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三元催化器 任务载体： 一、作用 三元催化传换器 (Three-Way Catalytic converter，简称为TWC)。所谓“三元”，是指能同时处理CO、HC和NOx三种有害气体，而早期的二元式，仅能针对CO和HC做转换。三元催化转换器安装在排气管中部，其功能是利用转换器中的三元催化剂，将发动机排出废气中的有害气体HC、CO和NOx转变为无害气体H2O、CO2和N2。 采用OBD II系统的车辆相对OBDI来说，采用双氧传感器以监测三元催化传换器的转换效率及其他与排放相关元件的工作情况。 奔驰车系三元催化转化器的安装情况： 二、类型与结构 根据催化剂载体的结构特点，TWC可分为颗粒式和整体式两种类型。颗粒式载体将催化剂沉积在颗粒状氧化铝载体表面，主要用于美国和日本生产的汽车上，正在失去其重要性，欧洲的汽车生产厂商实际上从未采用这类载体。整体式载体分成陶瓷的和金属的两种，将催化剂沉积在蜂巢状表面，可增大催化剂与废气的实际接触面积。 以整体式三元催化传换器为例，其主要由四部分组成：载体、涂在载体上的催化活性层、承纳载体的钢板壳体和钢板壳体之间的隔离层或缓冲层 。 三、工作原理 （1）TWC的工作原理 TWC先利用内含的贵重金属铑做催化剂，将NOx还原成无害的氮气(N2)和二氧化碳（CO2)。还原过程中所生成的O2，再加上TWC内由二次空气导管所导入的新鲜空气中的O2（有些车型才有），以铂（Pt)或钯(Pd)做催化剂一起和CO、HC进行氧化反应，使其转变成无害的CO2和H2O这种还原—氧化的过程又称为二段式转化。 （2）闭环控制的工作原理 TWC的转换效率与混合气浓度的关系： 空燃比由发动机计算机控制，即控制喷油量，喷油量的大小取决于氧传感器送给计算机废气之中氧含量的多少。发动机计算机根据氧传感器的信号调节喷油量，这就是所谓的发动机闭环控制。计算机将发动机空燃比尽可能地控制在理想值附近，此时发动机燃烧完全，工作效率最高，催化转换装置转换效率也最高，即发动机工作时最省油，动力性最佳，污染排放量最少。 （3）闭环控制的条件 在装有氧传感器的电控燃油喷射发动机上，电控燃油喷射（EFI）系统并不是在所有工况下都进行闭环控制，在发动机起动、怠速、暖机、加速、全负荷、减速断油等工况下，发动机不可能以理论空燃比工作，仍采用开环控制方式。此外，氧传感器温度在400℃以下、氧传感器或其电路发生故障时，也只能采用开环控制。电控燃油喷射系统进行开环控制还是进行闭环控制，由ECU根据相关输入信号确定。 四、短期/长期燃油修正 短期/长期燃油修正是通过ECU改变喷油器脉冲宽度以保持发动机的空燃比尽量地接近理想空燃比14.7∶1。 短期燃油修正转换示意图： 长期燃油修正例子： 短期/长期燃油修正的特点：
三元催化转换器前后氧传感器的电压波形对比：
影响TWC的转换效率的原因：
案例分析： 案例：一汽佳宝汽车发动机大修后，加速不畅 故障现象：2002款佳宝汽车搭载 DA462－1A型发动机，该车在行驶中突然无力，最高车速不超过60km／h。该车经过大修后，其他故障没有了，但是加速不畅。 故障诊断与排除：先读取故障码，无故障码。接着检查油压，怠速时为260kPa，拔下油压调节器上的真空管，油压上升至300kPa左右，说明油压正常。更换了所有的火花塞，故障依旧。 经分析认为，进气系统漏气或者是排气系统堵塞了，应先检查发动机的进气系统。在检查过程中，偶然拔下一个真空管，用手一堵，感觉吸力不大。经检查，发现该车带有一个三元催化器。拆下三元催化器，试车，故障消失了。 更换一只新的三元催化器后试车，故障排除。 究其原因，是三元催化器损坏造成的，而三元催化器损坏的原因是由于个别缸不工作，致使大量的汽油进入三元催化器并在其内部燃烧，造成三元催化器因温度过高而损坏。 |
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