汽車三元催化轉換器及氧傳感器的檢修

李寬寬

摘 要：三元催化轉換器俗稱三元，能同時處理CO、HC、NOx三種有害氣體，串聯在排氣系統中，是目前汽車上采用最多的一種排氣污染物處理凈化技術。其功能是利用轉化器中的三元催化劑（鉑、鈀和銠的混合體），將發動機排出廢氣中的有害氣體CO、HC、NOx轉變為C02、H20和N2排出。

關鍵詞：汽車；三元催化轉換器；氧傳感器

一、三元催化轉換器

三元催化轉換器安裝在排氣管前部，主要由外殼、金屬絲網、載體和催化劑等組成，三元催化劑一般為鉑和銠的混合物，鉑能促使排氣中的有害成分CO、HC被氧化成CO，和H20，銠能加速有害氣體NOx被還原成N2和02，從而起到凈化排氣的作用。三元催化劑的表面活性是由排氣熱量激發的，其使用溫度范圍以活性開始溫度為下限，以過熱引起三元催化轉換器故障的極限溫度為上限。

二、氧傳感器

為了將實際空燃比精確控制在14.7：1（實驗證明氧傳感器的輸入信號會在理論空燃比14.7：1附近發生突變）附近，在發動機電控系統中普遍采用氧傳感器組成的空燃比反饋控制方式，即閉環控制。在三元催化轉換器前面的排氣歧管或排氣管內裝有氧傳感器，其功用是檢測排氣中的氧氣含量，對實際空燃比與理論空燃比進行比較，并向ECU反饋相應的電壓信號。ECU根據氧傳感反饋的空燃比信號，對噴油量進行修正，使實際空燃比更接近理論空燃比，進而提高三元催化轉換器的效率。

在閉環控制過程中，實際空燃比小于理論空燃比（混合氣濃時），氧傳感器向ECU輸入高電平信號（0.75～0.9V），此時ECU將減小噴油量，使實際空燃比增大；實際空燃比增大到理論空燃比14.7：1時，氧傳感器輸出電壓信號突變下降至0.1V左右，此信號輸入ECU，ECU立即控制增加噴油量，使實際空燃比減小；當實際空燃比減小到理論空燃比以下時，氧傳感器輸出電壓信號又突變升至0.75V以上，此信號輸入ECU，ECU又減小噴油量，如此反復進行。

三、氧傳感器的檢修

三元催化轉換器的檢修項目主要是對氧傳感器的檢修。氧傳感器異常會影響TWC的轉換效率及混合氣空燃比，會造成排氣污染加劇、油耗過大、怠速不穩等故障。氧傳感器常見的故障有氧傳感器敏感元件老化，受碳煙、鉛化物、硅膠、機油等污染而失效，內部加熱元件損壞等。

①外觀檢查。從排氣管上拆下氧傳感器，其外觀檢查項目見表1。

表1 氧傳感器外觀檢查項目

②加熱元件檢查。拆下氧傳感器的線束插頭，用數字萬用表檢查加熱元件的電阻值，參考車型維修手冊應符合規范要求，若不符合，應更換。打開點火開關，用數字萬用表檢查加熱元件的工作電壓，標準值應為12V，若不正常，應檢查氧傳感器與ECU之間的線束和插接器及ECU的供電端是否正常。

③信號檢查。氧傳感器信號的檢測有三種方法：通過萬用表檢測、通過讀取氧傳感器波形、讀取氧傳感器數據流。以上三種方法都可以分析氧傳感器好壞。

a.用萬用表檢測：連接好氧傳感器線束插接器，使發動機高速運轉，直到氧傳感器工作溫度達到400℃以上。保持發動機的轉速在1500 r/min左右時，觀察萬用表指針是否在0～1 V之間來回擺動，記錄10 s內指針擺動的次數。正常情況下，氧傳感器的輸出電壓在10 s內變化次數不應低于6～8次。反復踩動加速踏板，并測量氧傳感器輸出電壓，加速時應輸出高電壓（0.75～0.90 V），減速時應輸出低電壓（0.10～0.40 V）。若裝有三元催化轉換器汽車有兩個傳感器，即安裝在三元催化轉換器前的叫前氧傳感器，安裝在三元催化轉換器后的叫后氧傳感器。前氧傳感器電壓是在0.1～0.9 V之間變化，中間值為0.4 V；如果電壓一直處在0.45 V以下為混合氣稀，處于0.45 V以上為混合氣濃，處于0.45V不變這三種情況都可能為氧傳感器失效（前氧傳感器檢測數據）。后氧傳感器電壓為0.10～0.3 V之間變化，如不變化為氧傳感器失效。

b.用示波器進行波形分析：發動機可用氧傳感器的波形信號，監測三元催化轉換器的工作性能。圖1為三元催化轉換器安裝一個氧傳感器（氧化鈦式）的波形；圖2為三元催化轉換器前后各安裝了一個加熱型氧傳感器的波形。

c.讀取氧傳感器數據流：一輛邁騰汽車，怠速不穩，排氣管冒黑煙。連接故障檢測儀V.A.G.1552，讓發動機怠速運轉。選擇地址代碼“01”，進入“發動機電子控制系統”。按“0”和“8”鍵選擇“讀取測量數據”模塊，按“Q”鍵確認輸入33。其顯示見表2。