如何监测OBD系统中三元催化转化器的技术状态？

OBD系统通过监测三元催化转化器的储氧能力，利用前后氧传感器信号差异诊断其性能。利用发动机电控单元进行主动测试，通过控制空燃比循环测试其储氧效率，评估转化器是否劣化。稳定的空燃比与催化器高效工作使后氧传感器信号变化小，有助于疑难故障诊断。

OBD的主要功能是在车持续诊断与排放相关的零部件和系统失效的状态，其中监测三元催化转化器的劣化过程，防止有害物排放超限值是OBD的主要任务之一。

1三元催化转化器的工作条件

空燃比

汽车在大多数行驶工况下，排气温度已足够高，并且当代发动机电子控制系统均已采用宽域型氧传感器进行实际空燃比反馈控制，保证了发动机燃烧的混合气接近于理论空燃比的监测性，同时又采用了排气下游净化的催化器设计，再次清除发动机热机工况中由于急加减速瞬态工况时空燃比漂移而流出主催化器的尾气有害物质。

2三元催化转化器劣化机理分析

3三元催化转化器劣化诊断三元催化转化器高效工作取决于发动机接近燃烧理论空燃比的混合气排放成分，氧传感器和发动机电控单元组成的闭环决定了反馈修正系统的调节控制。然而，由于排气流动时间和传感器响应延时会导致系统响应延迟，从而造成空燃比在设定值附近快速波动，这种空燃比波动会对三元催化转化器的性能产生负面影响，为了避免这种负面影响，在催化剂涂层中适当加入能够具有储存和释放氧功能的二氧化饰稀释元素，这样通过把尾气中的氧在稀燃时储存起来，而浓燃时再释放出来，参与在三元催化转化器中的反应，这就是催化器的储氧能力（OxygenStorageCapability，简称OSC）。但是，随着三元催化转化器性能的劣化，其HC转换效率和储氧能力都会下降，二者之间存在一定的对应关系。因此，在三元催化转化器劣化诊断的设计上，通常把三元催化转化器的储氧能力作为判断其是否劣化的技术指标，其方法是在三元催化转化器前后各安装1只氧传感器，通过对氧传感器的信号分析来确定三元催化转化器的工作状态。正常运行的三元催化转化器，其储氧能力使三元催化转化器后的氧传感器动态响应与前氧传感器相比受到明显的阻尼，后氧传感器的动态响应曲线的振幅将非常小，且响应时间延迟，来证明三元催化转化器的功能良好。反之后氧传感器电压信号波形非常接近于前氧传感器，此时OBD监视器会认为是三元催化转化器的转换效率过低。

OBD对三元催化转化器劣化诊断采用主动测试的方式，在一定的工况下，通过发动机电控单元进行特定的空燃比控制。首先，发动机电控单元指令发动机工作在浓混合气下，把三元催化转化器内储存的氧气被移出消耗；随后，通过发动机电控单元强制三元催化转化器在稀混合气下工作储氧（一个完整的测试循环包括一个浓混合气控制和一个稀混合气控制），三元催化转化器工作于这种受控空燃比模式，直到储存于三元催化转化器中的氧超过一个标定值或后氧传感器指示三元催化转化器完全饱和后，再通过比较三元催化转化器的储氧能力和临界三元催化转化器的标定闭值，对三元催化转化器的转化效率进行诊断。主动测试三元催化转化器的储氧能力有两种计算模型：一种是后氧传感器信号振幅计算方式；另一种是延迟时间计算模型。

氧传感器

OBD

氧传感器

氧传感器

空燃比

氧传感器

空燃比

氧传感器

空燃比

OBD

总而言之，空燃比良好时的混合气正常燃烧结合三元催化转化器高效工作，后氧传感器信号电压在故障检测仪上显示的变化总是随着工况的稳定而稳定，且变化频率很小，变化的电压幅值也不大，这在诊断三元催化转化器效率的疑难故障中具有非常重要的参考作用。

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