Нежность к ревущему зверю

Важное условие работоспособности нейтрализатора – правильный состав рабочей смеси в цилиндрах. Эта смесь должна быть как можно ближе к стехиометрической.

Наиболее опасна для нейтрализатора бедная смесь, вызывающая пропуски воспламенения – в этом случае в него поступают пары несгоревшего топлива и неиспользованный кислород. В присутствии катализатора – тонкой пленки платины и родия, нанесенных на соты нейтрализатора, – реакция окисления идет столь бурно, что температура поднимается выше критических 900–1000°С. Наполнитель, если он металлический, оплавляется, соты закупориваются. А керамический наполнитель зачастую разрушается полностью. То и другое показано на снимках.

Богатая смесь для нейтрализатора не так опасна, ведь попавшее в него топливо должно сгорать, а для этого нужен кислород, которого при этом в отработавших газах недостаточно. Забить же поры нейтрализатора сажей довольно сложно.

А теперь о некоторых тонкостях терминологии. Когда говорят о пропусках воспламенения смеси в цилиндрах, надо иметь в виду, что они не обязательно вызваны неисправностями в системе зажигания – высоковольтных проводах, катушках, свечах и т.п. Не меньшую роль здесь играют нарушения состава смеси в цилиндрах (переобогащение или переобеднение), низкая компрессия, неверные фазы газораспределения, проникновение в цилиндры охлаждающей жидкости и т.д. Между тем в некоторые переводы технической литературы с иностранных языков издавна вкралась ошибка: пропуски воспламенения кто-то назвал пропусками зажигания, что, мягко говоря, не одно и то же, но переводчик не увидел разницы. А вдруг в одном из цилиндров клапан неплотно прилегает к седлу или не работает форсунка? Увы, некоторые горе-механики, когда двигатель работает с перебоями, тут же говорят о «пропусках зажигания». Не стоит, однако, забывать разницу!

Как контроллер «отлавливает» пропуски воспламенения? Причину неисправности он не знает, а лишь фиксирует повышенную неравномерность вращения коленвала, опираясь на показания датчика его положения – ДПКВ. Каким образом? Допустим, двигатель с порядком вспышек в цилиндрах 1-3-4-2 работает в установившемся режиме, причем первый и третий цилиндры в порядке, а в четвертом воспламенения нет. Время полуоборота первого и третьего цилиндров одинаковое, а у четвертого оно больше – коленвал замедлился. Затем второй цилиндр вновь его ускорит. Контроллер фиксирует сбой в работе двигателя и помечает его как пропуск.

Для подсчета пропусков у каждого цилиндра свой счетчик: SUM1, SUM2, SUM3, SUM4. Вычислить виновника контроллеру помогает датчик положения распредвала. Допустим, обнаружен пропуск воспламенения в третьем цилиндре, тогда значение SUM3 увеличивается на единицу и т.д. Подсчет продолжается в течение 1000 оборотов коленвала (допустимо, если счетчик накопит за это время пять пропусков), потом результат обнуляется – и отсчет возобновляется.

Система самодиагностики в комплектации Евро III внимательно следит за показаниями счетчиков. Если их сумма превысит отметку 2,5% – будет зафиксирована неисправность и записан код ошибки P0300. Коды P0301, P0302, P0303, P0304 указывают неисправность конкретного цилиндра.

В паре со счетчиком SUM трудится еще один – SUMKAT. Его задача – фиксировать пропуски во всех цилиндрах, влияющие на работоспособность нейтрализатора. При обнаружении одного пропуска показание счетчика изменяется не на единицу, как в предыдущем случае, а на большую величину, зависящую от режима работы двигателя (обороты, нагрузка). Минимальный скачок составляет 30 единиц, а максимальный – 250. Подсчет пропусков прекращается через каждые 200 оборотов коленвала – и показание обнуляется. Если за такой цикл показание SUMKAT превысит 1000, то будет зафиксирована неисправность и в память контроллера записаны коды P0300, P0301…304. Потом в комбинации приборов замигает контрольная лампа и после небольшой задержки отключится форсунка в неисправном цилиндре. При многочисленных пропусках сразу в двух цилиндрах контроллер отключит оба – в любом случае перегрев нейтрализатора недопустим.

В ряде случаев самодиагностика может ошибаться по объективным причинам. Так, движение автомобиля по неровному покрытию означает неравномерное вращение колес, а с ними и коленвала. Чтобы толчок колеса в яме контроллер не посчитал за пропуск воспламенения, в моторном отсеке некоторых автомобилей, удовлетворяющих нормам Евро III (в том числе «Калины» ВАЗ-1118), рядом с верхней опорой стойки установлен «датчик неровной дороги». Это попросту вибродатчик, сигналы которого тоже обсчитываются контроллером. Сильные толчки, влияющие на равномерность вращения коленвала, контроллер анализирует – и отличает от пропусков воспламенения.

Согласно европейскому законодательству (Евро III, Евро IV), бортовая диагностика должна контролировать состояние нейтрализатора и при неисправности включать диагностическую лампу. Для выполнения этого условия на выходе из нейтрализатора установили второй датчик кислорода. Если нейтрализатор справляется со своей задачей, то на большинстве режимов на выходе из него количество кислорода ничтожно мало. На это указывает форма сигнала второго датчика кислорода – это почти прямая линия: колебания уровня сигнала очень невелики, а сам он достаточно высокий – около 0,7 В. Если нейтрализатор частично утратил эффективность, оставшийся кислород поступает на соответствующий датчик, его сигнал меняется, и вместо прямой линии на экране монитора мы видим выраженную кривую. Она похожа на сигнал первого датчика, но с меньшей амплитудой и небольшим фазовым сдвигом. Последний связан с длиной нейтрализатора и его частичной работой.

Но этим роль второго датчика кислорода не исчерпывается – он тоже участвует в точной подстройке состава топливовоздушной смеси, компенсируя погрешность первого датчика, которую необходимо учитывать по мере его старения. Контроллеры некоторых фирм, сравнивая показания обоих датчиков, рассчитывают коэффициент старения нейтрализатора, на основе которого специалисты по диагностике строят свои прогнозы.

Согласно требованиям Евро III и Евро IV, система самодиагностики должна регистрировать пропуски воспламенения смеси. Из-за них повышается содержание вредных веществ в выхлопных газах – в первую очередь несгоревших углеводородов (СН) – сверх допустимых норм. Дожигание чрезмерного количества углеводородов перегревает нейтрализатор и может вывести его из строя. При уровне пропусков воспламенения в двигателе свыше 4% (на каждые 100 рабочих циклов – более 4 пропусков) содержание несгоревших паров топлива в отработавших газах становится выше допускаемого современными нормами. Контрольная лампа начнет мигать, предупреждая водителя о нештатной ситуации. Для защиты нейтрализатора от перегрева некоторые автопроизводители прибегают к отключению подачи топлива в неработающий цилиндр. Но стандарт Евро II этого не требовал, поэтому на некоторых, даже не очень старых иномарках такой функции может не оказаться. АВТОВАЗ, начиная с автомобилей, удовлетворяющих Евро II, включил эту функцию в перечень обязательных. Насколько она полезна, лучше других знают владельцы «Шевроле-Нивы» с контроллером МР7.0: из-за дефектов модуля зажигания им приходилось заменять дорогостоящий нейтрализатор в сборе с резонатором. С контроллером М7.9.7. риск повредить нейтрализатор сведен к минимуму.

Современный каталитический нейтрализатор отработавших газов. В корпусе 6 заключен керамический или стальной носитель 5; он пронизан многочисленными мелкими сотами, создающими максимальную поверхность контакта с отработавшими газами. Состав их – под контролем датчика кислорода 1. Носитель закреплен в корпусе деталями 2 и 3. Соты покрыты оксидом алюминия 4, поверх которого нанесен тонкий слой катализаторов – платины и родия. Задача этих редких металлов – ускорять окисление углеводородов и окиси углерода до углекислого газа, а токсичные оксиды азота восстанавливать до азота. Нейтрализатор вступает в работу после разогрева до 300°С. Оптимальный рабочий диапазон температур от 400 до 800°С. Чем ближе нейтрализатор к двигателю, тем быстрее разогревается до рабочей температуры. Поэтому на смену бочонкам под днищем кузова пришли нейтрализаторы, совмещенные с приемной трубой, – катколлекторы. Носитель в них металлический либо керамический. Пленка благородных металлов тонка, но при штатной работе нейтрализатора они не расходуются, а поэтому достаточно долго и успешно справляются со своей задачей. Правда, при условии, что температурный режим не был превышен, а состав топливовоздушной смеси в цилиндрах поддерживался как можно ближе к стехиометрическому.