车用催化转换器气流特性分析
车用催化转化器的起燃特性及其评价试验方法
车用催化转化器的起燃特性及其评价试验方法
王建昕;肖建华;李俊;朱云
【期刊名称】《汽车工程》
【年(卷),期】2000(022)001
【摘要】车用催化转化器的起燃特性对满足日益严格的排放法规是至关重要的.对起燃特性评价试验中常用的起燃温度法和不常用的起燃时间法进行了对比分析,认为在催化器与发动机或整车的匹配优化中应更注重使用后者.以十五工况测试时排气温度变化为模拟目标,提出了一种在发动机台架上对催化器起燃时间特性进行评价的方法,并与起燃温度特性试验结果进行了对比,证明了这种模拟试验方法是合理可行的.
【总页数】5页(P25-28,32)
【作者】王建昕;肖建华;李俊;朱云
【作者单位】汽车安全与节能国家重点实验室;汽车安全与节能国家重点实验室;汽车安全与节能国家重点实验室;云南农业大学
【正文语种】中文
【中图分类】U464.134.4
【相关文献】
1.摩托车用催化转化器可靠性及耐久性试验方法的研究 [J], 陈鹤;毛学荣
2.摩托车用催化转化器可靠性试验方法探讨 [J], 毛学荣;陈鹤
3.车用催化转化器起燃特性的数值模拟 [J], 高伟;孙希
4.车用催化转化器快速老化试验方法对比分析 [J], 业红玲
5.车用催化转化器起燃温度的数值模拟 [J], 冯长根;陶明涛;王丽琼;王务林
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车用尾气催化剂工作性能的模拟与分析方法
车用尾气催化剂工作性能的模拟与分析方法车用尾气催化剂工作性能的模拟与分析方法一，有人认为，我国的污染源不断扩大，这样导致雾霾频繁发生。
而中国又在大力推行新能源汽车的生产，因此大力发展新能源汽车也已经成为我国治理雾霾的必然之路。
从最近这几年全球公布的雾霾天气图片中我们可以看出，蓝天白云，晴空万里的情况越来越少见了，取而代之的则是灰蒙蒙的天空。
很多人认为雾霾天气主要原因是由汽车尾气排放所造成的，其实雾霾天气的出现不仅是由于汽车尾气的排放，还包括工业废气排放，生活用煤和用油等各种燃烧造成的大气污染物超标排放。
所以想要治理好雾霾，除了控制汽车尾气的排放，还应该加强对各类污染物的控制。
汽车尾气当中的有害气体，包括碳氢化合物，氮氧化合物，一氧化碳，二氧化硫，颗粒物，微小悬浮颗粒物，臭气等等，它们不仅会使我们的环境受到污染，而且还会直接或者间接地损伤到人体的健康。
因此，我们在日常的生活当中，需要尽量减少汽车尾气的排放，多利用公共交通出行。
我们每个人都做到了这一点，那么这个城市的雾霾问题就会迎刃而解。
另外，在大力推广新能源汽车的同时，也要注意车辆尾气催化剂的使用，毕竟车辆尾气催化剂对治理雾霾也有着重要的作用。
车辆尾气催化剂主要是指含有纳米级的金属氧化物，比如纳米钛、碳化硅等，它们可以利用光电子的转移，吸收太阳光中的紫外线，并转化为可见光，然后经过化学反应，将有害气体转变成无害的气体，再释放到大气中去。
关于光催化技术和还原催化技术来说，其催化反应主要是借助于电能，可见光也就是其中一种光催化剂。
车辆尾气催化剂要通过高效率的吸收太阳光，并利用其中的光电子来改变化学结构，提高氧化活性，最终将尾气排放物转变成二氧化碳和水。
选择车用尾气催化剂应考虑催化剂本身的选择车用尾气催化剂一般应在光学照明下观察其光电转换率是否大于30%，要有一定的抗压强度，在保证强度的前提下，还应考虑催化剂的寿命，要尽量减少光催化剂的消耗。
车用歧管式催化器内部流速及压力分析
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尤 其是 进气 端 流场 也 有很 大 差 异 ， 内部 气 流状 态 而
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催 化 器 由于安装 位 置 非 常接 近发 动 机 ， 以能 够在 所 发 动机 起 动之初 就 充 分利 用 尾 气 热 量迅 速起 燃 ， 产
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究利 用 台架试 验和 Ｆ ｕ ｎ 软 件数 值模 拟 ， 析 歧 管 ｌｅ ｔ 分 式催化 器在 不 同入 口流量 下 ， 内部气 流速 度 、 压力 的
分布 和变 化 ， 与 常规催 化器进 行 比较 。 并
摘 要 ： 过 数 值 模 拟 和 试验 验 证 ， 析 了歧 管 式 催 化 器 内部 气 流 的 速 度 场 、 力场 和 气 流 分 布 状 态 ， 与 常 规 通 分 压 并 的 底 盘 下催 化 器进 行 了 比较 。结 果 表 明 ： 入 口流 量 的 增 大 ， 管 式 催 化 器 内部 气 流 流 速 增 大 、 力 损 失 增 大 、 随 歧 压 径
第 ３期 （ 第 １４期 ） 总 ９
２１ ０ １年 ６月
车
用
发
动
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Ｎｏ ３ Ｓ ｒａ ． ９ ） ． （ ｅｉＩ Ｎｏ １ ４
汽车排气催化转化器中的现象分析
第8卷 第4期2000年7月 工业催化I ND U ST RI AL CA T A L Y SISVo l.8N o.4 July.2000专论与综述汽车排气催化转化器中的现象分析冯长根,王亚军,王丽琼,游少雄,安 琴(北京理工大学机电工程系,北京100081)摘 要:催化转化器己广泛用于汽车排放控制,深入了解其中发生的现象对改进催化剂和转化器的设计以及建立合理的转化器模型都具有重要意义。
本文分析了整装催化转化器中发生的现象,其中主要物理、化学过程包括传热、传质、气流分布、化学动力学过程、储放氧和催化剂中毒等。
关键词:催化转化器;汽车排放;现象中图分类号:T Q426.96 文献标识码:A文章编号:1008-1143(2000)04-0003-06Analysis of the phenomena in automotive catalytic convertersFEN G Chang-gen,WA N G Ya-j un,W A N G L i-qiong,YOU S hao-x iong,A N Qin(M echanics and Engineering Department,Beijing Institute of T echnolo gy,Beijing100081,china)Abstract:Cataly tic converters have been w idely used in automobile emissio n control.It is ofg reat help to kno w the phenom ena in catalytic converters fo r improving the design ofcataly sts and converter s and adaptive modeling of converter s.Phenom ena in m onolithic cataly tic converter s w ere analyzed in detail.M ain physical and chem ical processes include heat and mass transfer,flow distribution,chemical kinetics,ox ygen storag e-release and cataly st deactiv ation.Key words:cataly tic conver ter;autom obile em ission;phenom enaCLC number:TQ426.96 Document code:AArticle ID:1008-1143(2000)04-0003-060 前 言安装催化转化器后处理装置是控制汽车排放最理想和最重要的措施之一。
汽车尾气催化转化器性能评价
汽车尾气催化转化器性能评价一、汽车尾气催化转化器概述汽车尾气催化转化器是一种安装在汽车排气系统中的装置，其主要功能是将汽车排放的有害气体转化为无害或低害的物质，以减少对环境的污染。
随着环境保护意识的增强和排放标准的提高，汽车尾气催化转化器在现代汽车中扮演着越来越重要的角色。
1.1 汽车尾气催化转化器的工作原理汽车尾气催化转化器的工作原理基于化学反应，通过催化剂的作用，将尾气中的一氧化碳(CO)、碳氢化合物(HC)和氮氧化物(NOx)转化为二氧化碳(CO2)、水(H2O)和氮气(N2)。
这一过程通常在高温下进行，以确保反应的效率。
1.2 汽车尾气催化转化器的类型根据催化剂的不同，汽车尾气催化转化器主要分为三元催化转化器和二元催化转化器。
三元催化转化器能够同时处理CO、HC和NOx，而二元催化转化器通常只针对CO和HC或HC和NOx。
1.3 汽车尾气催化转化器的重要性汽车尾气催化转化器对于减少尾气排放、改善空气质量具有重要意义。
它不仅有助于降低汽车对环境的负面影响，也是满足日益严格的排放法规的关键技术。
二、汽车尾气催化转化器的性能评价标准汽车尾气催化转化器的性能评价是确保其有效性的关键环节。
评价标准涉及多个方面，包括转化效率、耐久性、温度响应等。
2.1 转化效率转化效率是衡量催化转化器性能的首要指标，它反映了催化转化器将有害气体转化为无害或低害物质的能力。
通常通过实验室测试和道路测试来评估。
2.2 耐久性催化转化器的耐久性指的是其在长期使用过程中保持性能不变的能力。
耐久性评价通常涉及高温老化测试和化学中毒测试。
2.3 温度响应催化转化器需要在特定的温度范围内工作以保证最佳性能。
温度响应评价关注催化转化器达到最佳工作温度所需的时间和在不同温度下的性能表现。
2.4 其他评价指标除了上述主要指标外，还有其他因素如催化转化器的体积、重量、成本和对不同燃料类型的适应性等，也是评价其性能的重要方面。
三、影响汽车尾气催化转化器性能的因素汽车尾气催化转化器的性能受多种因素影响，包括催化剂材料、结构设计、发动机工作条件等。
汽车催化器气体流动特性模拟研究
１ 钢 板仓 基 础 的组 成 ． 钢板仓基础不 同于其它建 筑 ， 除 地下埋置 部分外 ， 它 还 包括仓底和支撑结构 ， 钢板 仓根据 仓型 的不 同， 可分 为平底
黑龙江省呼兰中滨 油脂开发有限公 司 ， 建有 大仓容 的钢 板仓 ４座 ， 单仓 容量为 ２０ｔ总库容量为 ｌ￣Ｏ ， ５ ０， ＯＯ ｔ仓直径 １ｍ， ５ 原设 计单位采用振 拨桩基础 ， 直径 ４０ ｍ、 长 １ｍ， 桩 承 ０ｍ 柱 ２ 单 载 力 ４ ｔ支 撑结 构 分 为 内外 两 层 环 ， 环 １ ， 环 ８根 ， ８， 外 ２根 内 计 ２ Ｏ根混凝土柱 ， 外环 梁上 顶柱 标高 ８ ４ 仓底 为半 钢板混 ｍ， 凝土下挂 ６ ｍ直径的钢锥 斗， 这在钢 板仓基 础设 计中是 最常 见的 柱 支 撑 环 梁 结 构 ， 由于 基 础 的 单 仓 造 价 预 算 已 达 ４ ６万 元， 远远超 出上部钢 板仓造价 ３万 元 ， 因此使得 已签定 的合 同无法按期执行 ， 后经协 商改为平 底钢 板仓 ， 虽然 钢板仓 部 分加 两层板 ， 但基础高度降低 了４ 同时配套 单仓价为 ２ ｍ， ４万
对 基础 造 价 的 影 响 。
小 ， 体 的高度 则越 大， 锥 而粮食 的 自然 流角一般 在 ４。 ０左右 ， 所 以当钢板仓直径较 大时 ， 基础支 撑结构 的上 梁大 大增高 。 以直 径 １ｍ的锥底 钢板 仓为 例 ， ５ 为满 足 仓下 设备 的 工艺 需 要， 基础支撑结构 的上环 梁高度 至少 ８ ｍ以上 ， 加上 仓容大 ， 仓内物料整体重心过 高， 支撑 结构 的增加 、 高 以及 仓底结 增 构的变化等 ， 锥底仓基础造价较同容量的平底仓 基础造价 高
三元催化转换器的工作特点
三元催化转换器的工作特点三元催化转换器是一种用于处理内燃机尾气中有害气体的装置，主要用于汽车尾气治理。
它的工作特点如下：1. 氧化还原反应：三元催化转换器主要通过氧化还原反应来将有害气体转化为无害气体。
其中，一些有害气体如一氧化碳（CO）和氮氧化物（NOx）会被催化转换为二氧化碳（CO2）和氮气（N2），从而减少对环境的污染。
2. 催化剂：三元催化转换器中含有催化剂，通常是由贵金属如铂（Pt）、钯（Pd）和铑（Rh）组成的。
这些催化剂可以加速氧化还原反应的速率，降低反应的活化能，使反应更容易发生。
3. 工作温度：三元催化转换器需要在一定的温度范围内工作，通常在200-400摄氏度之间。
低于这个温度范围，催化剂的活性会降低，反应效率下降；高于这个温度范围，催化剂可能会受到损坏。
因此，引擎的工作温度对于三元催化转换器的效率非常重要。
4. 氧气供应：三元催化转换器需要足够的氧气来进行氧化还原反应。
引擎的正常燃烧会产生大量的氧气，供给给催化转换器。
然而，如果引擎燃烧不完全，氧气不足，或者存在其他原因导致氧气供应不足，催化转换器的效率会受到影响。
5. 污染物耐受性：三元催化转换器对于某些污染物如硫化物（SOx）和铅（Pb）敏感。
这些污染物会与催化剂发生反应，降低催化剂的活性，从而影响催化转换器的工作效果。
因此，为了保证催化转换器的正常工作，汽油和柴油等燃料需要进行脱硫处理，以及使用无铅燃料。
总的来说，三元催化转换器通过氧化还原反应将有害气体转化为无害气体，需要一定的工作温度和氧气供应，并且对某些污染物敏感。
正确的使用和维护三元催化转换器可以有效减少内燃机尾气对环境的污染。
汽车催化转化器中气体流动的研究(二)
【 ｅｃ ｔ］ｔ ｈ ａａｙ ｉ ｃ∞Ｔ ｅ ｌ ｎ Ａｔｔ ｅｓ １ ｉ ，ｈ ｒｓ ｅｌ。 ｈ ｏ ｉ ｔｅｃ ｔｌｔ ｏ ｖｒｅ ｌ ｄ ｖ ｈ ＿ ｅｔ 衄 ｍｅ ｔｅ ｐｏｐ Ｃ ｆｔｅｆ ｗ ｈ ａａｙｉ ｃ ｎ ｅｔｒｉ ａｓ ｍａ ｅ ｌ ｎ ｃ ｓ ｏ
一
在 系统 中 ， 力 传感 器 的设 定 值 为 Ｐ 压 和 Ｐ 。 当蓄能 器充 油压 力达到 时 ， 力传感器 发 出停 止 压 充 油信 号 ； 当检 测 结束 ， 载 油缸 退 回时 ， 能 器 放 加 蓄 油 放 油压 力达 到 Ｐ 时 ， 力传 感 器发 出停 止 放 压
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４ 对 于优 化 催 化 器 设 计 的几 点 启 示
在设计 催 化转 化 器 时 ， 催 化器 的形 状结 构方 从
作者简 介： 刘光辉（９ ４ ， ， 士 ， １７ 一）男 博 主要研究方 向为 内 燃机 排放控 制。 收稿 日期 ：０ １ ６ ５ ２０ —０ —２
面来看 ， 它对催 化 器 性能 的影 响 主 要 体 现 在气 体 流 动分 布和压 力损 失上 。在对催 化 器 进行结 构优 化设 计时， 在满足 安装 空 间 的前 提下 ， 使载体 内的气 流 应 尽可 能分布均 匀 ， 同时使 整 个催 化 器 的压 力损 失 尽 可 能小 。但 二者 常 常是 矛 盾 的 ， 应 综 台 考 虑 两方 故 面因素 ， 发 动机 和催化器 的整体 性能达 到最 优 。 使 对于催 化 器 内气体 流 动 ， 常用 以下 非 量 纲 参 数
车用催化转化器内气体流动研究进展_智同生
【综合评述】车用催化转化器内气体流动研究进展智同生,刘志璋(内蒙古工业大学能源与动力工程学院,内蒙古呼和浩特 010062) 摘要:简述了国内外车用催化转化器内气体流动的研究进展,指出了转化器内流动研究的不足和今后研究的发展方向。
关键词:催化转化器;流动;计算流体力学(CFD );模拟中图分类号:O35 文献标识码:A 文章编号:1671-2471(2004)02-0001-05作者简介:智同生(1975-),女,内蒙古丰镇人,硕士研究生,主要研究方向为汽车尾气三元催化转化器。
收稿日期:2004-03-18Progress of the Studies on Gas Flow in Automotive Catalytic ConverterZhi Tongsheng ,Liu Zhizhang(School of Power and Energy Engineering ,Inner Mongolia Polytechnic University ,Hohhot 010062,China )A bstract :The paper briefly states progr ess of the studies on gas flow in catalytic converter ,At the same time ,the weakness and development dir ection of the flow in the catalytic converter are pointed out .Keyword :Catalytic converter ;Flow ;Computer fluid Dynamics (CFD );Simulation1 概述随着汽车排放法规日趋严厉,对催化器的性能要求也越来越高。
不但要有高的转化率,而且使用寿命要长,同时流动阻力要相小。
这就需要了解催化器内部的流动规律,对催化器进行优化设计。
车用尾气催化剂工作性能的模拟与分析方法
车用尾气催化剂工作性能的模拟与分析方法随着汽车产业的发展，环境保护愈发受到重视，汽车尾气排放已经成为重要的环境问题。
车用尾气催化剂具有净化汽车尾气的能力，因此，它们被广泛应用于汽车尾气控制领域。
在核心技术水平上，车用尾气催化剂的工作性能的模拟与分析是评价新催化剂和提高旧催化剂性能的基础。
首先，要研究车用尾气催化剂的工作性能，需要了解它的几个主要特性，分别为催化剂的结构和表面特性、尾气组成和环境参数等因素。
车用尾气催化剂的结构和表面特性是主要因素，它们会影响催化剂的反应活性和尾气组成物的转化效率。
例如，车用尾气催化剂一般由活性基体和负载基体组成，活性基体提供催化反应的活性中心，而负载基体提供容积，活性基体和负载基体的比例会影响催化剂的活性及效果，因此，深入研究车用尾气催化剂的基体组成是模拟其工作性能的基础。
另外，尾气组成和环境参数也会影响催化剂的性能，而且尾气组成具有很强的局部性，汽车尾气的排放量会随着汽车使用的不同情况而有所不同，因此，要实现车用尾气催化剂的有效工作，需要全面考虑尾气组成和环境参数。
基于以上分析，车用尾气催化剂性能模拟和分析方法主要有以下几种：1）计算机模拟方法：计算机模拟方法是用于车用尾气催化剂性能模拟和分析的有效手段。
利用它，可以推断催化剂的表面催化反应活性中心，从而模拟催化剂的净化效果。
计算机模拟车用尾气催化剂具有计算快捷、模拟结果准确等优点，此外，催化剂性能模拟结果也可以用于检验催化剂性能的准确性和可靠性。
2）实验模拟方法：实验模拟方法是研究车用尾气催化剂性能的一种常用方法，利用它，可以从实际尾气排放的强度、比热容和湿度等参数中，对催化剂反应的过程和效果进行模拟。
它的优点在于可以考虑到汽车实际使用的情况，反映催化剂的实际性能，但它的缺点也在于实验模拟费时费力，模拟的步骤复杂，常常需要较多的实验，模拟结果的问题可能偏离实际。
3）工程模拟方法：工程模拟方法是另一种研究车用尾气催化剂性能的方法，它利用工程方法，将尾气催化剂结构和反应过程用数学方法模拟和表达出来，以确定尾气催化剂的动力学特性。
汽车催化转化器载体结构研究与流动特性分析的开题报告
汽车催化转化器载体结构研究与流动特性分析的开题报告
一、研究背景和目的
随着环保意识的逐渐增强，在汽车尾气处理领域，催化转化器成为了不可或缺的环保装置之一。
而催化转化器的重要组成部分——载体结构，对于催化性能、稳定性、寿命等方面有着极为重要的影响。
因此，本研究旨在对催化转化器载体结构进行研究
与分析，以探究不同载体结构对于催化转化器流动特性的差异及其对性能的影响。
二、研究内容和方法
1. 研究内容
本研究将重点研究以下内容：
（1）不同材料和形状的载体结构对于催化转化器性能的影响；
（2）不同流量下不同载体结构的流动特性分析；
（3）不同载体结构前后段对于催化转化效率的影响。
2. 研究方法
（1）实验方法：
采用模拟汽车尾气的实验平台进行模拟实验，通过调整载体结构、流量等参数，对其性能和流动特性进行测试并进行分析。
（2）数值模拟方法：
使用计算流体力学（CFD）软件对载体结构进行数值模拟，分析不同结构形态下的流场分布、速度场分布等流动特性，探究载体结构对性能的影响。
三、预期成果
本研究将：
（1）深入研究催化转化器载体结构特性及其对性能的影响；
（2）分析不同流量下不同载体结构的流动特性差异，探究流动特性与催化效率
之间的关系；
（3）探究载体结构前后端对于催化效率的影响，并提出优化建议。
四、研究意义
本研究将为汽车尾气处理领域的进一步发展提供重要的参考和指导，同时对于其他领域的载体结构设计优化同样具有重要的意义。
车用催化转化器的故障诊断和性能检查方法
转 化器 之前 还安 装 了副催化 转化 器 ， 主催 化转 化器 出 口的温度 应高 于进 口处 温度 １％～２ ％。如果 出 口温 ５ ０
验 。如果催 化转 化器 阻塞 ， 排气 背压 仍将 超过 规 定 的 限值 ； 果 排气 背 压 下 降 ， 如 则说 明排 气管 或催 化转 化 器 以下的排 气管路 出现 了问题 ， 破碎 的催 化剂 载 体滞
莓嘲
辜厕
器的 障诊 性能 童
● 冯 正 军 朱 云钟
前、 后各 安 装 了 １个 加 热 型氧 传感 器 ， 动 机控 制模 发 块 就 是 利用 这 ２个 氧传 感 器 的信 号来 监 测催 化 转 化 器 的工 作性 能 的。 因此 ， 以用 这 ２个氧 传感 器 的性 可
擦 ， 明催 化转 化 器 的载 体 可 能 已受 到损 伤 ； 说 观察 催 化 转化 器外 壳 上是 否有 严 重 的褪 色 斑点 或 略 有青 色
或 紫色 的痕 迹 、 化转 化器 防护 罩 的 中央是 否有 非常 催 明 显 的暗灰 斑 点 ， 有 ， 明催 化 转 化 器 曾处 于 过热 如 说 状态 ， 做 进 一步 的检查 ； 需 用橡 皮 槌 敲击 并 晃 动催 化 转化 器 ， 果 听到 有 物体 移 动 的声 音 ， 明其 内部 催 如 说 化剂载 体 已破 碎 ， 要更换催 化转 化器 。同时 ， 榆查 需 要
催 化 转化 器 是 否有 裂 纹 、 连 接是 否 牢 固 、 各 各类 导管 是 否泄漏 ， 如有 ， 应及 时加 以处理 。 背压 试 验 法 在催 化 转 化器 前 端 排气 管 的适 当
来判 断催 化转化 器性 能的好坏 。检查 时 ， 动发 动机 ， 启 预 热至正 常工 作温 度后 ，将 发动机 转速 维持 在 ２５ ０ ０
车用尾气催化剂工作性能的模拟与分析方法
车用尾气催化剂工作性能的模拟与分析方法车用尾气催化剂在治理汽油机废气中发挥了重要的作用。
然而，由于尾气催化剂的工作性能受到多种因素的影响，因此，模拟和分析其工作性能大有必要。
本文综述了模拟和分析尾气催化剂工作性能的基本原理、技术指标和最新研究进展，以及几种模拟和分析尾气催化剂工作性能的方法。
一、拟和分析尾气催化剂工作性能的基本原理尾气催化剂一般是指在热力学和动力学条件下，利用金属及其化学氧化物、有机金属和陶瓷等制成的催化剂，作用于机械或物理的有毒汽油尾气的综合过程。
它主要是在高温条件下将汽油机废气中的有机污染物进行催化氧化转化，从而在比较短的时间内将有毒污染物完全或部分氧化转化为不污染物质。
通常，尾气催化剂涉及到多个物理和化学反应，是一种复杂的工艺过程。
二、模拟和分析尾气催化剂工作性能的技术指标模拟和分析尾气催化剂工作性能的技术指标主要包括：催化剂的总活性，表面活性，团聚体含量，表面形貌，催化剂的结构参数，催化剂的热分解特性，催化剂的还原性能，催化剂的抗热压失效性，催化剂的抗烟灰沾附性，以及催化剂的结构安定性等。
三、模拟和分析尾气催化剂工作性能的最新研究进展（1）热性能方面的研究：科学家们在模拟和分析尾气催化剂工作性能方面取得了非常重要的成果，其中包括了改善催化剂性能，增强催化剂热稳定性，以及提高催化剂热抗力等。
（2）颗粒物控制技术方面的研究：科学家们也对尾气催化剂的颗粒物控制技术进行了深入的研究，旨在改善催化剂的分散性，增强催化剂的颗粒物控制能力，以及改善催化剂的吸附性能等。
四、几种模拟和分析尾气催化剂工作性能的方法（1）实验法：采用实验法来模拟和分析尾气催化剂工作性能，主要是测量催化剂在不同操作条件下的活性、耐热性和耐奥氏体化性能等性能指标。
（2）数值模拟法：采用数值模拟法来模拟和分析尾气催化剂工作性能，主要是利用计算机软件，模拟催化剂的工作过程，掌握催化剂工作性能的变化等。
（3）理论计算法：采用理论计算法来模拟和分析尾气催化剂工作性能，主要是利用分子动力学（MD）和分子结构模拟（MSAME）等方法，分析催化剂的热活性及其与各种因素的相互关系。
汽车催化转化器
技术创汽车催化转化器张继谦1张昕玥2（1.中国人民武装警察部队士官学校浙江杭州311400；2.新南威尔士大学悉尼新南威尔士州2052）摘要：催化转化器是一种废气排放控制装置，通过催化氧化还原反应将有毒气体和污染物转化为更清洁的气态产品。
废气流的性质是决定催化转化器性能的关键因素，特别是通过基板的压力梯度和速度分布。
本文旨在开发一种具有良好性能的转化器设计，重点关注扩散器角度对通用催化转化器的流量分布和压降的影响。
除此之外，研究了不同形状的陶瓷整体基板以优化设计。
关键词：催化转化器设计汽车优化结果中图分类号：TQ426.96文献标识码：A文章编号：1674-098X(2022)07(b)-0051-03环境问题已成为世界上最严重的社会问题之一。
催化转化器是减少汽车有害物质排放的有效装置，已成为净化尾气的有效方法之一。
随着汽车排放法规越来越严格，对催化转化器的性能要求也越来越高。
它们不但要具有较高的转换效率，而且还要具有较长的使用寿命和较低的流动阻力。
因此，有必要了解催化转化器内部的流动规律，分析影响其流动特性的因素［1］。
20世纪70年代初，国外开始研究催化转化器内部的流动［2］，发现催化转化器载体内流速分布的均匀性和压力损失对其性能影响较大。
在催化转化器的实际工作中，由于膨胀管结构，来自排气歧管的气流倾向于进入载体中心的通道，而边缘通道中的气体流量较小。
载体中心的流速较大，温度较高，而载体边缘的流速较小，温度也较低。
这种不均匀的流动会由于高速气流导致载体中心局部高温，从而导致催化剂过早老化和边缘区域催化剂使用不足［3］。
此外，载体的不均匀流动也会造成沿载体径向较大的温度梯度，产生热应力，容易对载体造成损坏［4］。
不均匀流动严重影响催化剂的利用率和使用寿命。
因此，减少载体内气流速度分布的不均匀性和降低催化转化器的压力损失是催化转化器结构设计的关键，需要对其结构进行优化设计。
随着计算机技术和计算流体力学（CFD）的飞速发展，利用CFD软件对催化转化器的流动特性进行数值模拟，为结构优化设计提供了指导，减少了试验工作量，大大缩短了设计周期［5-6］。
催化转化器导流锥角对气体流动影响的研究
个 理 想 的 催 化 转 化 器 ， 仅 需 要 催 化 不
剂 具 有 高 的 活 性 和 耐 久 性 ， 要 求 催 化 转 化 还
器有好 的流动性 ， 以减 小 。催 化 转 化 器 的流 动 特 性
为 ６ 目／ｍ 、 径 为 １０ ｍ 的 载 体 为 例 ， ２ ｃ ２直 ０ｒ ａ 就
有大约 ４７ ８ ０个 管 道 ） 要 对 这 些 管 道 生 成 多 ，
以认 为是 不 可 压 缩 气 流 。 图 １ 扩 张 角 为 ４ 。 催 化 器 的计 算 区 是 ０的 域 。 考虑 到催 化 器 的轴 对 称 性 ， 里 将 其 简 这
规 律 ， 以指 导 催 化 转 化 器 的前 后 倒 流锥 角 的 结构 设 计 。 可
０ 前 言
一
气 流量 很 小 ， 成 气 流 速 度 和 温 度 在 中 心 区 造 域很 高 ， 催 化 剂 在 中心 区 域 很 快 老 化 ， 在 使 而 边缘 地 区 又 得 不 到 充 分 利 用 ； 减 少 了催 化 既 器 的 使 用 寿 命 ， 降 低 了它 的 转 化 效 率 。 此 又 外 ， 于载 体 阻 力 和 扩 张 管 壁 面 气 流 分 离 造 由
化 为 平 面 流 ， 成 二 维 网格 。催 化 转 化 器 的 生
主要 是 指 流 阻特 性 和 流动 均匀 性 。 流 阻特 性
济 性 。 因此 ， 何 减 少 载 体 内 气 流 速 度 分 布 如 的不 均 匀 性 并 降低 催 化 转 化 器 的 压 力 损 失 ， 是 催 化 转 化 器 结 构 设 计 的关 键 本 文 利 用 Ａ Ｓ Ｓ软 件 对 催 化 转 化 器 的 ＮＹ 流动 特 性 进 行 了研 究 。催 化 转 化 器 的流 动 规 律 可 以指 导 其结 构 设 计 。 １ 催 化 转 化 器 内气 流 模 型 的建 立 假 设 在 建 立 气 流 模 型 时 ， 以 下 假 定 条 件 成 有
三元催化转化器产品介绍北京易科瑞特科技公司
三元催化转化器产品介绍暨使用说明书2001年10月一、催化转化器—功能、特点（一）、功能催化转化器的作用是把发动机尾气中的有害排放物，主要指碳氢化合物（HC）、一氧化碳（CO）、氮氧化合物（NOX ）转化成无害的排放物如水蒸气（H2O）、二氧化碳（CO2）和氮气（N2）。
尽管上述转化的氧化和还原反应，在正常的环境中也能自发进行。
但在催化转化器中，在正常的排气温度和催化剂的作用下，上述反应的速度和效率却大大增加了。
一般常用催化剂的反应主要成分为铂、钯、铑等贵金属元素。
催化转化器是一种有内隔热层的、整体式陶瓷蜂窝载体催化转化器。
蜂窝陶瓷的作用主要是作为催化剂涂层的载体，在降低排气背压阻抗的同时，仍然提供极大的接触反应面积。
内部隔热层提高了在恶劣环境下载体的耐久性，如刚烈的震动和高温，而这样的恶劣环境在发动机高速、高负荷工作和催化器近距离安装的情况下，是很容易出现的，由于隔热层位于内部，催化器外表面的温度和噪声都大大的降低了。
（二）、特点1.内部隔热结构提高了耐久性、发动机仓的热量管理，降低了噪声。
2.高温涂层技术使在高温环境下能够保持良好的排放性能。
3.牢固的催化床设计，提高耐久性。
4.针对客户车型的专项设计，理想实现发动机性能和排放达标匹配。
二、催化转化器—产品参数及说明（一）、产品参数1、载体体积：依据车辆引擎基本参数设计2、贵金属比例：Pd only, Pt only,Pt/Rh=5/1,Pd/Rh=8/13、贵金属总量：25—60g/ft34、孔密度：400，600，800cpsi(孔/平方英寸)（二）、产品说明1、催化转化器是将配置完毕的催化剂涂层涂布于陶瓷载体上，再将陶瓷载体用衬垫包裹住，插入一段管状金属壳体内，这种催化器称为填入式催化转化器，载体由陶瓷材料经专用模具挤压烧制而成。
挤压过程中，生成大量平行的薄壁，通常为方形的孔道，载体被一层陶瓷“毯子”（即衬垫，英文称为：Mat）固定于壳体内。
车用催化转化器的CO空速特性
w e ea sed( )ic ae r e , edce i f h nt i pe n ess ut rt era n o ∞ dni ~&r yr hc esboFe s, ei— h r r f h h s g e t b n yl e i s eo s l s t s yo a t k n n e h n r ai f ces go ∞ 1aS rnf e ie t k ) l e m s dge bly T e n T S t s rc fc n ( f a obc e l s o sos it. I a e o i s o s e a n t t i h ∞ r q t nfr pe ep a l S as edkes l ~ r es
器 载体 的 有效 容 积之 比 : =36 0 Q// Q 为流 经催 化 器 的气 体 流 量 ;/为催 化 器 载 体 的 有 效 容积 ) 其 0 ,( , , , ,
单位 为 h ; 于一 个 特 定 的催 化 转 化 器 来 说 , 有 效 容 积 , 是 固定 的 , 以用 空速 来 表 征 流 量 的 变 化 , 对 其 / , 可 而 对 于不 同 有效 容 积 的催 化 转化 器来 说 , 用 空速 这一 物 理 量使 其 转化 率 具有 可 比性 . 化 转 化器 的空速 使 催
a s f e dt e∞ l t i da h mo x n sed,u et f∞ p e b tt i o h me d n i n ctls sraeicessn r ,h e t o ay t u fc n ae omoe t e∞ s y a r c e clra t n manan h ~ie h mi e ci it s te % n a o i q o v re ai d ess e n etrrt era e. o c c e cl eci era e n al l h a ,e eal h h mia r t n d essl er a esme g n r yte∞ a o c i yl t l
某增压型汽油机催化转化器分析
某增压型汽油机催化转化器分析穆芳影;张超;马勇;常耀红;姚炜【摘要】在增压型汽油机的开发过程中,需要评估其催化器入口处的气流分布均匀性是否能够满足均匀性的评价标准.利用CFD软件,通过对某增压型汽油机催化器进行稳态分析,计算得到载体入口处的气流速度均匀性系数、氧传感器表面速度分布、总压分布等.结果表明:考虑涡轮机出口的旋流和废气旁通阀结构,得到的结果更准确;载体入口处的气流速度均匀性系数满足评价标准;氧传感器位于废气主流区,其布置位置合理;催化器的总压分布合理,压力损失在正常范围内.【期刊名称】《汽车零部件》【年(卷),期】2015(000)003【总页数】3页(P44-46)【关键词】增压型汽油机;催化转化器;旋流;速度均匀性系数;总压【作者】穆芳影;张超;马勇;常耀红;姚炜【作者单位】安徽江淮汽车股份有限公司,安徽合肥230601;安徽江淮汽车股份有限公司,安徽合肥230601;安徽江淮汽车股份有限公司,安徽合肥230601;安徽江淮汽车股份有限公司,安徽合肥230601;安徽江淮汽车股份有限公司,安徽合肥230601【正文语种】中文近些年来，环境污染事故越来越多，汽车尾气对环境造成的危害日益引起公众的重视。
并且，国家对汽车尾气排放的标准越来越苛刻。
为了满足排放法规、减少尾气排放对环境造成的危害，整车厂家普遍采用安装催化转化器来降低尾气排放[1]。
进入到催化器的废气均匀性影响催化器的催化效率和使用寿命[2-3]。
由于废气温度很高，如果进入载体的高温废气不均匀，流速高的载体区域温度高，易老化，使用寿命减短并且容易烧蚀；流速低的载体区域废气流量少，催化效率低，造成极大的浪费[4-5]。
利用CFD软件进行催化转化器数值模拟是催化器优化设计的一个重要方法[6-7]。
目前针对涡轮增压机型的催化转化器的数值模拟较少，仅有的研究工作也只是假设催化器入口气流为均匀速度分布，尚未考虑涡轮机出口旋流的影响[8]。
汽油机催化转化器优化分析
壁 面 条件 ：
壁面 函数 ： Ｈ ｙ ｂ ｉ ｒ ｄ Ｗａ ｌ ｌ Ｔ ｒ ｅ ａ ｔ ｍ ｅ ｎ ｔ ；
避免 回流 ， 在 进 出 口各 拉伸 ２ ０层 左右 的网格 。整 个
换热 系 数 ： ２ ０ Ｗ／ ｍ Ｋ， 环境温度 ： ３ ０ 。 Ｃ， 外 壁
０． ９ ０ ５、 ０． ８ ９８、 ０． ８ ７ ７。
图３ 为原方案载体前端气流分布 。从 图中可以 看 出， 四个 支管 的速 度均匀 性 系数 分别 为 ０ ． ９ ０ ４ 、
２ ０ １ ３年第 ２期
黄海波 ， 等 ： 汽油机催 化转化器优化分析
１ ． ２ 网格 划分
出 口条件 ： 静 压边 界 ： １ ｂ ａ ｒ 。
此次计算使用 Ｆ Ｉ Ｒ Ｅ软 件 自带 的 Ｆ Ａ ＭＥ功 能 ， 生成 了 以六 面体 为主 的计算 网格 。考 虑 到壁 面 附近
进 口条 件 ： 质 量 流量 ： ５ ５ ０ ｋ ｇ ／ ｈ ； 进 口温度 ： ８ ５ ５ 。 Ｃ； 湍流 强度 ： ３ ． ０ ６ ％；
湍流 尺度 ： ０ ． Ｏ ０ ４ ｍ。
氧传感器位置的指标 ， 其中最大平均流速 （ Ａ Ｆ Ｖ ）的
计 算公 式为 ：
ＡＦ Ｖ ：
斗
其 中，
、
、
分别是 １ 缸、 ２缸 、 ３ 缸、 ４
缸 排气 时 ， 氧传 感器 周 围 的最 大速 度 。 最大 流速 差异性 系 数 （ Ｆ Ｓ Ｄ）的计算 公式 为 ：
ＦｓＤ ：
只有 Ａ Ｆ Ｖ≥ｌ Ｏ ０ ｍ／ ｓ ， 同时 Ｆ Ｓ Ｄ≤１时 ， 才 评判 氧 传感 器 的位 置满 足要 求 ， 否 则 氧 传感 器 的位 置 必 须
汽车排气催化转化器中的现象分析
汽车排气催化转化器中的现象分析
冯长根;王亚军;王丽琼;游少雄;安琴
【期刊名称】《工业催化》
【年(卷),期】2000(008)004
【摘要】催化转化器己广泛用于汽车排放控制,深入了解其中发生的现象对改进催化剂和转化器的设计以及建立合理的转化器模型都具有重要意义.本文分析了整装催化转化器中发生的现象,其中主要物理、化学过程包括传热、传质、气流分布、化学动力学过程、储放氧和催化剂中毒等.
【总页数】6页(P3-8)
【作者】冯长根;王亚军;王丽琼;游少雄;安琴
【作者单位】北京理工大学机电工程系,北京100081;北京理工大学机电工程系,北京100081;北京理工大学机电工程系,北京100081;北京理工大学机电工程系,北京100081;北京理工大学机电工程系,北京100081
【正文语种】中文
【中图分类】TQ426.96
【相关文献】
1.使用催化转化器控制汽车排气污染 [J], 郑勋
2.使用催化转化器控制汽车排气污染 [J], 郑郧
3.汽车排气催化转化器综述 [J], 郑乃金
4.三元催化转化器中的现象分析与研究 [J], 龚金科;周立迎;刘孟祥;梁昱;谭凯
5.汽车排气污染治理及催化转化器 [J], 于炳浩;徐家川;张洋;赵胜利;李金腾
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图9 扩张角为80°的催化器压力分布图
3结论
（1） 气 流 在 扩 张 圆 锥 管 壁 面 附 近 出 现 分 离 产 生 较强的扰动，造成局部流动损失和载体前气流速度 沿径向分布不均匀；入口扩张管结构对催化器的流 动特性有很大影响，扩张角越大，催化器流速分布不 均匀性和压力损失增大。
流动控制方程，即有：
ρu′i u′j =-2μt sij +
2 3
（μt
鄣uk 鄣xk
+ρk）δij
（5）
式中μt为湍流粘性系数，由下式给出
2
μt=
cμ
ρk ε
（6）
式 中 ：k、ε 分 别 为 湍 动 能 和 湍 能 耗 散 率 ， 它 们 的 输 运
控制方程为：
收 稿 日 期 ：2009-07-20 基 金 项 目 ：厦 门 市 科 技 计 划 项 目 （3502Z20073030） 作者简介：许建民(1981- )，男，湖南邵阳人，助教，硕士，主要研究方向为汽车节能与排放控制。
-
1 3
鄣uk 鄣xk
δij ）-ρu′i u′j
（3）
式 中 ： μ 为 分 子 动 力 粘 性 系 数 ； δij 为 Kroneker 数 ；
ρ u′iu′j 为雷诺应力张量；sij是流体变形速率张量 ，由
下式给出
sij=
1 2
（
鄣ui 鄣xj
+
鄣uj 鄣xi
）
（4）
1.2 湍流模型
采 用 标 准 的 k-ε 模 型 计 算 雷 诺 应 力 来 封 闭 上 述
第 11 卷 第 6 期
重庆科技学院学报（自然科学版）
2009 年 12 月
车用催化转换器气流特性分析
许建民 袁志群 任恒山 刘金武 （厦门理工学院，厦门 361024）
摘 要：用CFD软件对三种不同入口扩张管角度的催化转换器的速度场、压力场进行了三维稳态流动数值模拟。 模
拟结果显示，入口扩张管的角度对催化转换器的气流分布有很大影响，采用较小角度的入口扩张管，不仅可减少压
·105·
许建民，袁志群，任恒山，刘金武：车用催化转换器气流特性分析
鄣 鄣 鄣
鄣xj
ρμjk- μeff 鄣k σκ 鄣xj
=μtsij 鄣ui -ρε鄣xj
鄣 鄣 2
3
μt 鄣ui +ρk 鄣xi
鄣ui 鄣xi
（7）
鄣 鄣 鄣 鄣 鄣 鄣 鄣
鄣xj
ρμjε－ μeff 鄣ε σε 鄣xj
ε =cε1
图3 催化器流场的压力等值图 为了研究扩张管角度对催化器流动的影响，对
图1所示结构的催化器，保持其他结构尺寸不变，仅 改变入口扩张角进行数值模拟。 图4、图5、图6分别 为3种不同入口 扩 张 角 （30°、60°和80°）结 构 催 化 器
许建民，袁志群，任恒山，刘金武：车用催化转换器气流特性分析
没有质量交换 。 ［1，6，7］
2 计算结果分析
2.1 网格生成 本文研究3种不同入口扩张管角度的催化转换
器 ， 其 圆 锥 扩 张 管 角 度 分 别 为 80° 、60° 和 30° ， 其 三 维 网格如图1所示。
·106·
图1 3种入口扩张管角度的催化转换器三维网格
2.2 不同入口扩张角的催化转换器流场计算分析 因为催化器的轴对称性，仅给出催化器的二维
图4 入口扩张管角度为30°的速度分布及速度矢量场
图5 入口扩张管角度为60°的速度分布及速度矢量场
图6 入口扩张管角度为80°的速度分布及速度矢量场
·107·
许建民，袁志群，任恒山，刘金武：车用催化转换器气流特性分析
图7 扩张角为30°的催化器压力分布图
图8 扩张角为60°的催化器压力分布图
对改善流速分布，减小催化转化器的压力损失有利， 同时还可以延长催化转换器的使用寿命。
力损失，而且可以使其内部速度分布更加均匀。
关键词：CFD； 催化转换器； 入口扩张管角度; 速度场; 压力场
中 图 分 类 号 ：U464
文 献 标 识 码 ：A
文 章 编 号 ：1673-1980（2009）06-0105-04
随着汽油机电子控制燃油喷射系统的不断完善 和无铅低硫汽油的燃用， 采用三元催化转化器是控 制汽车排放最理想和最重要的措施。 常规结构的催 化转化器在其扩张管段上，由于气流的扩散，导致流 速分布不均匀。 管道中心的流速高，使得气体流动集 中在载体中心区域，从而使该区域的流速过快，温度 过高，而载体边缘气流量小，温度又较低。 这就使得 载体中心区域的催化剂老化加快， 而边缘区域的催 化剂却不能充分发挥作用。 其结果既降低了催化转 化器的转化效率，又缩短了其使用寿命。 另外，由于 温度分布的不均匀，导致载体截面产生热应力，容易 使载体损坏 。 ［1，3］ 因此利用计算机流体动力学（CFD） 软件改进目前的催化转化器结构对于获得较好的流 动均匀性和较低的压力损失， 从而减小对发动机动 力性、经济性的影响，改善催化转化器的转化效率、 加快其起燃、 延长其使用寿命等方面具有重要的理 论意义和实践价值。 在催化转化器流动计算中，常用 的 计 算 软 件 有 STAR -CD, PHOENICS，FLUENT, STAR -CD, CFX, ANSYS等［1，4］。 在本文的研究中将采 用FLUENT软件进行仿真分析。 考察了无化学反应和 热传导的稳定流动问题， 采用数值模拟的方法研究 催化器流场的速度分布特性和压力损失情况。
机,2001,134(4):25-28. [5] 方 瑞 华,苏 清 祖.车 用 催 化 器 载 体 蜂 窝 孔 内 气 流 分 析[J].汽
车 工 程 ,2001,23(2):124-126. [6] 陈 明 华,司 传 胜.基 于CFD 的 车 用 催 化 转 化 器 的 结 构 优 化
设 计 [J].中 国 制 造 业 信 息 化 ,2006,23(17):71-77. [7] 赵继业, 陈觉先. 利用CFD分析催化转化器不同设计因素
1.92
-0.33
1.3 催化转换器载体流动模型
在此，仅对目前最常用有陶瓷蜂窝载体进行模
拟和分析。 蜂窝载体是由许多大小相同的方形管道
组成。 要详细了解这些管内的流动分布，就须对其
进行多维模拟，这种方法的优点是可以精确地模拟
载体内的气流。 但由于载体管道太细、太多，以直径
为100 mm的载体为例，就有约4 870个管道，要对这
以认为是定常不可压层流。 当多孔介质具有很大阻
力时，可以忽略动量方程的对流项和扩散项，这时动
量方程就简化为：
鄣p 鄣xi
=－Kiu
（9）
Ki=αi V +βi
（10）
式中：Ki为渗透率，与当地速度 V 成正比；αi、βi为经
验常数，在气流方向由试验确定，在径向和周向取为
1×105， 即 认 为 气 流 只 沿 轴 向 流 动 ， 在 其 他 两 个 方 向
·108·
（2）对于常规结构的催化转化器，在汽车底盘空 间允许的情况下，建议采用较小的入口扩张管锥角
参考文献 [1] 梁 呈.汽 油 车 催 化 转 化 器 流 场 研 究 与 结 构 优 化 设 计[D].长
沙 ：湖 南 大 学 机 械 与 汽 车 工 程 学 院 ，2003:12-18. [2] 帅石金,王建昕.CFD在车用催化转化器结构优化设计中的
1 流动数学模型
1.1 流动控制方程 对稳定可压多维流动，有以下雷诺平均的质量、
动量恒方程：
鄣 鄣xj
（ρuj）=0
（1）
鄣 鄣xj
（ρuiju－τij）=－
鄣p 鄣xij
+si
（2）
其 中 ：si为 源 项 ，这 里 表 示 催 化 器 载 体 阻 力 ；τij为 应 力 张量，j
流动结果。 图2为催化器圆锥扩张管的局部放大速 度矢量图。 从图中可以清楚地看出，在锥管壁面附 近气流出现了分离，并产生涡流。 涡流一方面造成 气流的局部压力损失，另一方面造成催化器气体流 动分布不均匀，对催化器转化效率和使用寿命带来 不利影响。
图2 催化器入口扩张管的局部放大速度矢量图
图3为催化器流场的压力等值图，从等压图的分 布可以看出，在载体内，气流压力是层层递减的，说 明载体造成了压力损失。
应 用 [J].汽 车 工 程 ，2000,22(2):129-133. [3] 帅 石 金,王 建 昕.斜 扩 张 管 催 化 器 流 场 三 维 数 值 模 拟 和 结
构 优 化 设 计 [J].燃 烧 科 学 与 技 术 ,2001,7(3):298-301. [4] 刘 军.汽 车 排 气 催 化 转 化 装 置 气 流 特 性 分 析 [J].车 用 发 动
的 影 响 [J].小 型 内 燃 机 与 摩 托 车 ,2001,30(3):23-28.
Gas Flow Features of Automotive Catalytic Converters
XU Jian-min YUAN Zhi-qun REN Heng-shan LIU Jin-wu (Xiamen University of Technology, Xiamen 361024)
么多个细管道生成多维网格进行流动计算，超出了
一般计算机的容量，是不可取的［2］。 事实上，从工程
的角度看，人们更多的是关心载体整体性能及其对
气流的影响。 由于蜂窝载体的管道具有相同的几何
形状，并且管道的直径远小于载体的直径，使得人们
可以把蜂窝载体作为多孔介质，用当量连续法进行
模拟。 由于载体管道尺寸非常小，载体内的气流可