排气系统介绍

1、排气系统功用w 引导排气w 降低噪声w 净化尾气w 产生特别的声音w 装饰排气系统设计面临的挑战w 随着车市竞争的白日化，低廉的成本是必需的。w 对尾气的净化要求既高效又持久w 消声性能好，在排气噪声的整个频率范围内应有足够的消声量。w 排气阻力小，尽可能的降低发动机的功率损失，提高整车的动力性能和经济性能。w 耐腐蚀、耐高温性能好，工作可靠使用寿命长。w 尽量减少因排气系统的存在而产生的辐射噪声、射流噪声、结构噪声。减少振动从发动机通过系统对车身的输出。排气系统的组成w 排气歧管、三元催化器、连接管、消声器、橡胶吊块、隔热板、密封垫片、连接螺栓等排气歧管w 由于靠近气缸，排气温度很高，另外结

2、构也比较复杂，从成本方面考虑一般采用铸铁件，但是也有为了满足更高要求的排放限制，缩短起燃时间采用双层不锈钢焊接。我们公司的发动机一般在额定功率时超过800，温度很高，为了减少周围件的热负荷都装了隔热罩。排气歧管的形式w 分支管等长式排气歧管：即各个分管的长度相等 ，这种结构的歧管保留了与发动机缸数相关的整数倍阶次的声音，其他整数阶次和半阶次的合成声压都等於零。即等长度分管只保留了发火阶次，比较安静。因此对大多数轿车来说，这是一种理想的选择。 w 分管中心连接式排气歧管：即分管分成数目相等的两部分。在每个部分内，其分管的长度相等，两部分对称，交汇在一起。这种情况，由于结构的对称性，半阶声波彼此抵

3、消，所有的整阶声波全部保留。 w 分管尾端连接式排气歧管：即所有的分管都接在总管上 。对于这种情况，由於每个分管的长度都不一样，而且不对称，所以所有的整阶次声波和半阶次声波全部保留。这种结构的歧管保留了半阶成分，给人一种动力强劲的感觉，因此这种歧管设计形式是运动型汽车的理想选择。 连接管路（这里只介绍带有减振原件的连接管路）w 作用：w 引导排气走向；w 衰减发动机的振动往排气系统方向的传播。连接管路-减振原件w 现在广泛应用的减振原件有：波纹管和球连接。他们的不同之处在于是波纹管有六个自由度，而球连接只有三个转动自由度，因此波纹管的整体性能要求比球连接好。如果球连接的参数设置的较好，可以达到

4、与波纹管相同的隔振效果。 w 减振性能评价方法： 衡量一个隔振原件的隔振效果好坏用两边振动量级的函数表示。这个函数可以是加速度传递函数，也可以是力传递函数。比如加速度传递函数可以表达为： 式中，是输出端在第i个方向的加速度，是输入端在第j个方向的加速度。i=1，2，.，6，j=1，2，.，6。 由于设计理念的不同这种评价方法仅供参考！ iinputjoutputijaaH_)(波纹管性能试验示例w 为了评价A15波纹管的性能，对前管波纹管前后的振动情况进行了测量。w 传感器布置情况如下图：w 测量结果如下：w 从上述测量结果看，波纹管在4500r/min以内还是能够有效的降低振动的传递；但是4

5、500以上相对较差。 另一个比较成功的例子是A15+宝马发动机车的前管，通过更改排气系统的形式即改波纹管承载式为非承载式，消除了整车在1200 r/min左右的车身共振，大家有机会可以体验一下 皖B A8756的车子跟一般的宝马发动机车的区别！ 但是，考虑到成本和市场潜力等因素，措施没有生产线实施三元催化器结构工作原理w 下图为涂覆后的载体的微观图，表面积比较大。一个101.6123.3 400/6.5 容积为1L的载体的表面积超过了2个足球场的面积具体的反应方程式三元催化器的作用消声器w 消声器可分为主动消声器、被动消声器以及半主动消声器w 因主动和半主动消声器还存在很多缺陷，目前广泛应用的

6、是被动消声器。 被动消声器又可分为：抗性消声器、阻性消声器、阻抗复合型消声器。抗性消声器w 原理：抗性消音器的原理是声波经过消音器时，声阻抗发生变化，一部分声能被反射回声源，这样传递声能减少。抗性消音器对降低单频，特别是低频噪声特别有效，传递损失很大。在高温和不清洁的气流中使用抗性消音器比较理想。 w 常用的抗性消声器原件包括：扩张消音器 、赫尔姆兹消音器 、四分之一波长管 、半波长管等。常用的抗性消声结构阻性消声器w 原理：阻性消音器是在内部安装了一些吸声材料，当声波通过消音器时，由吸声材料组成的小腔产生共振，声能转变成热能，消耗了一部分声能，从而达到消音效果。 阻性消声器主要是吸收高频噪声

7、而且频带较宽。 吸声材料绝大多数是安放在消声器里面 。阻性消声器示意图阻抗复合型消声器 为了提高消声器整体性能，在更大频率范围内的消除噪声，把阻性消音器与抗性消音器做成一体即成为阻抗复合型消音器。 目前，公司很多车型的消声器采用阻抗复合型 消声器结构示例排气系统以及消声器的评价方法w 排气系统用背压、功率损失、插入损失、尾管噪声 、气体泄露量、振动衰减率（排气系统与车身之间）以及寿命周期长短等指标来评价w 消声器用辐射噪声、传递损失、耐盐雾性能等指标来评价。排气系统设计示例A13排气系统的初期设计模型根据前期系统存在的工艺、成本等因素，对远系统进行优化我个人根据排气系统可能存在的问题，对原有系

8、统进行了优化排气系统的模拟设计用CATIA、UG或PRE建立模型背压以及传递损失的模拟-通过模拟系统的背压和传递损失，缩短开发周期下图是我建的A11-1201110BA的前消,A11-1201210BA后消声器总成筒体的模型w 这是在额定转速下，模拟所得的前消声器背压图w 这是在额定转速下，模拟所得的后消声器背压图w 上图为前后消声器总成的背压图（注:以总成装配的形式）w 所得结果为11.7kPa,与测量平均值13kPa大致相当A21后消声器传递损失的模拟 用同样的方法建立后消模型w 设定参数建立运行条件模拟所得的结果w 排气系统模态分析-寻找节点位置，布置吊钩，尽量使得传递到车身的力最小1、首先对系统进行前期处理即网格