【導(dǎo)讀】今天為有車一族送上特殊福利，就汽車三元催化器和氧傳感器的一些基礎(chǔ)知識(shí)進(jìn)行普及。有人說(shuō)：“俺們不是技術(shù)控，知道了三元催化器和氧傳感器的這些知識(shí)又有什么用？對(duì)我日常用車也沒(méi)有什么影響！反正有4S店在，三元催化器和氧傳感器壞了有人修。”如果你真這么想，就大錯(cuò)特錯(cuò)了。三元催化器和氧傳感器壞了有人修，發(fā)動(dòng)機(jī)如果壞了，就算是在保修期內(nèi)，也是令人沮喪的。
把車子當(dāng)玩具的車主請(qǐng)繞道，把車子當(dāng)成工具以及朋友的車主務(wù)必請(qǐng)看完全文，看完之后，你才明白怎樣的熱車方式才叫正確，怎樣“拉高速”才合理，經(jīng)常轟油門會(huì)有怎樣的惡果，怎樣維修保養(yǎng)三元催化器和氧傳感器才能幫你省錢！
三元催化器和氧傳感器有什么用？
汽車排放污染物主要有HC（碳?xì)浠衔铮?、NOx（氮氧合物）、CO（一氧化碳）以及燃燒未完成的微粒等。其中碳?xì)浠衔?、氮氧合物以及一氧化碳就是傳統(tǒng)意義上的“大三元”，這就是三元催化器為何被叫做“三元催化器”的原因。三元催化器其實(shí)是一個(gè)成型燒結(jié)的多孔陶瓷體，其表面被添加了鉑，銠，鈀等催化元素，可以增強(qiáng)碳?xì)浠衔?、氮氧合物以及一氧化碳這三種氣體的活性，促使其盡可能多地完成氧化還原反應(yīng)。其中一氧化碳和碳?xì)浠衔镌诟邷貤l件下經(jīng)過(guò)氧化之后會(huì)變?yōu)槎趸己退?，而氮氧化合物在高溫條件下則可以還原成氮?dú)夂脱鯕狻?/div>
如果就此認(rèn)為三元催化器實(shí)質(zhì)上就是汽車環(huán)保發(fā)展的特定產(chǎn)物，對(duì)于車輛的性能和燃油經(jīng)濟(jì)性沒(méi)有什么影響，那就大錯(cuò)特錯(cuò)了。為了更好地闡述這個(gè)問(wèn)題，接下來(lái)就來(lái)看看氧傳感器的工作原理。
氧傳感器1976年誕生于德國(guó)博世公司，利用其特有的電化學(xué)反應(yīng)原理來(lái)探測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣排放中的氧氣含量，ECU根據(jù)氧傳感器的持續(xù)探測(cè)結(jié)果，持續(xù)判斷噴油嘴之前的噴油量是多了還是少了，并對(duì)噴油量進(jìn)行持續(xù)調(diào)整，讓發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸在不同的轉(zhuǎn)速以及動(dòng)力輸出條件下盡量達(dá)成優(yōu)良燃燒的目的。
在高溫環(huán)境下（300攝氏度以上），氧傳感器捕捉發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣中的殘留氧氣在探測(cè)頭內(nèi)發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，反應(yīng)中兩極電離吸附的帶電氧離子數(shù)量差異導(dǎo)致產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)，其電壓周期波動(dòng)值范圍多在0.1～0.9V之間波動(dòng)，大于0.45V表示空燃比小，燃燒不太完全；小于0.45V則表示空燃比大，混合燃?xì)膺^(guò)于稀薄。
氧傳感器和三元催化器是如何配合工作的？
氧傳感器和三元催化器是相輔相成的。一般而言，一輛車上有兩個(gè)氧傳感器，被分別安裝在三元催化器的前后。我們可以通過(guò)假設(shè)一種“燃燒不充分”的情況來(lái)看看氧傳感器和三元催化器如何配合工作：
燃燒不完全的尾氣出來(lái)之后經(jīng)過(guò)氧傳感器A，氧傳感器A發(fā)現(xiàn)尾氣中氧含量偏低，需要降低噴油量；
尾氣接下來(lái)經(jīng)過(guò)三元催化器發(fā)生氧化和還原反應(yīng)，盡管氮氧化合物會(huì)被催化還原出氧，但由于之前燃燒不充分，尾氣中一氧化碳和碳?xì)浠衔镙^多，氧化反應(yīng)消耗掉尾氣中更多的殘余氧，導(dǎo)致尾氣中氧含量進(jìn)一步下降。
尾氣緊接著通過(guò)氧傳感器B，氧傳感器B進(jìn)一步確認(rèn)尾氣中氧含量降低。
氧傳感器A和氧傳感器B開了個(gè)會(huì)，兄弟倆一合計(jì)，向ECU發(fā)出正式通知：哥們兒你噴油噴多了！于是ECU根據(jù)氧傳感器指令調(diào)整噴油量，直到“兩兄弟”滿意為止。同理，如果尾氣中氧含量偏高，“兩兄弟”將會(huì)指示ECU增加噴油量。
氧傳感器A和氧傳感器B開了個(gè)會(huì)，兄弟倆一合計(jì)，向ECU發(fā)出正式通知：哥們兒你噴油噴多了！于是ECU根據(jù)氧傳感器指令調(diào)整噴油量，直到“兩兄弟”滿意為止。同理，如果尾氣中氧含量偏高，“兩兄弟”將會(huì)指示ECU增加噴油量。
這個(gè)時(shí)候哪怕油氣混合理想，也可能因?yàn)楫a(chǎn)生過(guò)多的氮氧化合物導(dǎo)致尾氣中氧含量降低。如果僅憑一個(gè)氧傳感器A監(jiān)測(cè)尾氣，很有可能誤判為噴油過(guò)量；而僅憑三元催化器尾端的氧傳感器B，則因?yàn)榈趸衔锏倪€原出氧，從而誤判噴油不足。
第二種情況就是冷啟動(dòng)一段時(shí)間，發(fā)動(dòng)機(jī)溫度沒(méi)有達(dá)到穩(wěn)定，但氧傳感器卻升溫至工況溫度之后。由于尾氣中氮氧化合物含量偏低，氧含量偏高，氧傳感器A會(huì)判斷噴油量低；而尾氣通過(guò)三元催化器之后，一氧化碳和碳?xì)浠衔锝?jīng)過(guò)氧化反應(yīng)，讓尾氣中氧含量偏低，也會(huì)導(dǎo)致氧傳感器B出現(xiàn)誤判。
從這個(gè)意義上看，三元催化器前端和后端都必須有氧傳感器配合完成尾氣監(jiān)測(cè)。如果沒(méi)有三元催化器的參與，所謂的三元催化器前后端氧傳感器也就不存在“前后端”的區(qū)別了，這就相當(dāng)于是一個(gè)氧傳感器單獨(dú)工作，這種情況是極易產(chǎn)生誤判的。
知道了這些原理對(duì)我們?nèi)粘ｑ{駛有怎樣的指導(dǎo)意義？
前面說(shuō)了這么多都是基礎(chǔ)鋪墊，這一節(jié)才是本文的重點(diǎn)之一。
前面已經(jīng)說(shuō)了，氧傳感器在300攝氏度以上的高溫環(huán)境下才能進(jìn)入正常工況。因此為了讓氧傳感器盡早進(jìn)入狀態(tài)，汽車工程師都有意提升發(fā)動(dòng)機(jī)冷啟動(dòng)時(shí)的怠速轉(zhuǎn)速，即加大噴油量縮短升溫時(shí)間——這就是為什么大多數(shù)車輛冷啟動(dòng)時(shí)怠速偏高的主要原因之一，哪怕是較先進(jìn)的帶有電加熱功能氧傳感器，加熱時(shí)間也需要20～30秒。換句話說(shuō)，在氧傳感器達(dá)到工況溫度之前，氧傳感器不能對(duì)ECU的噴油控制給出數(shù)據(jù)指導(dǎo)。
對(duì)于沒(méi)有熱車習(xí)慣喜歡一發(fā)動(dòng)車輛就開車走人的車主而言，其愛車的發(fā)動(dòng)機(jī)在發(fā)動(dòng)初期幾分鐘內(nèi)是無(wú)法獲得來(lái)自氧傳感器的保護(hù)的，很可能在氧傳感器無(wú)法監(jiān)測(cè)排放尾氣的前提下出現(xiàn)燃燒不完全的情況——每天幾分鐘，一年就是上千分鐘，長(zhǎng)此以往，發(fā)動(dòng)機(jī)的積碳問(wèn)題就積少成多了。
還有車主喜歡用慢速行駛的方式熱車。不管怎么說(shuō)，只要車輛處于掛擋正常行駛狀態(tài)，就算不踩油門，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速一定比空擋怠速要高，發(fā)動(dòng)機(jī)的噴油量一定會(huì)更多。從這個(gè)意義上說(shuō)，慢速行駛熱車僅比剛發(fā)動(dòng)就踩油門走人的狀況好一點(diǎn)點(diǎn)，這種“懶惰”的熱車行為依然可能帶來(lái)意料之外的積碳。
因此，從個(gè)人角度看，原地?zé)彳囈廊皇亲羁茖W(xué)的熱車方式。此外，在急加速，高速狀態(tài)下松開油門踏板的這兩種情況下，普通氧傳感器也不會(huì)工作。由于高速狀態(tài)下松開油門踏板的時(shí)候ECU會(huì)斷油，因此對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)沒(méi)什么影響。而急加速時(shí)ECU則會(huì)加大噴油量，這個(gè)時(shí)候因?yàn)檠鮽鞲衅鞑还ぷ?，從而有可能?dǎo)致積碳增加。
所以，狂轟油門對(duì)于車輛而言也是一種“不健康”的駕駛方式。
必須說(shuō)明的是，現(xiàn)在氧傳感器領(lǐng)域中出現(xiàn)了一種“寬域氧傳感器”，這種氧傳感器不僅可以準(zhǔn)確探測(cè)空燃比10～20的寬廣范圍，而且可以更加準(zhǔn)確地監(jiān)測(cè)尾氣，基本上相當(dāng)于直接從氣缸內(nèi)泵入或泵出氣體進(jìn)行直接監(jiān)測(cè)，未來(lái)將成為氧傳感器的主流。寬域氧傳感器可以在大腳油門時(shí)保持工況，當(dāng)然，其價(jià)格也比一般的氧傳感器高。如果不能確定自己車內(nèi)的氧傳感器到底是不是這種高級(jí)貨色，車主最好還是少一點(diǎn)地板油。
有些網(wǎng)友還認(rèn)為，適當(dāng)拉一下高速可以降低發(fā)動(dòng)機(jī)積碳，但是必須注意，拉高速不等于地板油。用60秒加速到120km/h和用8秒加速到120km/h截然是兩個(gè)概念，后者非但不會(huì)降低積碳，反而有可能增加新的積碳。
此外，不良的用車習(xí)慣還有可能增加排放顆粒物的濃度，排放的顆粒物可能會(huì)污染氧傳感器的傳感探頭，讓氧傳感器探測(cè)靈敏度降低，影響尾氣監(jiān)測(cè)效果，從而讓發(fā)動(dòng)機(jī)工況陷入惡性循環(huán)；而三元催化器與尾氣接觸面積更大，如果一旦因?yàn)榉e碳顆粒嚴(yán)重堵塞，發(fā)動(dòng)機(jī)排氣背壓會(huì)異常升高，發(fā)動(dòng)機(jī)工作會(huì)顯得無(wú)力，怠速不穩(wěn)，甚至熄火罷工，嚴(yán)重的還會(huì)因?yàn)榕艢鉄崃繜o(wú)法及時(shí)排出導(dǎo)致陶瓷載體燒蝕失效，排氣不暢所引發(fā)的高溫集聚甚至?xí)?dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)起火。
如何省錢地保養(yǎng)氧傳感器和三元催化器
正常的氧傳感器在合理使用前提下其使用壽命可達(dá)15-20萬(wàn)公里。當(dāng)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣排放故障警示燈報(bào)警時(shí)，我們可以通過(guò)讀取OBD異常數(shù)據(jù)內(nèi)容判斷故障報(bào)警原因，如果發(fā)現(xiàn)氧傳感器損壞只能更換。4線普通氧傳感器市場(chǎng)售價(jià)大概在150元左右，寬域氧傳感器則略貴，市場(chǎng)價(jià)格在600元不等，去4S更換一個(gè)氧傳感器算上工時(shí)費(fèi)總價(jià)約在1200元左右。
如果僅僅是積碳嚴(yán)重或被氧化物覆蓋探測(cè)頭而導(dǎo)致的失效，有興趣的網(wǎng)友可以在注意操作安全時(shí)使用超聲波加相應(yīng)的弱酸或溶劑進(jìn)行清洗修復(fù)功能，弱酸（20%草酸）并不會(huì)對(duì)氧傳感器保護(hù)外殼，內(nèi)部多孔陶瓷，多孔鉑膜電極等造成損害。清洗后（如果能用超聲波輔助清洗效果更佳）用清水將頭部沖洗干凈后用電吹風(fēng)吹干燥即可嘗試再使用。你要做的就是準(zhǔn)備好清洗耗材，將車開到修理廠要求技師拆下三元催化器前后端兩個(gè)氧傳感器，清洗后再裝回去即可，這樣或許可以為你節(jié)省一筆不小的費(fèi)用。
三元催化器也可以采用類似的民間偏方來(lái)對(duì)付積碳失效現(xiàn)象，即用一定濃度的草酸灌洗三元催化器內(nèi)部排除過(guò)多的積碳，讓三元催化器恢復(fù)使用功能。另外，更換一個(gè)新的三元催化器總成可不便宜哦，視車型不同，大約在3000～8000元不等。
另外這里還想普及一下，很多車輛在低溫季節(jié)熄火之后，車底會(huì)傳來(lái)“啪啪”脆裂聲。不懂的車主會(huì)因此而緊張，老車主則認(rèn)為這是排氣管或三元催化器冷卻時(shí)發(fā)出的響聲，這種認(rèn)識(shí)其實(shí)是不正確的。上圖這個(gè)短短的不銹鋼內(nèi)波紋管以及覆蓋外斜紋金屬網(wǎng)的東西叫排氣系統(tǒng)減震伸縮波紋管。其作用主要是抵消彌補(bǔ)排氣系統(tǒng)管道熱脹冷縮時(shí)的長(zhǎng)度變化，消除排氣管道的震動(dòng)對(duì)車體和發(fā)動(dòng)機(jī)的工作影響。因?yàn)槠湫螤詈筒牧系奶厥庑裕瑢?dǎo)致了其冷熱形變的程度比較大，之前說(shuō)的車底傳來(lái)的“啪啪”脆裂聲就是拜其所賜，和排氣管和三元催化器無(wú)關(guān)，屬于正常現(xiàn)象，無(wú)需擔(dān)心。
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