三元催化器，亦被称为催化转换器，其英文缩写分别为TWC（ThreeWayCatalytic）和CAT（CatalyticConverter）。
汽油发动机的尾气中含有多种有害物质，其中HC、CO和NOx的影响最为显著。为了应对日益严苛的排放法规，现代汽油发动机普遍配备了三元催化器。这种装置的核心功能在于高效处理尾气，将上述三种主要的有害物质转化为无害的H2O、CO2和N2，从而确保发动机的排放符合环保标准。
三元催化器，因其能够高效处理尾气，将HC、CO和NOx转化为无害的H2O、CO2和N2，而被誉为“三元”催化器。这种装置巧妙地位于发动机排气歧管与消音器之间，不仅处理效果好，还能防止因磕碰导致的破碎。为了确保其安全，现代汽车普遍采用直接与排气歧管相连或集成为一体的设计，使其稳稳地坐落于发动机侧面。相较之下，过去车辆常将三元催化器置于底盘下的做法，如今已逐渐被淘汰。

1. 工作原理

三元催化器的最佳催化效果和转换效率——高达90%以上，仅在空燃比维持在14.7∶1上下0.3%的狭窄区间内才能实现。这一区间要求混合气连续且交替地变浓和变稀。混合气过浓时，HC和CO的含量上升，从而降低转换效率；而混合气过稀，则NOx的排放量增加，同样会影响转换效率。

三元催化器的工作原理及温度影响

三元催化器的催化转换效能，除了空燃比维持在14.7∶1左右外，还受到温度的显著影响。这种催化器在大约260℃时开始展现出催化作用，此时能发挥的转换效率约为50%。通常，我们称转换效率超过50%时的温度为催化器起燃温度，多数催化器的这一温度范围在246301℃。随着温度的逐渐升高，三元催化器的转换效率会迅速提升。当温度处于480870℃的范围内时，催化器将能完全展现其效能。然而，若温度过高，超过950℃，则会加速催化剂的老化，导致催化作用减弱，进而缩短其使用寿命。

2. 故障原因及影响因素

三元催化器出现故障，往往与多种因素相关。首先，长时间处于高温环境可能导致催化剂老化，从而影响其效能。其次，燃油质量不佳也可能导致催化器性能下降。此外，发动机的空燃比控制不当，以及三元催化器本身的制造质量，都是潜在的故障原因。了解这些因素，有助于我们更好地维护和保养三元催化器，确保其持续高效地发挥作用。

3. 故障诊断方法

一旦怀疑三元催化器出现故障，我们首先可以借助专用的诊断仪器，去读取ECM中存储的详细故障信息。这些信息能够为我们指明故障的具体原因，从而为后续的故障检修提供明确的指引。

以下是与三元催化器紧密相关的常见故障码一览：

三元催化器的故障类型多样，其中常见的包括失效、堵塞以及破碎。这些故障类型都会对三元催化器的性能产生不良影响，甚至可能导致其完全丧失功能。
三元催化器失效故障的诊断
三元催化器失效的明显症状是尾气排放超过标准。针对这种故障，常用的诊断方法主要包括以下三种：
① 前/后氧传感器信号差异诊断法

前/后氧传感器信号差异诊断法，是借助专业的诊断仪器或示波器，通过对比前、后氧传感器所测得的信号电压，从而判断三元催化器是否失效的一种常用手段。
② 进/出口温度比较法
在工作温度环境下，利用红外线测温仪对三元催化器进行进、出口温度的测量。正常情况下，三元催化器的出口温度应至少比进口温度高出10%。

③ 尾气分析仪效率测试法

首先，进行反复加油测试。在发动机达到工作温度并进入闭环控制后，空挡状态下连续突然将节气门全开，同时利用尾气分析仪观察氧气读数。若氧气读数持续低于1.2%，则表明三元催化器工作状态良好；若氧气读数上升至1.2%，则提示三元催化器效率有所下降；而氧气读数超过1.2%的情况，则可能意味着三元催化器已完全失效。

此外，还可以进行氧气含量测试。同样在发动机暖机并进入闭环控制后，利用尾气分析仪检查尾气中的氧气含量。这一步骤有助于更全面地评估三元催化器的性能。
2和CO排放量检测

在尾气分析过程中，若发现氧气含量为零，这通常意味着三元催化器可能存在严重问题。此时，应进行反复加油测试，以深入探究其工作状态。而如果氧气含量大于零，那么下一步则是检查一氧化碳（CO）的排放量。一氧化碳排放量大于零，往往提示三元催化器的性能已受到影响，可能处于不正常的工作状态。
三元催化器堵塞故障的诊断
三元催化器的堵塞状态，如图所示，会表现出特定的故障症状。当这一部件发生堵塞时，其性能会受到影响，进而导致一系列的不正常工作状态。

三元催化器堵塞的严重程度，会通过一系列故障症状表现出来。若堵塞严重到一定程度，发动机甚至可能无法启动。同时，发动机在缺火时，其尾气排放会相对均匀，且缺乏“突突”的缺火声响。此外，车辆在加速时可能会感到无力，发动机转速和车速的提升变得困难。更值得注意的是，油耗会有所增加，且自动变速器的汽车可能出现强制降挡频繁的情况。对于诊断三元催化器是否堵塞，主要有以下三种方法：
① 验证故障现象
通过人工观察和试验，检查车辆是否展现出三元催化器堵塞的典型症状。具体可参考三元催化器堵塞的故障表现。
② 使用真空表测量排气背压
将真空表与发动机进气歧管相连结；
启动发动机，并保持转速在2000至2500转每分钟范围内稳定；
在发动机转速恒定的情况下，仔细观察真空表的读数变化；
若发现真空度持续下降（即绝对压力上升），则表明排气系统存在堵塞。
③ 使用压力表检查排气背压
拆卸前氧传感器，并将其座孔位置与压力表相连结，确保连接紧密无漏气；
启动发动机并使其运转；
在发动机处于正常怠速状态下，排气背压应维持在低于10kPa的水平；而当发动机转速提升至2500转每分钟时，排气背压则应不超过15kPa。
三元催化器的破碎故障诊断

破碎的三元催化器是指其内部结构出现了严重的损坏，导致其无法正常工作。这种故障通常表现为发动机性能下降，尾气排放不达标等症状。为了准确诊断这种故障，我们需要对三元催化器进行仔细的检查。

三元催化器堵塞时的故障症状包括：外壳出现凹陷或变形，敲击外壳或发动机在加减速时内部发出“哗啦哗啦”的异响。而破碎故障的诊断则主要依赖于观察和倾听。观察三元催化器是否有碰撞变形的情况，同时，在敲击外壳或发动机加速减速时，倾听其内部是否发出破碎的异响，以判断三元催化器是否发生破碎故障。