汽車排汽系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

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1、前言大學(xué)三年的專科學(xué)習(xí)即將結(jié)束，畢業(yè)設(shè)計(jì)是其中最后一個(gè)環(huán)節(jié)，是對(duì)以前所學(xué)的知識(shí)及所掌握的技能的綜合運(yùn)用和檢驗(yàn)。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，汽車的生產(chǎn)技術(shù)得到愈來(lái)愈廣泛的應(yīng)用。在完成大學(xué)三年的課程學(xué)習(xí)和課程、生產(chǎn)實(shí)習(xí)，我熟練地掌握了機(jī)械制圖，機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械原理等專業(yè)基礎(chǔ)課和專業(yè)課方面的知識(shí)，對(duì)機(jī)械制造、加工的工藝有了一個(gè)系統(tǒng)、全面的理解，達(dá)到了學(xué)習(xí)的目的。對(duì)于汽車排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)這個(gè)實(shí)踐性非常強(qiáng)的設(shè)計(jì)課題，我們進(jìn)行了大量的研究和討論。在指導(dǎo)老師的講解下，在平時(shí)查閱了很多相關(guān)資料并親手拆裝了一些典型的模具實(shí)體，明確了模具的一般工作原理

2、、結(jié)構(gòu)、加工工藝。并在圖書館借閱了許多相關(guān)手冊(cè)和書籍，設(shè)計(jì)中，將充分利用和查閱各種資料，并與同學(xué)進(jìn)行充分討論，盡最大努力搞好本次畢業(yè)設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，將有一定的困難，但有指導(dǎo)老師的悉心指導(dǎo)和自己的努力，相信會(huì)完滿的完成畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)。由于學(xué)生水平有限，而且缺乏經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)中不妥之處在所難免，肯請(qǐng)各位老師指正。11一、排汽系統(tǒng)的概論：排汽裝置是汽車發(fā)動(dòng)機(jī)必不可少的一個(gè)部件。排氣系統(tǒng)主要是由發(fā)動(dòng)機(jī)排氣支管、排氣管路、消聲器總成、尾管、排氣系統(tǒng)支撐等構(gòu)件組成。汽車排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，在安裝位置和結(jié)構(gòu)要求上一定要滿足汽車底盤總體布置的要

3、求；在性能上要符合發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)排氣系統(tǒng)的要求。同時(shí)，還要兼顧整個(gè)系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性、安全性和維護(hù)方便性以及排放的環(huán)保性。排汽裝置分為單排氣和雙排氣裝置兩種。V型發(fā)動(dòng)機(jī)有兩面?zhèn)€排氣支管直列式發(fā)動(dòng)機(jī)一般為單個(gè)排氣管。雙排氣系統(tǒng)降低了排氣系統(tǒng)內(nèi)的壓力，使發(fā)動(dòng)機(jī)排氣順暢，氣缸中殘留的廢氣少，因而可以提高發(fā)動(dòng)機(jī)的充氣效率及輸出的轉(zhuǎn)矩，單排氣裝置用的材料少，設(shè)計(jì)方便，一般用于直列發(fā)動(dòng)機(jī)。排氣系統(tǒng)排氣支管排氣管消聲器總成尾管二、排氣支管排氣支管的形狀非常重要，為了防止各缸排相互干擾和排氣倒流，并利用排氣性降低排氣阻力，應(yīng)將排氣支管做得長(zhǎng)些，且各缸支

4、管應(yīng)相互獨(dú)立如圖1-1。排氣支管可用不銹鋼制造，其優(yōu)點(diǎn)是質(zhì)量輕、耐熱性好、內(nèi)辟光滑、排氣阻力小，排氣更順。在排氣支管中可將相鄰兩個(gè)缸的排氣支管匯合在一起，可以完全消除排氣干擾和倒流現(xiàn)象。排氣支管與排氣口想接處用石綿墊片作密封墊。其優(yōu)點(diǎn)是石綿墊片的耐熱性好。用單頭累釘連接，(如圖1)的分部，便于裝配。在排氣支管上設(shè)有一個(gè)半徑為1mm的廢氣再循環(huán)孔，這樣可以把發(fā)動(dòng)機(jī)的部分廢氣送回到進(jìn)氣支管，并與新鮮混合氣一起再次進(jìn)入氣缸。由于廢氣中含有大量的CO2而CO2不能燃燒卻能吸收大量的熱，使氣缸中混合氣的燃燒溫度降低，從而減少了NOX的

5、生成量。廢氣再循環(huán)裝置在發(fā)動(dòng)機(jī)低溫、低速時(shí)不投入工作，冷卻液溫度低于50OC和怠速工況時(shí)不投入工作防止，沖淡空燃孔而“失速”。中速，中等負(fù)荷時(shí)投入工作當(dāng)節(jié)氣門開廢達(dá)25﹪后，n=2000r/mir以上時(shí)電控單元1發(fā)出指令使廢氣盾環(huán)孔投入工作中。在大負(fù)荷時(shí)不投入工作。11一、排氣管路排氣管路主要包括增壓器出口與消聲器總成之間的管路以及消聲器總成之后的管路。通常我們把增壓器出口與消聲器總成之間的管路通稱為排氣管總成，而把消聲器總成之后的管路稱為排氣尾管。排氣管路的主要作用是將發(fā)動(dòng)機(jī)工作過(guò)程中所產(chǎn)生的廢氣安全并順暢地排至車外。排氣

6、管路的設(shè)計(jì)應(yīng)該注意以下幾個(gè)方面的因素。排氣管路不能因?yàn)樽陨淼闹亓考八a(chǎn)生的慣性、彎矩和相對(duì)運(yùn)動(dòng)或者因其受熱膨脹產(chǎn)生形變而影響排氣歧管和蝸輪增壓器的正常工作,以致因?yàn)檫^(guò)載產(chǎn)生附加應(yīng)力,造成損壞。設(shè)計(jì)時(shí),在滿足其剛度、強(qiáng)度的前提條件下,要盡量使排氣管的質(zhì)量減輕,其材料可以選擇薄壁中碳鋼鋼板或者不銹鋼板。如果當(dāng)排氣管過(guò)長(zhǎng)的時(shí)候,要考慮增加輔助支撐來(lái)固定排氣管，減少因排氣管過(guò)長(zhǎng)所產(chǎn)生的彎矩、扭矩對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)排氣歧管或蝸輪增壓器產(chǎn)生影響。但是，從另一個(gè)方面來(lái)看，這樣做又會(huì)影響排氣管連接法蘭的運(yùn)動(dòng)自由度；同時(shí)，為了減輕排氣管的熱膨脹應(yīng)力，在

7、排氣管路中采用熱補(bǔ)償裝置。常用的熱補(bǔ)償裝置一般有兩種形式：第一種是采用彈性金屬的波紋管；另一種是撓性聯(lián)鎖式伸縮管。這兩種方式各有所長(zhǎng)，彈性金屬波紋管的密封性能比較好,但是它的熱償性能較差，使用壽命不如撓性聯(lián)鎖式伸縮管。相比之下，撓性聯(lián)鎖式伸縮管的熱補(bǔ)償性能和使用壽命都好于彈性金屬波紋管,但它的密封性能不是太好。目前，國(guó)際上已經(jīng)出現(xiàn)了二層，三層級(jí)的撓性聯(lián)鎖式伸縮管，其密封性能得到了大大的提高。在設(shè)計(jì)時(shí)，我們可以根據(jù)具體的要求進(jìn)行選擇。除排氣管應(yīng)力之外，排氣管的排氣阻力也是設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)該考慮的一個(gè)重要因素。排氣管的排氣阻力是排氣

8、系統(tǒng)排氣背壓的一個(gè)組成部分。排氣背壓的產(chǎn)生也將直接影響發(fā)動(dòng)機(jī)的工況。當(dāng)排氣背壓到達(dá)一定的程度以后,哪怕是有一點(diǎn)細(xì)微的增減11,也會(huì)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率產(chǎn)生很大的影響。所以，有效的控制排氣管路的排氣阻力，對(duì)降低排氣系統(tǒng)的排氣背壓有著重要的作用；為此，在設(shè)計(jì)排氣管路的時(shí)候，要將排氣背壓控制在汽車