Автозапчасти: лямбда-зонд и катализатор

Ужесточение экологических норм уже не первый год толкает производителей автомобилей к изобретению все новых устройств, контролирующих и снижающих уровень вредных примесей в выхлопных газах. Одно из них – лямбда-зонд, он же датчик кислорода. Устанавливаются такие датчики на современных автомобилях иностранного производства, выхлопные системы которых оснащаются каталитическими нейтрализаторами. В обиходе эти устройства называются катализаторами, они снижают содержание вредных веществ в выхлопных газах. Каталитический нейтрализатор это очень полезная вещь, но корректно работать он может только в определенных условиях, и одно из требований здесь – наличие лямбда-зонда, которые постоянно контролирует состав топливо-воздушной смеси.

Свое интересное название лямбда-зонд получил от греческой буквы «лямбда», которой в автомобильной науке традиционно обозначается коэффициент избытка воздуха в подаваемой в камеру сгорания смеси. Оптимальный состав такой смеси с высокой точностью может обеспечиваться в системах питания с электронным впрыском и использованием подобных датчиков.

Замеряется избыток воздуха в топливо-воздушной смеси не перед ее подачей в цилиндр, а после сгорания при анализе выхлопных газов на содержание остаточного кислорода. По этой причине место установки лямбда-зонда – выпускной коллектор перед катализатором. Датчик замеряет содержание кислорода в выхлопных газах и подает сигнал на электронный блок управления системой впрыска топлива. ЭБУ в свою очередь при необходимости приводит смесь к оптимальному составу, изменяя количество подаваемого топлива. На отдельных современных моделях авто устанавливается дополнительный лямбда-зонд уже после каталитического нейтрализатора. Он помогает повысить точность приготовления смеси и одновременно является средством контроля работы катализатора.

Лямбда-зонд – самый уязвимый датчик автомобиля, оснащенного системой впрыска топлива. В зависимости от условий эксплуатации его ресурс составляет 40-80 тысяч километров. Использование этилированного бензина при наличии лямбда-зонда недопустимо, так как свинец выводит из строя его платиновые электроды всего за несколько заправок.

Каталитические нейтрализаторы, называемые в народе катализаторами, являются важным элементом выпускной системы современного автомобиля. Их основная задача – снижение концентрации вредных веществ, выбрасываемых вместе с выхлопными газами в атмосферу. Устанавливаются катализаторы как на бензиновых, так и на дизельных двигателях перед глушителем или сразу за выпускным коллектором.

Основной элемент каталитического нейтрализатора – блок-носитель, выполненный из огнеупорной керамики. Внутри него расположены многочисленные продольные соты-ячейки, большое число которых позволяет увеличить площадь соприкосновения с выхлопными газами. На поверхность этих ячеек наносится тонкий слой веществ, ускоряющих протекание химических процессов, которые на научном языке как раз и называются катализаторами. В их качестве выступают палладий, платина и родий.

Первые два вещества – окислительные катализаторы, они помогают пройти окисление несгоревшим углеводородам (CH) до водяного пара и окиси углерода (CO, он же – угарный газ) до вполне нормально принимаемого природой углекислого газа.

Родий – восстановительный катализатор, он необходим для восстановления еще одной группы опасных веществ – оксидов азота (NOx) до безвредного азота, который, как известно, составляет около 78% воздуха по объему.

Справедливости ради нужно отметить, что упомянутые вредные вещества, с которыми борется каталитический нейтрализатор, составляют около 1% от массы всего автомобильного выхлопа. Однако требования экологического законодательства в развитых странах заставляет автопроизводителей разрабатывать и устанавливать все более совершенные системы борьбы с вредными выбросами.

Каталитические нейтрализаторы могут выйти из строя по нескольким причинам, часто их отказ – это постепенный процесс, который можно уловить только с помощью специального оборудования. Один из врагов катализатора в российских условиях – топливо, а точнее этилированный бензин. В России его производство и продажа уже достаточно давно запрещены, но в отдельных случаях на него все еще можно нарваться. Другая распространенная причина выхода из строя катализаторов – ударные нагрузки, повреждающие достаточно хрупкую керамическую сердцевину устройства.

18.06.2013