轎車三元催化器的故障檢修與失效防護

李新偉

（廣州市交通高級技工學校，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

李新偉

（廣州市交通高級技工學校，廣東 廣州 510000）

為控制汽車排放污染，現代汽車大多裝有尾氣凈化裝置。文章以廣州本田2.4L轎車不能啟動的故障為例，經分析、檢測，最終找出故障原因是三元催化器損壞失效。并對三元催化器出現故障的原因、檢修方法進行了分析探討，對預防三元催化器早期失效提出了使用注意事項，希望對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

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

前言

目前，我國汽車保有量不斷增大，汽車尾氣對環境的污染不容忽視，因此對汽車尾氣的排放要求也越來越高。三元催化器的出現對改善汽車尾氣排放起著非常重要的作用，但當它出現故障時，不但無法控制尾氣，而且會嚴重響發動機工況，甚至出現車輛不能啟動的情況。因此，對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。筆者通過一個實例進行了這方面的探討分析。

1 故障現象

筆者曾經在朋友經營的一間汽車維修廠接觸過一輛廣州本田2.4L奧德賽轎車，該車出現了不能啟動故障。經了解，該車已行駛了201000Km。根據車主反映，此車在跑完高速公路后經過一段顛簸路段時，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。

2 故障診斷與分析

2.1 故障診斷

車主陳述，該車很少進行保養。出現故障前的三個月曾經在路邊檔口檢修過一次，故障情況是跑高速時感覺加速無力，油耗比以前大了許多。檢修時清洗了油路，更換了三濾。檢修后車主感覺效果好了一點，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動機故障燈異常亮起，但到第二天燈不亮了。于是沒在意，沒有及時把車送去檢修。

筆者首先查看發動機外表，未發現異常；啟動車子，發動機起動了一下很快就熄火了，之后再也無法啟動；采用人工讀取故障碼，但調不出任何故障碼。

考慮到故障燈只是曾經亮過，很有可能是間歇性故障，再加上氧傳感器只作為提供一個修正信號，不可能導致啟動不了車。鑒于故障發生的突然性，同時又有明顯的啟動征兆，故也暫不考慮啟動系統故障。而重點放在點火系、燃油供給系及進、排氣系統。

經檢查，高壓分火線有強烈火花跳出；測得燃油壓力2.9 Kg/cm2在標準2.7～3.2Kg/ cm2內；啟動的同時用聽診器對準噴油器也能聽到清脆的動作聲；用點火正時槍檢查啟動時的點火提前角在上止點附近，稍偏遲，說明無明顯異常。拆下火花塞，進行氣缸壓力測試，所測數據及原車氣缸壓力規定值范圍如表1所示：

表1 氣缸壓力數據

從上表可以看出，氣缸壓力都很正常，但發現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，標準為：1.0～1.1mm，偏大了一些。換上新的火花塞，起動征兆明顯很多，但仍無法啟動。

2.2 疑點分析

為什么火花塞會被燒得如此黑且濕？

根據故障診斷，各項參數基本上在標準范圍內，而火花塞被燒得如此黑且濕，同時打不著了車，這一般都是因為混合氣太濃才會發生。針對這種現象，筆者對進氣歧管絕對壓力傳感器和噴油器進行詳細檢查，情況如下。

（1）進氣歧管絕對壓力傳感器（MAP）的檢查

此車的進氣歧管絕對壓力傳感器安裝在節氣門體上，檢測進氣壓力的變化并把它轉化為電信號傳給電腦，作為決定基本噴油量的重要依據之一。筆者靜態測量了進氣歧管絕對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，將點火開關打到“on”檔，測得1號與2號、2號與3號端子之間的電壓都在標準值5V左右。如圖1所示：

（2）噴油器的檢查

筆者用全自動超聲波噴射器清洗機清洗和檢測噴油器。在清洗過程中，檢查到噴油器的噴射工況及在規定時間內的噴油量都符合要求，而且沒有滴油現象。這表明不是“淹缸”引起的打不著車。

（3）起動時的動態數據流檢查

接上HDS專用檢測儀，連續啟動馬達觀察各數據流的變化。結果顯示進氣系統真空度數值由最初的大氣壓101KPa轉變為90KPa又慢慢左右波動；噴油脈寬在5.75ms附近波動；氧傳感器的輸出電壓為3.85V，正常輸出電壓應該在0～1V內變動，可見明顯偏大。換上同一型號的氧傳感器再試，輸出電壓基本沒變，證明氧傳感器本身沒有故障。

由此可見，該車連續打火時真空度變化不大，而氧傳感器輸出數值明顯偏大，證明是啟動時氣缸吸氣量不夠、廢氣中混合氣太濃。在其它系統都正常工作情況下，很有可能是排氣不暢所致。此時，啟動發動機，同時用手堵住排氣管出口，感覺沒什么壓力，說明排氣系統確實存在問題。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，搖動排氣管能聽見前部三元催化器內有“啦啦”異響，表明很有可能是三元催化器出現故障。

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

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；隔熱防震墊層保護并支撐著載體。基本結構如圖2所示。由于它的結構緊密，在排氣管中最容易造成堵塞。

汽車尾氣中的一氧化碳（CO）、碳氫化合物（HC）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，在高溫下進行氧化、還原反應，轉換成二氧化碳（CO2）、水（H20）和氮氣（N2）。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法，如圖3所示。結果發現前部載體結構損壞，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，發動機可以正常啟動。隨后再次使用HDS專用檢測儀對全部數據檢測，未見異常。用廢氣檢測儀檢測尾氣，所測數據符合排放要求。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

在正常情況下，三元催化器使用壽命可達八萬公里以上(國產的也能達到五萬公里以上)。由于三元催化器的工作要求嚴格，如果使用不當，將會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，通常催化轉化器的起燃溫度在250—350℃，正常工作溫度一般在350—700℃。而當溫度超過850—1000℃時，其內涂層的催化劑很可能會脫落，載體碎裂。

催化器降低碳氫化合物(HC)和一氧化碳(CO)這兩種有害物質是通過在催化器內部進行燃燒使其轉化為水(H2O)及二氧化碳(CO2)而實現的。而這種反應會產生熱量，發動機工作正常情況下，這兩種成分的含量適當，燃燒所產生的熱量會使催化器保持在最佳工作溫度附近，而發動機工作出現異常時排氣中這兩種成分的含量遠遠超過正常情況。燃燒所產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；

（2）點火時間過遲；

（3）個別缸失火不工作；

（4）噴油正常但啟動困難；

（5）混合氣過濃；

（6）發動機燒機油等。

4.2 慢性中毒

催化劑對硫、鉛、磷、鋅等元素非常敏感，硫和鉛來自于汽油，磷和鋅來自于潤滑油，這四種物質及它們在發動機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”現象。

因此，日常使用中，應避免使用標號低、含硫高的劣質汽油或含鉛汽油；同時若發現曲軸箱竄氣、空氣濾清器過臟、燃油壓力過高、水溫傳感器失效，點火系統和電氣系統有故障，均需及時送修處理。

4.3 氧傳感器失效

為使廢氣催化率達到最佳(90%以上)，必然在發動機排氣管中安裝氧傳感器并實現閉環控制，其工作原理是氧傳感器將測得廢氣中氧的濃度，轉換成電信號后發送給ECU，使發動機的空燃比控制在一個狹小的、接近理想的區域內(14.7：1)，若空燃比大時，雖然CO和HC的轉化率略有提高，但NOX的轉化率急劇下降為20%，因此必須保證最佳的空燃比，實現最佳的空燃比，關鍵是要保證氧傳感器工作正常。如果燃油中含鉛、硅就會造成氧傳感器中毒。此外使用不當，還會造成氧傳感器積碳、陶瓷碎裂、加熱器電阻絲燒斷、內部線路斷脫等故障。氧傳感器的失效會導致空燃比失準，排氣狀況惡化，催化轉化器效率降低，長時間會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

當汽車長期工作于低溫狀態時，三元催化器無法啟動，發動機排出的炭煙會附著在催化劑的表面，造成無法與CO和HC接觸，長期下來，便使載體的孔隙堵塞，影響其轉化效能。對此可對三元催化器定期進行清洗。

可以每隔1萬km將三元清洗劑罐接入進氣總管的任意一根真空管上，起動發動機，保持2000～2500r/min運轉，利用發動機工作時進氣系統內的真空度將三元清洗劑逐漸吸入，每次清洗通常需要20～25min，直至罐內清洗劑用完為止。通過此種方法，可以有效地清洗進氣門、燃燒室、氧傳感器、三元催化器。使其恢復到正常的工作狀態，用此法就不會出現氧傳感器和三元催化器因堵塞而報廢的故障了。4缸發動機用1罐清洗劑即可，6缸和8缸機需用2罐清洗劑。

5 結束語

上述案例中的轎車是因缺少保養，再加上撞過排氣管，造成三元催化器初步損壞，導致排氣不暢，進氣歧管真空度下降。由于進氣量由絕對壓力傳感器檢測，輸出偏大的信號，而導致混合氣偏濃，燃燒不完全，在排氣管內進行二次燃燒，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，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，最終導致發動機不能啟動。

為了避免類似故障的發生，筆者建議廣大車主應注意使用符合標號的優質燃油，定期對車輛進行保養，發現車輛異常及時送修，保持發動機良好的工作狀態。另外，在駕駛過程中應特別注意不要“拖底”，因為碰撞后很容易使里面載體結構破碎，造成排氣系統堵塞。

[1] 廣州本田雅閣轎車維修手冊[M].日本:本田技研工業株式會社.2004.

[2] 曹紅兵.現代汽車電子控制技術[M].北京:機械工業出版社.2012,36-136.

[3] 欒琪文.廣州本田車系發動機維修精華[M].沈陽：遼寧科學技術出版社,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 文獻標識碼：A 文章編號：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技工學校。