An Experimental Study of Flow and Thermal Transient Response in a Race-Track Monolith Catalytic Converter Etude expérimentale de l'écoulement et de la réponse thermique en régime transitoire dans un pot catalytique muni d'un monolithe de forme ovale

A model for the pressure drop was proposed and compared to experimental results. Global flow characteristics and velocity distribution were studied from residence time distribution measurements in a race-trackmonolith. Significant dead volumes were detected and the velocity distribution was determined. The effect of flow-rate, inlet tube diameter and flow deflector was investigated. Study of the time evolution of outlet temperature and temperature distribution in a monolith coated or not with catalyst makes it possible to determine the thermal characteristics of heat-up. The influence of flow rate, velocity distribution and developing laminar flow regime in the channel were qualitatively estimated. Theses results allow one to determine the hydrodynamic and thermal behavior of the catalytic converter and to propose reliable and realistic assumptions for subsequent modeling. Chaque année, un véhicule de moyenne cylindrée rejette dans l'atmosphère 240 kg de monoxyde de carbone, 40 kg d'oxyde d'azote et 77 kg d'hydrocarbures [1]. Si le moteur propre semble être la meilleure solution pour l'avenir, le pot catalytique est aujourd'hui la seule solution envisageable. Le fonctionnement du pot catalytique est satisfaisant lorsque la voiture roule à une vitesse constante. Cependant, il n'en est pas de même lors du démarrage à froid pendant lequel de nombreux problèmes subsistent, comme le montre la figure 1. Plusieurs modèles ont été développés afin de comprendre et d'améliorer les performances du pot catalytique [2, 3, 11, 12 et 13]. Cependant, suivant les hypothèses faites, ces modèles fournissent des résultats plus ou moins contradictoires. Une étude expérimentale a donc été effectuée afin de mieux cerner les processus qui gouvernent le fonctionnement du pot catalytique et de proposer des hypothèses réalistes pour la modélisation. Un modèle d'estimation de la perte de charge a été proposé et comparé aux résultats expérimentaux. Comme le montre la figure 4a, les résultats expérimentaux et théoriques sont en accord. La perte de charge à travers le monolithe est du même ordre de grandeur que celle à travers l'ensemble des éléments qui composent la rampe d'échappement (voir fig. 4b). En raison de la faible perte de charge à travers le monolithe, l'étude locale des distributions de temps de séjour peut être effectuée en supposant le profil de pression uniforme. Les caractéristiques globales de l'écoulement et les profils de vitesse ont été mesurés sur un monolithe de forme ovale à l'aide de la méthode des distributions de temps de séjour. Le dispositif utilisé est re