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某微型车三元催化转化器匹配技术研究

作　者: 王奇
导　师: 颜伏伍
学　校: 武汉理工大学
专　业: 动力机械及工程
关键词: 微型车排放控制三元催化转化器 CFD 性能匹配
分类号: U464.134.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 132次
引　用: 2次
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内容摘要

汽车排放污染物已成为我国大中城市大气环境的主要污染源之一。汽车排放的污染物主要来源于内燃机,其中有害成分包括一氧化碳（CO）、碳氢化合物（HC）、氮氧化合物NO_X、微粒（PM）、硫氧化合物（SO₂）等,其中汽油车的主要污染物包括CO、HC、NO_X。日益严格的排放法规对汽车排放的提出了很高的要求,实践证明仅靠汽车发动机机前处理和机内净化已不能满足日益严格的排放法规要求,对于汽油机,催化转化技术作为降低其排气污染的后处理最有效的措施,已越来越受到各国的重视,其中三元催化转化器（TWC）广泛应用于各类汽油车上。本文首先介绍了目前世界各地的排放法规,探讨了汽车的排放机理以及减排措施,重点介绍了三元催化转化器的构造和工作原理。总结了目前最为流行的两种三元催化转化器的匹配方法:仿真与实验。论文建立了三元催化转化器模型,利用ANSYS对三元催化转化器内部气体流动进行了CFD计算,分析了压力损失的来源,探讨了气流速度及其分布对压力损失的影响。研究结果表明气流在扩张圆锥管壁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,但并非扩张角越大,催化器流速分布的不均匀性和压力损失也增大,而是存在着一个最佳角度,但当扩张角增大到一定程度以后,扩张角对流速分布和压力损失的影响变小。计算了三种催化器（扩张角和收缩角分别为60度、70度、90度）在不同流速下的压力损失,结果表明流速越大,其压力损失越大;在低流速时,扩张角对压力损失影响不大,在中高流速时,作用就很明显,且扩张角和收缩角70度的催化器的压力损失最大。最后利用MATLAB对所得的数据进行优化处理,得到最佳扩张角。论文介绍了汽车排放实验测试设备和实验原理,记录了实验过程。通过实验对三种催化剂配比方案进行了比较实验,三种配方都能够达到国Ⅲ排放标准,比较分析得到了适合产业化的催化剂配方。并在此实验的基础上,定性的分析了贵金属的含量越高,催化效果越好。由此结果,为开发满足今后更为严格的排放法规的三元催化转化器提供了依据。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
第1章绪论  9-15
  1.1 课题研究背景  9-10
  1.2 国内外排放法规  10-13
  1.3 本课题的研究目的和内容  13-15
第2章汽油机排放控制技术及催化器研究状况  15-33
  2.1 汽油机有害污染物的生成机理  15-17
  2.2 排气污染物的控制技术  17-24
  2.3 三元催化转化器的构造  24-28
  2.4 三元催化转化器的工作原理  28-29
  2.5 三元催化转化器转化效率的影响因素  29-30
  2.6 催化器匹配的概况  30-32
  2.7 本章小结  32-33
第3章三元催化转化器的设计及流动分析  33-59
  3.1 设计原则  33-34
  3.2 三元催化转化器的设计  34-39
  3.3 三元催化转化器的CFD计算  39-40
  3.4 催化器外形对流动特性的影响  40-49
  3.5 不同流速对催化器的流动特性影响  49-54
  3.6 基于MATLAB的锥角优化  54-57
  3.7 本章小结  57-59
第4章工况法排放实验  59-73
  4.1 整车匹配的实验设备  59-60
  4.2 实验操作  60-61
  4.3 三元催化转化器与尾气排放的关系  61-63
  4.4 实验测量及分析  63-69
  4.5 本章小结  69-73
第5章全文总结结论与展望  73-75
  5.1 全文总结  73-74
  5.2 展望  74-75
参考文献  75-77
致谢  77-78
硕士期间发表的论文  78

某微型车三元催化转化器匹配技术研究

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