三元催化转换器(也称为催化转换器)缩写为TWC(ThreeWayCatalytic)和CATALYTIC CONVERTER(CAT)。

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角色

汽油发动机的废气成分对人类和环境危害很大,其中影响最大的有害物质是HC、CO和NOx。为了满足日益严格的排放管制标准,现代汽油发动机安装了三元催化器,其主要作用是有效处理废气,将废气中的三种主要有害物质HC、CO、NOx转化为无害的H2O、CO2、N2、O2,因此催化转换器也被称为"三元"催化器。

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位置

三元催化器位于发动机排气歧管和消音器之间。为了防止碰撞,防止三元催化器破裂,现代汽车的三元催化器直接与排气歧管连接,或与排气歧管集成,位于发动机侧面,如下图所示。过去车辆采用的三元催化器放在车辆底盘下的方法目前很少采用。

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工作原理

如下图所示,只有在演出费在14.7: 1上下0.3%的区间连续浓墨重彩、反复交替的情况下,三元催化器才能发挥最佳的催化效果,转换效率可以达到90%以上。混合气体越浓,HC、CO含量越大,转换效率越低。混合气体稀少时,NOx位移增加,转换效率也下降。(莎士比亚,Nox,Northern Exposure)。

三元催化器要发挥催化转化效率,温度是重要的工作条件。三元催化器开始工作的温度在260左右,在此温度下能发挥的催化能力约为50%,一般在转换效率超过50%时的温度称为催化器启动温度,大多数催化器这种温度在246 ~ 301范围内。随着温度的升高,催化剂转换效率迅速提高,当温度在480 ~ 870之间时,三元催化器完全起作用。温度过高(950以上)会加速三元催化剂的老化,削弱催化作用,缩短寿命。

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残疾原因及影响因素

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如何解决问题

如果怀疑三元催化器有故障,可以先使用专用诊断仪读取ECM中存储的相关故障信息,明确故障原因,指导故障的解决。与三元催化器相关的故障代码见下表。

三元催化器的故障类型主要是故障、堵塞和破损。

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故障诊断

三元催化器故障的故障症状表明废气排放超标。诊断三元催化器失效的方法主要有以下三种。

前/后氧传感器信号比较方法

前/后氧传感器信号比较法是使用专用诊断仪或专用示波器比较前、后氧传感器的信号电压,判断三元催化器是否出现故障的常用方法。

入口/出口温度比较方法

如下图所示,在工作温度下,用红外温度计分别测量三元催化器的流入、出口温度,出口温度应比进口温度至少高10%。

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③ 尾气分析仪效率测试法

◆ 反复加油测试

在发动机暖机进入闭环控制后,空挡时连续突然将节气门全开,利用尾气分析仪观察氧气读数:氧气读数保持低于1.2%,表明三元催化器工作正常;氧气读数达到1.2%,表明三元催化器效率低;氧气读数如果超过1.2%,说明三元催化器不工作。

◆ 氧气含量测试

在发动机暖机进入闭环控制后,利用尾气分析仪检查O2和CO排放量:如果O2为零,应进行反复加油测试;如果O2大于零,则检查CO的排放量;如果CO排放量大于零,表明三元催化器工作不正常。

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堵塞故障的诊断

下图所示为三元催化器的堵塞状态。当三元催化器堵塞时,其呈现的故障症状主要表现为:

◆ 堵塞严重时,发动机启动不着;

◆ 发动机缺火时,尾气较均匀,无“突突”的缺火声;

◆ 加速无力,发动机转速和车速提升困难;

◆ 油耗增加;

◆ 自动变速器汽车强制降挡频繁等。

用于诊断三元催化器堵塞的方法主要有如下三种:

① 验证故障现象

利用人工经验,观察和试验车辆是否存在三元催化器堵塞的明显症状。具体参见三元催化器的故障症状。

② 用真空表检查排气背压

◆将真空表与发动机进气歧管连接;

◆运行发动机,转速稳定在2000~2500r/min区间;

◆保持发动机转速恒定,观察真空表读数;

◆如果真空度逐渐下降(绝对压力增加),说明排气堵塞。

③ 用压力表检查排气背压

◆拆卸前氧传感器,将压力表连接到前氧传感器的座孔位置,确保连接处密封良好;

◆启动并运行发动机;

◆发动机在正常怠速时,排气背压应低于10kPa;转速在2500r/min时,排气背压应低于15kPa。

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破碎故障的诊断

破碎的三元催化器如下图所示。

当三元催化器堵塞时,其呈现的故障症状主要表现为:

◆ 外壳凹陷变形;

◆ 敲击外壳或加减速发动机时内部发出“哗啦哗啦”的声音;

◆ 与堵塞相类似的症状。

三元催化器破碎故障的诊断主要有观察和倾听两种方法。通过观察,确认三元催化器是否发生碰撞变形;通过敲击外壳或加减速发动机时倾听三元催化器内部是否发出“哗啦哗啦”的声音来判断其是否破碎。

注意:

三元催化器通常在车辆行驶80000km后进行更换;三元催化器应以总成的形式更换;必须更换与原车相同的原厂部件。

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