轎車三元催化器的故障檢修與失效防護(hù)

李新偉

（廣州市交通高級(jí)技工學(xué)校，廣東 廣州 510000）

使用維修

轎車三元催化器的故障檢修與失效防護(hù)

李新偉

（廣州市交通高級(jí)技工學(xué)校，廣東 廣州 510000）

為控制汽車排放污染，現(xiàn)代汽車大多裝有尾氣凈化裝置。文章以廣州本田2.4L轎車不能啟動(dòng)的故障為例，經(jīng)分析、檢測(cè)，最終找出故障原因是三元催化器損壞失效。并對(duì)三元催化器出現(xiàn)故障的原因、檢修方法進(jìn)行了分析探討，對(duì)預(yù)防三元催化器早期失效提出了使用注意事項(xiàng)，希望對(duì)一線汽車維修人員和廣大汽車使用者能有所借鑒。

三元催化器；故障檢修；失效防護(hù)

CLC NO.: U467.1 Document Code: A Article ID: 1671-7988 (2017)19-165-03

前言

目前，我國(guó)汽車保有量不斷增大，汽車尾氣對(duì)環(huán)境的污染不容忽視，因此對(duì)汽車尾氣的排放要求也越來越高。三元催化器的出現(xiàn)對(duì)改善汽車尾氣排放起著非常重要的作用，但當(dāng)它出現(xiàn)故障時(shí)，不但無法控制尾氣，而且會(huì)嚴(yán)重響發(fā)動(dòng)機(jī)工況，甚至出現(xiàn)車輛不能啟動(dòng)的情況。因此，對(duì)三元催化器故障的迅速檢修以及日常做好故障防范就顯得非常必要。筆者通過一個(gè)實(shí)例進(jìn)行了這方面的探討分析。

1 故障現(xiàn)象

筆者曾經(jīng)在朋友經(jīng)營(yíng)的一間汽車維修廠接觸過一輛廣州本田2.4L奧德賽轎車，該車出現(xiàn)了不能啟動(dòng)故障。經(jīng)了解，該車已行駛了201000Km。根據(jù)車主反映，此車在跑完高速公路后經(jīng)過一段顛簸路段時(shí)，感覺慢慢加不起油,走了大概七、八公里就死火了，之后再也無法啟動(dòng)。

2 故障診斷與分析

2.1 故障診斷

車主陳述，該車很少進(jìn)行保養(yǎng)。出現(xiàn)故障前的三個(gè)月曾經(jīng)在路邊檔口檢修過一次，故障情況是跑高速時(shí)感覺加速無力，油耗比以前大了許多。檢修時(shí)清洗了油路，更換了三濾。檢修后車主感覺效果好了一點(diǎn)，但加速始終沒有以前那么順暢。車主還反映有一次在行駛過程中發(fā)動(dòng)機(jī)故障燈異常亮起，但到第二天燈不亮了。于是沒在意，沒有及時(shí)把車送去檢修。

筆者首先查看發(fā)動(dòng)機(jī)外表，未發(fā)現(xiàn)異常；啟動(dòng)車子，發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)了一下很快就熄火了，之后再也無法啟動(dòng)；采用人工讀取故障碼，但調(diào)不出任何故障碼。

考慮到故障燈只是曾經(jīng)亮過，很有可能是間歇性故障，再加上氧傳感器只作為提供一個(gè)修正信號(hào)，不可能導(dǎo)致啟動(dòng)不了車。鑒于故障發(fā)生的突然性，同時(shí)又有明顯的啟動(dòng)征兆，故也暫不考慮啟動(dòng)系統(tǒng)故障。而重點(diǎn)放在點(diǎn)火系、燃油供給系及進(jìn)、排氣系統(tǒng)。

經(jīng)檢查，高壓分火線有強(qiáng)烈火花跳出；測(cè)得燃油壓力2.9 Kg/cm2在標(biāo)準(zhǔn)2.7～3.2Kg/ cm2內(nèi)；啟動(dòng)的同時(shí)用聽診器對(duì)準(zhǔn)噴油器也能聽到清脆的動(dòng)作聲；用點(diǎn)火正時(shí)槍檢查啟動(dòng)時(shí)的點(diǎn)火提前角在上止點(diǎn)附近，稍偏遲，說明無明顯異常。拆下火花塞，進(jìn)行氣缸壓力測(cè)試，所測(cè)數(shù)據(jù)及原車氣缸壓力規(guī)定值范圍如表1所示：

表1 氣缸壓力數(shù)據(jù)

從上表可以看出，氣缸壓力都很正常，但發(fā)現(xiàn)拆下的火花塞電極被燒的很黑且濕，電極頭也被燒蝕了一邊。用塞尺量得電極間隙為1.25mm，標(biāo)準(zhǔn)為：1.0～1.1mm，偏大了一些。換上新的火花塞，起動(dòng)征兆明顯很多，但仍無法啟動(dòng)。

2.2 疑點(diǎn)分析

為什么火花塞會(huì)被燒得如此黑且濕？

根據(jù)故障診斷，各項(xiàng)參數(shù)基本上在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，而火花塞被燒得如此黑且濕，同時(shí)打不著了車，這一般都是因?yàn)榛旌蠚馓珴獠艜?huì)發(fā)生。針對(duì)這種現(xiàn)象，筆者對(duì)進(jìn)氣歧管絕對(duì)壓力傳感器和噴油器進(jìn)行詳細(xì)檢查，情況如下。

（1）進(jìn)氣歧管絕對(duì)壓力傳感器（MAP）的檢查

此車的進(jìn)氣歧管絕對(duì)壓力傳感器安裝在節(jié)氣門體上，檢測(cè)進(jìn)氣壓力的變化并把它轉(zhuǎn)化為電信號(hào)傳給電腦，作為決定基本噴油量的重要依據(jù)之一。筆者靜態(tài)測(cè)量了進(jìn)氣歧管絕對(duì)壓力傳感器與電腦之間的線束及工作電壓是否正常。拔掉傳感器上的3芯接頭，將點(diǎn)火開關(guān)打到“on”檔，測(cè)得1號(hào)與2號(hào)、2號(hào)與3號(hào)端子之間的電壓都在標(biāo)準(zhǔn)值5V左右。如圖1所示：

（2）噴油器的檢查

筆者用全自動(dòng)超聲波噴射器清洗機(jī)清洗和檢測(cè)噴油器。在清洗過程中，檢查到噴油器的噴射工況及在規(guī)定時(shí)間內(nèi)的噴油量都符合要求，而且沒有滴油現(xiàn)象。這表明不是“淹缸”引起的打不著車。

（3）起動(dòng)時(shí)的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)流檢查

接上HDS專用檢測(cè)儀，連續(xù)啟動(dòng)馬達(dá)觀察各數(shù)據(jù)流的變化。結(jié)果顯示進(jìn)氣系統(tǒng)真空度數(shù)值由最初的大氣壓101KPa轉(zhuǎn)變?yōu)?0KPa又慢慢左右波動(dòng)；噴油脈寬在5.75ms附近波動(dòng)；氧傳感器的輸出電壓為3.85V，正常輸出電壓應(yīng)該在0～1V內(nèi)變動(dòng)，可見明顯偏大。換上同一型號(hào)的氧傳感器再試，輸出電壓基本沒變，證明氧傳感器本身沒有故障。

由此可見，該車連續(xù)打火時(shí)真空度變化不大，而氧傳感器輸出數(shù)值明顯偏大，證明是啟動(dòng)時(shí)氣缸吸氣量不夠、廢氣中混合氣太濃。在其它系統(tǒng)都正常工作情況下，很有可能是排氣不暢所致。此時(shí)，啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，同時(shí)用手堵住排氣管出口，感覺沒什么壓力，說明排氣系統(tǒng)確實(shí)存在問題。升起車輛并檢查排氣管外表，見到排氣管中部有碰撞過的舊痕，搖動(dòng)排氣管能聽見前部三元催化器內(nèi)有“啦啦”異響，表明很有可能是三元催化器出現(xiàn)故障。

拆開排氣歧管與排氣管之間的連接口再試車，果然一打子就啟動(dòng)了。這證明了故障確實(shí)出在了三元催化器。

3 三元催化器的檢查與故障排除

3.1 三元催化器工作原理

三元催化器由載體、催化劑涂層、隔熱防震墊層、殼體和連接管組成。載體是支撐催化劑涂層的骨架，呈蜂窩狀；催化劑主要是由稀有金屬鉑、銠組成；隔熱防震墊層保護(hù)并支撐著載體?；窘Y(jié)構(gòu)如圖2所示。由于它的結(jié)構(gòu)緊密，在排氣管中最容易造成堵塞。

汽車尾氣中的一氧化碳（CO）、碳?xì)浠衔铮℉C）和氮氧化合物（NOX）三種主要有害氣體通過三元催化器中的催化劑時(shí)，在高溫下進(jìn)行氧化、還原反應(yīng)，轉(zhuǎn)換成二氧化碳（CO2）、水（H20）和氮?dú)猓∟2）。從而大大地降低了廢氣污染。

3.2 三元催化器的檢查

首先，卸下三元催化器，采用手電筒透光檢測(cè)法，如圖3所示。結(jié)果發(fā)現(xiàn)前部載體結(jié)構(gòu)損壞，隔熱墊層脫落并燒附在載體上面，只有很少光線透過，可見三元催化器已嚴(yán)重堵塞并損壞。

圖3 三元催化器的檢查

3.3 三元催化器的更換

在換上新的三元催化器及排氣管接口墊，并清除了氧傳感器表面的積碳后，發(fā)動(dòng)機(jī)可以正常啟動(dòng)。隨后再次使用HDS專用檢測(cè)儀對(duì)全部數(shù)據(jù)檢測(cè)，未見異常。用廢氣檢測(cè)儀檢測(cè)尾氣，所測(cè)數(shù)據(jù)符合排放要求。至此故障徹底排除。

4 三元催化器失效原因分析及日常使用防護(hù)

在正常情況下，三元催化器使用壽命可達(dá)八萬公里以上(國(guó)產(chǎn)的也能達(dá)到五萬公里以上)。由于三元催化器的工作要求嚴(yán)格，如果使用不當(dāng)，將會(huì)造成催化器早期失效甚至損壞。

4.1 溫度過高

常溫下三元催化轉(zhuǎn)化器不具備催化能力，其催化劑必須加熱到一定溫度才具有氧化或還原的能力，通常催化轉(zhuǎn)化器的起燃溫度在250—350℃，正常工作溫度一般在350—700℃。而當(dāng)溫度超過850—1000℃時(shí)，其內(nèi)涂層的催化劑很可能會(huì)脫落，載體碎裂。

催化器降低碳?xì)浠衔?HC)和一氧化碳(CO)這兩種有害物質(zhì)是通過在催化器內(nèi)部進(jìn)行燃燒使其轉(zhuǎn)化為水(H2O)及二氧化碳(CO2)而實(shí)現(xiàn)的。而這種反應(yīng)會(huì)產(chǎn)生熱量，發(fā)動(dòng)機(jī)工作正常情況下，這兩種成分的含量適當(dāng)，燃燒所產(chǎn)生的熱量會(huì)使催化器保持在最佳工作溫度附近，而發(fā)動(dòng)機(jī)工作出現(xiàn)異常時(shí)排氣中這兩種成分的含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過正常情況。燃燒所產(chǎn)生的熱量有很大可能將使催化器溫度超過工作上限，從而傷害到催化劑，使催化器損壞。

因此，在車輛使用過程中要注意防范以下幾種情況：

（1）過久的怠速空轉(zhuǎn)；

（2）點(diǎn)火時(shí)間過遲；

（3）個(gè)別缸失火不工作；

（4）噴油正常但啟動(dòng)困難；

（5）混合氣過濃；

（6）發(fā)動(dòng)機(jī)燒機(jī)油等。

4.2 慢性中毒

催化劑對(duì)硫、鉛、磷、鋅等元素非常敏感，硫和鉛來自于汽油，磷和鋅來自于潤(rùn)滑油，這四種物質(zhì)及它們?cè)诎l(fā)動(dòng)機(jī)中燃燒后形成氧化物顆粒易被吸附在催化劑的表面，使催化劑無法與廢氣接觸，從而失去了催化作用，即所謂的“中毒”現(xiàn)象。

因此，日常使用中，應(yīng)避免使用標(biāo)號(hào)低、含硫高的劣質(zhì)汽油或含鉛汽油；同時(shí)若發(fā)現(xiàn)曲軸箱竄氣、空氣濾清器過臟、燃油壓力過高、水溫傳感器失效，點(diǎn)火系統(tǒng)和電氣系統(tǒng)有故障，均需及時(shí)送修處理。

4.3 氧傳感器失效

為使廢氣催化率達(dá)到最佳(90%以上)，必然在發(fā)動(dòng)機(jī)排氣管中安裝氧傳感器并實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制，其工作原理是氧傳感器將測(cè)得廢氣中氧的濃度，轉(zhuǎn)換成電信號(hào)后發(fā)送給ECU，使發(fā)動(dòng)機(jī)的空燃比控制在一個(gè)狹小的、接近理想的區(qū)域內(nèi)(14.7：1)，若空燃比大時(shí)，雖然CO和HC的轉(zhuǎn)化率略有提高，但NOX的轉(zhuǎn)化率急劇下降為20%，因此必須保證最佳的空燃比，實(shí)現(xiàn)最佳的空燃比，關(guān)鍵是要保證氧傳感器工作正常。如果燃油中含鉛、硅就會(huì)造成氧傳感器中毒。此外使用不當(dāng)，還會(huì)造成氧傳感器積碳、陶瓷碎裂、加熱器電阻絲燒斷、內(nèi)部線路斷脫等故障。氧傳感器的失效會(huì)導(dǎo)致空燃比失準(zhǔn)，排氣狀況惡化，催化轉(zhuǎn)化器效率降低，長(zhǎng)時(shí)間會(huì)使催化器的使用壽命降低。因此，保證氧傳感器的正常有效不容忽視。

4.4 表面積碳

當(dāng)汽車長(zhǎng)期工作于低溫狀態(tài)時(shí)，三元催化器無法啟動(dòng)，發(fā)動(dòng)機(jī)排出的炭煙會(huì)附著在催化劑的表面，造成無法與CO和HC接觸，長(zhǎng)期下來，便使載體的孔隙堵塞，影響其轉(zhuǎn)化效能。對(duì)此可對(duì)三元催化器定期進(jìn)行清洗。

可以每隔1萬km將三元清洗劑罐接入進(jìn)氣總管的任意一根真空管上，起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，保持2000～2500r/min運(yùn)轉(zhuǎn)，利用發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)進(jìn)氣系統(tǒng)內(nèi)的真空度將三元清洗劑逐漸吸入，每次清洗通常需要20～25min，直至罐內(nèi)清洗劑用完為止。通過此種方法，可以有效地清洗進(jìn)氣門、燃燒室、氧傳感器、三元催化器。使其恢復(fù)到正常的工作狀態(tài)，用此法就不會(huì)出現(xiàn)氧傳感器和三元催化器因堵塞而報(bào)廢的故障了。4缸發(fā)動(dòng)機(jī)用1罐清洗劑即可，6缸和8缸機(jī)需用2罐清洗劑。

5 結(jié)束語(yǔ)

上述案例中的轎車是因缺少保養(yǎng)，再加上撞過排氣管，造成三元催化器初步損壞，導(dǎo)致排氣不暢，進(jìn)氣歧管真空度下降。由于進(jìn)氣量由絕對(duì)壓力傳感器檢測(cè)，輸出偏大的信號(hào)，而導(dǎo)致混合氣偏濃，燃燒不完全，在排氣管內(nèi)進(jìn)行二次燃燒，又反過來促使三元催化器溫度升高，加劇其溶化、堵塞，如此惡性循環(huán)，混合氣更濃、溫度更高。載體前部慢慢熔化，其與殼體之間的隔熱墊層終于在那段顛簸路震落，再加上積碳多，使得排氣通道堵塞，最終導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)不能啟動(dòng)。

為了避免類似故障的發(fā)生，筆者建議廣大車主應(yīng)注意使用符合標(biāo)號(hào)的優(yōu)質(zhì)燃油，定期對(duì)車輛進(jìn)行保養(yǎng)，發(fā)現(xiàn)車輛異常及時(shí)送修，保持發(fā)動(dòng)機(jī)良好的工作狀態(tài)。另外，在駕駛過程中應(yīng)特別注意不要“拖底”，因?yàn)榕鲎埠蠛苋菀资估锩孑d體結(jié)構(gòu)破碎，造成排氣系統(tǒng)堵塞。

[1] 廣州本田雅閣轎車維修手冊(cè)[M].日本:本田技研工業(yè)株式會(huì)社.2004.

[2] 曹紅兵.現(xiàn)代汽車電子控制技術(shù)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社.2012,36-136.

[3] 欒琪文.廣州本田車系發(fā)動(dòng)機(jī)維修精華[M].沈陽(yáng)：遼寧科學(xué)技術(shù)出版社,2013,83-127.

Troubleshooting and failure protection of three-way carburetor

Li Xinwei
( Guangzhou jiaotong technical school, Guangdong Guangzhou 510000 )

In order to control automobile emission pollution, most modern cars are equipped with exhaust gas purifier. This paper takes the failure of the Honda 2.4L sedan in guangzhou as an example, analyzes and tests, and finally finds out that the fault is due to the failure of the three - element catalyst. Three yuan catalysts and the cause of the malfunction and mainten-ance methods are analyzed, to prevent premature failure of the ternary catalysts using note, hope to a line of automotive maintenance personnel and the general users can make reference.

ternary activator; Troubleshooting; Failure protection

U467.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-7988 (2017)19-165-03

10.16638 /j.cnki.1671-7988.2017.19.057

李新偉，就職于廣州市交通高級(jí)技工學(xué)校。