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汽车三元催化器故障原因及处理措施
◆文江苏周敏
DO: 1 0.13825/1.cn ki. motorch ina201.0302 1
当前雾獺人气引起全社会对于治理空
足,有利于氧化反应进行,催化剂对HC和
气污染的重视。众所周知,我国汽午保有量
一士完体
CO的转化效卒非常高,对NO的转化效卒
持鈇高速増长,机劲车尾气污染成为城市空
端雠
低;反之,在发机偏浓燃烧时,反应平衡
气污染的主要来源之一。研究表明,北京城
可还原方问偏移,NO、的转化效很高。只
区机动车排放的气体污染物占总气体污染物
有在理论空燃比,即空燃比为1附近,才存
的比重超过20%,在抑堵地区的交通高峰
催化剂和衬垫
在.=种成分净化效卒都很高的情况。要充分
吋段,机动车排放的污染物占比共至超过
发挥三心催化器的性能就必须将发动机工作
50%
卜売体
窗口控制在埋论燃比附近,整个发动机电
城市中行驶的机动车主要足狭义乘川
控系统根摒氧佞感器的反馈,实现对发动机
车,即传统意义上的轿车,绝大多数都足汽
卒燃比的闭环控制。目前市面上的汽油发动
油列力。二元催化器也被称为三效催化器,
图11:元催化器典理结构
机,绝人多数是工作在室燃比为1的工況下
是汽油车控制尾气排放污染的核心装置起着
以满足元催化剂的工作要求。
不阿替代的作用。三元催化器能同时处理成。贵金属是其中的活性成分,促进HC
为了保证车辆排放始终在法规限定的
掉汽油车排放的NO、HC和cO三种污染CO的氧化反应和对NO、的还原反应。陶瓷水平之内,国家要求催化器需要满足整车
物,同时部分降低PM排放。发动机在闭环载体外裹衬垫安装在催化器金属売体中,树10000m耐久行驶的要求,并在车辆中
电控状念下作时,能够同时转化掉尾气中垫主要起保打陶芯体、减振、固定、隔热请公告时进行实午验证。2018年全国范
超j90%的注要污染物。
的作用。
围内将实施国五排放法规,对汽车三.元催
三元催化剂投入应用与发动机控制技化器及相关部件的耐久里程要求会提高到
三元催化剂器的工作原理
术的进歩和死铅汽油的推广有密切关系
160000km。法规同时要求,在三元催化
元催化器是·种化装置,泛指能元催化剂对铅非常感,徴最的铅也会造成器损坏及车辆的主要污染物排放超标时
同时催化三种化学反应的催化剂,催化剂起催化剂中毒失活。二元催化剂的作性能与OBD系统立即被触发,ML灯报警提醒驾
加快反应速率的作用,其本身并不参与反发动机尾气的空燃比有密切的关系。图2说驶者及肘修复故障。车辆系统也能采取限
应。汽油上这三种化学反应如下ド:①HC明了二元催化剂的转化效半与发动机空燃比制功率输出等方式,以保证驾驶者及时有效
与0,反应4成H,O和CO、②CO和O、反的对成关系,代偏稀燃烧的情况下,O,允地排除故障。
应生成CO,;③NO、利和CO反应,生成N,利
HC
元催化剂巧妙地利用了汽汕4尾气
中主要成分的浓度关系,理想状态下能同时
转化绝大部分的一种主要污染物。此外,
还原环境
6(
部分未燃HC是以微小颗或气溶胶形式存
效
在,因此三元催化剂也能降低乍辆的颗粒物
排放水平,对PM控制做出贡献。
如图1所示,三元催化器的核心部件是
涂覆了性化剂的陶载体,性催化剂
14.6:1
涂层∷要山、钯、佬等贵金属纰分和铈
空燃比
等稀土族元素添加剂及AO.等文持材料组
图2:元催化剂转化效率与卒燃比之间的关系
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、主要故障类型和排除方法
化器损坏的根本原因。
元催化器的损坏可以分为两人类
在售斤服务领域,驾驶者一般是听到
类足催化活性ド降;一类催化剂的损坏了排气系统的异常响声或故障灯授警后
是物理破损。
才到4S店报修。维修人员往往先读取故障
1.催化活性下降
码,此时电控系统常见反馈是三元催化剂损
催化峾性卜降,具体表现在催化器外壳坏。山」对催化剂的健康状态嗌控足通过前
和内部的物埋结构均没有掼坏,但是乍辆污斤氧传感器的信号差异比较米实现的,维修
染物排放超标。除M灯点亮外,没有明显人员应该首先排除氧传感器的故障。
的收障现象,且很难通过外部检查来发现故
当拆下催化器后,即使没有异响,维
障。该类催化器损环的主要原圆足催化剂活修人员也会直接更换催化器结束维修。但需
性的丧失。和其他化工产品类似,催化剂失要注意的是,由于国家対三元催化器质量的
去活性主要由于催化剂的老化。首先是高温强制性耐久要求,新作在中报公告时都经过
图3“斤燃”造成催化器内部袈
老化,元催化剂的工作范围需要控制在.相关的实验,绝人部分催化器木身的损环并
950C以ド,如果异常因素造成催化剂表面不是山丁催化器日身的质量间题
温度急劇升高,则催化剂的活性会“重下
降,且温度上升的幅度与淅性的下降成指数
催化器损坏的原因
关系,瞬间超过1300C就可能使催化剂活1.燃油油品品质不佳
性:基本长失;其次足毒苦老化。燃油和机油
尽管从2000年起我国已经禁止使用含
中都添加了多种加剂,如含锰、硅、磷元铅汽油,但是为提高汽油抗性,我国的燃
素的添加剂等,这些涂加的元素不可避免地沖巾仍普遍添加了有机锰等抗爆剂组分。以
尾气进入俳化器,在车辆长期运转后沉积锰添加剂为例,随着作辆的使用,添加剂中
在催化剂表面,山用催化剂的酒性相位,使的锰随高温尾气排出会逐渐沉积在催化剂入
催化剂的活性逐渐丧失。根据老化原因的不口端表面,可能会引起催化器堵塞。2014
同,催化剂的失活可以不同程度地恢复。热年起我国执行新的汽油标准后,全国油品质
老化造成的失活般不可恢复,而某些元量陆续升级,油品中沵加剂的含量会得到
素,如硫造成的老化,通过运行特定的循格控制,该故障能将不再常见。
坏,性能是可以恢复的。
2点火系统故障
2.催化剂的物埋破损
点火系统故障造成木燃的油气进入催化护涡轮增器,造成曾床器油封漏油,机油
车钢启动后,除Mル灯点完外,车辆行器,在催化器内“后燃”。催化剂的这种故在负压作用下,随尾气进入催化器内。催化
驶时催化?内会有明显的异响,在拆下催化障原因是最难以发現的,木燃油气进入催化剂表面的温度在700C以上,使机油仕催化
剂后,发现陶资芯砳裂造成排气管堵寒或车器后会在载体内部燃烧,瞬时高温可能超过剂表面燃烧形成高温,枚障现象与木燃汕气
辆加速カ,从拆下的催化器巾能倒出陶瓷1400C,完个做坏催化剂的机构。が的进入催化器相同。这类收障发生时,催化器
载体的碎块利粉末。枚端情況ド,拆ド催化催化剂往往外部完整,内部却已经烧嫆或碎会有明显的被机汕污染的痕迹。定要在找
器后会发现陶瓷芯体已经完全“失踪”。这裂(图3、图4)。有时在催化器的入门端检査到机油进入催化器的原因后再更换催化器。
种故障ド催化剂陶芯碎裂的原因比较复可能没有河题,但从山口端检查时会发现陶4.外部