汽车三元催化转换器及氧传感器的检修

李宽宽

摘 要：三元催化转换器俗称三元，能同时处理CO、HC、NOx三种有害气体，串联在排气系统中，是目前汽车上采用最多的一种排气污染物处理净化技术。其功能是利用转化器中的三元催化剂（铂、钯和铑的混合体），将发动机排出废气中的有害氣体CO、HC、NOx转变为C02、H20和N2排出。

关键词：汽车；三元催化转换器；氧传感器

一、三元催化转换器

三元催化转换器安装在排气管前部，主要由外壳、金属丝网、载体和催化剂等组成，三元催化剂一般为铂和铑的混合物，铂能促使排气中的有害成分CO、HC被氧化成CO，和H20，铑能加速有害气体NOx被还原成N2和02，从而起到净化排气的作用。三元催化剂的表面活性是由排气热量激发的，其使用温度范围以活性开始温度为下限，以过热引起三元催化转换器故障的极限温度为上限。

二、氧传感器

为了将实际空燃比精确控制在14.7：1（实验证明氧传感器的输入信号会在理论空燃比14.7：1附近发生突变）附近，在发动机电控系统中普遍采用氧传感器组成的空燃比反馈控制方式，即闭环控制。在三元催化转换器前面的排气歧管或排气管内装有氧传感器，其功用是检测排气中的氧气含量，对实际空燃比与理论空燃比进行比较，并向ECU反馈相应的电压信号。ECU根据氧传感反馈的空燃比信号，对喷油量进行修正，使实际空燃比更接近理论空燃比，进而提高三元催化转换器的效率。

在闭环控制过程中，实际空燃比小于理论空燃比（混合气浓时），氧传感器向ECU输入高电平信号（0.75～0.9V），此时ECU将减小喷油量，使实际空燃比增大；实际空燃比增大到理论空燃比14.7：1时，氧传感器输出电压信号突变下降至0.1V左右，此信号输入ECU，ECU立即控制增加喷油量，使实际空燃比减小；当实际空燃比减小到理论空燃比以下时，氧传感器输出电压信号又突变升至0.75V以上，此信号输入ECU，ECU又减小喷油量，如此反复进行。

三、氧传感器的检修

三元催化转换器的检修项目主要是对氧传感器的检修。氧传感器异常会影响TWC的转换效率及混合气空燃比，会造成排气污染加剧、油耗过大、怠速不稳等故障。氧传感器常见的故障有氧传感器敏感元件老化，受碳烟、铅化物、硅胶、机油等污染而失效，内部加热元件损坏等。

①外观检查。从排气管上拆下氧传感器，其外观检查项目见表1。

表1 氧传感器外观检查项目

②加热元件检查。拆下氧传感器的线束插头，用数字万用表检查加热元件的电阻值，参考车型维修手册应符合规范要求，若不符合，应更换。打开点火开关，用数字万用表检查加热元件的工作电压，标准值应为12V，若不正常，应检查氧传感器与ECU之间的线束和插接器及ECU的供电端是否正常。

③信号检查。氧传感器信号的检测有三种方法：通过万用表检测、通过读取氧传感器波形、读取氧传感器数据流。以上三种方法都可以分析氧传感器好坏。

a.用万用表检测：连接好氧传感器线束插接器，使发动机高速运转，直到氧传感器工作温度达到400℃以上。保持发动机的转速在1500 r/min左右时，观察万用表指针是否在0～1 V之间来回摆动，记录10 s内指针摆动的次数。正常情况下，氧传感器的输出电压在10 s内变化次数不应低于6～8次。反复踩动加速踏板，并测量氧传感器输出电压，加速时应输出高电压（0.75～0.90 V），减速时应输出低电压（0.10～0.40 V）。若装有三元催化转换器汽车有两个传感器，即安装在三元催化转换器前的叫前氧传感器，安装在三元催化转换器后的叫后氧传感器。前氧传感器电压是在0.1～0.9 V之间变化，中间值为0.4 V；如果电压一直处在0.45 V以下为混合气稀，处于0.45 V以上为混合气浓，处于0.45V不变这三种情况都可能为氧传感器失效（前氧传感器检测数据）。后氧传感器电压为0.10～0.3 V之间变化，如不变化为氧传感器失效。

b.用示波器进行波形分析：发动机可用氧传感器的波形信号，监测三元催化转换器的工作性能。图1为三元催化转换器安装一个氧传感器（氧化钛式）的波形；图2为三元催化转换器前后各安装了一个加热型氧传感器的波形。

c.读取氧传感器数据流：一辆迈腾汽车，怠速不稳，排气管冒黑烟。连接故障检测仪V.A.G.1552，让发动机怠速运转。选择地址代码“01”，进入“发动机电子控制系统”。按“0”和“8”键选择“读取测量数据”模块，按“Q”键确认输入33。其显示见表2。