基于发动机速度特性实验的三元催化转换器结构优化研究

杜慧起　李　文

（天津中德职业技术学院，天津 300191）

基于发动机速度特性实验的三元催化转换器结构优化研究

杜慧起李文

（天津中德职业技术学院，天津 300191）

本文通过发动机速度特性实验，分别对没有安装催化器、安装原催化器和安装改进型催化器三种状态下发动机的功率、油耗进行测量分析。该分析对优化三元催化转化器结构设计具有重要意义。

发动机 速度特性 三元催化转化器

引言

本实验是在发动机性能实验室完成的。通过实验分别测量35N•M、70N•M、105N•M、140N•M扭矩下，每个扭矩下转速分别在1200r/min、1500r/min、2000r/min、2500r/min、3000r/min、3500r/min时的发动机性能，掌握没有安装催化器、安装原催化器和安装改进型催化器三种状态下的发动机功率和油耗，并比较原转化器和改进型转化器对发动机功率和油耗的影响。

1　实验基础

对国内某轻型汽车用三元催化转化器内部流场进行二维数值分析。通过改变催化转化器有关结构参数，设计催化转换器壳体结构改进方案。在此基础上，对没有安装催化转换器（原机）、安装原催化转换器（原转换器）和安装试制改进型催化转换器（改进型转换器）进行实验比较。

图1　功率曲线图

图2　油耗量曲线图

2　实验数据分析

2.1扭矩在35N·M时，各个转速下三种状态发动机的功率和油耗实验结果分析

从图1功率图可知，三种状态的发动机功率相差很小，说明两种转化器对在扭矩为35N·M时发动机的影响不大。从图2可知，在安装原转化器的发动机的油耗比原机和安装改进型转化器的油耗高，安装改进型转化器的发动机比原机油耗略高，但三者的差别并不大。

2.2扭矩在70N·M时，各个转速下三种状态发动机的功率和油耗实验结果分析

图3　功率曲线图

图4　油耗量曲线图

由图3功率曲线图可知，三种状态的发动机功率基本一致，说明两种转化器对发动机的功率影响不大。由图4可知，安装原转化器和安装改进型转化器的油耗比原机要低些，而且改进型转化器的油耗比原转化器的要低些，说明改进型转化器的燃油经济性比较好。

2.3扭矩在105N·M时，各个转速下三种状态发动机的功率和油耗实验结果分析

由图5功率曲线图可知，与前几种功率对比结果相同，两种转化器对发动机的功率基本没有影响，两者在对发动机功率影响上没有差别。由图6可知，虽然安装了原转化器的发动机的油耗比原发动机的稍微高些，但改进型转换器的油耗量与前几种状态的比较结果相似，即改进型转换器的油耗量最低，燃油经济型最好。

2.4扭矩在140N·M时，各个转速下三种状态发动机的功率和油耗实验结果分析

由图7功率曲线图可知，与前面对功率对比结果相同，两种转化器对发动机的功率没有影响。由图8可知，与前面的油耗量对比结果相似，原转化器比原机的油耗略高，而改进型转化器的油耗比其他两种状态的油耗要低，说明改进型转化器的燃油经济型很好。

3　结束语

通过发动机速度特性实验结果分析，安装改进型催化器的发动机在各个工况下对发动机的功率影响不大，而对发动机的燃油消耗量有轻微影响。在绝大多数工况下，安装有改进型转化器的发动机燃油消耗量最小，燃油经济性最佳。该型转化器在与发动机的匹配上有一定的优势，可以作为生产的改进方案。

图5　功率曲线图

图6　油耗量曲线图

图7　功率曲线图

图8　油耗量曲线图

[1]王春旋.催化转化器起燃特性与多结构流场仿真研究[D].广州：华南理工大学，2010.

[2]李欣，杜慧起.基于发动机外特性实验的三元催化转换器净化性能研究[J].天津职业院校联合学报，2012，（14）：41-43.

[3]徐小东.发动机速度特性实验教学的步骤与重点[J].芜湖职业技术学院学报，2008，（10）：72-73.

Research on Three-way Catalytic Converter Structural Optimization Based on Engine Speed Performance Test

DU Huiqi,LI Wen
(Tianjin Sino-German Vocational Technical College,Tianjin 300191)

In this paper, By the engine speed characteristic experiment, respectively, do not have catalytic converters installed original catalytic converters and catalytic converters installed by three states improved engine power, fuel consumption measurement and analysis, i s i mportant for optimizing catalytic converters structural design.

engine, speed performance, Three-way catalytic converter