汽车TWC系统原理与维修图解教程

1.功能

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，将发动机排出的废气中的有害气体转变为无害气体。

2.构造

三元催化转换器中主要起作用的是三元催化剂，它由铂（或钯）和铑的混合物组成，它促使有害气体HC、CO和NO_X发生反应，生成无害的CO₂、N₂和H₂ O。损坏后将造成因堵塞不易起动和排放不合格等故障。安装位置如图8-36所示。

图8-36 TWC的安装位置

TWC可分为颗粒型和蜂巢型两种类型，前者将催化剂沉积在颗粒状氧化铝载体表面，后者将催化剂沉积在蜂巢状氧化铝载体表面，氧化铝表面有形状复杂的表层，可增大催化剂与废气的实际接触面积。TWC装置示意图如图8-37所示。

图8-37 TWC装置示意图

3.工作原理

如图8-38所示，发动机排出的废气流经TWC时，三元催化剂不仅可使废气中的HC和CO有害气体进一步被氧化，生成无害气体CO₂和H₂ O，并能促使废气中的NO_X与CO反应生成无害的CO₂和N₂气体。

图8-38 TWC工作原理

在催化转换器工作时温度很高，排气系统周围的部件应特别注意，作业时防止烫伤。

最佳工作条件：

1）发动机工作在理论空燃比14.7∶1附近。

2）排气温度在300～900℃范围。

4.控制方式

如图8-39所示，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。(www.xing528.com)

图8-39 三元催化转换控制原理图

在装有三元催化转换器的电控汽油喷射系统中，为了最有效地利用三元催化转换器对排气的催化净化效能，必须采用氧传感器的反馈信号，对理论空燃比进行精确的反馈控制。

在反馈控制过程中，若假定开始时混合气的实际空燃比偏浓，此时氧传感器输出高电平信号。ECU收到这一信号后，通过减小（开始骤降，然后缓降）反馈修正系数，使喷油持续时间缩短，喷油器的喷油量减少。由于喷油量减少，混合气很快变稀。当混合气浓度低于理论空燃比时，氧传感器输出低电位信号。ECU接收到这一信号后，又使反馈修正系数增大（开始快升，然后缓升），结果使喷油持续时间延长，喷油器的喷油增加，致使混合器又很快变浓。如此反复循环，不断地对空燃比进行反馈控制，最终使混合气的实际空燃比稳定在理论空燃比附近。

当氧传感器的温度在300℃以下时，传感器不会产生电压信号，因而也不能对混合气空燃比进行正确检测，反馈控制也不会发生作用。

发动机的排气温度过高（815℃以上）时，TWC的转换效率将明显下降。有些三元催化转换装置中装有排气温度报警装置，当报警装置发出报警信号时，应该停机熄火，查明排气温度过高的原因，再予以排除。

5.检修

1）数字式高温检测计检测三元催化转换器入口和出口的温差不得小于38℃。

2）尾气分析仪检测排气流中的有害物质是否超标，若超标，则说明三元催化转换器转换效率降低，必要时应更换。

3）检查三元催化转换器是否有破裂、破损。

4）检查三元催化转换器排气口有无被积炭脏堵（不允许使用含铅汽油）。

使用与维修注意事项：催化转换器不需要定期维护，但装有催化转换器的车辆要长久地保持良好地排放就必须做到正确使用。一般使用或维修中要注意以下几个方面：

1）因为铅能使催化剂中毒、活性下降、催化转换效率降低，所以装有三元催化转换器的汽车严禁使用含铅汽油。

2）不要在易燃路面上行驶或停车。因为催化转换器表面温度很高，如有干草、配精或其他有机溶剂等易燃物附在催化转换器上时，有可能燃烧使其过热。

3）在崎岖不平的道路上行驶时一定要多加注意。因为催化转换器装在汽车底部，路况不好时很容易造成托底，损坏催化转换器。

4）对发动机着车困难的故障一定要及时维修。因为发动机起动时，喷油器可能一直在喷油，但如果燃油没有燃烧，就会积聚在催化转换器中。当发动机运行温度上升时，这些燃油的燃烧会使转换器温度过高而损坏。

5）在维修中尽量不要用拔下高压线的方法试火或断缸试验，因为这种情况下火花塞不点火，而喷油器还在喷油，没有燃烧的燃油会积聚在催化转换器中燃烧，造成转换器温度过高而损坏。