TWC故障檢測與維護

朱會田,劉青掌,杜愎剛

（蚌埠汽車士官學校裝備保障系,安徽 蚌埠 233011）

TWC故障檢測與維護

朱會田,劉青掌,杜愎剛

（蚌埠汽車士官學校裝備保障系,安徽 蚌埠 233011）

本文首先簡要介紹了三元催化轉(zhuǎn)化器（TWC）的組成、原理主要評價指標及要求，之后分析TWC應用中出現(xiàn)常見故障的診斷與排除方法，最后概述了TWC的維護和發(fā)展。

三元催化；故障；維護；發(fā)展

1 三元催化轉(zhuǎn)化器的組成與基本原理

汽車多采用以蜂窩陶瓷為載體的三元催化轉(zhuǎn)化器（Three-Way Catalyst Converter，英文簡稱TWC），其結(jié)構(gòu)主要由殼體、多孔陶瓷載體堇青石（每平方英寸有400～1200個孔，內(nèi)表面涂有非常松的γ-Al2O3涂層，提高催化反應面積）和催化劑組成。催化轉(zhuǎn)化器安裝在排氣管或排氣消聲器的內(nèi)部，用于在排放前對尾氣進行催化凈化。其基本原理是通過催化劑的作用，把CO、HC、NOX分別氧化、還原為CO2、N2和H2O，對三種有害尾氣進行分別凈化，故稱為三元催化轉(zhuǎn)換器。

2 三元催化轉(zhuǎn)化器的主要評價指標與要求

（1）凈化率：在一定條件下，催化劑對某種污染物的轉(zhuǎn)化效率。凈化率的計算公式為：

R=（1-B/A）×100

式中：R為凈化率；A為安裝凈化裝置前（CO、HC、NOX）污染物的濃度；B為安裝凈化裝置后（CO、HC、NOX）的濃度。在標準混合氣條件下，要求催化器凈化率在90%以上。

（2）起燃溫度T50：指催化劑在一定條件下對某一污染物的凈化效率達到50%時的入口氣體溫度。起燃溫度越低，催化劑活性越好，工作時機越早。

（3）空燃比特性：是指在各種空燃比條件下的凈化率。在標準混合氣濃度（空燃比為14.7）附近CO、HC凈化率與空燃比的關系如圖1所示。從圖1來看，氧傳感器是一個氧濃稀的開關，可以將檢測的氧的濃度信號變?yōu)殡娦盘栕鳛榭杖急鹊姆答佇盘杺鬟f到ECU中，以控制氣缸內(nèi)混合氣的濃度，為TWC凈化尾氣建立一個良好的外部環(huán)境。

圖1 TWC凈化率與空燃比的關系

3 TWC常見故障診斷與分析

在正確使用及維護下可以保證8～10年或行駛10～20萬公里能保持高效的凈化率。但是，如果TWC與發(fā)動機匹配不良、安裝及使用不當，TWC的凈化率和使用壽命都會很快降低，甚至完全失去凈化尾氣的作用，造成TWC的早期失效。

3.1 引起TWC失效的故障分析

3.1.1 車用催化劑中毒

車用催化劑中毒的外在表現(xiàn)時：發(fā)動機怠速不穩(wěn)，排氣不暢，動力不足，噪音增大，油耗升高，排放明顯超標。車用催化劑中毒是指TWC內(nèi)涂的催化劑被化學材料，如燃料和機油中的鉛、磷、硫，這些化學元素燃燒后的氧化物覆蓋在催化劑表面，使尾氣中的有害成分無法與催化劑接觸，無法進行氧化、還原反應。

3.1.2 積炭堵塞

燃燒產(chǎn)生的積炭或機油經(jīng)排氣導管內(nèi)氧化生成的積炭堵塞TWC陶瓷載體，造成排氣不暢、惡化燃燒，導致發(fā)動機動力不足、怠速抖動、起動困難等故障，同時也使得TWC溫度升高過多，造成高溫燒結(jié)而失去活性。

3.1.3 高溫燒結(jié)

TWC正常工作溫度為500℃～800℃，出口處溫度比進口處溫度高30℃～100℃。但是當工作溫度超過800℃以上時，TWC涂層中γ-Al2O3易燒結(jié)，表面積大大減少，甚至導致TWC失效。

3.2 TWC故障檢測

檢測TWC之前必須確認點火系統(tǒng)正常、發(fā)動機無漏氣、燃料供給系統(tǒng)正常、曲軸箱通風裝置和廢氣再循環(huán)裝置齊全有效、排氣管無漏氣。

3.2.1 外觀檢測

檢視TWC外殼無大面積凹陷，否則予以更換；檢視TWC與車身之間應固定牢固、與排氣管連接應完好無漏氣、連接螺栓應緊固無松動，否則予以修理；用橡膠槌敲擊TWC，其內(nèi)部不得有異響，否則予以更換。

3.2.2 聲音檢查

若TWC陶瓷體破裂后，能聽到從底盤下面發(fā)出的異響：

踩油門加速時，會聽到底盤下發(fā)出如鐵鍋炒豆子的“嘩啦嘩啦”的噪音，破裂脫落的陶瓷塊連續(xù)在高溫高壓氣流下撞擊震動排氣管壁的聲音；

停車怠速時，可聽到輕微的“嘀嘀鐺鐺”的碎石滾動彈擊噪音。

3.2.3 溫度檢測

（1）接觸法：將溫度探頭接觸在TWC前后的排氣管上，后端溫度比前端溫度應至少高出30℃左右，否則說明TWC失效，應予以更換。

（2）非接觸法：啟動發(fā)動機，預熱至正常工作溫度，將發(fā)動機轉(zhuǎn)速維持在2500r/min左右，用數(shù)字式溫度計非接觸式紅外線激光溫度計測量催化轉(zhuǎn)化器進口和出口的溫度，需盡量靠近催化轉(zhuǎn)化器（50mm內(nèi)）。催化轉(zhuǎn)化器出口的溫度應至少高于進口溫度10%～15%。如果車輛在主催化轉(zhuǎn)化器之前還安裝了副催化轉(zhuǎn)化器，主催化轉(zhuǎn)化器出口溫度應高于進口溫度15%～20%，如果出口溫度值低于以上的范圍，則催化轉(zhuǎn)化器工作不正常，需更換。

4 TWC的維護與發(fā)展

為提高TWC的凈化性能和使用壽命，在使用和維護時應注意以下問題：

4.1 不能使用含鉛汽油，尤其到小加油站加油時一定要注意

含鉛油燃燒后，鉛顆粒隨廢氣排經(jīng)TWC時，會覆蓋在催化劑表面，使催化劑作用面積大大減少，大大降低催化器的轉(zhuǎn)換效率，也會造成TWC的失效。

4.2 避免發(fā)動機長時間怠速運轉(zhuǎn)

怠速工況運轉(zhuǎn)，尾氣中CO、HC排放大，易造成TWC過載、過熱。要求發(fā)動機怠速運不能超過20分鐘。

4.3 盡量減少跳火試驗

跳火試驗會使未點燃的汽油直接進入TWC，造成TWC過載降低使用壽命。

4.4 避免汽車在關閉點火系統(tǒng)時滑行

一方面會造成轉(zhuǎn)向失去助力，另一方面，造成TWC早期失效。