排氣系統(tǒng)介紹

1、排氣系統(tǒng)功用w 引導(dǎo)排氣w 降低噪聲w 凈化尾氣w 產(chǎn)生特別的聲音w 裝飾排氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)面臨的挑戰(zhàn)w 隨著車市競(jìng)爭的白日化，低廉的成本是必需的。w 對(duì)尾氣的凈化要求既高效又持久w 消聲性能好，在排氣噪聲的整個(gè)頻率范圍內(nèi)應(yīng)有足夠的消聲量。w 排氣阻力小，盡可能的降低發(fā)動(dòng)機(jī)的功率損失，提高整車的動(dòng)力性能和經(jīng)濟(jì)性能。w 耐腐蝕、耐高溫性能好，工作可靠使用壽命長。w 盡量減少因排氣系統(tǒng)的存在而產(chǎn)生的輻射噪聲、射流噪聲、結(jié)構(gòu)噪聲。減少振動(dòng)從發(fā)動(dòng)機(jī)通過系統(tǒng)對(duì)車身的輸出。排氣系統(tǒng)的組成w 排氣歧管、三元催化器、連接管、消聲器、橡膠吊塊、隔熱板、密封墊片、連接螺栓等排氣歧管w 由于靠近氣缸，排氣溫度很高，另外結(jié)

2、構(gòu)也比較復(fù)雜，從成本方面考慮一般采用鑄鐵件，但是也有為了滿足更高要求的排放限制，縮短起燃時(shí)間采用雙層不銹鋼焊接。我們公司的發(fā)動(dòng)機(jī)一般在額定功率時(shí)超過800，溫度很高，為了減少周圍件的熱負(fù)荷都裝了隔熱罩。排氣歧管的形式w 分支管等長式排氣歧管：即各個(gè)分管的長度相等 ，這種結(jié)構(gòu)的歧管保留了與發(fā)動(dòng)機(jī)缸數(shù)相關(guān)的整數(shù)倍階次的聲音，其他整數(shù)階次和半階次的合成聲壓都等於零。即等長度分管只保留了發(fā)火階次，比較安靜。因此對(duì)大多數(shù)轎車來說，這是一種理想的選擇。 w 分管中心連接式排氣歧管：即分管分成數(shù)目相等的兩部分。在每個(gè)部分內(nèi)，其分管的長度相等，兩部分對(duì)稱，交匯在一起。這種情況，由于結(jié)構(gòu)的對(duì)稱性，半階聲波彼此抵

3、消，所有的整階聲波全部保留。 w 分管尾端連接式排氣歧管：即所有的分管都接在總管上 。對(duì)于這種情況，由於每個(gè)分管的長度都不一樣，而且不對(duì)稱，所以所有的整階次聲波和半階次聲波全部保留。這種結(jié)構(gòu)的歧管保留了半階成分，給人一種動(dòng)力強(qiáng)勁的感覺，因此這種歧管設(shè)計(jì)形式是運(yùn)動(dòng)型汽車的理想選擇。 連接管路（這里只介紹帶有減振原件的連接管路）w 作用：w 引導(dǎo)排氣走向；w 衰減發(fā)動(dòng)機(jī)的振動(dòng)往排氣系統(tǒng)方向的傳播。連接管路-減振原件w 現(xiàn)在廣泛應(yīng)用的減振原件有：波紋管和球連接。他們的不同之處在于是波紋管有六個(gè)自由度，而球連接只有三個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度，因此波紋管的整體性能要求比球連接好。如果球連接的參數(shù)設(shè)置的較好，可以達(dá)到

4、與波紋管相同的隔振效果。 w 減振性能評(píng)價(jià)方法： 衡量一個(gè)隔振原件的隔振效果好壞用兩邊振動(dòng)量級(jí)的函數(shù)表示。這個(gè)函數(shù)可以是加速度傳遞函數(shù)，也可以是力傳遞函數(shù)。比如加速度傳遞函數(shù)可以表達(dá)為： 式中，是輸出端在第i個(gè)方向的加速度，是輸入端在第j個(gè)方向的加速度。i=1，2，.，6，j=1，2，.，6。 由于設(shè)計(jì)理念的不同這種評(píng)價(jià)方法僅供參考！ iinputjoutputijaaH_)(波紋管性能試驗(yàn)示例w 為了評(píng)價(jià)A15波紋管的性能，對(duì)前管波紋管前后的振動(dòng)情況進(jìn)行了測(cè)量。w 傳感器布置情況如下圖：w 測(cè)量結(jié)果如下：w 從上述測(cè)量結(jié)果看，波紋管在4500r/min以內(nèi)還是能夠有效的降低振動(dòng)的傳遞；但是4

5、500以上相對(duì)較差。 另一個(gè)比較成功的例子是A15+寶馬發(fā)動(dòng)機(jī)車的前管，通過更改排氣系統(tǒng)的形式即改波紋管承載式為非承載式，消除了整車在1200 r/min左右的車身共振，大家有機(jī)會(huì)可以體驗(yàn)一下 皖B A8756的車子跟一般的寶馬發(fā)動(dòng)機(jī)車的區(qū)別！ 但是，考慮到成本和市場(chǎng)潛力等因素，措施沒有生產(chǎn)線實(shí)施三元催化器結(jié)構(gòu)工作原理w 下圖為涂覆后的載體的微觀圖，表面積比較大。一個(gè)101.6123.3 400/6.5 容積為1L的載體的表面積超過了2個(gè)足球場(chǎng)的面積具體的反應(yīng)方程式三元催化器的作用消聲器w 消聲器可分為主動(dòng)消聲器、被動(dòng)消聲器以及半主動(dòng)消聲器w 因主動(dòng)和半主動(dòng)消聲器還存在很多缺陷，目前廣泛應(yīng)用的

6、是被動(dòng)消聲器。 被動(dòng)消聲器又可分為：抗性消聲器、阻性消聲器、阻抗復(fù)合型消聲器?？剐韵暺鱳 原理：抗性消音器的原理是聲波經(jīng)過消音器時(shí)，聲阻抗發(fā)生變化，一部分聲能被反射回聲源，這樣傳遞聲能減少。抗性消音器對(duì)降低單頻，特別是低頻噪聲特別有效，傳遞損失很大。在高溫和不清潔的氣流中使用抗性消音器比較理想。 w 常用的抗性消聲器原件包括：擴(kuò)張消音器 、赫爾姆茲消音器 、四分之一波長管 、半波長管等。常用的抗性消聲結(jié)構(gòu)阻性消聲器w 原理：阻性消音器是在內(nèi)部安裝了一些吸聲材料，當(dāng)聲波通過消音器時(shí)，由吸聲材料組成的小腔產(chǎn)生共振，聲能轉(zhuǎn)變成熱能，消耗了一部分聲能，從而達(dá)到消音效果。 阻性消聲器主要是吸收高頻噪聲

7、而且頻帶較寬。 吸聲材料絕大多數(shù)是安放在消聲器里面 。阻性消聲器示意圖阻抗復(fù)合型消聲器 為了提高消聲器整體性能，在更大頻率范圍內(nèi)的消除噪聲，把阻性消音器與抗性消音器做成一體即成為阻抗復(fù)合型消音器。 目前，公司很多車型的消聲器采用阻抗復(fù)合型 消聲器結(jié)構(gòu)示例排氣系統(tǒng)以及消聲器的評(píng)價(jià)方法w 排氣系統(tǒng)用背壓、功率損失、插入損失、尾管噪聲 、氣體泄露量、振動(dòng)衰減率（排氣系統(tǒng)與車身之間）以及壽命周期長短等指標(biāo)來評(píng)價(jià)w 消聲器用輻射噪聲、傳遞損失、耐鹽霧性能等指標(biāo)來評(píng)價(jià)。排氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)示例A13排氣系統(tǒng)的初期設(shè)計(jì)模型根據(jù)前期系統(tǒng)存在的工藝、成本等因素，對(duì)遠(yuǎn)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化我個(gè)人根據(jù)排氣系統(tǒng)可能存在的問題，對(duì)原有系

8、統(tǒng)進(jìn)行了優(yōu)化排氣系統(tǒng)的模擬設(shè)計(jì)用CATIA、UG或PRE建立模型背壓以及傳遞損失的模擬-通過模擬系統(tǒng)的背壓和傳遞損失，縮短開發(fā)周期下圖是我建的A11-1201110BA的前消,A11-1201210BA后消聲器總成筒體的模型w 這是在額定轉(zhuǎn)速下，模擬所得的前消聲器背壓圖w 這是在額定轉(zhuǎn)速下，模擬所得的后消聲器背壓圖w 上圖為前后消聲器總成的背壓圖（注:以總成裝配的形式）w 所得結(jié)果為11.7kPa,與測(cè)量平均值13kPa大致相當(dāng)A21后消聲器傳遞損失的模擬 用同樣的方法建立后消模型w 設(shè)定參數(shù)建立運(yùn)行條件模擬所得的結(jié)果w 排氣系統(tǒng)模態(tài)分析-尋找節(jié)點(diǎn)位置，布置吊鉤，盡量使得傳遞到車身的力最小1、首先對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行前期處理即網(wǎng)格