Диагностика неисправностей в системе выхлопа

Эффективная выхлопная система — важнейший компонент автомобиля. Она обеспечивает плавный отвод отработанных газов от двигателя, контролируя уровень выбросов. Неисправная выхлопная система может привести к снижению производительности, повышенному шуму, неэффективному расходу топлива и поставить под угрозу безопасность, а также нанести вред окружающей среде. Поэтому важно понимать, какие проблемы чаще всего возникают в выхлопных системах и как их устранять, чтобы поддерживать автомобиль в оптимальном рабочем состоянии.

Когда клиент привозит автомобиль с неисправной выхлопной системой, первым делом, прежде чем приступать к ремонту, надо очень тщательно осмотреть весь выхлопной тракт. Правильный поиск признаков преждевременного выхода из строя гарантирует, что будут устранены все имеющиеся неисправности, а не только та, из-за которой клиент изначально обратился в ваш автосервис. Поэтому свой экскурс в мир проблем выхлопных систем мы начнем со знакомства с ключевыми этапами осмотра: от поиска утечек до проверки каталитического нейтрализатора.

Шаг 1 – Ищите утечки выхлопных газов

Утечки могут быть видимыми или слышимыми. Осмотрите автомобиль снизу на предмет видимых утечек. Обратите внимание на следующие области:

• Сварные швы – ищите разрывы, трещины или коррозию.
• Соединения труб – проверьте, нет ли искривлений, механических повреждений или подгоревших прокладок.
• Зажимные соединения – убедитесь в отсутствии утечек.
• Гибкая труба («гофра») – один из наиболее распространённых видов поломки, убедитесь, что нет протечек.

Чтобы проверить наличие слышимых утечек, совершите пробную поездку на автомобиле и прислушайтесь, нет ли необычных звуков, исходящих из выхлопной системы. Пока вы находитесь в автомобиле, можно проверить, нет ли запаха выхлопных газов в салоне.

Устраните все утечки в выхлопной системе.

Шаг 2 – Замените поврежденные детали

Проверьте подвесы и изоляторы на износ и наличие незакреплённых, повреждённых или отсутствующих деталей. Замените все вышедшие из строя детали.

Шаг 3 – Проверьте, нет ли засоров

Проверьте, нет ли засоров в выхлопной системе, выполнив диагностику вакуума в двигателе или противодавления.

Шаг 4 – Осмотрите каталитический нейтрализатор

Проверьте каталитический нейтрализатор. Перед заменой каталитического нейтрализатора обязательно:

• Извлеките и устраните все коды неисправностей PCM (блока управления).
• Ознакомьтесь с бюллетенями технического обслуживания (TSB) или обновлениями PCM.

Шаг 5 – Проверьте контроль смесеобразования (расхода топлива)

Убедитесь, что автомобиль работает в режиме надлежащего контроля расхода топлива и что он прогрет до рабочей температуры. Затем проверьте кислородные датчики. При нормальных условиях работы напряжение на переднем кислородном датчике должно составлять около 450 мВ, а на заднем — от 650 до 850 мВ.

Шаг 6 – Проверка на загрязнениеУбедитесь, что в выхлопной системе нет жидкости или антифриза, которые могут привести к преждевременному износу или поломке.

Шаг 7 – Выберите правильный каталитический нейтрализатор

Если вы решили, что вам нужен новый каталитический нейтрализатор, убедитесь, что вы выбираете подходящий узел для автомобиля в соответствии с правилами по выбросам и спецификацией производителя.

А теперь давайте остановимся подробнее на наиболее важных моментах.

Утечки

Для эффективной работы современных нейтрализаторов требуется правильное соотношение воздуха и топлива. Система управления топливом двигателя зависит от точных показаний датчика массового расхода воздуха, датчика кислорода и датчика соотношения воздуха и топлива. Очень небольшие утечки во впускной или выпускной системе могут существенно повлиять на точность этих показаний. Во время проверки выполните следующие действия:

• Ищите небольшие точечные утечки в сварных швах вокруг отверстий для датчиков O2.

• Осмотрите все соединения и компоненты выхлопной системы перед катализатором на предмет небольших утечек.
• Проверьте все соединения в пределах 3 дюймов ниже по потоку от выходного отверстия преобразователя на наличие небольших утечек.
• Проверьте соединения впускного патрубка между датчиком MAF и впускным коллектором.
• Проверьте правильность уплотнения впускного коллектора.

Большинство поставщиков услуг используют дымогенератор для поиска этих небольших утечек, но есть и ряд других эффективных методов. Помните, что выхлопную систему следует проверять на наличие утечек, когда она холодная, а также после прогрева до нормальной рабочей температуры.

Диагностические процедуры на эффективность

Испытание на перепад температур

В процессе нейтрализации выделяется тепло. Поэтому выхлопные газы, поступающие в катализатор, должны быть холоднее газов, выходящих из него. При проверке на температурный перепад измеряется температура на входе и выходе из нейтрализатора – соответственно,  температура на выходе должна быть выше, чем на входе. Однако разная толщина стенок труб и коррозия, а также разная скорость теплопередачи могут привести к неточным результатам. Из-за этого экологические агентства разных стран мира рекомендуют использовать данный тест только для подтверждения исправности катализатора.

Выполняется он следующим образом.

Убедитесь, что двигатель полностью прогрет и работает, а обогреватель выключен. С помощью пирометра или инфракрасного термометра измерьте и запишите температуру трубы непосредственно перед входом в каталитический нейтрализатор в месте сварного шва, где входная труба приварена к корпусу нейтрализатора. Измерьте и запишите температуру в месте сварного шва выходной трубы. Вычислите разницу между показаниями. Если показания на выходе выше, чем на входе, вы можете быть уверены, что очистка выхлопных газов происходит. В хорошо отрегулированных новых автомобилях катализатор может быть полностью функциональным при разнице температур всего в 6° – 7°. 

Испытание газоанализатором 

Этот тест измеряет уровень HC, CO, CO2, NOx и O2 в выхлопных газах. Используя полученные данные, вы можете выявить проблемы под капотом и под автомобилем.
 
Катализатор не способен преобразовывать чрезмерно бедные или богатые смеси. Даже если нейтрализатор работает в соответствии со спецификациями, в этих условиях в выхлопной трубе будут отмечены измеримые уровни загрязнения. Поэтому непременно учитывайте, что достоверность такого теста для выявления проблем с нейтрализатором напрямую зависит от правильной настройки и работы двигателя. 

Следуя инструкциям производителя, подключите анализатор к выхлопной трубе, а затем измерьте и запишите уровни кислорода, углекислого газа, углеводородов, оксидов азота и угарного газа, вырабатываемые автомобилем. Сравните полученные данные с таблицей диагностики по 5 параметрам. Таблица поможет выявить проблемы с системой контроля выбросов. Помимо неисправного нейтрализатора, может быть несколько поломок, связанных с двигателем. 

Пожалуйста, обратите внимание, что преобразователи не будут включаться, если значение лямбда не находится в диапазоне от 0,98 до 1,02

Диагностические процедуры на наличие ограничения в работе выхлопной системы

Эти тесты используются для определения наличия засорений в выхлопной системе, создающих избыточное противодавление, и максимально точно локализовать место закупорки.

Проверка вакуума в двигателе 

Цель проверки на герметичность – определить, есть ли засорение или какое-либо ограничение проходимости во всей выхлопной системе. В некоторых случаях (но не во всех) они указывают на проблемы с катализатором. Этот тест может быть проведен с использованием любого подходящего источника разряжения в двигателе. После подключения вакуумметра к источнику записываются показания на холостом ходу, а затем при 2500 об/мин.

При изменении частоты вращения двигателя показания сначала должны немного снизиться, а затем немного подняться от уровня вакуума, установленного на холостом ходу. Большое падение уровня вакуума обычно свидетельствует о засорении выхлопной системы. Неравномерные колебания показаний уровня вакуума могут указывать на периодические засорения, вызванные неплотно закрепленными деталями, которые временно блокируют выхлопную систему. Помните, что на уровень вакуума влияют и другие факторы, помимо засорения выхлопной системы, в том числе клапаны и момент зажигания.

Испытание на противодавление 

Если автомобиль не прошел проверку на противодавление двигателя, вы можете точно определить компонент в выхлопной системе, вызывающий проблемы, путем измерения противодавления в различных точках выхлопной системы. Эти измерения обычно можно производить через порты датчиков O2. Начните с проверки системы на наличие продавленных, изогнутых или иным образом поврежденных выхлопных труб. При необходимости замените или отремонтируйте участок.

Если система прошла визуальный осмотр, снимите самый задний датчик O2. Этот датчик обычно расположен сразу после нейтрализатора. Если резьба датчика заржавела, можно использовать нагрев или специальные проникающие составы и покачать датчик вперед-назад. Большинство датчиков O2 имеют резьбу 18 мм, поэтому один адаптер подходит для многих случаев. Установите адаптер в порт O2 и затяните в соответствии со спецификациями производителя. Затем подсоедините шланг манометра к адаптеру. Для начала измерьте и запишите давление на холостом ходу и при 2500 об/мин. На большинстве автомобилей давление на холостом ходу не должно превышать 1 PSI. При 2500 об/мин – 3 PSI.

Если показания в этой точке высокие, то, вероятно, засорение находится ниже по потоку от точки проверки, что обычно означает, что оно располагается в глушителе или резонаторе. Если противодавление в этом месте в норме, перейдите к датчику O2, расположенному перед нейтрализатором, и повторите проверку. Если противодавление в этой точке высокое, проблема в нейтрализаторе. Если датчик O2, расположенный перед нейтрализатором, работает нормально, то, скорее всего, проблема в соединительном патрубке или в воздушном зазоре между выпускным коллектором и нейтрализатором.

Финальный этап

После устранения всех утечек во впускной и выпускной системах следует проверить правильность работы датчиков массового расхода воздуха, кислорода и коэффициента избытка воздуха. Следует отметить, что для эффективности работы нейтрализатора важны показания как датчика кислорода до нейтрализатора, так и после него. Большинство сервисных центров считают, что построение графиков показаний этих датчиков помогает выявить проблемы. Тут следует учитывать, что показания датчика кислорода после нейтрализатора на уровне 450 мВ или выше обычно указывают на высокую эффективность нейтрализатора.
 
При устранении проблем с эффективностью работы преобразователя сервисмены должны знать, что идеально сбалансированная топливно-воздушная смесь является одним из основных требований для высокой эффективности работы преобразователя. Использование недавно откалиброванного 4- или 5-компонентного газоанализатора является одним из самых быстрых и эффективных способов расчёта лямбда-показателя.
 
Если преобразователь вышел из строя, автосервис должен выявить и устранить основную причину поломки до замены преобразователя. Ведь преобразователи не выходят из строя сами по себе; основными причинами возникающих неисправностей являются:

• Перегретая, расплавленная или повреждённая начинка (обычно из-за пропусков зажигания в двигателе или дисбаланса цилиндров по AFR).
• Образование нагара в двигателе, чрезмерный расход масла, внутренние утечки охлаждающей жидкости, использование неподходящего топлива или присадок, а также герметиков, не совместимых с катализатором.
• Повреждения конструкции (коррозия, тепловой удар, усталость металла/усталостные разрушения, сорванная резьба датчика O2 или поломка «гофры»).

В заключение несколько советов по монтажу.

Зазоры

В зависимости от того, как организована фиксация компонентов выхлопного тракта, в местах возможного контакта металла с металлом должен быть зазор от 0,5 до 1 – 1,5 см. Этот зазор нужен для того, чтобы деталь могла смещаться из стороны в сторону при движении и увеличиваться в длину по мере нагрева. Для неметаллических деталей, которые не рассчитаны на нагрев, следует обеспечить зазор от 5 до 7-8 см. Кроме того, убедитесь, что выхлопная система не соприкасается с пластиковым бампером или облицовкой, которые могут расплавиться при длительных поездках.

Подвесы

Осмотрите подвесы выхлопной системы, которые обычно состоят из металлических стержней, прикреплённых к выхлопной системе и кузову и резинок-виброгасителей между ними. Эти компоненты можно отрегулировать и/или заменить. Резинки выдерживают довольно приличную динамическую нагрузку, и со временем они могут растянуться и выйти из строя, повредив другие детали. Даже если старые резинки выглядят нормально, они могут быть повреждены и не поддерживать выхлопную систему должным образом.

Рекомендуется заменять все виброизоляторы при каждой установке новых компонентов выхлопной системы. Это позволит добиться равномерного распределения нагрузки на выхлопную систему. Если заменить только пару резинок, есть вероятность, что они будут поддерживать надлежащим образом только часть системы.

Во время установки проверьте металлические стержни или подвесы, приваренные к выхлопной системе и кузову; во время транспортировки они могут погнуться и занять неправильное положение. Следовательно, вам может потребоваться отогнуть стержень и/или подвес, чтобы обеспечить необходимый зазор и правильную геометрию системы. Чтобы убедиться, что выхлопной тракт занял правильное положение, проверьте виброизоляторы, при холодной выхлопной системе; все они должны быть нагружены одинаково и слегка наклонены вперед. Как только выхлопная система нагреется до нормальной рабочей температуры, она расширится, и изоляторы должны будут висеть строго вертикально.

Фланцевые соединения элементы монтажа

В большинстве фланцевых соединений используется какая-либо прокладка, и важно, чтобы все крепежные болты для этих типов соединений были затянуты равномерно и надлежащим образом. Чрезмерный поворот или неправильное затягивание этих болтов приведет к преждевременному выходу из строя прокладки. Кроме того, убедитесь в отсутствии сломанных болтов, особенно на преобразователях коллекторного типа с закрытым соединением, которые монтируются непосредственно к двигателю и закрепляются в нижней части двигателя с помощью кронштейна и болта.

Чтобы предотвратить преждевременный выход из строя каталитического нейтрализатора или приемной трубы из-за вибрации, крайне важно убедиться, что нижний кронштейн и болт установлены на место и закреплены на блоке двигателя. Если болт не установлен, вибрация двигателя и выхлопной системы передается на каталитический нейтрализатор, а не на «гофру», которая предназначена для ее гашения. Окончательную затяжку болта/кронштейна производите только после того, как  выхлопная система будет полностью установлена и правильно отрегулирована.