三元催化器,也稱催化轉換器,英文縮寫分別為TWC（ThreeWayCatalytic）和CAT（CatalyticConverter）。
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作 用
汽油發動機的尾氣成分對人類和環境有很大的危害,其中影響最為嚴重的有害物質是HC、CO和NOx。為了滿足日益嚴格的排放法規標準,現代汽油發動機上都安裝有三元催化器,其主要作用就是有效處理尾氣,將尾氣中三種主要的有害物質HC、CO和NOx轉換為無害的H2O、CO2、N2、O2,所以催化轉換器也稱為“三元”催化器。
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位 置
三元催化器位於發動機排氣歧管與消音器之間。為了防止磕碰造成三元催化器破碎,現代汽車的三元催化器都與排氣歧管直接相連或與排氣歧管集成為一體,如下圖所示,使之位於發動機側面；而以往車輛所採用的將三元催化器置於車輛底盤下的做法目前已很少採用。
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工作原理
如下圖所示,只有當空燃比在14.7∶1上下0.3%的區間內連續濃、稀交替變化時,才能使三元催化器發揮最好的催化效果,轉換效率可達到90%以上。當混合氣濃時,HC、CO含量將增多,使轉換效率降低；當混合氣稀時,NOx排量會增加,亦使轉換效率下降。
三元催化器要發揮其催化轉換效能,溫度是重要的工作條件。三元催化器開始起作用的溫度是260℃左右,在此溫度下所能發揮出的催化能力約為50%,通常將轉換效率超過50%時的溫度稱為催化器起燃溫度,大多數催化器這一溫度在246~301℃範圍內。隨著溫度升高,催化轉換效率迅速提高,當溫度在480~870℃之間時,三元催化器將完全發揮作用。如果溫度過高（超過950℃）,會加快三元催化器催化劑的老化,使催化作用減弱,壽命縮短。
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故障原因及影響因素
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故障診斷方法
當懷疑三元催化器存在故障時，可以先利用專用診斷儀讀取ECM中存儲的相關故障信息，以明確故障原因，引導故障檢修。與三元催化器相關的故障碼如下表所示。
三元催化器的故障類型主要包括：失效、堵塞、破碎。
01
失效故障的診斷
三元催化器失效的故障症狀表現為尾氣排放超標。用於診斷三元催化器失效的方法主要有如下三種：
① 前/後氧傳感器信號比較法
前/後氧傳感器信號比較法,就是利用專用診斷儀或專用示波器,通過比較前、後氧傳感器的信號電壓來判斷三元催化器是否失效的常用方法。
② 進/出口溫度比較法
如下圖所示，在工作溫度下，用紅外線測溫儀分別測量三元催化器的進、出口溫度，出口溫度應高於進口溫度至少10%。
③ 尾氣分析儀效率測試法
◆ 反覆加油測試
在發動機暖機進入閉環控制後,空擋時連續突然將節氣門全開,利用尾氣分析儀觀察氧氣讀數：氧氣讀數保持低於1.2%,表明三元催化器工作正常；氧氣讀數達到1.2%,表明三元催化器效率低；氧氣讀數如果超過1.2%,說明三元催化器不工作。
◆ 氧氣含量測試
在發動機暖機進入閉環控制後,利用尾氣分析儀檢查O2和CO排放量：如果O2為零,應進行反覆加油測試；如果O2大於零,則檢查CO的排放量；如果CO排放量大於零,表明三元催化器工作不正常。
02
堵塞故障的診斷
下圖所示為三元催化器的堵塞狀態。當三元催化器堵塞時，其呈現的故障症狀主要表現為：
◆ 堵塞嚴重時，發動機啟動不著；
◆ 發動機缺火時，尾氣較均勻，無“突突”的缺火聲；
◆ 加速無力，發動機轉速和車速提升困難；
◆ 油耗增加；
◆ 自動變速器汽車強制降擋頻繁等。
用於診斷三元催化器堵塞的方法主要有如下三種：
① 驗證故障現象
利用人工經驗,觀察和試驗車輛是否存在三元催化器堵塞的明顯症狀。具體參見三元催化器的故障症狀。
② 用真空表檢查排氣背壓
◆將真空表與發動機進氣歧管連接；
◆運行發動機,轉速穩定在2000~2500r/min區間；
◆保持發動機轉速恆定,觀察真空表讀數；
◆如果真空度逐漸下降（絕對壓力增加）,說明排氣堵塞。
③ 用壓力錶檢查排氣背壓
◆拆卸前氧傳感器,將壓力錶連接到前氧傳感器的座孔位置,確保連接處密封良好；
◆啟動並運行發動機；
◆發動機在正常怠速時,排氣背壓應低於10kPa；轉速在2500r/min時,排氣背壓應低於15kPa。
03
破碎故障的診斷
破碎的三元催化器如下圖所示。
當三元催化器堵塞時,其呈現的故障症狀主要表現為：
◆ 外殼凹陷變形；
◆ 敲擊外殼或加減速發動機時內部發出“嘩啦嘩啦”的聲音；
◆ 與堵塞相類似的症狀。
三元催化器破碎故障的診斷主要有觀察和傾聽兩種方法。通過觀察,確認三元催化器是否發生碰撞變形；通過敲擊外殼或加減速發動機時傾聽三元催化器內部是否發出“嘩啦嘩啦”的聲音來判斷其是否破碎。
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注意：
三元催化器通常在車輛行駛80000km後進行更換；三元催化器應以總成的形式更換；必須更換與原車相同的原廠部件。
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