三元型催化式净化装置（TWC）是一种降低汽车有害污染物排放的有效装置，在一定的工作条件下，它可以同时净化三种发动机主要排放污染物：一氧化碳（CO）、氮氧化合物(NOx)、碳氢化合物（HC），若与发动机匹配合理，使用方法正确，其转化率可达 90%。

一、TWC 的结构

TWC 的外形类似排气消声器，实际也起到消声器的作用，器壳体用耐高温的不锈钢制成，内部的蜂窝巢式通道上涂有催化剂，催化剂的成份有铂钯和铑等贵金属，以及作为助催化剂成分的铈、钡和镧等稀土或贱金属材料。在载体与壳体之间有隔热减振作用的垫层。

二、TWC 的工作原理

当废气通过 TWC 的通道时，CO和 HC 就会在催化剂铂与钯的作用下，与 O2发生反应产生无害的 H2O和 CO2而 NOx 则在催化剂铑的作用下被还原为无害的 O2和 N2。当其工作在空燃比为理论空燃比附近时能同时使 CO、HC 和 NOx 都有较高的转化效率。

三、 TWC 与电控燃油喷射系统的匹配

尾气在 TWC 中净化时如果燃比大于理论空燃比 14.7:1，那么过剩的氧气会抑制 NOx 的还原反应，使其转化效率下降，而当空燃比小于14.7:1 时，缺乏氧气又会抑制 CO 和HC 氧化反应，使其转化率下降，所以TWC 只有在空燃比为理论空燃比附近时，三种有害气体才能被排除。为了保证空燃比的精确控制，必须采用由氧传感器作为反馈元件的闭环电控系统。即利用安装在排气管(TWC之前)的氧传感器来检测尾气中的氧的含量进而判断实际空燃比偏离理论空燃比的程度，并向 ECU 反馈相应的电压信号，从而保证使空燃比在14.7:1 附近的窄小范围内进行修正。

四、故障及原因的分析

合理的空燃比 TWC 转化效率及寿命的主要因素，与 TWC 的故障有着密切的关系。

TWC 的故障主要有：机械损坏、内部堵塞、化学中毒、热失活等几方面。

（一） 机械损坏

我国多数地区路面条件较差，轿车行驶时颠簸剧烈。较低的汽车底盘常常会发生剐磨凹凸路面的现象，这些都会造成催化剂载体破损、垫层脱落、壳体裂纹等机械损伤。

（二） 内部堵塞

TWC 堵塞使排气背压明显升高，导致汽车没有高速，最高车速只有 110～130km/h 左右，自动变速器也无法升到超速档。

（三）常见的造成 TWC 堵塞的原因

1.混合气过浓会造成 TWC 堵塞。

2.严重烧机油的发动机容易造成TWC 堵塞。

3.由于气缸垫或涡轮增压发动机的进气歧管垫密封不良，使冷却液进入燃烧室，不仅会造成 TWC 硅污染，失去转化能力，而且也会造成 TWC堵塞。

（四）化学中毒

冷却液、汽油和润滑油及其添加剂中含有的硫、锌、磷、硅等元素易与催化剂活性材料发生反应使其发生相变或覆盖在催化剂活性表面造成催化器中毒失效。有试验表明:仅一箱含铅汽油就会使一个新装三元型催化式净化装置完全失效。故使用中应选用高标号的无铅汽油或润滑油。

1.常见的造成 TWC 化学中毒的原因

① 气门油封不密封。

② 活塞环与缸壁间密封不良。

③ 冷车启动困难、缺缸和排气门密封不严。

④ 冷却液窜入排气系统。

（五） 热失活

热失活是指催化剂长期暴露在860℃以上的高温环境中，导致催化剂、载体表面积的减小，从而引起催化剂功能性降低，助剂的活性及储氧能力下降。而且由于热失活造成催化剂晶粒变大会还会对排气流动性产生影响，所以测定催化器排气的压力可以判断是否为热失活。

1.常见的造成 TWC 热失活的原因

①发动机失火、②喷油器故障、③火花塞故障、④传感器故障等，都会导致催化剂的温度大幅度升高，从而引起热老化。

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