Каталитический нейтрализатор является пассивным устройством, призванным дожигать остатки несгоревшего топлива в отработавших газах
Для этого в отработавших газах должен присутствовать окислитель, т.е. кислород, другим словами, эффективная работа нейтрализатора, устанавливаемого на отечественных автомобилях, требует стехиометрического состава смеси, подаваемого в цилиндры двигателя
Это означает, что воздуха и топлива должно быть столько, что при полном их сгорании образовывались вода и углекислый газ. «Такими выхлопными газами можно дышать».
Содержание кислорода в воздухе зависит от погоды, условий местности (город, деревня),
влажность и т.д. для компенсации этого в системе управления есть датчик L-зонд. По его показаниям и проводится коррекция топливоподачи.
Его показания в данный момент и определяют отличие состава смеси от стехиометрии (бедная или богатая смесь), а система управления автоматически добавляет или уменьшает топливоподачу.
Датчик кислорода установлен в выпускной системе двигателя и служит для определения наличия кислорода в отработавших газах.
На поверхности датчика происходит реакция окисления несгоревшего топлива, эта поверхность служит своего рода катализатором этой реакции.
Специальный слой на поверхности датчика способен отдавать или восстанавливать ионы кислорода. Разность концентрации кислорода в атмосферном воздухе и на поверхности датчика и является причиной меняющегося выходного напряжения датчика.
В богатой смеси топливо окисляется за счет кислорода на поверхности датчика, кислород удаляется с поверхности, напряжение растет.
В бедной смеси (избыток воздуха) поверхность восстанавливает кислород - напряжение падает.
Изменение выходного напряжения датчика связано с изменением концентрации кислорода на поверхности датчика, вызванного процессами окисления несгоревшего топлива в отработавших газах.
Поэтому возможны на первый взгляд непонятные вещи: в богатой смеси датчик показывает бедную смесь или в бедной смеси богатую. В первом случае поверхность датчика загрязнена сажей, и реакции окисления не происходит.
Во втором случае, загрязнен вход жгута проводов датчика, через который обеспечивается сообщение с атмосферным воздухом.
Реакции, проходящие на поверхности датчика, происходят при высоких температурах не менее 350°С, поэтому датчик снабжен внутренним нагревателем, который после пуска двигателя ускоряет прогрев датчика.
Блок управления имеет встроенную модель прогрева датчика, по ней он и определяет готовность его к работе.
Иногда в системе возникает ошибка, связанная с датчиком кислорода, которая затем пропадает. Есть вероятность, что это вызвано неправильной работой модели.
Система считает, что датчик готов к работе, но на самом деле его нужно еще немного прогреть.
Ошибка возникает и через некоторое время пропадает. А лампа диагностики продолжает еще несколько часов гореть, смущая водителя. Такая же ситуация может происходить и при неисправности цепей управления внутренним нагревателем датчика или его отказе.
Выход из строя датчика кислорода не сразу заметен. Первые признаки этой неисправности — раскачка оборотов двигателя на режиме холостого хода и повышенный расход топлива (хотя эти проблемы могут быть вызваны и другими причинами).
Неправильная работа контура с L-зондом по корректировке топливоподачи приводит к возмущениям, а работе регулятора, поддерживающего заданные обороты холостого хода.
Дальнейшее ухудшение работы датчика L-зонда приводит к невозможности поддержания системой оборотов холостого хода.
Хуже дело обстоит с работой исправного датчика на российском топливе. Кислородосодержащие добавки (высокие фракции, спирт, эфир) сдвигают стехиометрию состава смеси в сторону обогащения (увеличивается расход топлива).
Пропуски воспламенения в цилиндрах двигателя, связанные с перебоями в зажигании или с плохим качеством топлива, приводят к содержанию в отработавших газах большего количества несгоревшей смеси (повышенного содержания несгоревшего кислорода и топлива). L -зонд определяет бедную смесь, и, как следствие, система увеличивает топливоподачу.
В этом случае начинаются проблемы с повышенным расходом топлива, перегревается нейтрализатор, что приводит к его оплавлению и выходу из строя.