匹配某发动机紧耦式排气歧管的氧传感器与三元催化设计(2)
二、催化转化器及氧传感器的设计 . 7
2.1三元催化转化器的结构组成 .. 7
2.1.1壳体 . 7
2.1.2衬垫 . 7
2.1.3载体 . 8
2.1.4涂层 . 9
2.1.5催化剂 . 10
2.2催化转化器工作原理 . 10
2.3影响催化器转化效率的因素 . 11
2.3.1空速的影响 11
2.3.2温度的影响 11
2.3.3流动阻力的影响 .. 11
2.3.4空燃比的影响 . 12
2.3.5排放浓度的影响 .. 13
2.3.6发动机工况的影响 13
2.4三元催化转化器设计 . 13
2.4.1载体设计 .. 14
2.4.2衬垫设计 .. 14
2.4.3壳体设计 .. 15
2.4.4催化剂 . 15
2.4.5系统因素及设计方法 . 15
2.5氧传感器简介 . 17
2.5.1氧化锆式氧传感器 17
2.5.2 氧化钛式氧传感器 19
2.6匹配该发动机的氧传感器 20
三、排气歧管流场分析 . 21
3.1FLUENT软件介绍 .. 21
3.1.1 概述 21
3.1.2软件程序 .. 21
3.1.3 FLUENT的使用 21
3.2排气歧管流场分析 22
3.2.1数学模型 .. 23
3.2.2分析模型 .. 24
3.2.3催化转化器的网格模型 .. 25
3.2.4设置求解参数 . 26
3.2.5边界条件设置 . 26
3.2.6评价指标 .. 27
3.2.7结果分析 .. 28
3.2.8小结 30
总结.. 31
致谢.. 32
参 考 文 献. 33
一、绪论
1.1 研究背景
随着社会和经济的发展，汽车已经逐步成为人们生活中常用的交通工具。作
为工业化进程中的典型产品，汽车在给人类带来交通便利、社会繁荣的同时也给
环境带来了很大的危害。据统计，汽车排放的有害气体已占全球整个大气污染的
50%以上，成为地球的主要大气污染源之一，直接导致全球气候和生态环境发生
改变，影响和威胁人类正常的生活和生存。
我国的汽车工业发展较晚，但汽车的产量和保有量增长迅速，机动车排气污
染日益严重。1995 年，全国汽车总保有量达到 1100 万辆，2000 年为 1800 多
万辆，而且正以 15％左右的速度快速发展。私人轿车正在逐步地进入家庭，预
计 2010 年，全国汽车保有量将达到 4500～5000 万辆。由于汽车数量的不断增
加，从 90 年代起，汽车尾气污染在我国大城市中已经日益突出。1995 年全国
机动车排放的 CO 和 NOx分别达到 2000 万吨和 120 万吨。在大城市中，汽车
排放的 CO 对大气污染分担率达到 85％，NOx 达到 45％～50％，成为城市的主
要污染物。因此，治理汽车污染已经成为我国环境治理中的一项重要任务。面对
日益严格的排放标准，在汽车排气管路上安装三元催化转化器是降低汽车排气污
染物浓度的有效措施，排放法规对催化转化器的性能要求也提出了挑战。
针对日益严重的环境问题，世界各国都在制定更加严格的排放法规。美国加
州大气资源局(CARB)提出低排放车和零排放车计划；欧共体从 2009 年 9 月 1 日
开始执行欧V标准[1]
。排放法规是各国和地区用来限制汽车排气污染物的强制性
标准，它的制定与该国的工业化及经济水平有着密切的联系，工业化程度越高，
经济越发达，那么排放法规的制定和执行就越严格。美国、日本和欧洲是当今世