影响三元催化转化器整体设计的因素分

作者：佚名信息来源:无忧机械电子 2007-10-8

字体大小:小 中 大网友评论条 进入论坛

三元催化转化器的研制使汽车排放控制技术取得了突破性进展，它可使汽油车排放的CO、HC、NOx大为降低。闭环电子控制燃油喷射系统(EFI)加三元催化转化器(TWC)是目前控制汽油机排气污染非常重要的技术。1 三元催化转化器介绍 1。1 三元催化转化器的结构如图1所示，三元催化转化器一般由壳体、减振层、载体和催化剂涂层4部分组...

式中：为沿程损失系数；ρ为气流密度；μ为空气粘性系数；L为载体长度；Dh为孔道的水力半径；V为载体内气流的速度；Re为雷诺数；Reλ对于规则通道内的层流为常量，圆形孔的理论值是64,正方形孔的理论值为54.908。由于一般三元催化器的孔道为正方形，涂上涂层后，涂层材料堆积在通道的拐角处，通道变圆了，且由于工艺方面的限制，实际孔道不可能完全是正方形，Reλ取值为56.908~64。

随着载体技术的发展，蜂窝孔的密度可达800~1000孔/in2，壁厚也已降至0.025mm这样的薄壁能减少热容量，避免压力损失(增加压力损失的补偿)。

局部损失，即涡流损失、转向损失和撞击损失。对催化器来说，局部损失主要出现在扩张管、收缩管和载体前后端面等。扩张管损失

式中：f1为突扩损失系数;f2为逐渐扩大损失系数;v为逐渐扩大前的平均流速;ρ为流体密度。

扩张管角度对压力损失的影响如图4所示。从图4可见，采用40°扩张管角较为理想。这是因为40°扩张管角较小，气流扩散良好，沿壁面气流分离小，因而催化器局部损失小。

从图4可看出，压力损失并非随锥角增大而一直增大。这是因为当锥角超过一定值(如90°)后，气流在扩张管入口处开始分离，并呈射流状态，流动对轮廓线不敏感，压力损失主要与涡流区的大小有关。由于90°扩张管比120°扩张管的体积大，相应的涡流区及流动损失也大，导致压力损失大。

收缩管损失

式中：f1和f2分别为突缩和逐渐收缩损失系数。

载体引起的突扩和突缩损失

式中：f12是突扩混合系数。

出口锥角在载体后面，气流在其中存在顺压梯度，不会产生分离现象，对流动分布基本没有影响，对压力损失的影响也较小。因此，可取出口锥角与扩张管相同，即40°。

沿程损失主要包括入口管、出口管和中间管道(不包括载体损失)的压力损失。为了计算方便，将入口管和出口管称为小管，中间管道称为大管。由于低速时沿程损失很小，主要考虑高速时的情况。小管内Re为沿程损失系数

大管内Re为，沿程损失系数

在催化转化器的设计中，尽可能减少这些压力损失，能保证催化转化器系统具有良好的空气动力学性能，使安装催化转化器导致的插入损失最低、两端的压力差最小（低背压），将对汽车发动机的动力性、经济性的影响程度降至最低。

3 结语

控制并降低汽车尾气污染已成为世界性课题。发达家的汽车工业总体技术较先进，在尾气控制技术方面已取得重要成绩，正在向超低污染排放和零污染排放迈进。汽油机用三元催化转化器作为降低废气排放的有效装置，在国外已得到很好的应用。如在电控发动机上，匹配良好的催化器的稳态转化效率可达90%，实际装车的运行寿命在8万KM以上。在我国，汽车排放导致的污染问题已引起政府部门的极大重视，严格的排放标准相继出台，们已经从汽车使用的角度来关注催化转化器技术的发展，相信我国的催化转化器技术会有实质性突破。