现代汽油车辆普遍都装有三元催化器(TWC),三元催化器失效会对大气造成严重污染。另外由于三元催化器本身呈“蜂窝”结构,并且细密,发动机工作不良很容易造成堵塞,使车辆出现加速无力,严重时造成发动机启动困难、无法着车。本文讲述如何利用风速仪检测尾气排放速度,来判断三元催化器堵塞情况,从而为发动机故障诊断提供一个新方法。
在检测汽车空调工作过程中,经常会使用风速仪(如图1)检测空调出风口的风速,从而判断空调工作效果情况。那么发动机在正常工作时,我们利用风速仪可以测量其怠速和不同转速时尾气排放速度。如在1500r/min、2000r/min、3000r/min、4000r/min下测量尾气排放速度作为参值,对比的三元催化器堵塞情况下排放速度,来判断三元催化器堵塞程度。相对于通过进气真空度测试、排气背压法和数据流分析来判断三元催化器的堵塞,风速仪检测诊断法更为简单直接。
一、故障现象
一辆2010款丰田卡罗拉,装备1ZR发动机、自动变速器,行驶10万多km。此车辆仅能加速到120km/h左右,同时车辆在原地突然加油时,听到排气管有明显漏气声响。
二、故障初步诊断
根据故障现象初步判断为三元催化器有堵塞。
检查排气管,发现三元催化器前段接口松动,同时接口处管外有黑灰;
修复松动接口,漏气声响消失,但车辆最高车速仅能到80km/h左右;进一步肯定当初判断—三元催化器有部分堵塞问题。
三、发动机排气不畅的故障原因
1.TWC堵塞,造成排气不畅,急加速时排气系统没有异常响声。
2.因排气管放炮导致消音器内部隔音板开焊,造成排气不畅。急加速时能听到在排气气流冲击下发出的“哗啦、哗啦”的异常响声。
3.TWC早期失效的原因
TWC最怕硫、磷、硅和一氧化碳(CO),汽油和机油里含有硫、磷,国内的汽油和机油里硫、磷的含量较高,特别是低质量的汽油和机油里含有较多的硫和磷。硅主要来自冷却液,所以冷却液进入燃烧室,会导致TWC失效。CO过多主要源于长期低速行驶,像郑州这类的大城市又经常发生堵车,所以,尾气排放中CO含量高。
4.TWC堵塞和失效的常见原因分析
(1)经常低速行驶会导致混合汽过浓。CO含量较高,会造成TWC堵塞。拆下TWC,会发现TWC前部已经被积碳堵塞,而后部仍比较干净。点火能量正常的车辆如果每个月在高速公路行驶约250km,烧室、氧传感器和TWC内就不会有积碳,TWC就不会发生堵塞。经常跑长途的车辆,发动机的燃烧室、氧传感器和TWC内是很少有积碳的。
(2)点火能量不足,会使燃烧室内迅速形成积碳。点火能量是否正常,主要是检查点火波形,如怠速时击穿电压低于8000V,就需要每周清除1次燃烧室的积碳。导致击穿电压过低的原因是高压电路电阻值过低。应先检查高压阻尼线是否短路、火花塞电极间隙是否过小、电极是否被污染、火花塞绝缘瓷柱是否破裂等。
高压阻尼线是否短路的检查方法:启动发动机,将发光二极管负极搭铁,正极在阻尼线之间晃动(保持一定距离),如发光二极管连续闪烁,说明距离其最近的高压阻尼线短路。上述检查均正常,说明故障在点火线圈,应更换点火线圈。
(3)一般厂家规定的TWC使用寿命为8.9万km,正常使用寿命通常会超过10万km,但发动机严重烧机油时,1个月左右TWC就失效了。这是因为机油里含有硫和磷。
(4)由于缸盖垫或涡轮增压发动机的进气歧管垫密封不良,使冷却液进入燃烧室,不仅会造成TWC硅污染,失去转化能力,而且也会造成TWC堵塞。
四、发动机排气不畅故障的诊断方法
判断排气不畅的方法很多。最简单的方法就是将手放到排气尾管出气口处,用手感觉排气尾管的排气量,如在相同的节气门开度下,排气量明显小于其它同型车,说明该发动机排气不畅。另一个方法是打开空滤器,拆掉滤芯,急加速时如果有废气返流,说明该发动机排气不畅。检测TWC是否发生堵塞也可以看氧传感器触头颜色。
(1)传感器触头颜色发黑,说明混合气过浓TWC前部被积碳堵塞。
(2)氧传感器触头颜色发白,说明冷却液进入燃烧室(冷却液结晶为白色),氧传感器触头被冷却液污染,TWC前部被冷却液的白色结晶堵塞。
(3)发动机排气不畅故障的诊断常见方法如表1所示。
(4)风速仪检测排气管尾排气速度,来判断排气管堵塞情况。排气管堵塞大部分是由三元催化器堵塞造成的,下面先对包括卡罗拉车型在内的正常尾排速度进行检测,然后对比故障车所检测尾气排放速度,来判断排气管堵塞情况。具体见表2所示。
通过表2数据对比,可以判断此车故障现象是由排气管严重堵塞造成的。
五、故障排除
拆卸排气管,用手电筒照前段三元催化器,发现表面积碳严重,捅穿三元催化器取出如图2所示。经车主同意更换三元催化器总成和对车辆进行常规维护与保养,试车,故障排除。