淺談三元催化轉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，如果合適才能進行TWC的性能檢測。在測量尾氣時，先脫開TWC進氣口，使發動機運轉至正常溫度，將測量管插入排氣管中至少40cm，采用怠速法進行測量。若測量值不正常應該先檢修發動機工作性能，直至數值在規定范圍之內。待數值正常后，裝復TWC進氣口，在發動機溫度正常時檢測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內部催化物質剝落或蜂窩陶瓷載體破碎，就必須更換整個轉換器了。如果沒有上述異響，應該檢查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行檢測。第一種方法是檢測進氣歧管真空度法。將廢氣再循環（EGR）閥上的真空管取下，將管口塞住，避免產生虛假真空泄露現象。將真空表接到進氣歧管上，讓發動機緩慢加速到2000r/min。若真空表讀數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。在發動機轉速為2000r/min時觀察壓力表的讀數，此時讀數應該小于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，則說明堵塞發生在TWC出氣口后面的部件。

2）怠速試驗檢測法。讓發動機怠速運轉，使用尾氣分析儀測量此時的CO值。當發動機正常工作時，這時的CO典型值為0.5%-1%，當使用二次空氣噴射和TWC技術可以使怠速時的CO值接近于0，最大不應超過0.3%，否則說明TWC損壞。另外，據經驗分析，怠速時候的NOx的排量也能作一個參考。通常怠速時的NOx數值應不高于100ppm，而在穩定的工況下，NOx數值應該不高于1000ppm，在發動機一切正常的情況下，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。讓發動機處于快怠速運轉狀態，并用轉速表測量快怠速是否符合規定值。用尾氣分析儀測量發動機處于快怠速狀態下尾氣中的CO和HC含量。如果發動機性能良好，則CO值應該在1%以下，HC應該在10ppm以下。若兩種數值都超標，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，若讀數上升，而重新接上軟管后又下降，則說明燃油噴射系統或點火系統故障。

4）穩定工況試驗法。在完成基本怠速試驗后進行該項試驗。按照廠家規定接好汽車專用數字式轉速表，使發動機緩慢加速，同時觀察尾氣分析儀上的CO和HC值，當轉速加到2000r/min并穩定后，CO和HC值應緩慢下降，并且穩定在低于或接近于怠速時的排放水平，否則懷疑是TWC損壞。這種方法不但能夠對TWC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性能評價指標中有一項“空速特性檢驗”，它表示受反應氣體在催化劑中的停留時間。性能差的TWC盡管在低速時表現出較高的轉化效率，但是在高速時的轉化效率是很低的，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在過量空氣系數為1的附近時，轉換效率最高，實際使用中就需要閉環電子控制燃油供給系統和氧傳感器的配合。開環時由于無法給予精確的空燃比，轉換效率僅僅有60%左右，而閉環時平均轉換效率可達95%，因此，在懷疑TWC出現故障時，也應該對電控系統和氧傳感器進行相應的檢測。

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，此時應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，產生過高的排氣背壓，使廢氣倒流到發動機內。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；機油竄入氣缸燃燒后機油中的磷和鋅等物質也會污染TWC。

2）陶瓷芯子破損。熱循環的長期作用、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，內部的溫度一般可達500～800℃，出口處溫度比進口處溫度約高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的負擔，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）溫度過高導致催化轉化反應中斷。TWC上一般裝有排氣溫度傳感器，當溫度過高時，電控單元會切斷二次空氣供給，中斷催化轉化反應。