TWC故障檢測(cè)與維護(hù)

朱會(huì)田,劉青掌,杜愎剛

（蚌埠汽車士官學(xué)校裝備保障系,安徽 蚌埠 233011）

TWC故障檢測(cè)與維護(hù)

朱會(huì)田,劉青掌,杜愎剛

（蚌埠汽車士官學(xué)校裝備保障系,安徽 蚌埠 233011）

本文首先簡(jiǎn)要介紹了三元催化轉(zhuǎn)化器（TWC）的組成、原理主要評(píng)價(jià)指標(biāo)及要求，之后分析TWC應(yīng)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(hù)和發(fā)展。

三元催化；故障；維護(hù)；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(jiǎn)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(gè)孔，內(nèi)表面涂有非常松的γ-Al2O3涂層，提高催化反應(yīng)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(duì)尾氣進(jìn)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(duì)三種有害尾氣進(jìn)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(píng)價(jià)指標(biāo)與要求

（1）凈化率：在一定條件下，催化劑對(duì)某種污染物的轉(zhuǎn)化效率。凈化率的計(jì)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(biāo)準(zhǔn)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(duì)某一污染物的凈化效率達(dá)到50%時(shí)的入口氣體溫度。起燃溫度越低，催化劑活性越好，工作時(shí)機(jī)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(biāo)準(zhǔn)混合氣濃度（空燃比為14.7）附近CO、HC凈化率與空燃比的關(guān)系如圖1所示。從圖1來看，氧傳感器是一個(gè)氧濃稀的開關(guān)，可以將檢測(cè)的氧的濃度信號(hào)變?yōu)殡娦盘?hào)作為空燃比的反饋信號(hào)傳遞到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(gè)良好的外部環(huán)境。

圖1 TWC凈化率與空燃比的關(guān)系

3 TWC常見故障診斷與分析

在正確使用及維護(hù)下可以保證8～10年或行駛10～20萬(wàn)公里能保持高效的凈化率。但是，如果TWC與發(fā)動(dòng)機(jī)匹配不良、安裝及使用不當(dāng)，TWC的凈化率和使用壽命都會(huì)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(shí)：發(fā)動(dòng)機(jī)怠速不穩(wěn)，排氣不暢，動(dòng)力不足，噪音增大，油耗升高，排放明顯超標(biāo)。車用催化劑中毒是指TWC內(nèi)涂的催化劑被化學(xué)材料，如燃料和機(jī)油中的鉛、磷、硫，這些化學(xué)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(wú)法與催化劑接觸，無(wú)法進(jìn)行氧化、還原反應(yīng)。

3.1.2 積炭堵塞

燃燒產(chǎn)生的積炭或機(jī)油經(jīng)排氣導(dǎo)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(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力不足、怠速抖動(dòng)、起動(dòng)困難等故障，同時(shí)也使得TWC溫度升高過多，造成高溫?zé)Y(jié)而失去活性。

3.1.3 高溫?zé)Y(jié)

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

3.2 TWC故障檢測(cè)

檢測(cè)TWC之前必須確認(rèn)點(diǎn)火系統(tǒng)正常、發(fā)動(dòng)機(jī)無(wú)漏氣、燃料供給系統(tǒng)正常、曲軸箱通風(fēng)裝置和廢氣再循環(huán)裝置齊全有效、排氣管無(wú)漏氣。

3.2.1 外觀檢測(cè)

檢視TWC外殼無(wú)大面積凹陷，否則予以更換；檢視TWC與車身之間應(yīng)固定牢固、與排氣管連接應(yīng)完好無(wú)漏氣、連接螺栓應(yīng)緊固無(wú)松動(dòng)，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(shí)，會(huì)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(dòng)排氣管壁的聲音；

停車怠速時(shí)，可聽到輕微的“嘀嘀鐺鐺”的碎石滾動(dòng)彈擊噪音。

3.2.3 溫度檢測(cè)

（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(yīng)至少高出30℃左右，否則說明TWC失效，應(yīng)予以更換。

（2）非接觸法：?jiǎn)?dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，預(yù)熱至正常工作溫度，將發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速維持在2500r/min左右，用數(shù)字式溫度計(jì)非接觸式紅外線激光溫度計(jì)測(cè)量催化轉(zhuǎn)化器進(jìn)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(yīng)至少高于進(jìn)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(yīng)高于進(jìn)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(hù)與發(fā)展

為提高TWC的凈化性能和使用壽命，在使用和維護(hù)時(shí)應(yīng)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(shí)一定要注意

含鉛油燃燒后，鉛顆粒隨廢氣排經(jīng)TWC時(shí)，會(huì)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(huì)造成TWC的失效。

4.2 避免發(fā)動(dòng)機(jī)長(zhǎng)時(shí)間怠速運(yùn)轉(zhuǎn)

怠速工況運(yùn)轉(zhuǎn)，尾氣中CO、HC排放大，易造成TWC過載、過熱。要求發(fā)動(dòng)機(jī)怠速運(yùn)不能超過20分鐘。

4.3 盡量減少跳火試驗(yàn)

跳火試驗(yàn)會(huì)使未點(diǎn)燃的汽油直接進(jìn)入TWC，造成TWC過載降低使用壽命。

4.4 避免汽車在關(guān)閉點(diǎn)火系統(tǒng)時(shí)滑行

一方面會(huì)造成轉(zhuǎn)向失去助力，另一方面，造成TWC早期失效。