072 汽车修理工 技师论文
技师专业论文
工种： 汽车维修工
题目：三元催化转换器堵塞的检测
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身XX号： 等 级：技师
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摘要
1 三元催化转换器的检测
2 三元催化转化器机械损伤检查 3 三元催化转化器堵塞测试 3.1 3.2 3.3 3.4 4 总结
三元催化转化器堵塞故障现象 三元催化转化堵塞原因
利用真空测量法检查是否堵塞
利用排气背压测量法检查是否堵塞
5 参考文献
摘要 社会发展，汽车保有量迅速增加，随之而来汽车尾气造成的环境污染 问题也日趋严重。三元催化转化器可以使发动机尾气中的有害排放物如 CO、 HC、NOx 同时降低 90%以上，使汽车尾气污染得到有效控制。 许多车辆在实际使用过程中，由于使用不当造成三元催化转化器早期失 效、损坏，致使它失去了减排的作用并造成发动机故障。本文分析研究了不 同故障的检测方法，三元催化转化器的故障可分为三类：机械损伤、堵塞和 转化性能变差或失效。机械损伤可以通过简单的人工观察来检查。三元催化 转化器堵塞的测试方法有真空测量法、排气背压检测法和进气管碳氢化合物 浓度测量法等。对于三元催化转化器转化性能变差或失效的检测则有转化器 出入口温差法、双氧传感器信号电压波形分析法和怠速试验法与快怠速试验 法相结合等手段。
关键词：三元催化转化器，故障，检测
1、三元催化转化器的检测
三元催化转化器的故障主要有转换效率降低、失效及阻塞等，有的故障 现象和发动机其他故障相比并不太明显，但造成的后果却非常严重，尤其是 对大气环境的破坏，所以在实际使用操作中必须经常或定期进行检查。对于 不同的故障可以采用不同的检测方法。
表1 三元催化转化器检测方法 三元催化转化器故 障 机械故障 转化器堵塞 简单人工观察检查 真空测量 仪 排气背压检测 转化效率 转化器出入口温差检测 计 前后氧传感器信号波形分析 器 怠速试验法和高怠速试验法 仪 尾气分析 车用示波 气压表 红外测温 真空测量 检测方法 仪器
上表列出了一些简单而又可靠的三元催化转化器检测方法，非常适合在 汽车故障维修检测时使用。它们所有的仪器比较简单也比较常见，而且操作 比较简单容易，检测结果准确性也比较高，是非常实用的一些方法。另外还 有一些检测方法，如进气管碳氢化合物含量分析检测法，可以用来检测催化 转化器的堵塞，三元催化转化器前后废气成分含量比较法等可以用来判断催 化转化器的转化性能。
2 、三元催化转化器机械损伤检查
通过简单人工观察检查外部可以判断三效催化转化器是否受到过机械损 伤和发生过过热状态。 观察三效催化转化器表面有无损伤。如其表面有刮擦、凹痕或裂纹等， 则说明三效催化转化器受到过损伤，还有各部位连接是否牢固，各类导管是 否有泄露等。
当排气系统的吊架损坏或吊挂不正确，三效催化转化器受到高 强度的垂直振动时，其壳体或连接处会因过度的振动而破裂。如三效催化转 化器外壳上有严重的褪色斑点或有青色与紫色的斑痕，或在其防护罩的中央 有明显的暗灰色斑点，则说明三效催化转化器曾因某种原因而发生过过热状 态，需对它作进一步检查
。另外，三效催化转化器壳体还存在由外到内的腐 蚀 对于使用时间较长的三效催化转化器，可采用听其发出噪声的方法进行 故障诊断。
（1） “喀喀”“哗啦”声。这种类型的噪声产生的原因有：三元催化转 、 化器附件（如隔热罩）的松动，三元催化转化器与车身部件的接触，三元催 化转化器内部元件（如载体）损坏并在其内部移动。这类噪声通常随发动机 转速而变化。用橡皮锤轻轻敲击三元催化转化器外壳，若听到“哗啦”“哗 、 啦”掉东西的声响，说明其内部催化器物质剥落或陶瓷蜂窝状载体破碎。 （2） “啸叫”声。外壳和隔热罩的啸叫声可由结构上的共振激励引起， 不带孔的下隔热罩通常比带孔的更易发生噪声。
（3） “乒乓”声。在冷却过程中，由于排气系统零部件的热胀冷缩，导 致配合零部件间的相互运动。采用柔性的接口和在相互滑动表面间使用网格 型衬垫，可减少因热胀冷缩而产生的噪声。 一辆桑塔纳时代超人轿车，在不平路面上行驶时其底盘突然受到碰擦， 不久发动机便加速不良，且在缓慢熄火后，再也无法启动。
检查表明，发动 机在起动时有明显的着火征兆（有“突突”声） ，但就是不能起动。用解码器 读取故障代码时未读得故障代码。
检测燃油系统、点火系统、气缸压力、点 火正时及电控系统的传感器和执行器均正常。考虑到底盘曾受到过碰擦，怀 疑三元催化转化器受损，所以用举升机举升起轿车进行观察，发现三元催化
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转化器表面有严重的刮擦凹痕；晃动三元催化转化器时能听到其内部有物体 移动的声音，显然催化剂载体已破碎。对三效催化转化器的拆检证实了这一 点。催化剂载体的碎屑堵塞了其气道，以致发动机排气不畅且发动机在缓慢 熄火后无法起动。
更换三元催化转化器后故障排除。
3、 三元催化转化器堵塞测试 3.1 三元催化转化器堵塞引起发动机的故障现象
（1）发动机有油、有火，但是无法启动。
（2）加速不良，没有高速。
（3）加速时进气管“回火” ，急加速熄火。
（4）进气管向外冒白烟。
（5）没有超速挡（排气背压过高会造成发动机加速不良，好像没有超速 挡，所以有时会误认为是自动变速器的故障） 。
（6）用故障诊断仪检测电控系统，一般没有故障代码。若读取数流，往 往有多项数据不正常。 有的汽车低速行驶时耸车，减速后再加速耸车更加明显，更换点火线圈 高压线、火花塞、电控单元都不见好转，这就要考虑排气背压是否过高了。
这种情况与加速不畅、车速提不起来、急加速时回火甚至熄火相比较，只是 三元催化转化器堵塞的程度不同而已。 总之， 若三元催化转化器堵塞后排气背压过高， 会造成发动机启动困难、 怠速不良、加速无力、转速不稳定、点火调节失控等故障现象。
3.2 三元催化转化堵塞原因
一般行驶了12万km以上的汽车，其三元催化转化器都会有不同程度的堵 塞。引起三元催化转化器堵塞的原因是多方面的，其中一个重要原因是燃油 和润滑油的质量不高。发达国家的无铅汽油不仅辛烷值高、抗爆性好，而且 含硫和含磷量极低，还有行车途中很少出现长时间堵车，对氧传感器和三元 催化转化器造成的污染较低。
因此在发达国家很少听说汽车三元催化转化器 堵塞的。 催化剂载体的破碎剥落和油污的堆积都也会阻塞三效催化转化器中的气
6，使排气阻力增大，造成较大的压力损失。
表2 三元催化转化器堵塞原因分析 堵塞原因 燃油和润滑油品质差 乙醇汽油 高温烧结 催化剂载体破碎剥落 油污积碳 后果 不可逆转 可逆转 不可逆转 不可逆转 可逆转 处理办法 更换 清洗 更换 更换 清洗
3.3 利用真空测量法检查是否堵塞
利用真空表测量进气歧管的真空压力检测进气歧管的真空度：在正常情 况下，发动机怠速运转时，若拔下进气管上一根真空管，应该感觉吸力很大， 若吸力很小，则排气系统可能有堵塞。这是因为，若排气管时通时堵，则排 气时的反压力增大，会使进气管的真空度降低。为了准确测量，可以用真空 表软管连接到进气歧管真空管接口上，启动发动机，待转速稳定后使发动机 怠速运转，同时观察真空表读数的变化情况。
表3 发动机进气岐管真空度分析 运转状态 真空表读数 (kPa) 怠速 怠速 54～70 40～45 气 怠速 23 怠速 2000r/min时迅速关闭节 0左右摆动 下降5～17 比正常低3～ 错位 排气系统堵塞 活塞环漏气、缸内压 气门密封不良或正时 正常 进气岐管或真空管漏 故障原因
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气门 2000r/min时迅速关闭节 气门 怠速 53 怠速时快速开闭节气门 化 8～82跟随变 稳定在43～ 下降10～30力低 进排气岐管垫漏气点火时间过晚发动机工作性能良好
当三元催化转化器正常时 （发动机排气通道均无故障） 真空表读数应为 ， 如下情况：当发动机怠速运转时，真空表读数应为54kPa～70kPa，并保持稳 定；当把发动机转速快速提高时，真空表读数首先应很快下降（不到0kPa） ，
然后随着发动机转速的继续提高而逐渐降到0kPa，接着再缓慢上升；在发动 机转速提高过程中突然关闭节气门时，真空表读数会猛然上升到发动机怠速 时的值。 （说明：供油量减少时真空表读数也会下降。 ） 三元催化转化器堵塞时，真空表读数应为如下情况（排气通道其他部门 堵塞时相同） ：当发动机怠速运转时，真空表读数开始为某一个值（有的可能 为正常值） ，然后很快下降至0kPa（或很小的值） ；当发动机转速快速提高到 2000r/min以上后突然关闭节气门时，若真空表读数猛然上升到80kPa左右后 迅速下降到7kPa以下，然后再回升到发动机怠速运转时的值，则三元催化转 化器堵塞。 当三元催化转化器严重堵塞时，真空表读数应为如下情况（排气通道其 他部分严重堵塞时相同） ：
当发动机怠速运转时，真空表读数很小；当发动机 转速从怠速转速逐渐提高到2500r/min后保持为2500r/min时，真空表读数继 续快速下降。 一辆别克新世纪轿车，在停驶条件下将加速踏板踩到底时其发动机转速 达不到规定值；
在行驶条件下加速时其车速提不高，且发动机“发闷” 。用解 码器读取故障代码时未读得故障代码。读取数据流，燃油压力及点火系统的 状况均正常。根据故障现象分析，剩下的可能原因只有进气不畅或排气通道 堵塞。检查表明进气系统完全正常，于是用真空表测量节气门后进气支管的
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真空压力。在发动机怠速运转时，真空表读数在开始时为53kPa接近正常,但 很快就下降到接近0kPa； 将发动机转速迅速提高到2000r/min后突然关闭节气 门时，真空表读数猛然升高后迅速下降到6kPa以下。
显然，发动机排气不畅。 对三元催化转化器的拆检表明，催化剂载体中的尾气通道已被其碎屑堵塞。 经分析后认为，故障原因是该车发动机未能按时维护，致使发动机长期工作 不正常，汽油在气缸内不能燃烧完全，而在三元催化转化器内还继续燃烧， 燃烧的高温导致催化剂载体剥落，并堵塞气道。更换三元催化转化器后，故 障排除。
3.4 利用排气背压测量法检查是否堵塞
发动机排气系统由于线路比较长，而且系统中还有三元催化转化器和消 声器等部件，运行时本来就存在一定的压力（排气背压） ，但是很小。若排气 系统堵塞后，由于系统发动机排气压力大，排气系统压力也会增大，影响发 动机运行。所以可以通过测量排气背压判断排气系统是否堵塞。
在催化转化器前端排气管上接出一个压力表，有几种方法。有二次空气 泵的可以从二次空气喷射管路上脱开空气泵止回阀的接头，再在二次空气喷 射管路的排气管端接上压力表。也可以把前氧传感器拆下，在它的接口上接 压力表。有的车在催化转化器前端排气管上预留有接口，把闷头拆下即可。
压力表的量程为0～50kPa。启动发动机，并使发动机温度达到85℃以上，在 发动机转速为2500r/min时读取压力表读数， 此读数即为排气管的背压， 其值 应小于13.8kPa。 如果排气背压不超过发动机所规定的限值， 则表明催化剂载 体没有被阻塞。 如果排气背压超过发动机所规定的限值，则需将催化转化器后端的排气 系统拆掉，重复以上的试验，如果三元催化转化器阻塞，排气背压仍将超过 发动机所规定的限值。
如果排气背压下降，则说明消声器或催化转化器下游 的排气系统出现问题，破碎的催化剂载体滞留在下游的排气系统中，所以首 先进行外观检查确认催化剂载体完整是非常必要的。对有问题的排气管、消 声器也可通过测量其前后的压力损失来判断。 一辆尼桑阳光2.0L轿车， 行驶里程12万多km。 该车出现发动机不易启动， 启动后加速无力的故障。检查燃油压力为280kPa，正常。进行急加速试验，
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发动机转速上升缓慢，并且伴有“呜呜”的声音。拆开空气滤清器检查，发 现这种“呜呜”声是由进气管发出的，怀疑排气管堵塞于是拆下氧传感器接 上压力表测量排气背压。
表3.4 发动机2500r/min时排气背压值（kPa）比较 被检车 正常 故障车 同型号车 13.3 排气畅通 小于13.8 排气不畅 13.8～24 堵塞 大于24 31
检测结果如表3.4所示，发动机怠速与转速2500r/min的工况下，排气管 的背压均高达31kPa， 和同型号车比较数值大了很多。 脱开后面排气管后再试 数值没变化。将汽车举起，检查三元催化转化器，发现其内部的蜂窝状催化 物质大面积破损，阻碍了废气的排出，因而影响吸气效果，造成发动机加速 无力。
4 总结
在三元催化转化器检测方面，简单人工观察法检查转化器的机械损伤； 真空测量法、排气背压检测法测试转化器的堵塞，在车辆维修三元催化转化 器故障检测中具有实用性。
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参考文献
1、王洪龄主编.汽车电控系统原理与检测技术.山东：山东科学技术出版社， 2009 2、杨永先主编.汽车故障诊断与综合检测.北京：人民交通出版社，2006 3、周云山，钟勇主编.汽车电子控制技术.北京：机械工业出版社，2004 4、孙仁云，付百学主编.汽车电器与电子技术.北京：机械工业出版社，2006
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一、汽车维修类技工证培训班报考条件
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