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汽油机汽车排气系统设计及制造工艺简析

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1、汽油机汽车排气系统设计及制造工艺简析管振海长城汽车股份有限公司技术中心河北省汽车工程技术研究中心摘要：随着客户对汽车品质的要求越来越高, 对排气系统的性能要求也越来越高。这就需要对设计开发和制造工艺予以高度重视。本论文针对汽油机汽车排气系统设计及制造工艺进行分析。关键词：汽油机; 车排气系统; 设计; 制造工艺; 汽车发动机的组成中, 汽车排气系统是非常重要的部件。其所发挥的主要作用是使发动机顺利排气。可见, 排气系统的性能关乎到汽油机的治理航, 也关乎到汽车的可操作控制性以及舒适度。1 汽油机排气系统的设计汽油机排气系统在设计的过程中, 需要输入的信息包括发动机的排量、发动机规格的各项参数等等, 对汽车的车身模数、汽车的底盘模数以及汽车油箱的模数进行计算, 还包括发动机原始的废气排放值。将发动机产生噪声的频谱模型建立起来, 以设计消声器的结构。 (图 1:汽油机排气系统) 图 1 汽油机排气系统下载原图2 汽油机汽车排气系统部件的制造工艺2.1 排气歧管的制造工艺排气歧管所发挥的作用是将发动机所排出的高温废气排出去, 同时保证气体流动在同一个管道中汇集。在制造的过程中

2、, 需要设定各项参数, 并将模型设计出来。汽油机的空间比较紧凑, 就需要对有限的空间合理利用, 包括歧管的具体位置、角度等等, 以使得歧管的排气要均匀顺畅, 还可以防止各个缸在排气的过程中相互干扰, 确保不会产生涡流或者回流的现象。比如, 对于 4 个缸发动机进行点火中, 可以按照 1 缸、3 缸、4 缸、2 缸的顺序点火, 1 缸和 4 缸的支管交汇、2 缸和 3 缸的支管交汇, 这种设计通常不会造成相互之间的干扰。为了保证歧管所处的环境温度符合要求, 就要在上侧和下侧设置隔热罩, 通常为成型铝薄板, 也可以使用镀铝薄板, 可以获得良好的隔热效果。排气歧管的制造材料通常会选用球墨铸铁、高镍球铁、灰铸铁等等。制造工艺上主要采用毛坯铸造工艺, 进行整体结构制造, 对平面进行机械精加工, 这种制造方法成本低, 能够发挥其性能。在制造工艺上也可以采用另一种方法, 即管式歧管所是使用的材料为不锈钢材料, 使用歧管和法兰均冲压法制作零件, 应用管连接工艺制作薄板蚌壳式的歧管, 使用焊接技术将歧管焊接连接起来。这种设计的歧管有非常好的性能, 设计结构较为复杂, 成本也相对较高。2.2 三元催化转化

3、器的制造工艺三元催化转化器的构成包括催化器本体、连接管和前后法兰。其中的催化器本体是主要的构件。三元催化转化器所发挥的作用是对发动机所排出的废气进行再次燃烧, 使得 CO、NC、NO 等气体被充分利用起来。这些气体会与金属发生化学反应, 诸如 Pd、Pt、Rh 等等, 经过氧化之后, 都可以生成 CO 以及蒸汽等等。催化器载体触媒的载体规格设计要按照相关的规定执行, 包括发动机的废气排放量以及初始排放量都可以用于载体设计的参考, 对触媒的老化状态和新鲜状态进行实验, 以保证催化转化器性能正常发挥。催化器端锥的形状要符合要求, 锥度不大于 45 度, 这些设计对气体的均匀流动以及排气都具有决定性的作用。催化器所在位置与排气歧管邻近, 需要使用双级催化器。2.3 排气系统冷端的制造工艺排气系统冷端的制造工艺是消声器和排气连接管所构成, 主要发挥的功能是将排气系统排放废弃的过程中所产生的噪音减低, 这就需要考虑到汽车底盘所在空间位置、发动机运行中的废弃排放量以及发动机的频谱信息, 对消声器进行布置, 对排气的连接管进行设计, 还要对汽车排气系统的结构形式进行仿真设计。消声器制造中, 所采用的

4、工艺形式包括卷点式的工艺形式、蚌壳式的工艺形式、筒体旋压式的工艺形式等等。排气系统在振动的过程中, 会与行驶中的车辆之间产生共振反应, 在消声器的筒体所在位置以及隔板强度位置的相对薄弱部位将加强筋适当地增加, 可以使得噪声分贝降低, 消声器辐射强度也相应地降低。对消声器要使用吸音棉进行包裹, 也可以罩上隔热罩。排气系统的冷端的工艺, 可以采用消声室与发动机相结合的方法, 并做好实验检测工作, 排气系统冷端相对较长, 为了防止汽车行驶的过程中产生排气系统与消声器之间的碰撞, 就需要做好隔离工作, 相互之间的距离要超过 50ram。如果车辆已经满载了, 排气系统所处位置与地面的高度要超过整车通过高度的最小值。为了避免在制造中产生误差, 就需要在设计的过程中使用前法兰。要紧固球面垫圈, 与前端法兰相接近之处要采用挠性节进行链接。3 结语综上所述, 设计排气系统的过程中, 就对发动机的信息以及汽车底盘的信息作为重要参考, 对系统的结构合理设计。对于材料的选择, 要求其具有良好的耐腐蚀性, 以使得整车排放符合要求, 且延长使用寿命。参考文献1苏辰.Hyper Works 在汽车排气系统开发中的应用J.汽车工程师, 2016 (08) :1820. 2欧贺国, 方献军, 洪清朱.RADIOSS 理论基础与工程应用M.北京:机械工业出版社, 2013. 3陆益民, 李书晓, 朱峰, 李爱民, 金义福, 何广德, 陈晋阳.某汽车排气系统悬挂位置设计J.机械设计, 2014, 31 (07) :105109.

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