Самостоятельная диагностика катализатора в Mazda CX-5

Без использования специальных инструментов владельцу СХ-5 можно самому посредством снятия показаний с датчиков произвести простую предварительную диагностику состояния своего каталитического нейтрализатора. Для этого потребуется только OBDII адаптер и немного знаний.

Немного знаний:

В СХ-5 установлено 2 катализатора — один сразу за выпускным коллектором (он называется WU-TWC, т.е. Warm-Up Three-Way Catalytic Converter — подогреваемый трехкомпонентный каталитический нейтрализатор), второй — в трубе выхлопа (TWC — трехкомпонентный каталитический нейтрализатор).

Как известно, каталитический нейтрализатор предназначен для нейтрализации (снижения содержания) вредных составляющих выхлопных газов. При обнаружении неисправности, связанной с катализатором, бортовой компьютер СХ-5 включает индикатор неисправности "Check Engine" и в память записывается код P0421:00 (Снижение эффективности системы катализатора ниже порога). Стирание ошибки (очистка памяти) помогает, но не надолго и индикатор впоследствии через некоторое время включается вновь. Разобраться в чём дело в этом случае поможет предварительная проверка исправности датчиков и достоверности их показаний.

В СХ-5 используется 2 датчика: Air Fuel Ratio (A/F) Sensor и Heated Oxygen Sensor (HO2S).
A/F датчик установлен до WU-TWC катализатора в выпускном коллекторе, ряд цилиндров 1, датчик 1. В сервисной документации этот датчик обозначается как Bank1 Sensor1. В программе он виден как PID: O2S11 (Forscan показывает его как O2S11_CUR). Данные выдает в миллиамперах (мА).

Второй датчик (кислородный датчик HO2S) установлен после WU-TWC катализатора (и перед вторым TWC-катализатором). В сервисной документации этот датчик обозначается как Bank1 Sensor2. В программе он виден как PID: O2S12 (Forscan показывает его как O2S12, VOLT). Данные выдает в вольтах.

Конечно, посредством OBDII в реалии концентрацию вредности выхлопа измерить невозможно, поэтому сравниваются только показания установленных датчиков O2 для оценки эффективности катализатора.
PCM ("мозг") автомобиля сравнивает показания датчика A/F и HO2S через определённые промежутки времени для определения инверсии в соотношении их показаний. Если отношение их показаний ниже спецификации, то система делает вывод, что каталитическая система ухудшилась.
Говоря простым языком, кислородный датчик, расположенный до катализатора ("передний", A/F) предназначен для проверки состава топливно-воздушной смеси и управления изменением состава смеси (богатая/бедная). По выходному напряжению датчика, который размещен после катализатора ("задний", HO2S), PCM автомобиля определяет качество (эффективность) нейтрализации выхлопных газов и обеспечивает дополнительную коррекцию состава смеси. PCM сравнивает показания этих датчиков и определяет состояние катализатора. Один датчик работает по выходному напряжению, другой — по току чувствительного элемента и оба они образуют замкнутый контур.

Датчик A/F сверяет с HO2S показания прерывисто, при следующих условиях:
— температура катализатора около 400С
— обороты двигателя 1100-3000 rpm
— нагрузка (PID: LOAD) 15-50% при оборотах двигателя 2000 rpm.
Именно при наступлении этих условий (если ранее был стёрт "Check Engine" с ошибкой P0421:00) и появляется вновь данная ошибка.

Появление значка неисправности "Check Engine" при ошибке P0421:00 указывает не обязательно только на неисправность катализатора. Перечень возможных причин этой неисправности:
— негерметичность выхлопной системы;
— неисправность датчика A/F и/или HO2S;
— ухудшение работы или неисправность катализатора.

Самостоятельно, с помощью OBDII адаптера, владелец СХ-5 может только убедиться в исправности датчиков, о чём, собственно, эта запись в БЖ.

Итак, проверяем исправность датчиков A/F и HO2S.

1. Запускаем двигатель и прогреваем до нормальной температуры.
2. Подключаем адаптер и в блоке PCM считываем показания (PID) скорости (VSS), оборотов (RPM), данные A/F датчика (PID: O2S11) и данные O2S12 датчика (PID: O2S12).
3. Проехать на автомобиле с ускорением и увеличением оборотов двигателя, отпуская педаль акселератора полностью, когда частота вращения двигателя достигнет 3000 оборотов в минуту или больше.
Показания датчика A/F (PID: O2S11) должны составлять 0,25 мА или более при замедлении, как показано на рисунке:

Показания датчика O2S12 (PID: O2S12) должны составлять 0,3 В или менее при замедлении, как показано рисунке:

Вот и всё, как видно из вышесказанного — ничего сложного. Имея эти знания и адаптер OBDII можно самостоятельно оценить исправность датчиков и приблизительное состояние катализатора (по отклонениям показаний датчиков).

Так же, за здоровьем катализатора даже ещё проще следить по его температуре (PID: CATEMP11). На ХХ его температура равна примерно 200-300°С, на скорости 60 км/час — примерно 600°С, на скорости 100 км/час — около 800°С, до 900°С и выше — лучше не доводить… Стоит сказать, что физически как такового датчика температуры в катализаторе нет, это чисто расчётная температура рассчитываемая по показаниям опосредованных датчиков.

Реакции нейтрализации в катализаторе начинаются при температуре примерно 250°С. Наиболее эффективно — в диапазоне температур от 400 до 800°С. При превышении температуры в 900°С происходит быстрое термическое старение и разрушение катализатора. Для того, чтобы разогреть катализатор до рабочей температуры как можно быстрее (для достижения уменьшения вредных выбросов) электронный блок управления двигателем уменьшает угол опережения зажигания, что приводит к получению более высоких температур отработавших газов. Эменно этим (а так же тем, что в СХ-5 катализатор расположен дальше ввиду особенностей конструкции выпускного коллектора) и объясняется пугающий многих владельцев СХ-5 довольно громкий "воющий" звук и работа на повышенных оборотах двигателя после пуска в течение первых примерно 20 секунд — это сделано для прогрева катализатора.
Вот как это объясняется в официальном бюллетене:

А вот как в реалии выглядят снятые мной данные адаптером и сведенные в таблицу:

Оранжевым цветом (на 28-й секунде) я выделил данные, когда первоначальные "прогревочные" после пуска двигателя обороты спали. Как видно, датчик O2S12 не включается в это время и начинает выдавать показания ещё спустя некоторое время.

БОНУС

Что еще интересного в сервисной документации по проверке исправности (по значениям PID)?

Нормальные показания некоторых PIDs в блоке PCM:

MAF (массовый расход воздуха)
— при включенном зажигании: 0.59 g/s (около 0,72 V)
— на ХХ (при прогретом двигателе): 2.17 g/s (около 0,86 V)
— в движении при оборотах 2000 об/мин: 4.73 g/s (около 1,07 V)

MAF V (массовый расход воздуха)
— при PID: MAF равной 1 g/s показание PID: MAF V должно быть около 0.8 V
— при PID: MAF равной 3 g/s показание PID: MAF V должно быть около 0.9 V
— при PID: MAF равной 10 g/s показание PID: MAF V должно быть около 1.4 V

MAP (датчик абсолютного давления)
— при включенном зажигании: 101 kPa (около 4.07 V)
— на ХХ (при прогретом двигателе): 33 kPa (около 1.34 V)
— в движении при оборотах 2000 об/мин: 26 kPa (около 1.05 V)

O2S11 (ток питания кислородного датчика)
— на ХХ (при прогретом двигателе): -39 µA
— в движении при отпускании педали газа после достижения 4000 об/мин: около 3.84 mA

O2S12 (напряжение кислородного датчика)
— на ХХ (при прогретом двигателе): 0—1.0 V
— в движении при отпускании педали газа после достижения 4000 об/мин: около 0 V

SHRTFT1
— на ХХ (при прогретом двигателе): около 1.56 %
— в движении при 2000 об/мин: около -3.12 %
— в движении при 4000 об/мин: около -8.59 %

LONGFT1
— на ХХ (при прогретом двигателе): около -2.34 %
— в движении на 2000 об/мин: около -0.78 %
— в движении на 4000 об/мин: около -0.78 %

TP REL (относительное положение дроссельной заслонки)
— педаль акселератора отпущена: около 12 %
— педаль акселератора нажата: около 82 %

FUEL_PRES (датчик давления топлива)
— при 3.0 MPa (по показаниям PID: FUEL P DSD): около 0.92 V
— при 4.8 MPa (по показаниям PID: FUEL P DSD): около 1.17 V

LOAD (нагрузка)
— на ХХ (при прогретом двигателе): около 16.07 %
— в движении на 2000 об/мин: около 14.51 %
— в движении на 4000 об/мин: около 21.17 %

APP (положение педали акселератора)
— педаль акселератора отпущена: около 0 %
— педаль акселератора нажата: около 100 %

APP1 (датчик 1 положения педали акселератора)
— педаль акселератора отпущена: около 16 % / 0.8 V
— педаль акселератора нажата: около 80 % / 4 V

APP2 (датчик 2 положения педали акселератора)
— педаль акселератора отпущена: около 8 % / 0.4 V
— педаль акселератора нажата: около 40 % / 2 V

ALTF (рабочий сигнал тока)
— при включеном зажигании: 0 %
— на ХХ: около 42 %
— в движении при 2000 об/мин: около 29 %

ALTT V (выходное напряжение генератора)
— на ХХ (без электрической нагрузки): около 14 V

ECT (температура охлаждающей жидкости)
— при PID: ECT равной 20 °C показание PID: ECT V должно быть около 3.10 V
— при PID: ECT равной 40 °C показание PID: ECT V должно быть около 2.16 V
— при PID: ECT равной 60 °C показание PID: ECT V должно быть около 1.40 V
— при PID: ECT равной 80 °C показание PID: ECT V должно быть около 0.87 V
— при PID: ECT равной 100 °C показание PID: ECT V должно быть около 0.54 V

IAT (температура поступающего воздуха)
— при PID: IAT равной 20 °C показание PID: IAT должно быть около 2.64 V
— при PID: IAT равной 40 °C показание PID: IAT должно быть около 1.80 V
— при PID: IAT равной 60 °C показание PID: IAT должно быть около 1.14 V

IAT2 (температура воздухозабора 2)
— при PID: IAT2 равной 20 °C показание PID: IAT2 должно быть около 3.60 V
— при PID: IAT2 равной 40 °C показание PID: IAT2 должно быть около 2.70 V
— при PID: IAT2 равной 60 °C показание PID: IAT2 должно быть около 1.90 V

OIL_P_SOL (электромагнитный клапан давления)
— при PID: ECT ниже 98 °C и оборотах двигателя меньше 4000 об/мин показание PID: OIL_P_SOL должно быть On
— при PID: ECT выше 98 °C или оборотах двигателя выше 4000 об/мин показание PID: OIL_P_SOL должно быть Off

ETC_ACT (фактическое состояние)
— при включенном зажигании и отпущенной педали акселератора: около 12.89 °
— при включенном зажигании и нажатой педали акселератора: около 86.03 °
— на ХХ (при прогретом двигателе) и отпущенной педали акселератора: около 3.2 °

FUELPW (ширина импульсов)
— на ХХ (при прогретом двигателе): около 1.4 ms
— в движении при 2000 об/мин: около 1.1 ms
— в движении при 4000 об/мин: около 1.0 ms

EVAPCP (рабочий цикл клапана выпуска)
— в движении на 2000 об/мин: 4.5—56 %
— в движении на 4000 об/мин: около 56 %

SPARKADV (опережение зажигания)
— на ХХ (при прогретом двигателе): около 14 °

BARO (барометрическое давление)
— при включенном зажигании около 4.08 V

Нормальные показания некоторых PIDs в блоке TCM:

OSS (частота вращения выходного вала)
— в движении при скорости 30 км/час на 3 передаче: 940 об/мин