豐田卡羅拉三元催化器故障檢測與排除

詹華

摘要：隨著環(huán)保意識的增強，汽車尾氣排放的要求越來越嚴格。三元催化器是汽車排氣系統(tǒng)中最重要的機外凈化裝置。本文以豐田卡羅拉的三元催化器為分析對象，介紹了三元催化器的工作原理，探究常見的故障診斷及其排除方法和檢修注意事項，希望能為相關(guān)維修技術(shù)人員提供一定的借鑒作用。

Abstract： With the enhancement of environmental protection consciousness， the requirements of automobile exhaust emission are more and more strict. Three-way catalytic converter is the most important external purification device in automobile exhaust system. This paper takes Toyota Corolla's three-way catalytic converter as the analysis object， introduces the working principle of the three-way catalytic converter， explores the common fault diagnosis and troubleshooting methods and maintenance precautions， hoping to provide certain reference for relevant maintenance technicians.

關(guān)鍵詞：三元催化器;工作原理;故障診斷

Key words： three-way catalytic converter;working principle;fault diagnosis

中圖分類號：U472? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-957X（2020）24-0156-02

0? 引言

隨著經(jīng)濟的發(fā)展，汽車幾乎走進家家戶戶，它給人們的出行帶來了便利，同時也產(chǎn)生CO、氮氧化物、碳氫化合物等有害氣體，對環(huán)境造成了很大的危害。為了改善這一問題，通常汽車都會安裝三元催化器。它可以將這些有害物質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)闊o害氣體。一旦三元催化器發(fā)生故障，不僅會造成空氣污染而且還會增加油耗。因此，對三元催化器故障的診斷與排除至關(guān)重要。本文以豐田卡羅拉汽車為例簡要分析三元催化器故障的診斷與排除。

1? 三元催化器功能及工作原理

汽車三元催化器的工作原理是：汽車排氣管排除的尾氣流到汽車凈化裝置，經(jīng)過三元催化器時，三元催化器中凈化劑能提高一氧化碳（CO）、碳氫化合物（HC）和氮氧化合物（NOX）的活性，高溫有害氣體的活性提高可以很大程度上促進它們進行氧化-還原反應(yīng)。通過氧化還原反應(yīng)，有害氣體中的一氧化碳轉(zhuǎn)化為為二氧化碳;碳氫化合物轉(zhuǎn)化為為水和二氧化碳（CO2）;氮氧化合物被還原成氮氣（N2）和氧氣（O2），如圖1所示。

2? 常見故障

2.1 三元催化器氣道堵塞? 汽車低速行駛時間過長，會促進催化器中有害氣體濃度迅速增大，CO等氣體含量迅速升高就會造成汽車三元催化器堵塞。這種情況下拆下前部三元催化器之后會明顯發(fā)現(xiàn)前部積碳嚴重，后部較干凈。如果正常高速行駛或者是在跑長途的汽車時，你會發(fā)現(xiàn)它的三元催化器較為干凈。另外，缸蓋墊的內(nèi)部密封不良，也會直接導(dǎo)致三元催化器得污染甚至堵塞。因為密封不良容易導(dǎo)致冷卻液進入燃燒室，這會造成三元催化器污染甚至堵塞。

2.2 三元催化器失效? 三元催化器失效的原因有很多，最主要包括以下三種：①化學(xué)中毒：化學(xué)中毒現(xiàn)象是國內(nèi)車輛常見的現(xiàn)象，主要與汽車燃油和所用潤滑油的品質(zhì)較差有關(guān)。燃料中的氯化鉛和鋅會直接造成大量重金屬物質(zhì)沉淀，妨礙磷和HC的轉(zhuǎn)化，硫與車用潤滑油中的鋅發(fā)生反應(yīng)后會形成氯化物，氯化物附著在它的載體表面，這會直接導(dǎo)致三元催化器凈化劑失活。三元催化器最怕硫、磷、硅、一氧化碳等物質(zhì)的污染。然而汽油和機油中都有硫和磷，而且國內(nèi)機油和汽油中含量都比較高，這都容易造成三元催化器的失效。長時間低速行駛汽車會容易產(chǎn)生車較多的一氧化碳，現(xiàn)代汽車發(fā)展迅速國內(nèi)轎車多因而像發(fā)達城市的交通都比較擁堵，容易造成一氧化碳過多，造成汽車三元催化器的失效。②高溫失活：發(fā)動機排出氣體的溫度可達900℃，在如此高的溫度下，三元催化器的組成物質(zhì)鉑、鈀、銠極易發(fā)生揮發(fā)，這將直接導(dǎo)致三元催化劑失效。③載體表面積碳、堵塞：這是指溫度較低時，發(fā)動機排出的碳附著在三元催化器載體的表面，導(dǎo)致催化器載體的孔隙堵塞[1]。堵塞油路會直接使發(fā)動機發(fā)生動力供給不足甚至無法正常啟動，這些也是許多車輛無力的主要原因。

3? 三元催化器故障診斷與排除

3.1 利用風(fēng)速儀診斷三元催化器是否堵塞? 風(fēng)速儀是在修車中常見的工具如圖2所示，在檢測汽車空調(diào)時就會用到，這里就來談?wù)勶L(fēng)速儀如何用于檢測三元催化器是否堵塞。如果發(fā)動機是正常的，就可以用風(fēng)速儀來測量車輛怠速時尾氣排放速度，然后在不同的轉(zhuǎn)速下的尾氣排放速度，取幾個參考值，然后與懷疑三元催化器發(fā)生堵塞的車輛作比較，如果比參考值低就可以發(fā)現(xiàn)是三元催化器堵塞。這種方法不僅可以判斷三元催化器是否堵塞，甚至可以診斷三元催化器的堵塞程度，簡便易行[3]。

3.2 其他診斷方法? ①真空表法：汽車啟動后，將其轉(zhuǎn)速控制在2500轉(zhuǎn)左右，若真空表能夠恢復(fù)為起始數(shù)值，并且能夠維持15秒以上。說明三元催化器正常，反之則說明堵塞。②紅外線法：用紅外溫度檢測儀檢測三元催化器進排氣口的溫差，如果溫差小于10度，則說明三元催化器堵塞嚴重，必須及時更換。③汽車尾氣排放測試法：在怠速的情況下對汽車尾氣中CO、HC的含量進行檢測，如果一氧化碳含量大于1%，HC的含量大于200ppm，那么三元催化器很可能堵塞。④冷卻液溫度檢測法：如果三元催化器堵塞，會直接導(dǎo)致廢氣無法快速排出，進而使發(fā)動機溫度過高，因此冷卻溫度不明原因過高，很可能是三元催化器堵塞。

4? 案例分析一

4.1 故障現(xiàn)象? 一臺豐田卡羅拉打不著火故障。該車已經(jīng)行駛了21萬公里，此車在跑完高速后經(jīng)過一段路時。感覺加速無力，走了大概六七千米就熄火了。而且多次故障燈亮起，第二天故障燈又自行熄滅。

4.2 故障原因分析? ①氧傳感器故障;②進排氣系統(tǒng)故障;③燃油控制系統(tǒng)故障;④三元催化器故障。

4.3 故障診斷與排除? 首先查看車子發(fā)動機的外表沒有發(fā)現(xiàn)異常。其次確認啟動發(fā)動機時有明顯的抖動著車的現(xiàn)象。因為故障燈曾點亮過，所以解碼器進行故障檢測，解碼儀檢測出氧傳感器源代碼。修正后發(fā)現(xiàn)仍然打不著車，所以將檢測的重點放在進排氣系統(tǒng)、點火系統(tǒng)。首先對汽缸進行高壓跳火檢查，發(fā)現(xiàn)高壓分火線有一個藍色的高壓火花跳出，然后用塞尺接上每個燃油汽缸的壓力標(biāo)準表，測量每個燃油汽缸的壓力標(biāo)準為2.8kg/cm，最后控制在燃油壓力標(biāo)準27～3.2kg/cm內(nèi)[4]。之后再檢查噴油器，啟動發(fā)動機時，用手指去觸摸噴油器，如果有動作則說明噴油器正常。接著進行缸壓測試，如果每個汽缸的壓力都在90kPa以上，說明正常。在實際檢查過程中發(fā)現(xiàn)第一和第四缸火花塞和電極管都有燒蝕的現(xiàn)象。因此換上新的花塞，此時，雖可以著車，但還是感覺加不起太多的汽油。之后進行試車，發(fā)現(xiàn)發(fā)動機加速正常，說明很有可能時三元催化器堵塞造成的不著車現(xiàn)象，接下來檢測三元催化器工作是否正常。拆下三元催化用手電筒透光檢測法，發(fā)現(xiàn)三元催化器前部有一層黑色污垢附著在上面，只有少部分光線透過，由此可以知道是三元催化器堵塞嚴重造成的。

5? 案例分析二

5.1 故障現(xiàn)象? 一輛豐田卡羅拉轎車，行駛里程21萬km?？蛻舴从承枰獑佣啻尾拍芷饎榆囕v，早晨起動車輛特別困難。首先檢查儀表上的所有發(fā)動機控制燈和故障報警指示燈，查看是否有故障報警，用道通708診斷儀表來檢查所有發(fā)動機的控制燈和診斷單元，沒有發(fā)動機故障報警代碼數(shù)據(jù)存儲[4]。在早晨和冷車起動時，為了有效避免因汽油泵長時間的停放，汽油泵止回閥的泄壓，使得燃油系統(tǒng)的壓力低，導(dǎo)致的混合氣火花塞過稀，車輛不易進行起動，維修技師在早晨冷車起動前通常會先開關(guān)汽油泵點火開關(guān)2次，先讓混合燃油泵連續(xù)運轉(zhuǎn)2次建立一定的油壓后再進行起動，起動困難的現(xiàn)象依舊。

5.2 故障原因分析? ①汽車發(fā)動機點火控制系統(tǒng)主要元件發(fā)生故障：點火線圈中一些電子元件以及線圈老化、火花塞和鋼絲匝間電子元件發(fā)生短路、火花塞積碳過多、火花塞內(nèi)部的電極元件受到燒蝕、點火驅(qū)動線圈鋼絲匝間隙變大，都會引起汽車起動困難。②汽車進氣歧管絕對壓力控制傳感器（map）故障：進氣歧管絕對壓力控制傳感器能夠監(jiān)測汽車進氣歧管壓力，并把它直接轉(zhuǎn)化成交流電信號，之后將信號傳給壓力控制管理單元，作為決定基本噴油量的重要依據(jù)。如果這個傳感器發(fā)生故，很容易引起汽車起動困難。③發(fā)動機進氣系統(tǒng)故障：發(fā)動機進氣道和進氣歧管積碳漏氣，有額外的大量空氣和燃油進入，導(dǎo)致可燃混合氣歧管積碳過稀;進氣道、進氣門歧管的積碳和發(fā)動機燃燒室的混合氣歧管積碳過多，起動時歧管噴出的空氣和燃油會被這些進氣歧管積碳大量的吸收，使得起動時的可燃汽油混合氣歧管積碳過稀，導(dǎo)致起動的車輛不易正常的起動，吸附在這些進氣歧管積碳上的空氣在燃油飽和后又進入會迅速使可燃的混合氣變濃，使得起動容易導(dǎo)致車輛的起動困難。④三元催化器堵塞：三元催化器隔熱墊層防震材料墊層可以保護并支撐著整個載體，墊層一旦松動、脫落造成三元催化器導(dǎo)管堵塞等等都會直接造成排氣不暢[4]。

5.3 故障診斷與排除? 點火線圈：點火線圈沒有損壞，檢查高壓火花，在起動時有藍白色的火花，說明點火線圈并無問題。檢查進氣歧管：測量傳感器各線束是否連接良好，電壓是否正常。檢查三元催化器：首先檢查排氣管及三元催化器表面是否有損壞，用橡膠錘輕輕敲擊三元催化器，如果三元催化器內(nèi)有響聲，說明載體出現(xiàn)松動。拆開排氣管與三元催化器之間的連接法蘭，起動發(fā)動機，順利著車，加速極為順暢。拆下三元催化器檢查，發(fā)現(xiàn)三元催化器內(nèi)部載體的孔隙堵塞，排氣壓力推動載體移動，造成排氣間歇堵死，同時導(dǎo)致發(fā)動機起動困難現(xiàn)象。換掉三元催化器就好了。

6? 總結(jié)

本文主要介紹了三元催化器的工作原理，分析了三元催化器的常見故障以以及排除方法。

參考文獻：

[1]韓素芹.三元催化器失效原因[J].設(shè)備管理與維修，2004（010）：38.

[2]劉雙源.三元催化器的性能分析與故障檢修[J].汽車工業(yè)研究，2016（1）：143-144.

[3]彭本忠.利用風(fēng)速儀檢測診斷三元催化器堵塞故障[J].汽車維修，2015（10）：26-28.

[4]李新偉.轎車三元催化器的故障檢修與失效防護[J].汽車實用技術(shù)，2017（19）：165-167.