車輛排氣系統(tǒng)設計規(guī)范

1、車輛排氣系統(tǒng)設計規(guī)范車輛排氣系統(tǒng)設計規(guī)范1、目的隨著環(huán)保法規(guī)對車輛排放的要求越來越髙，排氣系統(tǒng)在車輛的系統(tǒng)組成和系統(tǒng)設計 中，越來越占有重要的地位。為使排氣系統(tǒng)滿足各階段國家及地方法規(guī)的要求，提高對排 氣系統(tǒng)的設計和制造質量水平，需對車輛的排氣系統(tǒng)的設計提出較規(guī)范的要求，以便在設 計和制造過程中，參照執(zhí)行。2、設計規(guī)范2.1排氣系統(tǒng)及消聲器的設計輸入2.1.1車輛產品的排氣系統(tǒng)的配置和走向，依所配車輛的總體結構布置的需要來設計。而 消聲器的性能開發(fā)則需耍依所配發(fā)動機及其對排氣系統(tǒng)的具體耍求。在初步設計選型時， 應將發(fā)動機的有關性能參數(shù)及其上的關鍵件的基準要素等(如曲軸箱后端面與曲軸主軸線 的交

2、點坐標、動力線偏移量及傾角等)，作為設計條件輸入設計，作為消聲器選型及性能 開發(fā)的依據(jù)z-o并根據(jù)國家、地方及企業(yè)有關法規(guī)和標準的要求，對系統(tǒng)和消聲器的性 能設計目標提出要求，見附錄1。2.1.2排氣系統(tǒng)及具消聲器在進行初步選型設計時，必須對系統(tǒng)進行結構方案分析和匹配 計算分析，并提供選型設計分析報告，見附錄2。2.2設計原則2.2.1排氣系統(tǒng)及其消聲器的設計，應使排氣阻力盡可能的小，以使其對發(fā)動機的功率損 失盡可能小。2.2.2排氣系統(tǒng)及具消聲器要有較好的音質和較低的音強，即應有較人的插入損失。2.2.3排氣系統(tǒng)及其消聲器要有較好的外觀和內在質量及較長的使用壽命。2.3排氣系統(tǒng)的設計要求和布

3、置231排氣管內徑的確定 在結構布置允許的情況卜，排氣管內徑應盡可能人些，以降低 管道內得氣流速度，減少氣流阻力產生的功率損失和再生噪聲。一般應2發(fā)動機排氣歧管 出口內徑?；蚋鶕?jù)發(fā)動機排量等參數(shù)，按公式(1)計算初步確定排氣管內徑。d=2 v q/( n v) (1)式屮：q發(fā)動機排量；v氣流速度，一般取5060m/s。2.3.2排氣管的布置和轉彎，應使排氣盡可能順暢。管的屮心轉彎半徑一般應2 (1.5-2) d,其折彎成型角應大于90°,以大于120。為宜。整個系統(tǒng)的管道轉彎數(shù)應盡可能少，一 般情況下不多于6個。排氣尾管段的方向應與水平面縱向下彎5°10。，出口方向應盡可

4、能 指向地面的車身投影的縱向中線。2.3.3排氣管道及消聲器的材料，除卡車和低檔乘用車可以采用鍍鋁鋼板及卷管外，排氣 管道和消聲器一般應采用suh403. suh409等耐熱不銹鋼板、管，以保證排氣系統(tǒng)的外觀 并具有較長的使用壽命。排氣管壁厚一般應人于1.2 mm,雙層管$2x0. 5mm。對于消聲器 的板厚和層數(shù)等，除?？紤]系統(tǒng)的質量外，同時應根據(jù)車型檔次、系統(tǒng)的成木、制造技術 水平、開發(fā)周期等因素綜合考慮。為減小發(fā)動機的振動對排氣系統(tǒng)的影響和管道連接時的 精度要求，可以在管道屮采用金屬編織層波紋軟管及柔性管件。2.3.4排氣管道與周圍相鄰件間的間隙（考慮到制作謀差10mm）,k件間無相對運

5、動的（如固定在一起的），其設計間隙不得小于15mm；在公共法線方向（或接近）有（或可能有）相 對運動的相鄰件，自運動件的最大運動極限位置始起計，其設計間隙不得小t 30mmo在公共切線（或接近）方向有（或可能有）相對運動，而其他方向無相對運動的相鄰件，在垂 直于運動方向的相對間隙，其設計值一般不得小于15mm。2.3.5對于需要隔離熱源或怕熱的相鄰件，其設計間隙一般不得小于50mmo必要時，應 協(xié)調“怕熱件”的系統(tǒng)工程師，在“怕熱件”或其承載件上采取隔熱措施。也可以在排氣 系統(tǒng)件上采取隔熱措施，以結構簡單，布置、安裝、維修方便，成本低、不產生噪聲等為 原則，決定在那個部件上采取隔熱措施。2.3

6、.6排氣管道間的連接結構方式和密封，應以結構簡單，布置、制造、安裝、維修方便, 重量輕、成本低，有足夠的結構剛度，密封性好為原則。連接結構的方式可以采用平面雙 孔（或三孔）法蘭、平面密封墊片或凹坑加平面密封圈的方式，也可以采用球面或錐面密 封，用單側活動法蘭等結構。對于排氣管道件的制造要求，應在設計圖紙的技術要求中注 明。2.3.7排氣系統(tǒng)支撐懸掛裝置的布置設計2.3. 7.1在結構布置允許的悄況下，排氣系統(tǒng)主支撐懸掛副的位置以設置在消聲器體上為 宜（采用一副的，應靠近中部；釆用兩副的應分置在兩端），可獲得最佳支撐，nvh和壽命。2.3. 7.2當消聲器的尾管伸出消聲器體的長度超過300 mm

7、時，應在尾口附近適當位置設置尾管支撐懸掛副。2.3. 7.3當排氣系統(tǒng)中配有質量較大的部件時（如三元催化器、凈化器等），應在其附近相連件的適當位置設置支撐懸掛副。2.3. 7.4排氣系統(tǒng)中其他部位的支撐設置，應根據(jù)系統(tǒng)總體結構布置的需耍及其與車架、 底板件結構、距離等條件進行設置。2.3. 7.5排氣系統(tǒng)支撐懸掛件的結構方式，一般采用在車架或排氣管上固定伸出連接吊鉤 或吊板等金屈件，二者z間采用純或帶編織層的橡膠結構件。2.4排氣凈化裝置的布置設計2.4.1排氣凈化裝置的三元催化轉化器和氧化轉化器（簡稱凈化器下同）是車輛機外排放 凈化功能的重要部件之一，其性能決定了除發(fā)動機和燃汕系統(tǒng)本身的排放

8、性能之外運行車 輛的環(huán)保性能。一般而言，排氣凈化裝置的布置距發(fā)動機排氣歧管口的距離越近越好。由 于排氣凈化裝置的三元催化器或凈化器的外形尺寸相對較大，工作溫度較高（700°c930°c 以上），車輛需在發(fā)動機附近布置的元件較多，有的元件尚需避開高溫。因此其布置可能 需要距排氣歧管口有一定的距離，但根據(jù)其工作特性和具體發(fā)動機對其的耍求，一般最大 距離不得超過一定值（1200mm）。對于采取兩級催化的排氣凈化裝置，前級催化器布置的 距岐管口近一些，甚至緊接歧管口（稱為緊耦合型），第二級根據(jù)周圍相鄰件的布置空間 及其裝調方便性等要求進行設計布置。2.4.2排氣凈化裝置的連接方式的

9、要求與排氣管道間的連接結構方式和密封等要求相同。 但有時需根據(jù)總體設計及排氣系統(tǒng)等對催化器的連接耍求進行，有時需要將催化器設計為 一個單獨的連接總成，以便更換維修；有的則需將催化器體直接焊接在某段排氣管上。2.4.3氧傳感器的布置必須滿足氧傳感器的安裝要求，否則將損壞氧傳感器或使其信號 傳遞錯謀，造成ecu判斷錯誤而錯誤控制供給，進而損害發(fā)動機和催化裝置。因此，在 進行氧傳感器的布置設計時，要求氧傳感器的感知端朝匚使氧傳感器體的軸線與水平面 成人t 10°角，以避免發(fā)動機冷啟動時冷凝水凝聚在氧傳感器殼體合感知陶瓷z間。為避 免在氧傳感器前的排氣管中有冷凝水凝聚，冷啟動時將水滴吹到氧傳

10、感器上，應將排氣管 布置成在氧傳感黠前高、后低的向下傾斜形式。并在排氣系統(tǒng)裝置圖的技術要求屮注明氧 傳感器連接螺紋規(guī)格、扳手規(guī)格和扭緊力矩值的范圍。2.5消聲器的設計方法2.5.1消聲器安裝位置的布置 應首先杳找、估算及測量要求作消聲處理的發(fā)動機噪聲數(shù) 據(jù)（a聲級和倍頻帶聲壓級等），并確定輻射噪聲的部位和傳播噪聲的主要途徑，從而選擇 消聲器安裝的最佳位置。然后根據(jù)國家標準和客戶要求以及確定的具體指標，確定允許噪 聲的標準限值，計算消聲器所需要的消聲量。根據(jù)需要的消聲量、空氣動力性（排氣背壓） 以及其它要求，確定消聲器的類型，設計出符合要求的消聲器。一般而言，消聲器安裝位 置越靠近發(fā)動機消聲效果

11、越好。但是，由於發(fā)動機附近能夠安裝排氣系統(tǒng)的空間都非常有限。所以大都布置得比較靠后。往往是在限定的空間內來設計布置消聲器。對于采用雙級 消聲器的系統(tǒng)，前置消聲器的安裝位置應盡可能靠近發(fā)動機排氣口。2.5.2消聲器的容積在結構布置允許的情況下，相對而言，其容積越大插入損失越大。 用于乘用車的消聲器，其容積一般不小于8倍的發(fā)動機排量，以10倍為宜。這時，恰當 的調整消聲器內的孔、管、腔等的配置，可減小發(fā)動機的動力損失，并使消聲器排噪獲得 較好的咅質。對丁采用雙級消聲器的系統(tǒng)，前置消聲器容積應達到發(fā)動機排量的兩倍以上。 這時所說的 消聲器容積=前置消聲器容積+后置消聲器容積。推薦的消聲黠容積計算公式

12、和消聲器容積與排氣系統(tǒng)插入損失之間的關系見附錄3。2.5.3消聲器的長徑比 當消聲器容積保持不變時，只改變其內徑與長度，l/d越小，空腔 越扁，截面積的擴張比m越人，最人衰減量也隨之增人，但消聲頻率范圍變得較窄。因此, 應選取適當?shù)拈L徑比。其經驗推薦值為：3<l/d<42.5.4消聲器的技術要求和試驗、檢驗方法等，按qc/t631 -2005汽車排氣消聲器技術 條件執(zhí)行。通過反復試驗、驗證，進行修改后確定設計方案。附錄1排氣系統(tǒng)及消聲器設計輸入資料發(fā)動機型號： 生產廠家:排量*l額定功率kw汽缸數(shù)*額定轉速*r/min最高轉速r/min最大扭炬轉速nm進氣流量m3/s排氣溫度* °廢氣流量*m3/s 或 kg/min是否增壓？是口否口增壓比：排氣凈化裝置配置：一級口兩級口發(fā)動機的排氣噪聲頻譜或其他與排氣噪聲頻譜相關的資料（如上次整車試驗噪聲頻涼1)如曲軸箱后端面與曲軸主軸線的交點坐標、動力線偏移量及其傾角、排氣歧管口關鍵點坐標等消聲器總成性能設計目標例插入損失 db（a）功率損失 比（）前消聲器后消聲器 密封性使用材料壽命（牟或km）采用標準備注阻力（kpa）阻力（kpa）30±l kpa 時法規(guī)值標桿樣午h標車附錄2推薦的幾種消聲器容積的計算公式一、柴油機設計手冊介紹的公式: