Автомобиль / Силовая установка / Двигатель внутреннего сгорания / Экологические системы двигателя / Диагностика - Экологические системы двигателя / Проверка эффективности катализатора

Проверка эффективности катализатора

Проверка эффективности катализатора - комплексная диагностика, которая должна определить, способен ли Каталитический нейтрализатор выполнять химическую очистку выхлопа и не создает ли его монолит чрезмерное сопротивление потоку газов.

Это два разных свойства. Катализатор может потерять химическую активность и при этом оставаться свободным для выхлопа. Возможен и обратный вариант - монолит оплавился или разрушился и ограничивает поток, хотя классический DTC эффективности еще не появился.

P0420 или P0430 не являются автоматической командой заменить катализатор. До такого вывода необходимо проверить двигатель, смесь, датчики кислорода и герметичность выпуска.

Что делает катализатор

На бензиновых автомобилях широко применяется трехкомпонентный катализатор.

При подходящих условиях он способствует превращению:

CO;
HC;
NOx.

Результат зависит от температуры, состава выхлопа, работы системы управления смесью, состояния активного покрытия и целостности монолита.

Дизельные системы

Дизель может иметь DOC, DPF, SCR и другие элементы послеобработки.

Поэтому алгоритм бензинового TWC, где анализируется поведение двух кислородных Sensor, нельзя автоматически применять к любой дизельной системе.

Что ECU понимает под эффективностью

Блок управления может анализировать:

oxygen storage capacity;
сигнал Sensor 1;
сигнал Sensor 2;
амплитуду изменений;
частоту изменений;
задержку реакции;
температурные условия;
топливные коррекции;
условия catalyst monitor.

Oxygen storage capacity

Активное покрытие исправного трехкомпонентного катализатора способно временно накапливать кислород и использовать его в химических реакциях.

Эту характеристику называют oxygen storage capacity - OSC.

Благодаря ей быстрые колебания состава выхлопа после катализатора сглаживаются.

Когда OSC снижается, downstream Sensor при подходящих условиях может начать сильнее повторять upstream Sensor.

Но похожие графики сами по себе еще не являются достаточным основанием для покупки катализатора.

Что влияет на графики

тип Sensor 1;
тип Sensor 2;
температура катализатора;
closed loop;
STFT/LTFT;
пропуски;
утечки выпуска;
нагрузка;
алгоритм конкретного ECU.

Sensor 1 и Sensor 2

Лямбда-зонд перед катализатором обычно используется для регулирования смеси.

Sensor после катализатора часто используется для оценки результата работы нейтрализатора.

Wideband Sensor 1

На современных автомобилях передний датчик часто широкополосный.

В live data могут отображаться:

lambda;
AFR;
equivalence ratio;
pump current;
параметр производителя.

Правило о переключении 0,1-0,9 В к такому Sensor неприменимо.

Подробная процедура - Диагностика лямбда-зонда.

P0420

В типичном OBD-контексте P0420 означает, что рассчитанная эффективность катализатора Bank 1 стала ниже порога, предусмотренного системой диагностики.

Код не объясняет первичную причину.

P0430

На соответствующей конфигурации P0430 относится к другому Bank.

Bank 1 и Bank 2

Bank 1 содержит цилиндр №1.

Bank 2 - второй ряд.

Физическое расположение проверяют по технической информации двигателя.

P0420 не доказывает неисправность катализатора

До замены Нейтрализатора каталитического исключают:

Sensor 1;
Sensor 2;
медленный кислородный датчик;
утечку выпуска;
пропуски;
неправильную смесь;
аномальные STFT/LTFT;
MAF;
MAP;
форсунки;
расход масла;
антифриз в выхлопе;
ошибочную температуру двигателя.

Начальный алгоритм

Выполнить полный скан.
Не стирать DTC.
Сохранить freeze frame.
Определить Bank.
Проверить связанные ошибки.
Исключить активные пропуски.
Проверить STFT и LTFT.
Проверить Sensor 1.
Проверить Sensor 2.
Проверить выпуск на герметичность.
Прогреть систему.
Записать live data.
Проверить механическую проходимость.

Полный скан

Особенно важны DTC:

misfire;
бедной или богатой смеси;
Sensor 1;
Sensor 2;
нагревателей;
MAF;
MAP;
давления топлива;
форсунок;
температуры двигателя;
EVAP.

Freeze frame

Сохраняют:

обороты;
нагрузку;
скорость;
температуру двигателя;
STFT;
LTFT;
MAF;
MAP;
fuel system status;
Sensor 1;
Sensor 2.

Катализатор должен быть прогрет

Химическая активность сильно зависит от температуры.

Поэтому анализ сразу после холодного запуска не отражает нормальный рабочий режим.

Closed loop

Для многих диагностических тестов бензинового катализатора важно, чтобы система управления смесью работала в нормальном замкнутом контуре.

Проверяют:

температуру двигателя;
готовность Sensor;
отсутствие блокирующих DTC;
fuel system status;
топливные коррекции.

STFT и LTFT

Если ECU вынужден постоянно сильно корректировать подачу топлива, сначала диагностируют причину неправильной смеси.

Катализатор не должен становиться первым подозреваемым при ненормальной работе двигателя.

Богатая смесь

Длительное переобогащение способно:

перегревать катализатор;
повреждать активное покрытие;
оплавлять монолит;
сокращать ресурс датчиков.

Бедная смесь

Проверяют:

подсос воздуха;
MAF;
подачу топлива;
форсунки;
утечку выпуска до Sensor.

Пропуски зажигания

При misfire в выхлоп могут поступать несгоревшее топливо и кислород.

Реакция внутри катализатора создает сильное тепловыделение.

Результатом могут стать:

перегрев;
оплавление;
трещины;
разрушение монолита.

Новый катализатор нельзя считать полноценным ремонтом, пока не устранены активные пропуски.

Sensor 1

Передний датчик должен правильно и достаточно быстро отражать состав смеси.

Медленный или смещенный Sensor способен нарушить регулирование и диагностику катализатора.

Sensor 2

Проверяют:

DTC;
нагреватель;
проводку;
правдоподобие;
динамику;
влияние утечки выпуска.

Сравнение графиков

На классической системе исправный катализатор сглаживает кислородные колебания.

Поэтому задний Sensor обычно значительно менее активен, чем передний.

Если downstream-график начинает почти копировать upstream, это может указывать на снижение OSC.

Почему это не окончательный диагноз

Похожую картину могут создать:

утечка выпуска;
неисправный Sensor 2;
неправильная смесь;
холодный катализатор;
неправильно интерпретированный PID.

Герметичность выпуска

Нужна Проверка герметичности выпускной системы.

Проверяют:

коллектор;
прокладки;
фланцы;
гофру;
сварные швы;
посадочные места Sensor;
трещины.

Химическая эффективность и противодавление

Это разные характеристики.

Катализатор может быть химически неэффективным, но не ограничивать поток.

Может быть и обратная ситуация - активное механическое ограничение при другой картине OBD.

Признаки забитого катализатора

потеря мощности;
плохой разгон;
ухудшение тяги на высоких оборотах;
перегрев выпуска;
необычные шумы;
ощущение, что двигатель не может нормально выдохнуть под нагрузкой.

Измерение противодавления

Манометр подключают через предусмотренную диагностическую точку или доступный порт, если такая процедура подходит конкретной системе.

Оценивают:

давление на холостом ходу;
рост давления с оборотами;
реакцию под нагрузкой;
локализацию ограничения.

Единой допустимой цифры для всех двигателей нет.

Проверка разрежением

Старый метод оценки впускного разрежения может дать дополнительную подсказку, но на современном двигателе на него влияют:

VVT;
дроссель;
турбина;
EGR;
электронное управление.

Прямое измерение противодавления обычно более информативно.

Температура до и после катализатора

Пирометр или тепловизор могут дополнить диагностику.

Температурная картина зависит от:

нагрузки;
смеси;
времени прогрева;
места измерения;
конструкции корпуса;
тепловой изоляции.

Универсальной температурной разницы нет

Утверждение, что выход любого исправного катализатора обязан быть горячее входа на строго определенное количество градусов, технически некорректно.

Температура - дополнительный, а не единственный критерий.

Катализатор раскалился докрасна

Это ненормальное состояние.

Возможные причины:

сильные пропуски;
переобогащение;
позднее сгорание;
сильное ограничение выпуска;
другая тепловая перегрузка.

Газоанализатор

Профессиональный анализ выхлопных газов может использовать данные:

CO;
HC;
O2;
CO2;
другие параметры оборудования.

Результат оценивают вместе с режимом двигателя и смесью.

Эндоскоп

Если конструкция позволяет, через порт Sensor можно увидеть часть монолита.

Возможные находки:

оплавление;
трещины;
разрушенные соты;
смещение;
сильные отложения.

Ограничение эндоскопии

Внешне целые соты не гарантируют нормальное состояние активного покрытия.

Дребезг внутри корпуса

Может указывать на разрушенный монолит.

Но похожий звук создают:

тепловой экран;
крепеж;
гофра;
глушитель;
другие элементы выпуска.

Почему катализатор деградирует

естественное старение;
богатая смесь;
пропуски;
масло в выхлопе;
охлаждающая жидкость;
перегрев;
загрязнение;
удар;
длительная неисправность двигателя.

Разрушение катализатора

Связанная неисправность - Разрушение катализатора.

Монолит может:

треснуть;
крошиться;
оплавиться;
сместиться;
перекрыть часть прохода.

Расход масла

До установки нового катализатора необходимо устранить чрезмерное попадание масла в выпуск.

Проверяют:

цилиндро-поршневую группу;
маслосъемные колпачки;
турбокомпрессор;
PCV.

Антифриз в выхлопе

Охлаждающая жидкость способна повреждать активное покрытие.

Устанавливать новый катализатор до устранения источника антифриза неправильно.

Химическое загрязнение

Активное покрытие может деградировать из-за масла, фосфора, силиконовых соединений и других загрязнений.

Механически целый монолит при этом может уже плохо выполнять химическую функцию.

Можно ли промыть катализатор

Промывка не восстанавливает:

оплавленную керамику;
разрушенный монолит;
утраченную активность покрытия;
термически поврежденный слой.

Присадки для катализатора

Присадка не восстанавливает физически разрушенный или химически деградированный нейтрализатор.

Она также не исправляет датчик, проводку или утечку выпуска.

Удаление катализатора

Физическое удаление или программное отключение контроля не восстанавливает штатную систему очистки выхлопа.

Когда нужна замена

Замена катализатора обоснована при подтвержденной:

потере химической эффективности;
низкой OSC;
механическом разрушении;
оплавлении;
критическом ограничении выпуска;
невосстановимом загрязнении.

Что устранить до установки нового

misfire;
богатую смесь;
неисправные форсунки;
неправильное давление топлива;
расход масла;
антифриз в выпуске;
неисправный Sensor;
утечку выпуска.

Новый катализатор не ремонтирует двигатель, который уничтожил предыдущий.

Проверка после замены

Контролируют:

пропуски;
STFT;
LTFT;
Sensor 1;
Sensor 2;
герметичность выпуска;
температуру;
DTC;
catalyst readiness.

Catalyst monitor

После удаления кодов статус часто становится not ready.

Для выполнения монитора могут потребоваться:

прогрев двигателя;
нормальный Sensor;
closed loop;
определенная скорость;
стабильная нагрузка;
фаза замедления;
отсутствие других DTC.

Почему пять минут без P0420 ничего не доказывают

Монитор мог еще не запуститься.

Нужно проверить readiness.

Дорожный лог

Записывают:

обороты;
нагрузку;
скорость;
STFT;
LTFT;
Sensor 1;
Sensor 2;
MAF;
MAP;
температуру двигателя.

Базовый алгоритм диагностики

Считать все DTC.
Сохранить freeze frame.
Определить Bank.
Проверить misfire.
Проверить смесь.
Посмотреть STFT.
Посмотреть LTFT.
Проверить MAF.
Проверить MAP.
Проверить Sensor 1.
Проверить Sensor 2.
Проверить нагреватели.
Проверить проводку.
Проверить выпуск на герметичность.
Прогреть двигатель.
Убедиться в closed loop.
Дождаться рабочего режима катализатора.
Записать графики.
Оценить oxygen storage.
При необходимости выполнить заводской catalyst test.
Проверить механический шум.
Измерить противодавление.
При необходимости проверить температуры.
Использовать газоанализатор при наличии.
Осмотреть монолит эндоскопом при возможности.
Проверить расход масла.
Исключить антифриз в выхлопе.
Определить первичную причину.
Только затем подтвердить неисправность катализатора.
После ремонта повторить тесты.
Проверить catalyst readiness.

Пять практических случаев

P0420 из-за утечки выпуска

Sensor 2 был слишком активным, и катализатор уже планировали менять. Проверка выпуска выявила трещину перед задним датчиком. После ремонта сигнал изменился, catalyst monitor завершился без P0420.

P0420 из-за Sensor 1

Передний Sensor реагировал слишком медленно, а коррекции были нестабильными. Диагностика лямбда-зонда подтвердила его дефект. После ремонта смесь стабилизировалась, и P0420 перестал возвращаться.

Химически неисправный, но свободный катализатор

Мощность двигателя оставалась нормальной, противодавление не было повышенным. При этом после прогрева Sensor 2 практически повторял Sensor 1. После исключения датчиков, смеси и утечек подтвердили потерю oxygen storage capacity.

Оплавленный катализатор и потеря мощности

На малой нагрузке двигатель работал нормально, а на высоких оборотах резко терял тягу. Измерение давления выпуска подтвердило ограничение. Внутри корпуса обнаружили оплавленный монолит.

Повторное разрушение нового катализатора

Первый нейтрализатор заменили без поиска причины. Новый также перегрелся. Позже нашли периодические пропуски под нагрузкой. Первичной неисправностью был двигатель.

Типичные ошибки

менять катализатор по P0420;
менять его по P0430 без проверки;
не определять Bank;
удалять freeze frame;
не выполнять полный скан;
игнорировать misfire;
игнорировать STFT;
игнорировать LTFT;
не проверять MAF;
не проверять MAP;
не проверять топливную систему;
не проверять Sensor 1;
не проверять Sensor 2;
менять Sensor 2 только из-за P0420;
анализировать холодный катализатор;
проверять wideband как narrowband;
считать похожие графики абсолютным доказательством;
не проверять герметичность;
игнорировать небольшую трещину выпуска;
путать эффективность и противодавление;
считать нормальное давление доказательством химической исправности;
считать P0420 доказательством засорения;
использовать одну норму давления для всех двигателей;
использовать универсальную температурную разницу;
ставить диагноз только пирометром;
не проверять под нагрузкой;
игнорировать механический шум;
путать тепловой экран с монолитом;
считать целые соты доказательством химической эффективности;
не проверять расход масла;
не проверять охлаждающую жидкость;
ставить новый катализатор при misfire;
ставить его при богатой смеси;
пытаться промыть оплавленный монолит;
ожидать восстановления активного слоя присадкой;
удалять катализатор вместо ремонта;
отключать монитор программно;
подбирать деталь по фотографии;
не проверять VIN;
не проверять OE;
не учитывать экологическую версию;
считать отсутствие P0420 сразу после стирания успешным ремонтом;
не проверять readiness;
не выполнять drive cycle;
не устранять первичную причину разрушения.

P0420 может быть вызван самим катализатором, но код не заменяет диагностику. Двигатель, смесь, Sensor 1, Sensor 2 и выпуск проверяются раньше, чем принимается решение о дорогостоящей замене.

Товарные группы TESMA

Катализатор и датчики

Выпускная система

Связанные страницы базы знаний TESMA

Что еще почитать по этой теме

Частые вопросы

Что такое проверка эффективности катализатора?

Оценка химической способности очищать выхлоп и отдельная проверка механической проходимости.

P0420 означает неисправный катализатор?

Не автоматически.

Что означает P0430?

На соответствующей системе - недостаточную расчетную эффективность катализатора другого Bank.

Почему нельзя менять катализатор только по коду?

Причиной могут быть Sensor, смесь, misfire или негерметичность выпуска.

Что такое Sensor 1?

Обычно кислородный датчик перед катализатором.

Что такое Sensor 2?

Обычно Sensor после катализатора.

Почему задний Sensor обычно спокойнее?

Исправный TWC сглаживает кислородные колебания.

Если графики одинаковые, катализатор неисправен?

Это важный признак, но не окончательный диагноз.

Что такое oxygen storage capacity?

Способность активного слоя накапливать и отдавать кислород.

Может Sensor 2 вызвать P0420?

Да.

Может Sensor 1 влиять на P0420?

Да.

Нужно смотреть STFT и LTFT?

Обязательно.

Misfire может повредить катализатор?

Да, вплоть до оплавления.

Богатая смесь опасна для катализатора?

Да.

Масло повреждает активный слой?

Да.

Антифриз опасен для катализатора?

Да.

Катализатор может быть неисправен без потери мощности?

Да, если потеряна химическая активность, но проход остается свободным.

Катализатор может быть забит без P0420?

Да.

Эффективность и противодавление - одно и то же?

Нет.

Как проверить противодавление?

Манометром по подходящей для конкретного двигателя процедуре.

Какое давление считается нормальным?

Универсальной цифры нет.

Можно проверить катализатор пирометром?

Можно получить дополнительную информацию, но одного температурного теста недостаточно.

На сколько градусов выход должен быть горячее?

Универсального значения нет.

Почему катализатор раскаляется?

Возможны misfire, богатая смесь и другие причины чрезмерной тепловой нагрузки.

Эндоскоп показывает неисправность?

Он способен показать механическое повреждение, но не химическую активность покрытия.

Что означает дребезг?

Возможен разрушенный монолит, но нужно исключить другие детали выпуска.

Можно промыть катализатор?

Промывка не восстановит оплавленный монолит или деградированный активный слой.

Поможет присадка?

Не при физическом или химическом разрушении нейтрализатора.

Можно удалить катализатор?

Это не восстанавливает штатную систему очистки выхлопа.

Когда нужна замена?

После подтверждения собственной химической или механической неисправности катализатора.

Что проверить до нового катализатора?

Misfire, смесь, форсунки, Sensor, расход масла, антифриз и герметичность выпуска.

Почему новый катализатор может быстро выйти из строя?

Если первичная причина разрушения старого не устранена.

Что такое catalyst readiness?

Статус выполнения OBD-монитора катализатора.

После стирания код не вернулся - все исправно?

Не обязательно. Монитор может быть not ready.

Нужна контрольная поездка?

Да, если этого требует drive cycle.

Можно полностью проверить катализатор на холостом ходу?

Не всегда.

Какое главное правило диагностики?

Сначала доказать исправность двигателя, смеси, Sensor 1, Sensor 2 и герметичность выпуска, а затем делать вывод о катализаторе.

Вывод

Проверка эффективности катализатора не сводится к P0420 и двум графикам Sensor. Сначала диагностируют двигатель, смесь, STFT/LTFT, Sensor 1, Sensor 2 и герметичность выпускной системы.

Химическая эффективность и механическая проходимость проверяются отдельно. Катализатор может быть химически неэффективным при нормальном противодавлении либо механически оплавленным и сильно ограничивать выхлоп.

Графики, измерение противодавления, температура, эндоскоп и газоанализатор дополняют друг друга. Ни один одиночный тест не следует превращать в универсальный приговор.

Главное сервисное правило: катализатор меняют после доказательства его собственной неисправности и после устранения причины, которая могла его разрушить. Иначе новый дорогостоящий нейтрализатор может быть поврежден тем же двигателем повторно.