丰田卡罗拉三元催化器故障检测与排除

詹华

摘要：随着环保意识的增强，汽车尾气排放的要求越来越严格。三元催化器是汽车排气系统中最重要的机外净化装置。本文以丰田卡罗拉的三元催化器为分析对象，介绍了三元催化器的工作原理，探究常见的故障诊断及其排除方法和检修注意事项，希望能为相关维修技术人员提供一定的借鉴作用。

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.

关键词：三元催化器;工作原理;故障诊断

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

中图分类号：U472                                      文献标识码：A                                文章编号：1674-957X（2020）24-0156-02

0  引言

随着经济的发展，汽车几乎走进家家户户，它给人们的出行带来了便利，同时也产生CO、氮氧化物、碳氢化合物等有害气体，对环境造成了很大的危害。为了改善这一问题，通常汽车都会安装三元催化器。它可以将这些有害物质转变为无害气体。一旦三元催化器发生故障，不仅会造成空气污染而且还会增加油耗。因此，对三元催化器故障的诊断与排除至关重要。本文以丰田卡罗拉汽车为例简要分析三元催化器故障的诊断与排除。

1  三元催化器功能及工作原理

汽车三元催化器的工作原理是：汽车排气管排除的尾气流到汽车净化装置，经过三元催化器时，三元催化器中净化剂能提高一氧化碳（CO）、碳氢化合物（HC）和氮氧化合物（NOX）的活性，高温有害气体的活性提高可以很大程度上促进它们进行氧化-还原反应。通过氧化还原反应，有害气体中的一氧化碳转化为为二氧化碳;碳氢化合物转化为为水和二氧化碳（CO2）;氮氧化合物被还原成氮气（N2）和氧气（O2），如图1所示。

2  常见故障

2.1 三元催化器气道堵塞  汽车低速行驶时间过长，会促进催化器中有害气体浓度迅速增大，CO等气体含量迅速升高就会造成汽车三元催化器堵塞。这种情况下拆下前部三元催化器之后会明显发现前部积碳严重，后部较干净。如果正常高速行驶或者是在跑长途的汽车时，你会发现它的三元催化器较为干净。另外，缸盖垫的内部密封不良，也会直接导致三元催化器得污染甚至堵塞。因为密封不良容易导致冷却液进入燃烧室，这会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，最主要包括以下三种：①化学中毒：化学中毒现象是国内车辆常见的现象，主要与汽车燃油和所用润滑油的品质较差有关。燃料中的氯化铅和锌会直接造成大量重金属物质沉淀，妨碍磷和HC的转化，硫与车用润滑油中的锌发生反应后会形成氯化物，氯化物附着在它的载体表面，这会直接导致三元催化器净化剂失活。三元催化器最怕硫、磷、硅、一氧化碳等物质的污染。然而汽油和机油中都有硫和磷，而且国内机油和汽油中含量都比较高，这都容易造成三元催化器的失效。长时间低速行驶汽车会容易产生车较多的一氧化碳，现代汽车发展迅速国内轿车多因而像发达城市的交通都比较拥堵，容易造成一氧化碳过多，造成汽车三元催化器的失效。②高温失活：发动机排出气体的温度可达900℃，在如此高的温度下，三元催化器的组成物质铂、钯、铑极易发生挥发，这将直接导致三元催化剂失效。③载体表面积碳、堵塞：这是指温度较低时，发动机排出的碳附着在三元催化器载体的表面，导致催化器载体的孔隙堵塞[1]。堵塞油路会直接使发动机发生动力供给不足甚至无法正常启动，这些也是许多车辆无力的主要原因。

3  三元催化器故障诊断与排除

3.1 利用风速仪诊断三元催化器是否堵塞  风速仪是在修车中常见的工具如图2所示，在检测汽车空调时就会用到，这里就来谈谈风速仪如何用于检测三元催化器是否堵塞。如果发动机是正常的，就可以用风速仪来测量车辆怠速时尾气排放速度，然后在不同的转速下的尾气排放速度，取几个参考值，然后与怀疑三元催化器发生堵塞的车辆作比较，如果比参考值低就可以发现是三元催化器堵塞。這种方法不仅可以判断三元催化器是否堵塞，甚至可以诊断三元催化器的堵塞程度，简便易行[3]。

3.2 其他诊断方法  ①真空表法：汽车启动后，将其转速控制在2500转左右，若真空表能够恢复为起始数值，并且能够维持15秒以上。说明三元催化器正常，反之则说明堵塞。②红外线法：用红外温度检测仪检测三元催化器进排气口的温差，如果温差小于10度，则说明三元催化器堵塞严重，必须及时更换。③汽车尾气排放测试法：在怠速的情况下对汽车尾气中CO、HC的含量进行检测，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冷却液温度检测法：如果三元催化器堵塞，会直接导致废气无法快速排出，进而使发动机温度过高，因此冷却温度不明原因过高，很可能是三元催化器堵塞。

4  案例分析一

4.1 故障现象  一台丰田卡罗拉打不着火故障。该车已经行驶了21万公里，此车在跑完高速后经过一段路时。感觉加速无力，走了大概六七千米就熄火了。而且多次故障灯亮起，第二天故障灯又自行熄灭。

4.2 故障原因分析  ①氧传感器故障;②进排气系统故障;③燃油控制系统故障;④三元催化器故障。

4.3 故障诊断与排除  首先查看车子发动机的外表没有发现异常。其次确认启动发动机时有明显的抖动着车的现象。因为故障灯曾点亮过，所以解码器进行故障检测，解码仪检测出氧传感器源代码。修正后发现仍然打不着车，所以将检测的重点放在进排气系统、点火系统。首先对汽缸进行高压跳火检查，发现高压分火线有一个蓝色的高压火花跳出，然后用塞尺接上每个燃油汽缸的压力标准表，测量每个燃油汽缸的压力标准为2.8kg/cm，最后控制在燃油压力标准27～3.2kg/cm内[4]。之后再检查喷油器，启动发动机时，用手指去触摸喷油器，如果有动作则说明喷油器正常。接着进行缸压测试，如果每个汽缸的压力都在90kPa以上，说明正常。在实际检查过程中发现第一和第四缸火花塞和电极管都有烧蚀的现象。因此换上新的花塞，此时，虽可以着车，但还是感觉加不起太多的汽油。之后进行试车，发现发动机加速正常，说明很有可能时三元催化器堵塞造成的不着车现象，接下来检测三元催化器工作是否正常。拆下三元催化用手电筒透光检测法，发现三元催化器前部有一层黑色污垢附着在上面，只有少部分光线透过，由此可以知道是三元催化器堵塞严重造成的。

5  案例分析二

5.1 故障现象  一辆丰田卡罗拉轿车，行驶里程21万km。客户反映需要启动多次才能起动车辆，早晨起动车辆特别困难。首先检查仪表上的所有发动机控制灯和故障报警指示灯，查看是否有故障报警，用道通708诊断仪表来检查所有发动机的控制灯和诊断单元，没有发动机故障报警代码数据存储[4]。在早晨和冷车起动时，为了有效避免因汽油泵长时间的停放，汽油泵止回阀的泄压，使得燃油系统的压力低，导致的混合气火花塞过稀，车辆不易进行起动，维修技师在早晨冷车起动前通常会先开关汽油泵点火开关2次，先让混合燃油泵连续运转2次建立一定的油压后再进行起动，起动困难的现象依旧。

5.2 故障原因分析  ①汽车发动机点火控制系统主要元件发生故障：点火线圈中一些电子元件以及线圈老化、火花塞和钢丝匝间电子元件发生短路、火花塞积碳过多、火花塞内部的电极元件受到烧蚀、点火驱动线圈钢丝匝间隙变大，都会引起汽车起动困难。②汽车进气歧管绝对压力控制传感器（map）故障：进气歧管绝对压力控制传感器能够监测汽车进气歧管压力，并把它直接转化成交流电信号，之后將信号传给压力控制管理单元，作为决定基本喷油量的重要依据。如果这个传感器发生故，很容易引起汽车起动困难。③发动机进气系统故障：发动机进气道和进气歧管积碳漏气，有额外的大量空气和燃油进入，导致可燃混合气歧管积碳过稀;进气道、进气门歧管的积碳和发动机燃烧室的混合气歧管积碳过多，起动时歧管喷出的空气和燃油会被这些进气歧管积碳大量的吸收，使得起动时的可燃汽油混合气歧管积碳过稀，导致起动的车辆不易正常的起动，吸附在这些进气歧管积碳上的空气在燃油饱和后又进入会迅速使可燃的混合气变浓，使得起动容易导致车辆的起动困难。④三元催化器堵塞：三元催化器隔热垫层防震材料垫层可以保护并支撑着整个载体，垫层一旦松动、脱落造成三元催化器导管堵塞等等都会直接造成排气不畅[4]。

5.3 故障诊断与排除  点火线圈：点火线圈没有损坏，检查高压火花，在起动时有蓝白色的火花，说明点火线圈并无问题。检查进气歧管：测量传感器各线束是否连接良好，电压是否正常。检查三元催化器：首先检查排气管及三元催化器表面是否有损坏，用橡胶锤轻轻敲击三元催化器，如果三元催化器内有响声，说明载体出现松动。拆开排气管与三元催化器之间的连接法兰，起动发动机，顺利着车，加速极为顺畅。拆下三元催化器检查，发现三元催化器内部载体的孔隙堵塞，排气压力推动载体移动，造成排气间歇堵死，同时导致发动机起动困难现象。换掉三元催化器就好了。

6  总结

本文主要介绍了三元催化器的工作原理，分析了三元催化器的常见故障以以及排除方法。

参考文献：

[1]韩素芹.三元催化器失效原因[J].设备管理与维修，2004（010）：38.

[2]刘双源.三元催化器的性能分析与故障检修[J].汽车工业研究，2016（1）：143-144.

[3]彭本忠.利用风速仪检测诊断三元催化器堵塞故障[J].汽车维修，2015（10）：26-28.

[4]李新伟.轿车三元催化器的故障检修与失效防护[J].汽车实用技术，2017（19）：165-167.