论文摘要
本文以1.3L丰田8A发动机为例，系统介绍了催化转化器的基本构造与工作原理，深入研究并介绍了歧管式催化转化器的设计要素、步骤及关键技术，该设计包括衬垫、载体、催化剂(涂层)、歧管、前后端盖、壳体、前后法兰和隔热罩及附件等，各组件要求各不一致，但都以满足催化转化器高效、低背压、高耐久性以及低成本为最终目标。歧管式催化转化器通常将歧管和催化转化器作为整体进行设计，为了使排气期间各缸的排气不致于互相干涉，要求对接歧管所连各缸内的排气不能重叠或者尽量的减小重叠。前端盖的设计需保证合适的膨胀区以及足够的过渡圆角。氧传感器的布置位置对其信号的波动影响较大，设计中需保证各缸做功时尾气气流对氧传感器冲击的均匀性。之后，对优化验证过程中的仿真计算、台架试验、实车试验、匹配试验等也进行较为深入的研究阐述，特别是在仿真计算中运用了CFD工具计算催化转化器的流动特性。最后本文以催化转化器产业化为讨论重点，较为详细的介绍了催化转化器工装以及满足自动化焊接的要点以及催化转化器载体封装的特点及关键技术，歧管式催化转化器由于焊接量大，焊接质量要求高，所以对由于焊接引起的热变形及其校正是保证催化转化器产品质量及一致性的主要因素。工装设计考虑可操作性、安全耐久性、防焊渣飞溅、防误操作、关键部件可替换性等，自动化焊接要求产品一致性高、质量稳定性好。催化转化器载体的封装是保证催化转化器使用的关键工艺，以膨胀载体为例，良好的封装需保证催化转化器在载体膨胀时无过大的膨胀力而使载体碎裂，在载体收缩时保证足够的压力以保证载体和壳体的相对固定。催化转化器是针对特定驾驶环境、油品、控制系统以及车型而设计，其中任何一种因素改变都将会对催化转化器的使用、催化转化器的效率造成影响，这个不容忽视。