TWC故障检测与维护

2014-04-28朱会田刘青掌杜愎刚

山东工业技术 2014年16期

关键词：三元催化蚌埠排气管

朱会田,刘青掌,杜愎刚

（蚌埠汽车士官学校装备保障系,安徽蚌埠 233011）

TWC故障检测与维护

朱会田,刘青掌,杜愎刚

（蚌埠汽车士官学校装备保障系,安徽蚌埠 233011）

本文首先简要介绍了三元催化转化器（TWC）的组成、原理主要评价指标及要求，之后分析TWC应用中出现常见故障的诊断与排除方法，最后概述了TWC的维护和发展。

三元催化；故障；维护；发展

1 三元催化转化器的组成与基本原理

汽车多采用以蜂窝陶瓷为载体的三元催化转化器（Three-Way Catalyst Converter，英文简称TWC），其结构主要由壳体、多孔陶瓷载体堇青石（每平方英寸有400～1200个孔，内表面涂有非常松的γ-Al2O3涂层，提高催化反应面积）和催化剂组成。催化转化器安装在排气管或排气消声器的内部，用于在排放前对尾气进行催化净化。其基本原理是通过催化剂的作用，把CO、HC、NOX分别氧化、还原为CO2、N2和H2O，对三种有害尾气进行分别净化，故称为三元催化转换器。

2 三元催化转化器的主要评价指标与要求

（1）净化率：在一定条件下，催化剂对某种污染物的转化效率。净化率的计算公式为：

R=（1-B/A）×100

式中：R为净化率；A为安装净化装置前（CO、HC、NOX）污染物的浓度；B为安装净化装置后（CO、HC、NOX）的浓度。在标准混合气条件下，要求催化器净化率在90%以上。

（2）起燃温度T50：指催化剂在一定条件下对某一污染物的净化效率达到50%时的入口气体温度。起燃温度越低，催化剂活性越好，工作时机越早。

（3）空燃比特性：是指在各种空燃比条件下的净化率。在标准混合气浓度（空燃比为14.7）附近CO、HC净化率与空燃比的关系如图1所示。从图1来看，氧传感器是一个氧浓稀的开关，可以将检测的氧的浓度信号变为电信号作为空燃比的反馈信号传递到ECU中，以控制气缸内混合气的浓度，为TWC净化尾气建立一个良好的外部环境。

图1 TWC净化率与空燃比的关系

3 TWC常见故障诊断与分析

在正确使用及维护下可以保证8～10年或行驶10～20万公里能保持高效的净化率。但是，如果TWC与发动机匹配不良、安装及使用不当，TWC的净化率和使用寿命都会很快降低，甚至完全失去净化尾气的作用，造成TWC的早期失效。

3.1 引起TWC失效的故障分析

3.1.1 车用催化剂中毒

车用催化剂中毒的外在表现时：发动机怠速不稳，排气不畅，动力不足，噪音增大，油耗升高，排放明显超标。车用催化剂中毒是指TWC内涂的催化剂被化学材料，如燃料和机油中的铅、磷、硫，这些化学元素燃烧后的氧化物覆盖在催化剂表面，使尾气中的有害成分无法与催化剂接触，无法进行氧化、还原反应。

3.1.2 积炭堵塞

燃烧产生的积炭或机油经排气导管内氧化生成的积炭堵塞TWC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、起动困难等故障，同时也使得TWC温度升高过多，造成高温烧结而失去活性。

3.1.3 高温烧结

TWC正常工作温度为500℃～800℃，出口处温度比进口处温度高30℃～100℃。但是当工作温度超过800℃以上时，TWC涂层中γ-Al2O3易烧结，表面积大大减少，甚至导致TWC失效。

3.2 TWC故障检测

检测TWC之前必须确认点火系统正常、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、排气管无漏气。

3.2.1 外观检测

检视TWC外壳无大面积凹陷，否则予以更换；检视TWC与车身之间应固定牢固、与排气管连接应完好无漏气、连接螺栓应紧固无松动，否则予以修理；用橡胶槌敲击TWC，其内部不得有异响，否则予以更换。

3.2.2 声音检查

若TWC陶瓷体破裂后，能听到从底盘下面发出的异响：

踩油门加速时，会听到底盘下发出如铁锅炒豆子的“哗啦哗啦”的噪音，破裂脱落的陶瓷块连续在高温高压气流下撞击震动排气管壁的声音；

停车怠速时，可听到轻微的“嘀嘀铛铛”的碎石滚动弹击噪音。

3.2.3 温度检测

（1）接触法：将温度探头接触在TWC前后的排气管上，后端温度比前端温度应至少高出30℃左右，否则说明TWC失效，应予以更换。

（2）非接触法：启动发动机，预热至正常工作温度，将发动机转速维持在2500r/min左右，用数字式温度计非接触式红外线激光温度计测量催化转化器进口和出口的温度，需尽量靠近催化转化器（50mm内）。催化转化器出口的温度应至少高于进口温度10%～15%。如果车辆在主催化转化器之前还安装了副催化转化器，主催化转化器出口温度应高于进口温度15%～20%，如果出口温度值低于以上的范围，则催化转化器工作不正常，需更换。