關于轎車三元催化器的故障檢修分析與失效防護探討

楊華

摘要：轎車三元催化器對汽車尾氣處理十分重要，如果出現故障，將會影響發動機的使用壽命，也會導致汽車不能正常行駛，在汽車日常工作過程中，需要對發動機進行定期維護，及時處理三元催化器出現的問題。通過對轎車三元催化器的功能與工作原理進行分析，探究三元催化器在檢測方式與維護，并對失效防護的策略進行了有效的探討。

關鍵詞：轎車;三元催化器;故障檢測

0 ?引言

隨著我國轎車使用率不斷的增加，環境污染問題十分嚴重，對轎車尾氣的處理，也成為人們十分關注的問題。三元催化器對改善轎車尾氣中有害氣體的處理十分重要，如果三元催化器出現故障時，就不能有效地對尾氣中的有害成分進行處理，嚴重的情況下，會影響轎車發動機的工況，導致車輛不能啟動。因此，對轎車三元催化器的維護，對提高轎車尾氣處理十分重要。

1 ?三元催化器的功用與工作原理

1.1 三元催化器的工作原理

三元催化器主要是在催化劑的促進作用下，將轎車排放尾氣中的CO、HC和NOX（氮氧化合物）等有害的氣體經過化學反應處理，將其轉換為無害氣體進行排出的一種排氣凈化裝置，以達到汽車尾氣的排放標準，是汽車尾氣處理的重要裝置。一般情況下，汽車的尾氣處理主要采用的是金屬鉑、銠等物質作尾氣處理的催化劑。在尾氣處理過程中，這些催化劑不參與具體的化學反應過程中，只是促進化學反應的過程，提高尾氣CO、HC和NOX（氮氧化合物）等有害的氣體處理的反應速度，不是化學反應物的組成部分。

三元催化器的基本組成結構一般都比較簡單，主要包括載體、尾氣處理裝置、催化劑涂層、隔熱防震墊層、殼體和各種尾氣輸出連接管等組成，各個組成之間是相互連接在一起，載體的功能支撐著催化劑涂層的骨架，是尾氣處理的重要組成部分，呈蜂窩狀態，不同的轎車，催化劑的組成成分不同，隔熱防震墊環主要功能是保護整個催化器系統在轎車運動時不會損壞，由于它的結構緊密，如果處理不好，往往容易造成排氣管堵塞，影響著三元催化器的使用壽命。三元催化器的使用環境非常嚴格，如果發動機的調節不當或者混合氣體過濃與過弱等現象，都會造成三元催化器嚴重過熱，以及氣缸缺火的情況下，也會造成三元催化器的阻塞等現象。

1.2 三元催化器的檢查

如果三元催化器出現問題時，容易造成氧傳感器輸出數值偏大，從而就會導致發動機啟動時的氣缸在吸氣時不能滿足要求，導致氣缸中的廢氣混合濃度太高，進而影響著發動機的正常工作。在三元催化器出現問題，首先需要將其卸下進行檢測，可以采用手電筒透光檢測的方式進行，通過對三元催化器的透光性能進行分析，如圖1所示。

如果催化器的前部載體出現脫落的情況下，會導致內部的隔熱層脫落，燒毀并附在載體上，檢測時，只會有少量的光線透過或者不出現透光的情況，這就說明三元催化器已經嚴重堵塞，或者損壞。這是造成三元催化器損壞的主要原因，在日常維護保養時就需要結合具體的堵塞情況，進行有效維護處理，如果三元催化器的透光性能良好，說明三元催化器性能良好，不存在堵塞的問題。

1.3 三元催化器的更換

當三元催化器出現堵塞等情況時，就需要更換相應的元器件，結合具體元器件的損失情況，選擇合適的方法進行處理，在換上新的三元催化器及排氣管接口墊前，要對氧傳感器表面的積碳進行清除，在清除積碳時，要求按照一定程度進行清洗，保證不能損壞氧傳感器，在清洗完成之后，才能將新的三元催化器安裝，汽車的發動機才能正常啟動，然后，采用專門的SIDS專用檢測儀設備，對尾氣進行檢測，如果符合排放的要求，才能算清除故障。

2 ?三元催化器失效原因分析及日常使用防護

三元催化器在使用的過程中，造成其不能正常工作的因素比較多，需要結合具體的情況，對其進行定期的維護與保養，及時消除一些不良的因素，清除氧傳感器上的積碳等，才能保證其正常的工作。

2.1 溫度過高

在一般情況下，三元催化器只有加熱到一定溫度后，才具有氧化與還原的能力，才能正常的工作，催化器的轉換器起燃溫度在250-300℃，正常工作時要求溫度保持在350-700℃，如果長時間的工作溫度超過了這個范圍，就會導致催化器內部的涂層脫落，載體碎裂，最終導致催化器堵塞，影響催化器的正常工作。催化器的功能是降低碳氫化合物（HC）和一氧化碳（CO）等有害氣體，它們在燃燒的過程中，會產生大量的水與二氧化碳，同時也會產生大量的熱量，在正常工作情況，二者含量比較合適，催化器能夠保持在正常的工作范圍內，如果出現異常時，二者含量增加，發生的熱量也增加，燃燒就會超過工作的上限，導致催化器損壞。三元催化轉換器會因過熱而受損，容易造成發動機的點火不良，在混合燃燒的情況下，也會形成碳顆粒，造成三元催化器堵塞，這樣也會導致三元催化器的排氣背壓增大，進而導致發動機的性能下降，影響著整車的行駛效果。在日常車輛使用中，要注意如下問題：

①不能長時間的讓發動機怠速空轉，容易導致催化器積碳;

②轎車的點火時間過長等，點火時間過遲，導致汽油不容充分燃燒，造成催化器表面積碳，長時間就會影響催化器的損壞;

③注意汽車的個別缸失火處在不工作的狀態;

④轎車啟動時噴油正常，但啟動時比較困難;

⑤發動機內的混合氣過濃以及出現燒機油的現象等，也會造成積碳現象的發生，影響這催化器的使用壽命。

2.2 慢性中毒

三元催化器的催化劑對一些有毒元素非常敏感，如果與一些有毒的元素接觸，就會發生氧化，造成催化器的堵塞，例如硫、鉛、磷、鋅等元素，對三元催化器的影響十分大，在這些有毒元素中，不同的有毒元素來自不同的地方，例如汽油中含有鉛與硫，潤滑油中含有磷與鋅等物質，它們在汽車發動機中燃燒后形成的氧化物顆粒往往都比較大，很容易被吸收在催化物的表面，對三元催化器造成堵塞，導致催化劑無法與廢氣接觸，影響著催化劑的正常工作，這就就失去了催化劑應有的作用，導致三元催化器產生“慢性中毒”的現象，也就不會有效的對汽車尾氣中的有害氣體進行處理。所以，在日常車輛行駛的過程中，需要對三元催化器進行保護，一般不要使用標號低、含硫高的劣質汽油，或者使用含鉛汽油，它們在發動機內燃燒后，容易產生大量的顆粒，覆蓋在三元催化器的表面，為了減少催化器慢性中毒的現象，需要認真處理，如果發現轎車的濾芯、點火系統等出現故障時，以及電子電氣系統等出現故障時，要及時進行維護。

2.3 三元催化器的氧傳感器失效

為了提高三元催化轉換器的工作效率，保證能夠對所有的尾氣進行凈化處理，在三元催化器的前面都安裝有氧傳感器，用以提高三元催化劑中的氧含量，同時氧傳感器還可以向發動機的控制單元提供反饋信號，提高尾氣的凈化效率，從而也能夠實現發動機中的混合氣空燃比的閉環控制。為使得催化劑的功能達到90%以上，需要在汽車的發動機排氣管中安裝氧傳感器，以達到對系統的閉環控制，通過氧傳感器對尾氣中的氧濃度進行檢測，然后將其轉換為電信號，并將其發送給ECU，以便于將發動機的空燃比控制在一個狹小的、接近理想的控制區域內（一般為14.7：1），如果空燃比過大，可以提高CO和HC的轉化率，但是對NOX的轉化率就會造成下降，所以要保證三元催化劑的氧傳感器的效率，如果在燃油中含有鉛、硅等化學元素，容易造成氧傳感器的慢性中毒，不及時處理的話，還會造成氧傳感器的積碳、陶瓷碎裂，嚴重時會導致氧傳感器的加熱電阻絲燒斷，或者造成氧傳感器的內部斷脫等，嚴重影響著轎車發動機的壽命，同理，在氧傳感器的失效或者中毒的情況，也會導致空燃比失準，進而使得發動機的排氣狀況惡化，催化的效率降低，如果不及時處理，還會降低氧轉換器的壽命。

2.4 表面積碳

三元催化器在表面出現積碳時，要得到正常及時的維護和保養，保證催化劑能夠與尾氣充分接觸，從而能夠保證發動機良好的技術狀況，能夠正常工作，否則三元催化器會因混合氣燃燒不夠充分，產生大量的積碳，造成過熱堵塞，造成三元催化器不能正常工作，引起發動機動力下降、熄火或啟動困難及尾氣超標等現象。如果汽車的發動機長時間處于低溫狀態下工作，汽油就會不充分的燃燒，容易出現大量的碳化顆粒，堆積在三元催化器的表面，導致三元催化器無法正常啟動，就會導致發動機排出的碳、煙附著在催化劑的表面，阻隔了催化劑與廢氣接觸，導致它不能與廢氣充分的接觸，造成催化劑無法與CO和HC充分接觸，使載體的孔隙堵塞，影響著三元催化器的使用效果，還容易造成三元催化器的氧傳感器性能失效，或者氧傳感器接觸不良的情況，這就需要定期對其進行清理，保證三元催化器能夠正常的工作，一般情況下，在每隔1萬公路需要將三元催化器進行清洗，保證催化劑能夠充分的與汽車廢棄接觸，要求每次清洗達到20-25分鐘，將三元催化器清洗罐接入任意一根真空管上，啟動發動機，保持發動機的轉速在2000-2500r/min，利用發動機的工作轉速對其進行徹底的清洗，使其能夠恢復正常的工作狀態，而且，在正常的情況下，4缸發動機采用1罐清洗劑清洗即可，而6缸或8缸的需要2罐清洗劑清洗就能夠滿足要求，達到徹底清洗的目的。

3 ?結束語

轎車的三元催化器對尾氣的處理具有十分重要的作用，在日常行車的過程中，建議使用優質的汽油，定期對汽車的發動機與三元催化器進行保養，在發現發動機出現異響時，需要加強對催化器的護理，以提高催化劑的使用效率，在具體維護的過程中，要注重對其進行有效的維護，將催化器上的積碳進行徹底清理，防止催化器慢性中毒，對氧傳感器進行定期保養，以提高三元傳感器的使用壽命。

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