摘要：介绍了三元催化转换器的作用、结构、工作原理、常见故障分析、检修方法和故障排除实例分析
关键词：三元催化转换器；故障原因；检修
1 三元催化转换器的作用
在大气污染物质中，CO的75%、HC和 Nox的50%来源汽油发动机排放的尾气。为了减少排放污染。现代汽油发动机桥车在排气系统中普遍装有三元催化转换器。
三元催化转换器也称作触媒转换器，它安装在排气道中，位于排气歧管和消音器之间。将汽车尾气中有害物CO、HC和NOx转换成为无害物H2O、HC和N2。
三元催化转换器结构和工作原理。
三元催化转换器由三元催化转换芯子、减震层和外壳等组成，现代轿车用的三元催化转换芯子。大多数以蜂窝状陶瓷作为承载催化剂的载体，简称陶瓷载体。为了提高三元催化转换芯子抗颠簸的能，芯子外面通常用钢丝网包裹，钢丝网形成了减震层，两者一起安装在不锈钢制成的圆筒状壳体内。
蜂窝状陶瓷载体每平方英寸有400﹋200个孔。这些孔贯通与整个载体。在每个孔的内表面儿涂有一层非常疏松的涂层，其粗糙多孔的表面，可使壁面实际催化剂反应表面扩大到7000倍左右，在涂层表面散布着贵金属催化剂（钯、铂、铑等）。尾气中的CO、HC和Nox以及燃烧剩余的O2在催化剂的作用下，在一定温度条件下（300-500°C）发生氧化还原反应，生成H2O、HC和N2。当空燃比为标准理论空燃比（A/F=14.7：1）时，三元催化转换器的转换效率能达到90%以上。因此装有三元催化转换器的发动机必须采用氧传感器对空燃比进行反馈控制。将空燃比精确控制在标准理论空燃比附近。
三元催化转换器上常用的故障有催化剂化学中毒、积碳堵塞、高温烧结和陶瓷载体破损。
催化剂化学中毒原因是燃料和机油中含有铅，硫，磷等化学元素，燃烧后的氧化物覆盖在催化剂表面，使发动机排气管中尾气的有害成分不能与催化剂接触，无法进行氧化还原反应。
积碳堵塞原因是来燃烧产生的积碳或机油经排
气门导管进入排气管内高温氧化生成积碳堵塞了三元催化转换器的陶瓷载体，造成排气不畅、恶化燃烧，导致发动机动力不足，怠速抖动。启动困难等故障。高温烧结原因是未燃混合气在载体的高温环境中发生剧烈的氧化放热反应、发动机持续高速大负荷运行，排气管堵塞等原因，造成三元催化转换器工作温度超过800℃以上时涂层烧结，表面积大大减少，导致三元催化转换器实效。
陶瓷砖体破碎破损原因是三元催化转换器过热，外部碰撞和挤压都有可能使陶瓷载体断裂和破碎，导致排气不畅。
三元催化转换器的检修方法
检测之前必须确认点火系正常、发动机无漏气，燃料供给系统正常、曲轴箱、通风装置和废气再循环装置齐全有效，排气管无泄漏。
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外观检视法：检视三元催化转换器外壳儿无大面值凹陷，否则更换，检视三元催化转换器与车身之间应固定牢固，与排气管的连接应完好无漏气，连接螺栓应紧固无松动。否则应予修理，用橡皮锤敲击三元催化转换器外壳，其内部应无异响，否则更换。
尾气测试法：发动机预热后，取下氧传感器和怠速马达导线插头，启动发电机，发动机怠速运转30s，使用尾气分析仪检测CO、HC、O2数值并做好记录，将任何一方高压线搭铁，使该缸不工作（时间不超过五min），观察尾气成分变化。若O2值升高，CO、HC值基本无变化，说明三元催化转换器正常。若O2值升高，CO、HC值升高，说明三元催化转换器失效，应更换。
温度检测法：
用数字万用表的温度探头（高温热电偶），测试三元催化转换器前后排气管上的温度，后端温度应高出前端温度38℃以上，否则说明三元催化转换器失效，应更换。
双氧传感器波形测试：有的发动机电控系统为了检测三元催化转换器效率，在三元催化转换器前后各安装一个氧传感器，前端的氧传感器成为主氧传感器，后段断氧传感器成为副氧传感器。由于三元催化转换器的转换作用，两个氧感器检测的氧浓度由较大的差别。若副氧传感器信号电压幅值达到或超过，主氧传感器信号电压幅值的50%时，说明三元催化转换器失效。
故障排除实例分析
一辆丰田PREVIA子弹头轿车，发动机动力性差，加速至3000r/min时转速再也上不去，“检查发动机”警告灯启动后熄灭。检查油压，喷油雾化，高压火点火都正常，检查空气流量计vs信号怠速2.3﹏2.8正常，加速至3000r/min应该为0.3﹏1.0V，但实际为2V，再踩下加速踏板，VS信号一直为2V，说明随节气门儿开度增加进气量不能增加或空气流量计本身有故障。
拆下空气流量计，插头仍插在空气流计上。接通点火开关，用手推动翼板式空气流量计的计量板，没有卡住现象，信号电压也正常，这说明空气流量计良好，拆下空气滤清器。起动机加速发动机，仍为3000r/min，空气流量计至节气门之间无漏气现象，检查排气系统是否堵塞，用上述方法检查排气背压，压力表数值为20kpa大于正常值18kpa，并观察三元催化转换器、消音器和排气管、并无碰瘪和其他损伤。
进一步脱开三元催化转换器排气口，压力仍很高，这说明三元催化转换器内部堵塞，更换三元催化转换器后，发动机恢复正常。形成该故障的原因是发动机排出尾气中的积碳经过三元催化转换器陶瓷载体小孔时，粘附在孔壁上，长时间的积累就造了三元催化转换器内部堵塞。
由于三元催化转换器结构特点和汽油发动机尾气所含成分的特殊性，要定期检查和维护排放控制系统，以防三元催化转化器堵塞或失效，造成发动机工作不良或污染空气环境。
参考文献：
[1].夏令伟.汽车电控发动机构造与维修 北京人民交通出版社2002
[2].朱军 电子控制发动机电路波形分析 北京机械工业出版社2004
[3].杨庆彪 丰田轿车电控系统维修速查手册 北京电子工业出版社2009。
论文作者:张代财
论文发表刊物:《基层建设》2017年第21期
论文发表时间:2017/11/3
标签：转换器论文; 发动机论文; 尾气论文; 传感器论文; 催化剂论文; 载体论文; 流量计论文; 《基层建设》2017年第21期论文;