一辆行驶里程约7万km，搭载2GR-FE发动机的2010年丰田埃尔法商务车。车主反映该车发动机故障灯亮。

    检查分析：维修人员检测发动机控制单元，发现故障码P0420------三元催化器的催化效率过低。由于三元催化器价格昂贵，所以必须先确定问题的根本原因后才能决定是否对其进行更换。如果按照故障码的提示更换三元催化器，一旦出现失误，用户将会极为不满。为避免这种被动局面的出现，维修人员决定对数据进行认真的分析。

    首先查看故障码形成时，发动机控制单元自动保存的定格数据（图1）。观察数据发现，其规律性极强。连续5次记录故障时，发动机的转速、负荷率、进气量、催化器温度和节气门开度等几乎相同，甚至发动机运转的时间都非常接近。这说明该故障是在特定的条件下才出现的。如果是三元催化器失效的话，失效发生的时机不太可能如此一致，因此基本上可以排除三元催化器失效的可能性。

    尽管从1列气缸后氧传感器的输出信号上看，处于该列气缸排气管中的三元催化器好像是失效了。但如果考虑到此时发动机的负荷率是较高的，混合气完全有可能出现燃烧不良的情况，所以催化器失效有可能是一种假象。为了进一步确定三元催化器是否失效，维修人员决定观察发动机怠速运转时三元催化器的表现情况。令发动机转速保持在3 000 r/min，读取发动机的数据流（图2）。可以看出，在混合气状态控制良好的情况下，后氧传感器始终能够检测到尾气的缺氧状态。这说明在混合气燃烧充分的情况下，尾气通过三元催化器时，气体的催化反应是正常的。也就是说三元催化器的状态良好。

    那么究竟是什么原因使得发动机控制单元记录了三元催化器失效的故障码呢？回顾故障记录的规律，发现它们一律是在发动机负荷率较高时记录的。观察定格数据可以看出，在节气门开度小、转速又较低的情况下，发动机的高负荷率有可能导致混合气燃烧不良。在这种情况下，如果前氧传感器的灵敏度不够高，响应速度过慢，就不能及时地根据尾气中的氧气含量来纠正混合气的浓度。这样一来，由于混合气未充分燃烧所带来的多余氧气就会进入三元催化器，使其下游的氧含量偏高。由此推断前氧传感器有可能失效。

    更换1列气缸的前氧传感器后进行路试。当发动机的运转时间达到50 min后，完全模拟定格数据所给出的发动机工况反复试验，发动机故障灯不再点亮。检测发动机控制单元，未发现任何故障码。到此为止，问题的原因已完全查清，正是前氧传感器性能下降导致了故障的出现。

    故障排除：为保证维修质量，将另一列气缸的前氧传感器也进行了更换。反复试车后，确认故障排除。

回顾总结：三元催化器的失效是根据前后氧传感器信号的相互关系来进行判定的，而如果氧传感器的性能下降，判定的结果就有可能出错。在实际工作中，要在明确氧传感器工作完全正常的前提下才能最终判定三元催化器是否失效。