тем не менее следует проверять эффективность работы датчика кислорода при каждом техобслуживании автомобиля. Для двигателей с длительным сроком эксплуатации или при наличии признаков повышенного расхода масла интервалы между заменами датчика следует сократить.

Ассортимент кислородных датчиков

• 412 каталожных номеров покрывают 5394 применения, что соответствует 68 % европейского автопарка.
• Кислородные датчики с подогревом и без (переключаемого типа), датчики соотношения «воздух — топливо» (линейного типа), датчики обедненной смеси и титановые датчики; двух типов: универсальные и специальные.
• Регулирующие датчики (устанавливаемые перед катализатором) и диагностические (устанавливаемые после катализатора).
• Лазерная сварка и многоэтапный контроль гарантируют точное соответствие всех характеристик спецификациям оригинального оборудования, что позволяет обеспечить эффективность работы и надежность при длительной эксплуатации.

В DENSO решили проблему качества топлива!

Вы знаете о том, что некачественное или загрязненное топливо может сократить срок службы и ухудшить эффективность работы кислородного датчика? Топливо может быть загрязнено присадками для моторных масел, присадками для бензина, герметиком на деталях двигателя и нефтяными отложениями после десульфуризации. При нагреве свыше 700 °C загрязненное топливо выделяет вредные для датчика пары. Они влияют на работу датчика, образуя отложения или разрушая его электроды, что является распространенной причиной выхода датчика из строя. DENSO предлагает решение этой проблемы: керамический элемент датчиков DENSO покрыт уникальным защитным слоем оксида алюминия, который защищает датчик от некачественного топлива, продлевая срок его службы и сохраняя его рабочие характеристики на необходимом уровне.

Дополнительная информация

Более подробную информацию об ассортименте кислородных датчиков DENSO можно найти в разделе Кислородные датчики, в системе TecDoc или у представителя DENSO.

Датчики кислорода: датчик кислорода

Датчик кислорода, также известный как Датчик O2 делает то, что следует из его названия — он измеряет количество кислорода в выхлопных газах. Хотя это может показаться довольно скромной задачей, датчик O2 на самом деле является одним из самых важных датчиков на любом транспортном средстве, отвечающим за поддержание правильный баланс между воздухом и топливом для оптимальных выбросов.

Из-за этого вам захочется узнать, что он делает, почему он выходит из строя и, что важно, как заменить его, когда он выходит из строя.

Как работает датчик O2?

Большинство автомобилей имеют как минимум два кислородных датчика, расположенных по всей выхлопной системе; по крайней мере один перед каталитическим нейтрализатором и один или несколько после каталитического нейтрализатора. «Предварительный датчик» регулирует подачу топлива, а нижний датчик измеряет эффективность каталитического нейтрализатора.

Датчики O2 обычно можно разделить на узкополосные или широкополосные. Чувствительный элемент находится внутри датчика, заключенного в стальной корпус. Молекулы кислорода из выхлопных газов проходят через крошечные прорези или отверстия в датчике. стальной кожух для доступа к чувствительному элементу или ячейке Нернста. С другой стороны внутренней камеры кислород из воздуха за пределами выхлопа проходит вниз по датчику O2 и контактирует с ним. Разница в количестве кислорода между тем, что содержится в наружный воздух, а тот, что присутствует в выхлопных газах, способствует потоку ионов кислорода и создает напряжение.

Если смесь выхлопных газов слишком богата и в выхлопных газах слишком мало кислорода, на электронный блок управления двигателем (ECU) отправляется сигнал уменьшить количество топлива, подаваемого в цилиндр. Если смесь выхлопных газов слишком бедная, затем посылается сигнал на увеличение количества топлива, используемого в двигателе. Слишком много топлива производит углеводороды и угарный газ. Слишком малое количество топлива производит загрязняющие вещества оксида азота. Сигнал датчика помогает поддерживать правильный состав смеси. Широкополосный O2 Датчики имеют дополнительную ячейку накачки O2 для регулирования количества кислорода, присутствующего в чувствительном элементе. Это позволяет измерять гораздо более широкое соотношение воздух/топливо.

Почему датчики O2 выходят из строя?

Поскольку кислородный датчик находится в потоке выхлопных газов, он может загрязниться. Распространенные источники загрязнения включают чрезмерно обогащенную топливную смесь или просачивание масла в старом двигателе, а также сгорание охлаждающей жидкости двигателя в камере сгорания. в результате течи прокладки двигателя. Он также подвергается воздействию чрезвычайно высоких температур и, как и любой другой компонент, со временем изнашивается. Все это может повлиять на характеристики отклика кислородного датчика, что приведет к увеличению времени отклика или сдвиг кривой напряжения датчика и, в долгосрочной перспективе, снижение производительности датчика.

На что обращать внимание при отказе датчика кислорода

Когда датчик кислорода выходит из строя, компьютер больше не может определять соотношение воздух/топливо, поэтому он в конечном итоге угадывает. По этой причине есть несколько контрольных признаков, на которые следует обратить внимание:

Индикатор «Проверьте двигатель»: хотя индикатор «Проверить двигатель» может загореться по многим причинам, обычно это связано с проблемой, связанной с выбросами.
Плохая экономия топлива: неисправный кислородный датчик нарушит воздушно-топливную смесь, что приведет к увеличению расхода топлива.
Неравномерный холостой ход двигателя или пропуски зажигания: поскольку выходной сигнал кислородного датчика помогает контролировать синхронизацию двигателя, интервалы сгорания и соотношение воздуха и топлива, неисправный датчик может привести к неровной работе автомобиля.
Вялая работа двигателя.

Поиск и устранение неисправностей датчика O2

Чтобы определить источник неисправности датчика O2, выполните следующие действия:

Считайте все коды неисправностей с помощью диагностического прибора. Обратите внимание, что при возникновении проблем с датчиками O2 часто возникает несколько кодов неисправностей.
имеют внутренний нагреватель, поэтому проверьте сопротивление нагревателя — обычно оно довольно низкое.
Проверьте подачу питания на ТЭН — часто эти провода одного цвета.
Осмотрите электрический разъем на наличие повреждений или загрязнений.
Осмотрите выпускной коллектор и топливные форсунки на наличие утечек, а также состояние компонентов зажигания — это может повлиять на работу датчика.
Проверьте правильность показаний датчика O2, подтвердив значение O2 с помощью анализатора выброса четырех или пяти газов.
С помощью осциллографа проверьте сигнал как на холостом ходу, так и прибл. обороты двигателя 2500 об/мин.
Используйте оперативные данные для проверки наличия сигнала, если доступ к проводке датчика затруднен.
Проверьте состояние защитной трубки элемента зонда на наличие признаков повреждения и загрязнения.

Общие коды неисправностей

Общие коды неисправностей и причины включают:

P0135: кислородный датчик перед каталитическим нейтрализатором 1, контур обогрева / обрыв
P0175: Система слишком богатая (ряд 2)
P0713:
Неисправность корректировки топливоподачи (ряд 2)
P0171: Система слишком бедная (ряд 1)
P0162: Неисправность цепи датчика О2 (ряд 2, датчик 3)

Как заменить датчик O2

Видеопроигрыватель YouTube

Перед заменой датчика необходимо диагностировать проблему. Подключите диагностический прибор, например, Delphi DS, выберите правильный автомобиль и считайте код(ы) неисправности. Подтвердите код неисправности, выбрав текущие данные и сравнив значение подозреваемый неисправный датчик на заведомо исправный датчик. При необходимости обратитесь к данным производителя автомобиля, чтобы найти правильное значение для сравнения. Другие инструменты или оборудование могут потребоваться, чтобы определить, является ли это фактическим датчиком. а не проводка, которая вызывает проблему.

Поскольку многие автомобили последних моделей имеют несколько датчиков кислорода, убедитесь, что вы правильно определили неисправный датчик, чтобы по ошибке не заменить неправильный датчик. Производители автомобилей идентифицируют «bank1» в сравнении с «bank2» и «передними колесами». / задний» и «до / пост» несколько отличаются друг от друга, поэтому следует позаботиться о том, чтобы убедиться, что вы определили правильный (проблемный) датчик. Лучший способ сделать это — просмотреть данные в реальном времени с помощью диагностического инструмента.
Затем отсоедините проводное соединение.
Затем с помощью гаечного ключа или специального торцевого ключа O2 отвинтите датчик от гнезда. После отвинчивания выбросите старый датчик и замените его новым.

Большинство лямбда-зондов поставляются со специальным электропроводящим противозадирным составом, нанесенным на резьбу, поэтому достаточно просто вкрутить новый датчик в пустоту, оставленную старым.
Для защиты датчика от приваривания к его резьбе датчики Delphi поставляются с предварительно нанесенными или включенными в комплект поставки противозадирными составами. При необходимости нанесите состав на новый датчик перед повторной установкой. Будьте осторожны, чтобы не нанесите на резьбу чрезмерное количество противозадирного средства, так как это может привести к загрязнению чувствительной области.
Затяните датчик рекомендуемым моментом.
После установки датчика подключите электронный разъем.

Теперь снова подключите диагностический прибор и удалите все соответствующие коды неисправностей.
Наконец, включите зажигание и убедитесь, что индикатор проверки двигателя погас, затем выполните дорожное испытание.

Каталитический нейтрализатор, кислородный датчик

Отделение фактов от вымысла может оказаться непростой задачей для любого специалиста по запасным частям. Например, многие самодельщики и профессиональные механики могут полагать, что замена кислородного датчика отключит индикатор «проверьте двигатель» на автомобиле с неисправным каталитическим нейтрализатором.

Другие считают, что каталитический нейтрализатор необходимо всегда заменять, если сохраняется диагностический код неисправности P0420 или P0430. Другие считают, что дорогие каталитические нейтрализаторы можно заменить более дешевыми заменителями. Это проблемы, с которыми каждый специалист по запчастям может сталкиваться ежедневно, особенно в местах, где действуют строгие стандарты проверки выбросов. Чтобы лучше понять, как диагностируются и заменяются каталитические нейтрализаторы, давайте начнем с обсуждения того, как каталитический нейтрализатор OBD II превращает токсичные выхлопные газы в газы, которые естественным образом присутствуют в атмосфере.

ДЫМ ВНУТРИ, РОМАШКИ ВНЕ

Ископаемые виды топлива, такие как бензин, принадлежат к химическому семейству, называемому углеводородами, которое обозначается химическим символом «HC». Углеводороды представляют собой различные комбинации водорода (Н) и углерода (С), которые при сгорании в цилиндрах двигателя смешиваются с воздухом, состоящим примерно из 78 процентов азота, 21 процента кислорода и 1 процента других газов.
Если воздушно-топливная смесь, поступающая в двигатель, представляет собой химически идеальное соотношение (например, 14,7 грамма воздуха на 1 грамм топлива) и происходит полное сгорание, выхлопные газы, выходящие из двигателя, будут состоять в основном из воды (H3O), углерода диоксид (CO2), азот (N) и немного кислорода (O).

Но процесс внутреннего сгорания является несовершенным методом окисления углеводородов. Не все УВ в бензине связаны со всем атмосферным О2 внутри цилиндров двигателя, потому что небольшой объем несгоревших УВ и О2 остается в очень тонком пограничном слое воздушно-топливной смеси, расположенном на поверхности камеры сгорания. Это небольшое количество несгоревшего углеводорода или бензина попадает в поток выхлопных газов в качестве загрязнителя выхлопных газов. В процессе горения также может отсутствовать достаточное количество кислорода, и продуктом является ядовитый выхлопной газ, называемый окисью углерода (CO). Хотя современные средства контроля топлива значительно сократили выбросы CO, CO остается высокотоксичным загрязнителем в районах с большим количеством транспортных средств.

Наконец, поскольку атмосферный кислород примерно на 78 процентов состоит из азота (N), в процессе горения образуются различные соединения оксидов азота (Nox). Хотя N обычно является инертным газом, который не легко соединяется с кислородом, он образует ложную химическую связь с кислородом при сочетании высоких давлений и температур, которые происходят в процессе внутреннего сгорания. Присутствие Nox в атмосфере образует фотохимический смог при воздействии солнечного света и влажности.

ПРЕОБРАЗОВАНИЕ ВЫХЛОПНЫХ ГАЗОВ
HC, O2, CO и Nox составляют большую часть выхлопных газов, поступающих в каталитический нейтрализатор. По определению, катализаторы ускоряют химические реакции, не изменяясь и не подвергаясь иному влиянию той же самой химической реакции. Каталитический нейтрализатор расщепляет газообразные соединения выхлопных газов на их основные химические компоненты, подвергая газы воздействию катализаторов из драгоценных металлов, таких как платина, палладий, родий и церий.

Для модели 1996 года Федеральное агентство по охране окружающей среды (EPA) обязало производителей автомобилей разработать каталитические нейтрализаторы, которые будут сокращать все выбросы выхлопных газов до составных частей воды, двуокиси углерода, азота и кислорода, которые являются элементами, естественным образом присутствующими в земная атмосфера.

БОРТОВАЯ ДИАГНОСТИКА
Практически во всех случаях сигнальная лампа «проверьте двигатель» загорается, когда механическая или электронная неисправность приводит к превышению уровня выбросов выхлопных газов в 1,5 раза по стандарту Федеральной процедуры испытаний (FTP). Ранние каталитические нейтрализаторы OBD I до 1996 года были предназначены только для расщепления углеводородов и угарного газа. После 1996 года преобразователи OBD II также были разработаны для разложения оксида азота (Nox) на составные части азота (N) и кислорода (O).

Для соответствия стандартам бортовой диагностики II (OBD II), введенным в 1996, производители автомобилей разработали метод оценки работы каталитического нейтрализатора. Для этого производители автомобилей установили кислородный датчик на входе (вверх по потоку) и на выходе (внизу по потоку) каталитического нейтрализатора. Затем PCM переключает воздушно-топливную смесь, поступающую в двигатель, с богатой на обедненную или с высоковольтной на низковольтную. Верхний датчик кислорода передает этот сигнал напряжения обратно в PCM, указывая на то, что воздушно-топливная смесь переключается на богатую/обедненную.

На приведенном выше графике напряжения двигатель прогревается, и верхний кислородный датчик (вверху) начинает посылать в PCM сигнал напряжения переключения. По мере прогрева каталитического нейтрализатора нижний кислородный датчик (внизу) переключается с сигнала на постоянное напряжение.

Сигнал нижнего кислородного датчика показывает, когда каталитический нейтрализатор работает эффективно. Если каталитический нейтрализатор расщепляет HC, CO и NOx на составные части, нижний кислородный датчик будет отображать постоянное напряжение.

На графике справа напряжение нижнего кислородного датчика стабилизируется на уровне около 0,750 В, что указывает на эффективную работу каталитического нейтрализатора.

При выходе из строя каталитического нейтрализатора сигнал заднего лямбда-зонда начинает дублировать сигнал включения переднего лямбда-зонда. Затем PCM использует математический алгоритм, чтобы определить, когда нисходящий сигнал превышает стандарты FTP. Если нисходящий сигнал превышает стандарты FTP, то PCM загорится индикатором «проверьте двигатель» и сохранит один или несколько диагностических кодов неисправностей. Алгоритм, запрограммированный в PCM, является гораздо более точным методом измерения производительности каталитического нейтрализатора, чем любой внешний метод.

Если автомобиль оснащен рядным двигателем, оснащенным одним каталитическим нейтрализатором, PCM сохранит диагностический код неисправности P0420 (DTC), указывающий, что эффективность нейтрализатора ниже стандартов FTP. Если автомобиль оснащен двигателем V-образного типа, DTC P0430 может также сохраняться, если преобразователь ряда № 2 выходит из строя. Эти коды DTC включают индикатор проверки двигателя и могут быть извлечены с помощью считывателя кодов или профессионального сканирующего устройства.

ДИАГНОСТИКА КИСЛОРОДНОГО ДАТЧИКА
Благодаря значительно улучшенным бортовым диагностическим возможностям современных блоков управления двигателем, блок управления двигателем может диагностировать неисправный кислородный датчик более точно, чем механик, вооруженный ручным испытательным оборудованием. Для иллюстрации, PCM сохранит диагностический код неисправности и включит индикатор «проверить двигатель», если действие переключения датчика кислорода слишком медленное или среднее напряжение переключения слишком высокое или низкое. Может ли замена одного или обоих кислородных датчиков предотвратить код неисправности каталитического нейтрализатора P0420 или P0430? Не скажу, что это невозможно, но очень маловероятно.

В случаях, когда каталитический нейтрализатор или кислородный датчик выходят из строя без видимой причины, исходные диагностические критерии, встроенные в PCM, должны быть обновлены или повторно откалиброваны для соответствия реальным условиям эксплуатации. Необходимость повторной калибровки может быть выполнена только путем проверки бюллетеней технического обслуживания для транспортного средства.

ПРИ НЕИСПРАВНОСТИ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ
EPA предписывает, чтобы два самых дорогих компонента системы контроля выбросов — PCM и каталитический нейтрализатор — получали гарантию и бесплатно заменялись производителем автомобиля в течение первых восьми лет или 80 000 миль пробега. . Если преобразователь оригинального оборудования выйдет из строя по гарантии, PCM может потребоваться повторная калибровка, как описано выше, чтобы предотвратить повторный сбой.

В некоторых редких случаях подложка преобразователя может покрыться сажей, что может привести к коду DTC P0420/430. Поскольку устранение причины образования сажи может позволить преобразователю восстановить нормальную эффективность, замена может не потребоваться.

Гарантия на замененные преобразователи после продажи обычно намного короче, чем на оригинальный преобразователь «8/80».