出于环境保护的责任和对于排放法规的要求,各汽车生产厂家在设计制造发动机时都会为其匹配各种符合要求的排放控制系统,这些排放控制系统包括混合气燃烧前的控制,混合气燃烧期间的控制和混合气燃烧后的控制,其中三元催化转换器就是一种用来控制混合气在燃烧后产生的废气的排放控制装置。三元催化转换器的内部是成蜂窝状的陶瓷载体,载体表面布满含有铂、钯、铑等贵重金属的催化剂和还原剂。由于采用蜂窝状的设计可以有效的增大接触面积,所以当排气中的一氧化碳、碳氢化合物和氮氧化合物等有害气体在通过三元催化转化器的蜂窝状载体时被催化转换成水蒸气、二氧化碳和氮气。在混合气接近理论空燃比时,三元催化转换器的效率能够达到最佳的状态,发动机ECU通过三元催化转换器上游的氧传感器监测排气中的氧含量以控制空燃比达到理论值附近。而为了能够实时的检测三元催化转换器的催化转换效率并更精确的控制空燃比,在三元催化转换器的下游布置了第二个氧传感器。当发动机ECU监测到三元催化转换器下游氧传感器的信号变化频率接近三元催化转换器上游氧传感器的信号变化频率时,发动机ECU就会判断三元催化转换器失效或损坏,此时发动机ECU就会点亮发动机故障灯并存储故障码。三元催化转换器的故障通常有两种,分别为催化还原剂失效和蜂窝状载体堵塞。故障现象表现为发动机故障灯点亮,耗油量增加和发动机动力不足。导致三元催化转换器故障的原因包括长时间低速行驶,发动机失火,燃油品质不良和发动机烧机油。其中燃油品质不良是目前导致三元催化转换器故障的主要原因。
在进口起亚车型当中,SUV车型霸锐就出现过多起三元催化转换器的故障,通过对故障车辆的了解和分析,发现几乎都是由于车辆的驾驶环境恶劣和燃油品质不良所导致。三元催化转换器出现故障的早期现象就是催化转换效率降低引起的排放超标和发动机故障灯点亮,再接下来就会导致燃油消耗量的增加,最后三元催化转换器内部的蜂窝状载体被劣质燃油燃烧后沉积物堵塞,从而导致发动机的动力不足甚至是无法启动。对于三元催化转换器故障的检测有很多种方法,一般的步骤是首先使用发动机诊断仪读取故障码,如果三元催化转换器存在故障,那么发动机ECU中存储的故障码通常为P0420催化剂损伤(B1)和P0430催化剂效率故障(B2)这两个故障码(如图1所示),其中B1和B2分别表示V形发动机右列和左列。接下来可以使用诊断仪的示波器功能测量对比三元催化转换器上游氧传感器和下游氧传感器的波形。发动机在怠速和2000r/min这两种工况下,如果三元催化转换器下游氧传感器的信号变化频率接近上游氧传感器的信号变化频率,那么就说明三元催化转换器失去了催化转换能力。如果需要检查三元催化转换器的堵塞情况,可以通过使用真空表测量发动机转速稳定在2000r/min左右时进气歧管的真空度,也可以使用排气背压表测量排气背压。如果条件允许的情况下,还可以使用红外测温仪测量三元催化转换器进气口和出气口的温度,正常情况下出气口的温度要比进气口的温度高40℃左右,如果进气口的温度比出气口的温度高或是进气口与出气口的温差在10℃以内,则表示三元催化转换器堵塞(如图2所示)或是失去催化转换的功能。如果没有这些设备也可以通过目测的方式检查,三元催化转化器堵塞以后由于进气口的温度高于出气口,所以就会导致三元催化转化器上部的颜色有明显的不同,如图3所示。
当确定三元催化转换器故障以后,通常解决的方法就是清洗或更换三元催化转换器。出于价格方面的考虑,目前4S店首先会推荐使用清洗的方法解决该问题,清洗液是使用盐酸和水按照1:4的比例调和而成。具体方法是将三元催化转换器从发动机上拆下来,然后准备可以盛入三元催化转换器的塑料盒,将清洗液注入到三元催化转换器内的蜂窝状载体中,浸泡约6~8h后使用清水冲洗并用压缩空气吹干,一般这样清洗以后的三元催化转换器可以继续使用30000~50000km。如果三元催化转换器内部已经烧结成块状,那么也就只能更换新的部件了。目前各4S店都在向客户推荐三元催化转换器免拆清洗的养护项目,这对于延长三元催化转换器的使用寿命是有一定帮助的,但是由于目前清洗养护产品质量的参差不齐,所以在选择这类清洗产品时一定要谨慎。笔者就遇到过一例由于使用了劣质清洗剂而导致三元催化转换器堵塞的车辆。另外,在做免拆清洗时需要对清洗时间进行严格的控制,有些维修工为了尽快交车往往会人为的加快清洗时间,这样不仅不会有什么清洗效果,甚至还会导致不良的后果。根据在车间实际的操作,将三元催化转化器的免拆清洗时间控制在40~50min的效果是最为明显的。