三元催化器的作用和故障表現

三元催化器安裝在汽車排氣系統中，作用是凈化汽車排放的尾氣。它可將汽車尾氣排出的CO、HC和NOx等有害氣體，通過氧化和還原反應轉變為無害的CO2、H2O和N2。為了適應環保要求，越來越多的汽車安裝了三元催化器以及氧傳感器裝置。如圖1所示為三元催化器的外部結構圖，如圖2所示為三元催化器的內部結構圖。

三元催化器的工作原理為，當高溫的汽車尾氣通過凈化裝置時，三元催化器中的催化劑將增強CO、HC和NOx三種氣體的活性，促使其進行一定的氧化還原反應。其中CO在高溫下氧化成為無色、無毒的CO2氣體;HC化合物在高溫下氧化生成H2O和CO2氣體;NOx還原成N2和O2。所以，三元催化器的作用就是讓這些有害氣體變成無害氣體，使汽車尾氣得以凈化，最終減少汽車尾氣對大氣的污染。

三元催化器在轎車上是個非常好的環保設備，合理保養能充分發揮它的作用。但使用不當的話，會使它形同虛設，并使發動機發生故障，甚至會使汽車出現事故。

日常維修當中，常見的三元催化器故障主要有損壞、堵塞及失效等。這些故障表現出的現象為：車輛加速能力下降，動力不足;發動機油耗升高;三元催化器過熱;三元催化器異響。造成三元催化器損壞、堵塞和失效的原因有以下幾種。

1."高溫失效

汽車連續長時間大負荷高速行駛，三元催化器長期處于高溫條件下，發動機如果突然熄火，未燃燒的混合氣在催化器中燃燒，發生劇烈的氧化放熱反應，很容易讓三元催化器出現過熱的情況。

發動機排氣溫度的變化范圍很大，怠速工況時一般為300～400°C，低速和中速常用工況時為400～600°C，高速全負荷工況時可達900°C。而三元催化器正常的內部工作溫度最高在800°C左右，超過800°C時，就會影響其使用壽命。如果三元催化器長期在高于800°C的環境下工作，催化劑的活性將大大下降，那么必然會造成三元催化器的高溫失效，甚至會導致三元催化器芯體燒損的現象（圖3）。

如果發動機工作異常，進入催化器的廢氣HC化合物含量過高，就會發生高溫溶化。另外，即使發動機工作正常，但不適當的使用也會產生過高的溫度。比如怠速時間過長，發動機就會產生比正常道路速度下更多的熱量。因此，停車怠速時間最好不要超過10min。

如果發動機油路正常，但長時間無法正常起動汽車。這段時間所進入氣缸內的可燃混合氣，大部分會被排出氣缸，到達三元催化器、消聲器或者排入大氣當中。而殘留在三元催化器中的可燃混合氣，會在發動機起動后，被高溫的排氣所點燃，這樣三元催化器中的溫度會突然增高，從而加重三元催化器的負擔。

如果發動機出現故障時，比如噴油器關閉不嚴、燃油壓力調節閥失效造成油壓過高、氧傳感器損壞或空氣流量傳感器損壞等。這些故障會造成發動機的混合氣過濃，部分未完全燃燒的混合氣在排氣歧管和三元催化器中二次燃燒，勢必會造成三元催化器的高溫以及積炭的沉積。更有甚者，能從排氣管排出濃濃的黑煙，造成發動機的油耗增大。

2. 積炭損壞

因發動機燃燒產生的積炭覆蓋在三元催化器表面，造成三元催化器不能很好地進行氧化還原反應。積炭失效是當前導致三元催化器失效的主要原因之一。

由于汽油雜質和膠質所造成的積炭，加上利用藥水進行燃燒室積炭的清洗，大部分積炭脫落后由排氣管排出。而三元催化器的芯體就像一個濾網一樣，當脫落物流經三元催化器時，芯體就會將積炭過濾，并留在三元催化器芯體的表面。久而久之，這些積炭就會由于高溫黏連在芯體表面，造成三元催化器的堵塞（圖4）。

3. 堵塞失效

三元催化器陶瓷芯體因燒熔或老化成粉末，導致堵塞，致使發動機工作不正常。如果三元催化器堵塞嚴重，會導致發動機動力嚴重下降，出現經常熄火，嚴重時會使排氣歧管至三元催化器出現過熱的現象，甚至會造成車輛自燃。

以一輛上汽大眾帕薩特轎車為例。該車因為動力不足來廠檢修，此時已經到了傍晚，光線比較暗。當維修人員打開發動機艙蓋時，發現三元催化器微紅，其周圍的溫度非常高。造成三元催化器發紅的原因就是三元催化器芯體由于高溫燒熔或積炭等原因發生堵塞（圖5），發動機排出的高溫廢氣無法通暢地排出，加上未完全燃燒的混合氣在此繼續燃燒，致使三元催化器被燒紅。

三元催化器芯體脫落，會在發動機加速時產生異響。檢查時可以用橡膠錘敲擊三元催化器，能聽到芯體在三元催化器中發出振動的聲音。脫落的芯體由于長時間的振動，或與殼體碰撞會出現大量的碎屑，這些碎屑會造成后面的消聲器堵塞（圖6）。

4. 為什么要對三元催化器進行清洗

汽車使用的汽油硫與磷的含量很高，它會在氧傳感器和三元催化器表面形成化合物并產生堆積。在交通擁擠的道路上，走走停停的狀況會使燃油的燃燒不充分，這些產物也會附著在三元催化器表面。車輛在清洗噴油器、節氣門和進氣道養護時，清洗下來的積炭和顆粒物同樣會沉積在三元催化器表面。

以上這些因素都會造成發動機動力下降，增大車輛的燃油消耗量，三元催化器的凈化功能降低甚至失效，尾氣排放不達標，縮短三元催化器的使用壽命。因此要定期進行三元催化器的清洗。清洗時，將三元催化器清洗劑通過專用工具，由進氣真空管吸入到發動機中，通過燃燒室和排氣管到達三元催化器。在一定溫度下，清洗劑與三元催化器表面的覆蓋物發生化學反應，使三元催化器表面的覆蓋物軟化、分解和脫落，從而被排出，以達到清潔和恢復其功能的目的。

有的維修人員為了方便，在維修三元催化器堵塞故障時，建議車主將芯體掏空。這樣雖然能使發動機狀況得到改善，但會造成該車尾氣不達標，對大氣造成污染。為了更好地保護環境，維修人員不僅要對客戶負責，擔起應有的責任，還要把好汽車尾氣排放質量關，還自然一片蔚藍的天空，讓人們呼吸的空氣更加新鮮，使我們的家園更加美好。