汽車三元催化轉(zhuǎn)換器及氧傳感器的檢修

李寬寬

摘 要：三元催化轉(zhuǎn)換器俗稱三元，能同時(shí)處理CO、HC、NOx三種有害氣體，串聯(lián)在排氣系統(tǒng)中，是目前汽車上采用最多的一種排氣污染物處理凈化技術(shù)。其功能是利用轉(zhuǎn)化器中的三元催化劑（鉑、鈀和銠的混合體），將發(fā)動(dòng)機(jī)排出廢氣中的有害氣體CO、HC、NOx轉(zhuǎn)變?yōu)镃02、H20和N2排出。

關(guān)鍵詞：汽車；三元催化轉(zhuǎn)換器；氧傳感器

一、三元催化轉(zhuǎn)換器

三元催化轉(zhuǎn)換器安裝在排氣管前部，主要由外殼、金屬絲網(wǎng)、載體和催化劑等組成，三元催化劑一般為鉑和銠的混合物，鉑能促使排氣中的有害成分CO、HC被氧化成CO，和H20，銠能加速有害氣體NOx被還原成N2和02，從而起到凈化排氣的作用。三元催化劑的表面活性是由排氣熱量激發(fā)的，其使用溫度范圍以活性開始溫度為下限，以過(guò)熱引起三元催化轉(zhuǎn)換器故障的極限溫度為上限。

二、氧傳感器

為了將實(shí)際空燃比精確控制在14.7：1（實(shí)驗(yàn)證明氧傳感器的輸入信號(hào)會(huì)在理論空燃比14.7：1附近發(fā)生突變）附近，在發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)中普遍采用氧傳感器組成的空燃比反饋控制方式，即閉環(huán)控制。在三元催化轉(zhuǎn)換器前面的排氣歧管或排氣管內(nèi)裝有氧傳感器，其功用是檢測(cè)排氣中的氧氣含量，對(duì)實(shí)際空燃比與理論空燃比進(jìn)行比較，并向ECU反饋相應(yīng)的電壓信號(hào)。ECU根據(jù)氧傳感反饋的空燃比信號(hào)，對(duì)噴油量進(jìn)行修正，使實(shí)際空燃比更接近理論空燃比，進(jìn)而提高三元催化轉(zhuǎn)換器的效率。

在閉環(huán)控制過(guò)程中，實(shí)際空燃比小于理論空燃比（混合氣濃時(shí)），氧傳感器向ECU輸入高電平信號(hào)（0.75～0.9V），此時(shí)ECU將減小噴油量，使實(shí)際空燃比增大；實(shí)際空燃比增大到理論空燃比14.7：1時(shí)，氧傳感器輸出電壓信號(hào)突變下降至0.1V左右，此信號(hào)輸入ECU，ECU立即控制增加噴油量，使實(shí)際空燃比減??；當(dāng)實(shí)際空燃比減小到理論空燃比以下時(shí)，氧傳感器輸出電壓信號(hào)又突變升至0.75V以上，此信號(hào)輸入ECU，ECU又減小噴油量，如此反復(fù)進(jìn)行。

三、氧傳感器的檢修

三元催化轉(zhuǎn)換器的檢修項(xiàng)目主要是對(duì)氧傳感器的檢修。氧傳感器異常會(huì)影響TWC的轉(zhuǎn)換效率及混合氣空燃比，會(huì)造成排氣污染加劇、油耗過(guò)大、怠速不穩(wěn)等故障。氧傳感器常見的故障有氧傳感器敏感元件老化，受碳煙、鉛化物、硅膠、機(jī)油等污染而失效，內(nèi)部加熱元件損壞等。

①外觀檢查。從排氣管上拆下氧傳感器，其外觀檢查項(xiàng)目見表1。

表1 氧傳感器外觀檢查項(xiàng)目

②加熱元件檢查。拆下氧傳感器的線束插頭，用數(shù)字萬(wàn)用表檢查加熱元件的電阻值，參考車型維修手冊(cè)應(yīng)符合規(guī)范要求，若不符合，應(yīng)更換。打開點(diǎn)火開關(guān)，用數(shù)字萬(wàn)用表檢查加熱元件的工作電壓，標(biāo)準(zhǔn)值應(yīng)為12V，若不正常，應(yīng)檢查氧傳感器與ECU之間的線束和插接器及ECU的供電端是否正常。

③信號(hào)檢查。氧傳感器信號(hào)的檢測(cè)有三種方法：通過(guò)萬(wàn)用表檢測(cè)、通過(guò)讀取氧傳感器波形、讀取氧傳感器數(shù)據(jù)流。以上三種方法都可以分析氧傳感器好壞。

a.用萬(wàn)用表檢測(cè)：連接好氧傳感器線束插接器，使發(fā)動(dòng)機(jī)高速運(yùn)轉(zhuǎn)，直到氧傳感器工作溫度達(dá)到400℃以上。保持發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速在1500 r/min左右時(shí)，觀察萬(wàn)用表指針是否在0～1 V之間來(lái)回?cái)[動(dòng)，記錄10 s內(nèi)指針擺動(dòng)的次數(shù)。正常情況下，氧傳感器的輸出電壓在10 s內(nèi)變化次數(shù)不應(yīng)低于6～8次。反復(fù)踩動(dòng)加速踏板，并測(cè)量氧傳感器輸出電壓，加速時(shí)應(yīng)輸出高電壓（0.75～0.90 V），減速時(shí)應(yīng)輸出低電壓（0.10～0.40 V）。若裝有三元催化轉(zhuǎn)換器汽車有兩個(gè)傳感器，即安裝在三元催化轉(zhuǎn)換器前的叫前氧傳感器，安裝在三元催化轉(zhuǎn)換器后的叫后氧傳感器。前氧傳感器電壓是在0.1～0.9 V之間變化，中間值為0.4 V；如果電壓一直處在0.45 V以下為混合氣稀，處于0.45 V以上為混合氣濃，處于0.45V不變這三種情況都可能為氧傳感器失效（前氧傳感器檢測(cè)數(shù)據(jù)）。后氧傳感器電壓為0.10～0.3 V之間變化，如不變化為氧傳感器失效。

b.用示波器進(jìn)行波形分析：發(fā)動(dòng)機(jī)可用氧傳感器的波形信號(hào)，監(jiān)測(cè)三元催化轉(zhuǎn)換器的工作性能。圖1為三元催化轉(zhuǎn)換器安裝一個(gè)氧傳感器（氧化鈦式）的波形；圖2為三元催化轉(zhuǎn)換器前后各安裝了一個(gè)加熱型氧傳感器的波形。

c.讀取氧傳感器數(shù)據(jù)流：一輛邁騰汽車，怠速不穩(wěn)，排氣管冒黑煙。連接故障檢測(cè)儀V.A.G.1552，讓發(fā)動(dòng)機(jī)怠速運(yùn)轉(zhuǎn)。選擇地址代碼“01”，進(jìn)入“發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制系統(tǒng)”。按“0”和“8”鍵選擇“讀取測(cè)量數(shù)據(jù)”模塊，按“Q”鍵確認(rèn)輸入33。其顯示見表2。