欧Ⅳ标准催化转化器的进气端管设计
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各个歧管合并成了一个类似于传统催化转化器的进
排气歧管上 ， 称作歧管式催化转化器 ， 图 １ 如 所示 ；
（） ３ 安装在涡轮增压器排气 口的增压耦合式催化转 化器 。 歧管式催化转化器 的结构包 括进 气端管、 催化
气管 ， 其余部分并无太大区别。 设计进气端管时应重 点考虑空 间位置 、 结构强 度、 耐热性 、 热应力分布 、 气体流动特性 优化等。在 满足空间位置的基础上 ， 初步确定三维模型。
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２０ 年（ ２ 卷 ） １ 期 ０６ 第 ８ 第 １
Ａ ｔ ｏｖ ｎｉ ｅｎ ｕ ｍ ｔｅ ｇ ｅｒｇ ｏ ｉ Ｅ ｎ ｉ
２０２５ ０ ６ ２
欧 Ⅳ标 准催 化转化器 的进气 端管设计
张 逸， 凌振 国
（ 国营 ０ ３ 厂 ， ４ ７ 上海 ２０ ９ ） ０ ０ ３
＠
图３ １ 号缸 和 ４号缸气体在载体 内轴向流动速率的分 云 图
材料 的高温机械性能 ， 增强材料 的高温抗氧化性川 。
３ ２ 进气端管的气流特性优化 ． 歧管式催化转化器使催化剂最大限度地接近 了
用一 个歧管 ， 与 ４号歧管做 同样处 理。将 共用 ３号 歧管截面修改为椭 圆并设计了气流扩张角 ， 使共用
ｐｅ ｅ ｔｄ ｐ ｃａ ｔ ｎｉｎ ｉ ａｄ ｔ ｔｒａ ｓ ｌｃｉｎ，ｆ ｗ ｃ ａａ ｔｒｓｉｓ ｔｅ ｄｓｒ ｕ ｉｎ ｆｔｍｐ ｒ ｔｒ ｎ ｒｓｎ ｅ ．Ｓ ｅ ｉｌａｔ ｔ ｓ ｐ ｉ ｏ ｍａｅ ｌ ｅｅ ｔ ｅ ｏ ｉ ｏ ｌ ｈ ｒｃｅ ｔ ｏ ｉ ｃ ｈ ｉ ｉ ｔ ｓｏ ｅ ｅａｕｅ ａ ｄ ｔｂ ｏ
，
ｐａ ｔ ｔａｎ，ａ ｌ ａ ｈ ａ ｏ ｔ ｆＯ ｅ ｓｒ ｌｓ ｃ ｓ ｉ ｉ ｒ ｓｗｅｌ ｓ ｔｅ ｌｙ ｕ ２ｓｎ ｏ ．Ａｃ ｅｅ ａｅ ｕａ ｉ ｔ ｅｔｖ ｒ ｅ ｈ ｏｒｃｎ ｓ ｆｔｅｄ ｓｇ ｏ ｃ ｌｒｔｄ ｄ ｒｂｌｙ ｔｓ ｅ ｆ ｓｔｅｃ ｒｅ ｔｅ ｓｏ ｅ ｉｎ ｉ ｉ ｉ ｈ
Ｋｅ ｗｏ ｄ ：Ｃａ ａ ｙ ｉ ｏ ｖ ｒ ｅ ｙ ｒｓ ｔ ｌ ｔｃ ｃ ｎ ｅ ｔ ｒ，Ｉ ｌ ｔｅ ｄ ｍ ａ ｉｏ ｄ Ｄ ｅ ｉ ｎ ｎｅ －ｎ ｎｆ ｌ ｓｇ
，
．
１ 前言
由于欧Ⅲ和欧 Ⅳ标 准的实施 ， 配合新 型耐高温 化学配方的催化剂 ， 紧耦合式催化转化器 、 歧管式催
Ｓａｅｏ ｎ ｄ Ⅳ０ ０ ３ ｃｏｙ．Ｓ ａ ｇｈ ｉ ２ ０ ９ ｔｔ・ｗ ｅ ． ４ ７ Ｆａ ｔｒ ｈ ｎ ａ ０ ０ ３
［ ｂｔ ｃ］ Ｔ ｅｄｓ ｎｏ ｉｅ ｅ ｄｍ ｎ ｏ ｆ ａ ｌｉ ｃｎｅｅ ｍ ｅｎ ｕｏＩ ｍｓ ｏ ｔ ｄｒ ｉ Ａ ｓ ａｔ ｒ ｈ ｅｉ ｆ ｎ ｔ ｎ ａｉｌ ｏ ｃｔｙ ｃ ｏｖｒ ｒ ｅｔ ｇＥ ｒ Ｖ ｅ ｉ ｉ ｓ ｎａ ｓ ｇ ｌ— ｆ ｄ ａ ｔ ｔ ｉ ｓｎ ａ ｄ
Ｔ ｅＤ ｓ ｎ ｏ ｌｔ ｎ ｎｆｌ ｒＣ ｔｌ ｉ Ｃ ｎ ｅｔｒＭｅ ｔ ｇ Ｅ ｒ Ｖ Ｓａ ｄ ｒ ｈ ｅ ｉ ｆ ｎｅ— ｄ Ｍａ ｉ ｄ ｆ ａａ ｔ ｏ ｖ ｒ ｅｉ ｕ ｏ Ｉ ｔｎ ａｄ ｇ Ｉ ｅ ｏ ｏ ｙｃ ｅ ｎ
Ｚｈ ｎ ａ ｇ Ｙｉ＆ Ｌｉ ｇ Ｚｈ ｎ ｕ ｎ ｅｇ ｏ
［ 摘要］ 接近发动机气缸位置的催化转化器由于其最大限度地发挥 了催化剂的效能， 被欧Ⅳ排放标准的车辆
广泛应用。介绍催化转化器进 气端管的选材 、 气流特性 、 温度 、 塑性 应变分布和氧传感 器布置 ， 设计 台架 加速耐 久试 验 以验证催化转化器进气端 管设计 的正确性 。
关键词 ： 催化转化器 ， 进气端管 ， 设计
化转化器 、 增压器耦合式催化转化 器得 到一定 的应 用。文 中以我国某公司设计 的歧管式催化转化器为
例说明这类催化转化器的进气端管设计 。
Ｂ
２ 欧Ⅳ标准 的催化 转化器结构
实现欧Ⅳ标准的催化转化器布置方 案大体可以 分为 ３种 ：１ 紧耦合式催化转化器 ， 法兰将催化 （） 用
图 １ 歧管式 催化转化器 的典型结构
转化器紧固在发动机的排气歧管后 端 ， 废气在排气 歧管内汇合 经连接法 兰和下悬 喷管进入催 化剂 载
体 ；２ 将催化剂封装在 不锈钢壳体 内直接焊接在 （）
剂壳体总成和出气端锥 ３ 部分。增压耦合式和紧耦 合式催化转化器的结构与之相 比， 了进气 端管的 除
原稿 收到 日期为 ２０ ０ ５年 ８月 ２ ３日， 修改稿收 到 日期为 ２０ ０ ５年 ｌ ２月 ２ ８日。
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２０ ０ ６午（ ２ ） １ 第 ８卷 第 １期
３ 进 气端管 的设计
３ １ 进气端管的选材 ． 焊接式进气 端管广 泛使用 铁素体 不锈 钢 Ｓ Ｓ Ｕ ４９ ０ Ｌ材料 ； 铸造式进气端管可采用钼系球墨铸铁如 Ｒ Ｔ ｉ ｏ这种材料兼有钢的高强度 和铸铁的铸造 ＱＳ Ｍ ， ４ 性能 ， 可通过化学和热处理方法控制金相结构 ， 改善
发动机气缸 ， 催化剂起燃迅速。各缸产生 的废气通 过各 自的歧管 以不同的排气相位 、 同的瞬态流量 不
流速、 不同的方 向直接排入催化剂载体 ， 气体在催化 转化器内部的流动特性远 比其他形式的催化转化器
歧 管排出的气体散布在整个载体端面 ， 增加 了气体
混合膨胀 区的体积。如图 ４所 示 ， 最终设计 的 １ 号 歧管和 ２号歧管之 间的管壁 已经被移去 ， 虚线部分 是新设计的共 用歧管 。歧 管形状优化后 ， 的速率 新 分布云图如图 ５ 所示 ， 号缸和 ４号缸排出的气体在 ｌ 载体截面上的轴向速率等于平均速率的面积 占整个
排气歧管上 ， 称作歧管式催化转化器 ， 图 １ 如 所示 ；
（） ３ 安装在涡轮增压器排气 口的增压耦合式催化转 化器 。 歧管式催化转化器 的结构包 括进 气端管、 催化
气管 ， 其余部分并无太大区别。 设计进气端管时应重 点考虑空 间位置 、 结构强 度、 耐热性 、 热应力分布 、 气体流动特性 优化等。在 满足空间位置的基础上 ， 初步确定三维模型。
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２０ 年（ ２ 卷 ） １ 期 ０６ 第 ８ 第 １
Ａ ｔ ｏｖ ｎｉ ｅｎ ｕ ｍ ｔｅ ｇ ｅｒｇ ｏ ｉ Ｅ ｎ ｉ
２０２５ ０ ６ ２
欧 Ⅳ标 准催 化转化器 的进气 端管设计
张 逸， 凌振 国
（ 国营 ０ ３ 厂 ， ４ ７ 上海 ２０ ９ ） ０ ０ ３
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图３ １ 号缸 和 ４号缸气体在载体 内轴向流动速率的分 云 图
材料 的高温机械性能 ， 增强材料 的高温抗氧化性川 。
３ ２ 进气端管的气流特性优化 ． 歧管式催化转化器使催化剂最大限度地接近 了
用一 个歧管 ， 与 ４号歧管做 同样处 理。将 共用 ３号 歧管截面修改为椭 圆并设计了气流扩张角 ， 使共用
ｐｅ ｅ ｔｄ ｐ ｃａ ｔ ｎｉｎ ｉ ａｄ ｔ ｔｒａ ｓ ｌｃｉｎ，ｆ ｗ ｃ ａａ ｔｒｓｉｓ ｔｅ ｄｓｒ ｕ ｉｎ ｆｔｍｐ ｒ ｔｒ ｎ ｒｓｎ ｅ ．Ｓ ｅ ｉｌａｔ ｔ ｓ ｐ ｉ ｏ ｍａｅ ｌ ｅｅ ｔ ｅ ｏ ｉ ｏ ｌ ｈ ｒｃｅ ｔ ｏ ｉ ｃ ｈ ｉ ｉ ｔ ｓｏ ｅ ｅａｕｅ ａ ｄ ｔｂ ｏ
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ｐａ ｔ ｔａｎ，ａ ｌ ａ ｈ ａ ｏ ｔ ｆＯ ｅ ｓｒ ｌｓ ｃ ｓ ｉ ｉ ｒ ｓｗｅｌ ｓ ｔｅ ｌｙ ｕ ２ｓｎ ｏ ．Ａｃ ｅｅ ａｅ ｕａ ｉ ｔ ｅｔｖ ｒ ｅ ｈ ｏｒｃｎ ｓ ｆｔｅｄ ｓｇ ｏ ｃ ｌｒｔｄ ｄ ｒｂｌｙ ｔｓ ｅ ｆ ｓｔｅｃ ｒｅ ｔｅ ｓｏ ｅ ｉｎ ｉ ｉ ｉ ｈ
Ｋｅ ｗｏ ｄ ：Ｃａ ａ ｙ ｉ ｏ ｖ ｒ ｅ ｙ ｒｓ ｔ ｌ ｔｃ ｃ ｎ ｅ ｔ ｒ，Ｉ ｌ ｔｅ ｄ ｍ ａ ｉｏ ｄ Ｄ ｅ ｉ ｎ ｎｅ －ｎ ｎｆ ｌ ｓｇ
，
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１ 前言
由于欧Ⅲ和欧 Ⅳ标 准的实施 ， 配合新 型耐高温 化学配方的催化剂 ， 紧耦合式催化转化器 、 歧管式催
Ｓａｅｏ ｎ ｄ Ⅳ０ ０ ３ ｃｏｙ．Ｓ ａ ｇｈ ｉ ２ ０ ９ ｔｔ・ｗ ｅ ． ４ ７ Ｆａ ｔｒ ｈ ｎ ａ ０ ０ ３
［ ｂｔ ｃ］ Ｔ ｅｄｓ ｎｏ ｉｅ ｅ ｄｍ ｎ ｏ ｆ ａ ｌｉ ｃｎｅｅ ｍ ｅｎ ｕｏＩ ｍｓ ｏ ｔ ｄｒ ｉ Ａ ｓ ａｔ ｒ ｈ ｅｉ ｆ ｎ ｔ ｎ ａｉｌ ｏ ｃｔｙ ｃ ｏｖｒ ｒ ｅｔ ｇＥ ｒ Ｖ ｅ ｉ ｉ ｓ ｎａ ｓ ｇ ｌ— ｆ ｄ ａ ｔ ｔ ｉ ｓｎ ａ ｄ
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［ 摘要］ 接近发动机气缸位置的催化转化器由于其最大限度地发挥 了催化剂的效能， 被欧Ⅳ排放标准的车辆
广泛应用。介绍催化转化器进 气端管的选材 、 气流特性 、 温度 、 塑性 应变分布和氧传感 器布置 ， 设计 台架 加速耐 久试 验 以验证催化转化器进气端 管设计 的正确性 。
关键词 ： 催化转化器 ， 进气端管 ， 设计
化转化器 、 增压器耦合式催化转化 器得 到一定 的应 用。文 中以我国某公司设计 的歧管式催化转化器为
例说明这类催化转化器的进气端管设计 。
Ｂ
２ 欧Ⅳ标准 的催化 转化器结构
实现欧Ⅳ标准的催化转化器布置方 案大体可以 分为 ３种 ：１ 紧耦合式催化转化器 ， 法兰将催化 （） 用
图 １ 歧管式 催化转化器 的典型结构
转化器紧固在发动机的排气歧管后 端 ， 废气在排气 歧管内汇合 经连接法 兰和下悬 喷管进入催 化剂 载
体 ；２ 将催化剂封装在 不锈钢壳体 内直接焊接在 （）
剂壳体总成和出气端锥 ３ 部分。增压耦合式和紧耦 合式催化转化器的结构与之相 比， 了进气 端管的 除
原稿 收到 日期为 ２０ ０ ５年 ８月 ２ ３日， 修改稿收 到 日期为 ２０ ０ ５年 ｌ ２月 ２ ８日。
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２０ ０ ６午（ ２ ） １ 第 ８卷 第 １期
３ 进 气端管 的设计
３ １ 进气端管的选材 ． 焊接式进气 端管广 泛使用 铁素体 不锈 钢 Ｓ Ｓ Ｕ ４９ ０ Ｌ材料 ； 铸造式进气端管可采用钼系球墨铸铁如 Ｒ Ｔ ｉ ｏ这种材料兼有钢的高强度 和铸铁的铸造 ＱＳ Ｍ ， ４ 性能 ， 可通过化学和热处理方法控制金相结构 ， 改善
发动机气缸 ， 催化剂起燃迅速。各缸产生 的废气通 过各 自的歧管 以不同的排气相位 、 同的瞬态流量 不
流速、 不同的方 向直接排入催化剂载体 ， 气体在催化 转化器内部的流动特性远 比其他形式的催化转化器
歧 管排出的气体散布在整个载体端面 ， 增加 了气体
混合膨胀 区的体积。如图 ４所 示 ， 最终设计 的 １ 号 歧管和 ２号歧管之 间的管壁 已经被移去 ， 虚线部分 是新设计的共 用歧管 。歧 管形状优化后 ， 的速率 新 分布云图如图 ５ 所示 ， 号缸和 ４号缸排出的气体在 ｌ 载体截面上的轴向速率等于平均速率的面积 占整个