Катализатор в двигателях BMW. Как это все работает.
 

На этой страничке приводится очень упрощенное описание работы каталитического конвертера выхлопных газов. Опыт общения показал, что очень малое количество автолюбителей и сервисменов в курсе всех этих тонкостей. Опасность непонимания принципов работы этой системы в том, что при некоторых условиях возможен полный выход двигателя из строя и механическое разрушение в шатунно-поршневой группе.

Еще о катализаторе прочтите на сервере auto.ru.


Упрощенно, в общих словах, система каталитического дожигания работает следующим образом.

Для дожигания лишнего СО необходима температура около 800 градусов. Естественно, что в середине выпускного тракта такой температуры нет. Катализатор как раз и служит такой печкой, которая работает на бензине и дает нужную температуру. Устройство его - керамические пластины с сотовой структурой для увеличения поверхности. Покрыты платиново-родиевым сплавом, который и есть катализатор. При попадании паров бензина при температуре около 300 градусов происходит каталитическая реакция окисления углеводорода - паров бензина- с выделением тепла. При этом температура повышается до необходимых 800 градусов и СО дожигается. Процессом подачи бензина управляет лямбда-зонд, дающий сигнал на Мотроник о необходимости обеднить или обогатить смесь. Состав выхлопа можно представить упрощенно следующим образом 100%=%(2СО + О2)+CO2. Лямбда-зонд как раз и измеряет содержание О2 в выхлопе. Если сгорание СО неполное, то %(2CO + О2) в выхлопе увеличивается. Датчик содержания кислорода-лямбда-зонд, подает сигнал на обогащение смеси. Температура сгорания в цилиндрах повышается, на катализатор попадает большее количество бензина и температура возрастает. При этом более интенсивно происходит окисление СО кислородом О2 до состояния СО2, т.е., углекислого газа, который безопасен.

Об опасности разрушения катализатора.

Разрушение может начаться по причине спекания керамических пластин катализатора. Происходит это чаще всего при несоблюдении условий эксплуатации. Нельза заводить авто с толчка, если двигатель не заводится - на кат.попадает ЧИСТЫЙ бензин. В этом случае после заводки двигателя температура на пластинах растет очень резко. Керамика трескается, могут появиться мелкие керамические частицы. При малейшем нарушении фаз газораспределения (изношенный ремень, рокера, распредвал) керамические частицы могут на некоторых режимах работы засасываться в цилиндры из ВЫПУСКНОГО тракта. Что такое керамические частицы в цилиндре - я думаю, рассказывать нет необходимости. Это - капитальный ремонт.

То же самое может произойти в случае неграмотныз советов на некоторых сервисах. Например, продолбить в спекшемся катализаторе отверстие для лучшего выхода выхлопных и пр. Появляются те же керамические частицы.

Далее я даю подборку материалов, в которых более подробно рассказывается о работе всей этой системы.

se_bmw


Устройство и работа датчика содержания кислорода - лямбда-зонда.


Из книги

"BMW 3 серии Е30 Limousine с 9/82 по 8/90 Touring с 9/87 по 2/94

Устройство, обслуживание,ремонт Делается так"

"Аринас", Каунас, 1997 г., 155 стр.с иллюстрациями, Ред.Шегин А.Б.

Примечание. Книги - вещь полезная, однако на собственном опыте убедился, что лучше иметь несколько разных, т.к. ни в одной книжке никогда не бывает полного описания узлов и работы систем - se_bmw

Стр.68, разд.8.3.

Автомобили с каталитическим преобразователем(катализатором)

Смесеобразователь получает сигналы от л-зонда, который находится в приемной трубе глушителя и там обдувается потоком отработавших газов. Л-зонд представляет собой электрический датчик, который отслеживает остаточное содержание кислорода в отработавших газах и на основании сигналов напряжения позволяет сделать вывод о составе рабочей топливо-воздушной смеси. В доли секунды л-зонд может выдать соответствующий сигнал на модуль управления и, за счет этого, постоянно изменять состав рабочей смеси.Это, с одной стороны, необходимо, т.к. эксплуатационное состояние постоянно изменяется (холостой ход, полный газ и т.д.), с другой стороны потому, что дожигание в катализаторе возможно только, если в отработавших газах имеется достаточная доля бензина.

Чтобы вообще при температуре от 300 до 800 оС в катализаторе могло происходить дожигание, в смеси должно быть больше топлива, чем требуется для чистого сгорания. Поэтому, при эксплуатации катализатора следует рассчитывать на повышение расхода топлива на 5%.

Раздел 8.4. Правила эксплуатации автомобилей с катализатором

Во избежание повреждения л-зонда и катализатора следует обязательно выполнять следующие указания:

Обязательно заправляться неэтилированным бензином

...........................................

Запуск двигателя толканием или буксировкой недопустим. При этом в собирается несгоревшее топливо, которое при нагревании сгорает со взрывом и при этом повреждает катализатор.

При запуске нельзя долго держать стартер включенным. При запуске впрыскивается топливо. Определить и устранить причину неисправеости.

Если возникают перебои в зажигании, до обнаружения неисправности следует отключить реле системы впрыска или реле топливного насоса.

Не проводить проверку искры с отключенным наконечником свечи

Нельзя производить сравнение цилиндров (балансовый тест) с отключенным зажиганием одного из цилиндров. При отключении отдельного цилиндра - также через тестер двигателя - несгоревшее топливо поступает в катализатор.

.....................

Примечание. Данные рекомендации в книге скорее всего списаны с мануала BMW , так как сопровождаются номерными рисунками и фотографиями из мануала.

se_bmw


По материалам журнала "За рулем"

Вопреки призывам борцов за экологию и к недоумению помешанных на чистоте воздуха европейцев и американцев, катализатор в России не любят. Ледяные торосы и куски скальной породы на дорогах способны с первого удара расколоть хрупкую керамику, а "почти неэтилированный" бензин - отравить нежное дитя современных технологий. Поэтому, выбирая машину, россиянин обязательно поинтересуется, установлен ли на ней катализатор. И будьте уверены, при первой же возможности переделает купленную "бэушную" иномарку, удалив инородное тело.

Молва гласит: стоит убрать катализатор - "прочистить дырочку" - и автомобиль сразу превратится в гоночный болид. Действительно, модели без каталитического катализатора на несколько лошадиных сил мощнее своих "зеленых" собратьев( см.таблицу двигателей BMW на сайте, разница в мощности примерно 3 л.с. - se_bmw). Однако не все так просто: большинство иностранных производителей комплектуют автомобили без катализатора другой системой выпуска, соответствующим образом настроенной. Ведь катализатор участвует еще и в резонансных процессах, отражая волны расширения и сжатия. Поэтому, выпотрошив "горшок", вы получите систему с совершенно другими настройками (и не факт, что лучшими). Эффект от такой "модернизации" может получиться неожиданным - мотор не только не прибавит, но, наоборот, растеряет часть "лошадей". Конечно, если в катализаторе уже расплавились керамические соты, перекрыв путь отработавшим газам, такая операция пойдет мотору на пользу, но удалять исправный катализатор, надеясь получить прибавку мощности, не стоит. К тому же, просто пробив ломиком дырку побольше, как поступают иные невежественные мастера, проблемы не решить. Дело в том, что сотовая керамика очень хрупка, поэтому ее армируют металлической сеткой. При ударе конструкция трескается, но полностью не рассыпается. И если "мастер" просто пробил дыру, не снимая узел с автомобиля, спокойно жить "недобитый" катализатор вам не даст. Куски керамики, болтаясь на сетке, будут громыхать, отваливаться, проскакивать в другие части выпускной системы, опять-таки меняя ее сопротивление, словом, еще не раз напомнят о себе.

Более искушенные снимают катализатор, выбивают из него всю начинку до последнего кусочка (сделать это на автомобиле почти невозможно) и водружают на место. Однако параметры выпускной системы, как уже говорилось, существенно меняются, и первое тому доказательство - усилившийся звук выхлопа. Тихая в прежней жизни иномарка теперь начинает хрюкать, как "Волга" ГАЗ-24. Один привыкает к "спортивному" выхлопу, а другой, не выдержав, покупает новый катализатор или (хлопотный, но наиболее логичный и недорогой путь) выпускную систему от аналогичной модели, но без катализатора, третий вваривает трубу взамен пустого "горшка" (звук выхлопа становится чуть мягче, но оптимальной такую переделку не назовешь).

Если не хотят портить сваркой внешний вид выпускной системы, в керамической массе победитовым сверлом делают сквозное отверстие максимально возможного диаметра (с учетом сечения труб глушителя). Возможно, катализатор даже не придется полностью отсоединять. После этого пускают двигатель и несколько раз газуют, чтобы вылетели остатки керамической крошки. После такого ремонта система выглядит, как родная. Но если керамический элемент раскололся (во время сверления или раньше при ударе о препятствие на дороге), его придется удалить полностью.

Конечно, правильнее заменять "убитый" катализатор новым, но не всегда это лучший вариант. Оставим на время материальную сторону вопроса, предположив, что "не в деньгах дело". Прежде чем покупать новый, обязательно установите причину и характер неисправности. Если мотор выдает положенную мощность - разгон интенсивный, тяга на высоких оборотах хорошая, содержание СО и СН достаточно низкое - катализатор исправен. Если содержание вредных веществ повысилось, но все еще в пределах нормы, - вероятно, уменьшилась площадь активной поверхности катализатора (из-за "отравления" этилированным бензином, естественного старения) или неисправна система управления двигателем (лямбда-зонд дает сбои, переливают форсунки). Поэтому, прежде чем менять катализатор, проверьте работу этих элементов, при необходимости промойте топливную систему.

При подозрении, что катализатор забит (двигатель теряет мощность), отсоедините его переднюю часть от "штанов" и опробуйте на ходу. Если теперь машина легко разгоняется, значит, экс-катализатор из полезного устройства давно превратился в ограничитель мощности и ему пора на свалку. Но прежде чем думать о замене, вспомните, сколько бензина и масла уходило в последнее время. Если расход велик, не спешите устанавливать новый катализатор: вполне возможно, что вскоре его постигнет та же участь. "Переливающие" форсунки, пропуски в работе свечей, многократные безуспешные попытки пуска ведут к тому, что излишки топлива, догорая в катализаторе, перегревают его и плавят соты. То же происходит и при перерасходе масла. Вывод: изношенный мотор угробит любой катализатор, уж лучше удалить его из системы, пока он не расплавился и не "задушил" двигатель. А бывает и хуже: раскалившийся (так и хочется сказать расшалившийся) катализатор поджигает траву под автомобилем и, Многие так и не догадываются, кто и за что столь жестоко расправился с их имуществом.

Кроме того, варианты с пробивкой катализатора, удалением керамики или вваркой куска трубы вместо катализатора чреваты быстрым выходом из строя последующих частей выпускной системы. Рабочая температура катализатора составляет порядка 800 - 850 градусов С. Это приводит к тому, что, при его отсутствии, высокотемпературный поток газов попадает в последующие элементы выпускной системы. Тем самым им приходится работать в нештатном температурном режиме, что естественно значительно сокращает их срок службы. На автомобилях конца 80 начала 90 годов были предусмотрены как катализаторный, так и безкатализаторные варианты выпускной системы. На месте катализатора находится элемент выпускной системы, именуемый в разных источниках пламегасителем, первым резонатором или первым глушителем. Особенно это хорошо видно на примере автомобилей Мерседес и БМВ, где в каталогах для безкатализаторных вариантов имеется данная деталь.

Поскольку большинство катализатор являются пассивными элементами, т.е. они никак не регулируемы и не управляемы, а работать начинают только при достижении определенной температуры, то возможна их замена на пламегасители. При этом, если лямбда-зонд располагается до катализатора, то это и не сказывается на работе бортовой электроники. Если же лямбда-зонд располагается после катализатора, то в этом случае перевод на безкатализаторный вариант работы возможен только при отключении обращения бортового компьютера автомобиля к лямбда-зонду. Это возможно только в условиях фирменного сервиса. Да и далеко не каждый сервис рискует соваться в бортовые программы.

В данной статье неточность состоит в том, что лямбда-зонд, установленный перед катализатором, в BMW тоже влияет на работу двигателя, и весьма существенно. Поэтому, при удалении катализатора и установке новой выпускной системы ОБЯЗАТЕЛЬНО требуется перепрограммирование Мотроника.

se_bmw

Продолжение следует...

Top HomeContakt e-mailContakt e-mailTop