车用柴油机氧化催化转化器仿真分析.pdf

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1、第2期2014年4月内燃机InternalCombustionEnginesNo．2Apt．2014车用柴油机氧化催化转化器仿真分析向立明1，谭金龙2(1．湖北文理学院，湖北襄阳441053；2．北京航空航天大学，北京100191)摘要：DOC(氧化催化转化器)不仅要求转化效率高，使用寿命长，而且要求内部流动均匀性好，压力损失小。通过数值模拟，分别对扩张管角度、收缩管角度、载体长度、载体位置以及气体流速对DOC内部流场的影响规律进行了研究。研究结果表明，DOC采用40。一60。之间的扩张管较为合适；收缩管对内部流动的影响较小，设计时可以适当增大其角度以节省安装空间；在安装载体时，可以

2、让载体前端有一定的空腔，这样有利于气体流动；载体长度也会影响流动特性，设计时需综合考虑。关键词：柴油机氧化催化转化器；仿真分析；结构参数；优化设计中图分类号：TK423文献标识码：B文章编号：1000—6494(2014)02—0048—07SimulationAnalysisofDieselOxidationCatalystintheAutomobileDieselEngineXIANGLimin91，TANJinlon92(1．HubeiUniversityofArtsandScience，Xiangyan9441053，China；2．BeihangUniversity，Bei

3、jing100191，China)Abstract：DOCisrequiredtohavehighconversionefficiency，longlife，goodflowuniformityandlowpressureloss．So，gasflowrateandvariousstructureparametersoftheconverterssuchasinletexpansiontubeangle，outletcontractionande，themonolithlengthandthemonolithpositionwhichcaninfluenceontheinternal

4、fluidvelocitydistributionuniformityandthepressurelosswerechosentobesimulatedandanalyzed．Theresearchresultsshowthattheexpansiontubebetween40。and600ismoresuitable．TheshrinkagetubehaslittleeffectonDOCinternalflow，SOthecontractionandecanbeexpandedproperly．Thecavityaheadofthecarrierisgoodforgasflow．

5、Thelengthofcarrieralsoinfluencestheflowperformance，SOitshouldbedeterminedaftercomprehensiveconsideration．Keywords：dieseloxidationcatalyst；simulationanalysis；structureparameter；optimizationdesign0前言随着环境问题13益突出，节能、减排已成为汽车行业发展的共识。柴油机因其良好的动力性、经济性以及碳排放较低等优点越来越多地被应用到汽车上，同时柴油机的排放问题受到人们的关注。各种柴油机排放控制研究已

6、成为柴油机技术发展的核心，特别是排气后处理技术的研发和应用已经受到广泛重视。柴油机氧化催化转化器(DOC)作为应用最为广泛的排气后处理技术之一，具有结构简单，成本相对较低，催化净化效率高等优点”·“。基金项目：湖北省教育厅科学技术研究项目(B2013099)；湖北文理学院博士科研基金资助项目(20138007)作者简介：向立明(1975一)，男，讲师，主要研究方向为内燃机排放与控制。收稿日期：2013—10—30随着排放法规日益严厉，对氧化催化转化器性能的要求也越来越高，不但要求其具有较高的催化转化效率，而且要有较长的使用寿命和较低的流动阻力。相关研究表明，氧化催化转化器的性能除了由

7、催化剂决定外，很大程度上还取决于其内部流场分布。如果内部流场分布不均匀，速度梯度过大，将导致载体内部低速区催化剂的利用率低，而高速区的速度和温度过高，引起催化剂热老化失效和载体热应力变形，致使污染物增加，氧化催化转化器的使用寿命缩短。载体阻力以及氧化催化转化器内部气流扰动造成的压力损失，也会降低发动机的动力性及经济性。因此，如何降低载体内部气流速度分布的不均匀性并降低氧化催化转化器的压力损失，成为氧化催化转化器结构设计的关键，所以必须了解氧化催化转化器内部