淺談三元催化轉(zhuǎn)換器的性能診斷與檢修方法

劉青掌

（中國人民解放軍蚌埠汽車士官學(xué)校裝備保障系汽車維修教研室，安徽 蚌埠233011）

1 檢測TWC性能前的準(zhǔn)備工作

汽車安裝TWC的主要目的就是降低汽車尾氣中的CO、HC和NOx，但如果車輛的狀況很差，例如排出的CO值高于1%，TWC就無法起作用了。所以在檢查TWC性能之前，需要用尾氣分析儀測量汽車尾氣中的CO、HC和O2的含量，以判斷混合氣的濃度是否合適，如果合適才能進(jìn)行TWC的性能檢測。在測量尾氣時，先脫開TWC進(jìn)氣口，使發(fā)動機(jī)運轉(zhuǎn)至正常溫度，將測量管插入排氣管中至少40cm，采用怠速法進(jìn)行測量。若測量值不正常應(yīng)該先檢修發(fā)動機(jī)工作性能，直至數(shù)值在規(guī)定范圍之內(nèi)。待數(shù)值正常后，裝復(fù)TWC進(jìn)氣口，在發(fā)動機(jī)溫度正常時檢測TWC的工作性能。

2 TWC性能的檢測方法

1）人工檢測法。人工檢查是一種最直接最簡便的檢測TWC是否有損壞的方法。用橡皮錘輕輕敲擊TWC，聽有無“咔啦”聲，并伴隨有散碎物體落下。如果有此異響，則說明TWC內(nèi)部催化物質(zhì)剝落或蜂窩陶瓷載體破碎，就必須更換整個轉(zhuǎn)換器了。如果沒有上述異響，應(yīng)該檢查TWC是否堵塞。TWC芯子堵塞是比較常見的故障，可以用下面兩種方法進(jìn)行檢測。第一種方法是檢測進(jìn)氣歧管真空度法。將廢氣再循環(huán)（EGR）閥上的真空管取下，將管口塞住，避免產(chǎn)生虛假真空泄露現(xiàn)象。將真空表接到進(jìn)氣歧管上，讓發(fā)動機(jī)緩慢加速到2000r/min。若真空表讀數(shù)瞬間又回到原有水平（47.5-74.5kpa）并能維持15s，則說明TWC沒有堵塞，應(yīng)該懷疑是排氣管堵塞。第二種方法是檢測排氣背壓法。從二次空氣噴射管路上脫開空氣泵止回閥的接頭，再在二次空氣噴射管路中接一個壓力表。在發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速為2000r/min時觀察壓力表的讀數(shù)，此時讀數(shù)應(yīng)該小于17.24kpa，如果排氣背壓大于或等于20.7kpa，則表明排氣系統(tǒng)堵塞。若觀察TWC、消聲器及排氣管沒有外傷，則可將TWC出口和消聲器脫開后觀察壓力表讀數(shù)是否有變化。若排氣背壓仍然較高，則為TWC損壞；若壓力表顯示排氣背壓陡然下降，則說明堵塞發(fā)生在TWC出氣口后面的部件。

2）怠速試驗檢測法。讓發(fā)動機(jī)怠速運轉(zhuǎn)，使用尾氣分析儀測量此時的CO值。當(dāng)發(fā)動機(jī)正常工作時，這時的CO典型值為0.5%-1%，當(dāng)使用二次空氣噴射和TWC技術(shù)可以使怠速時的CO值接近于0，最大不應(yīng)超過0.3%，否則說明TWC損壞。另外，據(jù)經(jīng)驗分析，怠速時候的NOx的排量也能作一個參考。通常怠速時的NOx數(shù)值應(yīng)不高于100ppm，而在穩(wěn)定的工況下，NOx數(shù)值應(yīng)該不高于1000ppm，在發(fā)動機(jī)一切正常的情況下，如果NOx值過高就可以懷疑是TWC故障了。

3）快怠速試驗檢測法。讓發(fā)動機(jī)處于快怠速運轉(zhuǎn)狀態(tài)，并用轉(zhuǎn)速表測量快怠速是否符合規(guī)定值。用尾氣分析儀測量發(fā)動機(jī)處于快怠速狀態(tài)下尾氣中的CO和HC含量。如果發(fā)動機(jī)性能良好，則CO值應(yīng)該在1%以下，HC應(yīng)該在10ppm以下。若兩種數(shù)值都超標(biāo)，則可臨時拔下空氣泵的出氣軟管，此時若CO和HC值不變，則可以判定TWC已損壞，若讀數(shù)上升，而重新接上軟管后又下降，則說明燃油噴射系統(tǒng)或點火系統(tǒng)故障。

4）穩(wěn)定工況試驗法。在完成基本怠速試驗后進(jìn)行該項試驗。按照廠家規(guī)定接好汽車專用數(shù)字式轉(zhuǎn)速表，使發(fā)動機(jī)緩慢加速，同時觀察尾氣分析儀上的CO和HC值，當(dāng)轉(zhuǎn)速加到2000r/min并穩(wěn)定后，CO和HC值應(yīng)緩慢下降，并且穩(wěn)定在低于或接近于怠速時的排放水平，否則懷疑是TWC損壞。這種方法不但能夠?qū)WC是否有故障做出判斷，還能有效的綜合分析TWC在車輛行駛中的實際效能。這是因為TWC性能評價指標(biāo)中有一項“空速特性檢驗”，它表示受反應(yīng)氣體在催化劑中的停留時間。性能差的TWC盡管在低速時表現(xiàn)出較高的轉(zhuǎn)化效率，但是在高速時的轉(zhuǎn)化效率是很低的，因而不能僅憑借怠速工況評價催化劑的活性是否正常。此外，在具體檢測中，還需要注意TWC的空燃比特性。TWC在過量空氣系數(shù)為1的附近時，轉(zhuǎn)換效率最高，實際使用中就需要閉環(huán)電子控制燃油供給系統(tǒng)和氧傳感器的配合。開環(huán)時由于無法給予精確的空燃比，轉(zhuǎn)換效率僅僅有60%左右，而閉環(huán)時平均轉(zhuǎn)換效率可達(dá)95%，因此，在懷疑TWC出現(xiàn)故障時，也應(yīng)該對電控系統(tǒng)和氧傳感器進(jìn)行相應(yīng)的檢測。

5）紅外溫度計測量法。TWC在實際使用過程中，其出口管道溫度比進(jìn)口管道溫度至少高出38℃，在怠速時，其溫度也相差10%。但是若出口與入口處的溫度沒有差別或出口溫度低于入口溫度，則說明TWC沒有氧化反應(yīng)，此時應(yīng)該檢查二次空氣噴射泵是否有故障，若沒有故障，就說明TWC已經(jīng)損壞。

3 TWC常見故障及原因

TWC的常見故障有：性能惡化；芯子堵塞后排氣不暢，產(chǎn)生過高的排氣背壓，使廢氣倒流到發(fā)動機(jī)內(nèi)。具體原因如下：

1）炭灰積聚、污染。含鉛汽油燃燒后會使TWC很快收到損壞；機(jī)油竄入氣缸燃燒后機(jī)油中的磷和鋅等物質(zhì)也會污染TWC。

2）陶瓷芯子破損。熱循環(huán)的長期作用、外部碰撞和擠壓，都有可能使陶瓷芯子破損。

3）陶瓷芯子熔化。TWC正常工作時，內(nèi)部的溫度一般可達(dá)500～800℃，出口處溫度比進(jìn)口處溫度約高30～100℃.但是，混合氣濃或燃燒不完全會使排氣中的CO、HC濃度過高，這將加重TWC的負(fù)擔(dān)，使溫度升高很多，時間長后會使TWC的性能惡化，甚至熔化載體。

4）溫度過高導(dǎo)致催化轉(zhuǎn)化反應(yīng)中斷。TWC上一般裝有排氣溫度傳感器，當(dāng)溫度過高時，電控單元會切斷二次空氣供給，中斷催化轉(zhuǎn)化反應(yīng)。