三元催化器结构原理及故障如何排除

三元催化器由壳体、减振层、载体和催化剂涂层组成，利用高温尾气促使CO、HC和NOx进行氧化-还原反应，转化为无害气体。故障判断可通过听异响、看烧红、闻气味、测温度等方法。案例显示，三元催化器堵塞可导致加速熄火，需更换解决，可能由燃油质量不佳引起。

一、三元催化器的结构

三元催化器是1种用于控制有害气体排放的装置（见图1），主要应用于汽油机，他紧靠发动机安装，以便利用来自燃烧室的热量来引发催化剂起作用，部分的三元催化器直接安装在排气管中，使催化剂的反应更为迅速。三元催化器用以控制来自汽油燃烧产生的排放物，由于催化器的类型不同，通常可以控制2～3种有害的排放物。一般由壳体、减振层、载体和催化剂涂层4部分组成。壳体由不锈钢材料制成，以防氧化皮脱落造成载体的堵塞。减振层的材料一般是膨胀垫片或钢丝网垫，起密封、保温和固定载体的作用，以防止振动、受热变形等原因对载体造成的损害。膨胀垫片由膨胀云母、硅酸铝纤维和粘接剂组成。膨胀垫片在第1次受热时体积明显膨胀，而在冷却时只是部分收缩，这样就使壳体与载体之间的缝隙完全胀死和密封。催化器载体一般为蜂窝状陶瓷材料，也有少数用金属（不锈钢）材料。

二、三元催化器的工作原理

当高温的汽车尾气通过净化装置时，三元催化器中的净化剂将增强CO、HC和NOx三种气体的活性，促使其进行一定的氧化-还原化学反应，其中CO在高温下氧化成为无色、无毒的二氧化碳气体；HC化合物在高温下氧化成水和二氧化碳；NOx还原成氮气和氧气。3种有害气体变成无害气体，使汽车尾气得以净化。

三、三元催化器故障的一般判断与排除方法

通常可以对三元催化器按照以

下几步进行判断检查。

1.听：试车或加油门时可以听到有“嘶嘶”的漏气声或“咕噜咕噜”的异响等声音。

2.看：发动后不久排气歧管到三元催化器之间会有明显的烧红现象，冷车时会发现三元催化器前部有泛蓝及起铁屑。

3.闻：怠速或加速时均可闻到刺鼻、发臭的气味，如果进行尾气分析会发现氮氧化合物（NOx）严重超标。

4.测：测量时有几种方法供参考:

（1）温度测量，工作正常的三元催化器是前部的温度低后部的温度高，如果三元催化器前部比后部的温度高则是工作不良的表现；（2）测量进气歧管的真空度，正常是57～70kPa之间，排气背压正常不低于0.32kgf/cm2。

5.除以上检查方法外，还可以直接动手拆下氧传感器，起动发动机加速试车。如果故障现象消失，则可以进一步检查、换掉三元催化器即可。

四、三元催化器故障案例

1.故障现象

1辆丰田2010款卡罗拉轿车，装备1ZR-FE1.6L发动机，5速手动变速器，行驶里程6万km左右，出现了车子行驶速度不超过10km/h的时候，只要加速就熄火，且熄火后不易起动，仔细听可以听到底盘下面有“嘶嘶”响声。

2.故障诊断与排除步骤

经检查，发动机怠速时运转平稳；急加速时发动机抖动，有时有回火现象。首先使用测试仪对电控系统进行测试，测试结果系统正常无故障。查看动态输入输出数据均无异常信号，检查点火线圈、分电器、缸线、火花塞均未发现异常。从火花塞的颜色分析，发动机各缸工作良好。再次检查油压：怠速时为260kPa。拔下油压调节器上的真空管，油压上升为300kPa左右———油压也正常。重新更换了所有的火花塞，试车，故障依旧。因其点火时间是受ECU控制无法调整，所以点火时间也应该无故障。难道是进气压力传感器的取气孔堵塞了？可是取下清洗后故障依旧。剩下的可能性只有进气系统漏气或者是排气系统堵塞了。于是先检查发动机的进气系统有无漏气现象，在检查过程中，偶然拔下了一个真空管，用手堵住真空管，感觉吸力不大，按理说在怠速时真空吸力应该是很大的，是不是发动机有外力在起反作用？于是将车辆升起之后，到车下检查，起动发动机，发现“嘶嘶”声来自于三元催化器与排气尾管连接处，三元催化转换器内部有敲击声。初步判断是三元催化转换器损坏。做急加速实验，检查排气口的排气量，证明三元催化器堵塞。后根据司机反映，该车经常出差去外地，可能是随意添加的外地的燃油质量有问题，将三元催化器损坏，造成排气系统堵塞。更换新的三元催化器，试车，故障排除。

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