关于轿车三元催化器的故障检修分析与失效防护探讨

杨华

摘要：轿车三元催化器对汽车尾气处理十分重要，如果出现故障，将会影响发动机的使用寿命，也会导致汽车不能正常行驶，在汽车日常工作过程中，需要对发动机进行定期维护，及时处理三元催化器出现的问题。通过对轿车三元催化器的功能与工作原理进行分析，探究三元催化器在检测方式与维护，并对失效防护的策略进行了有效的探讨。

关键词：轿车;三元催化器;故障检测

0  引言

随着我国轿车使用率不断的增加，环境污染问题十分严重，对轿车尾气的处理，也成为人们十分关注的问题。三元催化器对改善轿车尾气中有害气体的处理十分重要，如果三元催化器出现故障时，就不能有效地对尾气中的有害成分进行处理，严重的情况下，会影响轿车发动机的工况，导致车辆不能启动。因此，对轿车三元催化器的维护，对提高轿车尾气处理十分重要。

1  三元催化器的功用与工作原理

1.1 三元催化器的工作原理

三元催化器主要是在催化剂的促进作用下，将轿车排放尾气中的CO、HC和NOX（氮氧化合物）等有害的气体经过化学反应处理，将其转换为无害气体进行排出的一种排气净化装置，以达到汽车尾气的排放标准，是汽车尾气处理的重要装置。一般情况下，汽车的尾气处理主要采用的是金属铂、铑等物质作尾气处理的催化剂。在尾气处理过程中，这些催化剂不参与具体的化学反应过程中，只是促进化学反应的过程，提高尾气CO、HC和NOX（氮氧化合物）等有害的气体处理的反应速度，不是化学反应物的组成部分。

三元催化器的基本组成结构一般都比较简单，主要包括载体、尾气处理装置、催化剂涂层、隔热防震垫层、壳体和各种尾气输出连接管等组成，各个组成之间是相互连接在一起，载体的功能支撑着催化剂涂层的骨架，是尾气处理的重要组成部分，呈蜂窝状态，不同的轿车，催化剂的组成成分不同，隔热防震垫环主要功能是保护整个催化器系统在轿车运动时不会损坏，由于它的结构紧密，如果处理不好，往往容易造成排气管堵塞，影响着三元催化器的使用寿命。三元催化器的使用环境非常严格，如果发动机的调节不当或者混合气体过浓与过弱等现象，都会造成三元催化器严重过热，以及气缸缺火的情况下，也会造成三元催化器的阻塞等现象。

1.2 三元催化器的检查

如果三元催化器出现问题时，容易造成氧传感器输出数值偏大，从而就会导致发动机启动时的气缸在吸气时不能满足要求，导致气缸中的废气混合浓度太高，进而影响着发动机的正常工作。在三元催化器出现问题，首先需要将其卸下进行检测，可以采用手电筒透光检测的方式进行，通过对三元催化器的透光性能进行分析，如图1所示。

如果催化器的前部载体出现脱落的情况下，会导致内部的隔热层脱落，烧毁并附在载体上，检测时，只会有少量的光线透过或者不出现透光的情况，这就说明三元催化器已经严重堵塞，或者损坏。这是造成三元催化器损坏的主要原因，在日常维护保养时就需要结合具体的堵塞情况，进行有效维护处理，如果三元催化器的透光性能良好，说明三元催化器性能良好，不存在堵塞的问题。

1.3 三元催化器的更换

当三元催化器出现堵塞等情况时，就需要更换相应的元器件，结合具体元器件的损失情况，选择合适的方法进行处理，在换上新的三元催化器及排气管接口垫前，要对氧传感器表面的积碳进行清除，在清除积碳时，要求按照一定程度进行清洗，保证不能损坏氧传感器，在清洗完成之后，才能将新的三元催化器安装，汽车的发动机才能正常启动，然后，采用专门的SIDS专用检测仪设备，对尾气进行检测，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护

三元催化器在使用的过程中，造成其不能正常工作的因素比较多，需要结合具体的情况，对其进行定期的维护与保养，及时消除一些不良的因素，清除氧传感器上的积碳等，才能保证其正常的工作。

2.1 温度过高

在一般情况下，三元催化器只有加热到一定温度后，才具有氧化与还原的能力，才能正常的工作，催化器的转换器起燃温度在250-300℃，正常工作时要求温度保持在350-700℃，如果长时间的工作温度超过了这个范围，就会导致催化器内部的涂层脱落，载体碎裂，最终导致催化器堵塞，影响催化器的正常工作。催化器的功能是降低碳氢化合物（HC）和一氧化碳（CO）等有害气体，它们在燃烧的过程中，会产生大量的水与二氧化碳，同时也会产生大量的热量，在正常工作情况，二者含量比较合适，催化器能够保持在正常的工作范围内，如果出现异常时，二者含量增加，发生的热量也增加，燃烧就会超过工作的上限，导致催化器损坏。三元催化转换器会因过热而受损，容易造成发动机的点火不良，在混合燃烧的情况下，也会形成碳颗粒，造成三元催化器堵塞，这样也会导致三元催化器的排气背压增大，进而导致发动机的性能下降，影响着整车的行驶效果。在日常车辆使用中，要注意如下问题：

①不能长时间的让发动机怠速空转，容易导致催化器积碳;

②轿车的点火时间过长等，点火时间过迟，导致汽油不容充分燃烧，造成催化器表面积碳，长时间就会影响催化器的损坏;

③注意汽车的个别缸失火处在不工作的状态;

④轿车启动时喷油正常，但启动时比较困难;

⑤发动机内的混合气过浓以及出现烧机油的现象等，也会造成积碳现象的发生，影响这催化器的使用寿命。

2.2 慢性中毒

三元催化器的催化剂对一些有毒元素非常敏感，如果与一些有毒的元素接触，就会发生氧化，造成催化器的堵塞，例如硫、铅、磷、锌等元素，对三元催化器的影响十分大，在这些有毒元素中，不同的有毒元素来自不同的地方，例如汽油中含有铅与硫，润滑油中含有磷与锌等物质，它们在汽车发动机中燃烧后形成的氧化物颗粒往往都比较大，很容易被吸收在催化物的表面，对三元催化器造成堵塞，导致催化剂无法与废气接触，影响着催化剂的正常工作，这就就失去了催化剂应有的作用，导致三元催化器产生“慢性中毒”的現象，也就不会有效的对汽车尾气中的有害气体进行处理。所以，在日常车辆行驶的过程中，需要对三元催化器进行保护，一般不要使用标号低、含硫高的劣质汽油，或者使用含铅汽油，它们在发动机内燃烧后，容易产生大量的颗粒，覆盖在三元催化器的表面，为了减少催化器慢性中毒的现象，需要认真处理，如果发现轿车的滤芯、点火系统等出现故障时，以及电子电气系统等出现故障时，要及时进行维护。

2.3 三元催化器的氧传感器失效

为了提高三元催化转换器的工作效率，保证能够对所有的尾气进行净化处理，在三元催化器的前面都安装有氧传感器，用以提高三元催化剂中的氧含量，同时氧传感器还可以向发动机的控制单元提供反馈信号，提高尾气的净化效率，从而也能够实现发动机中的混合气空燃比的闭环控制。为使得催化剂的功能达到90%以上，需要在汽车的发动机排气管中安装氧传感器，以达到对系统的闭环控制，通过氧传感器对尾气中的氧浓度进行检测，然后将其转换为电信号，并将其发送给ECU，以便于将发动机的空燃比控制在一个狭小的、接近理想的控制区域内（一般为14.7：1），如果空燃比过大，可以提高CO和HC的转化率，但是对NOX的转化率就会造成下降，所以要保证三元催化剂的氧传感器的效率，如果在燃油中含有铅、硅等化学元素，容易造成氧传感器的慢性中毒，不及时处理的话，还会造成氧传感器的积碳、陶瓷碎裂，严重时会导致氧传感器的加热电阻丝烧断，或者造成氧传感器的内部断脱等，严重影响着轿车发动机的寿命，同理，在氧传感器的失效或者中毒的情况，也会导致空燃比失准，进而使得发动机的排气状况恶化，催化的效率降低，如果不及时处理，还会降低氧转换器的寿命。

2.4 表面积碳

三元催化器在表面出现积碳时，要得到正常及时的维护和保养，保证催化剂能够与尾气充分接触，从而能够保证发动机良好的技术状况，能够正常工作，否则三元催化器会因混合气燃烧不够充分，产生大量的积碳，造成过热堵塞，造成三元催化器不能正常工作，引起发动机动力下降、熄火或启动困难及尾气超标等现象。如果汽车的发动机长时间处于低温状态下工作，汽油就会不充分的燃烧，容易出现大量的碳化颗粒，堆积在三元催化器的表面，导致三元催化器无法正常启动，就会导致发动机排出的碳、烟附着在催化剂的表面，阻隔了催化剂与废气接触，导致它不能与废气充分的接触，造成催化剂无法与CO和HC充分接触，使载体的孔隙堵塞，影响着三元催化器的使用效果，还容易造成三元催化器的氧传感器性能失效，或者氧传感器接触不良的情况，这就需要定期对其进行清理，保证三元催化器能够正常的工作，一般情况下，在每隔1万公路需要将三元催化器进行清洗，保证催化剂能够充分的与汽车废弃接触，要求每次清洗达到20-25分钟，将三元催化器清洗罐接入任意一根真空管上，启动发动机，保持发动机的转速在2000-2500r/min，利用发动机的工作转速对其进行彻底的清洗，使其能够恢复正常的工作状态，而且，在正常的情况下，4缸发动机采用1罐清洗剂清洗即可，而6缸或8缸的需要2罐清洗剂清洗就能够满足要求，达到彻底清洗的目的。

3  结束语

轿车的三元催化器对尾气的处理具有十分重要的作用，在日常行车的过程中，建议使用优质的汽油，定期对汽车的发动机与三元催化器进行保养，在发现发动机出现异响时，需要加强对催化器的护理，以提高催化剂的使用效率，在具体维护的过程中，要注重对其进行有效的维护，将催化器上的积碳进行彻底清理，防止催化器慢性中毒，对氧传感器进行定期保养，以提高三元传感器的使用寿命。

参考文献：

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