某輕型客車排氣背壓優(yōu)化

竇海燕，郭玉祥，李立波

（安徽江淮汽車集團(tuán)股份有限公司，安徽 合肥 230601）

某輕型客車排氣背壓優(yōu)化

竇海燕，郭玉祥，李立波

（安徽江淮汽車集團(tuán)股份有限公司，安徽 合肥 230601）

文章主要針對某輕型客車排氣背壓大故障，從零部件結(jié)構(gòu)，到裝配工藝，以及相關(guān)的配合分析，得出導(dǎo)致故障的主要因素，并進(jìn)行整改驗(yàn)證，并為后期解決類似問題提供技術(shù)參考。

排氣；背壓；優(yōu)化

CLC NO.:U463.9 Document Code: A Article ID: 1671-7988 (2017)08-115-02

1、問題來源

排氣系統(tǒng)的作用是降低排氣噪音、防止排氣泄漏、保證排氣通暢、達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，從而達(dá)到汽車正常運(yùn)行。消聲器的主要作用是降低發(fā)動(dòng)機(jī)排氣噪聲，并使高溫廢氣能安全有效地排出。消聲器作為排氣管道的一部分，應(yīng)保證其排氣暢通、阻力小及足夠強(qiáng)度。

某輕型客車試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)排氣背壓大，影響發(fā)動(dòng)機(jī)整體性能發(fā)揮。針對此問題分析，通過優(yōu)化消聲器及管路結(jié)構(gòu)，從而優(yōu)化排氣背壓。

2、原因分析

一般認(rèn)為消聲器的壓力損失由兩部分構(gòu)成：一是局部壓力損失；二是管壁沿程摩擦阻力損失，兩者都是由于流體運(yùn)動(dòng)時(shí)克服粘性切應(yīng)力作功引起的。

局部壓力損失發(fā)生在消聲器內(nèi)收縮、擴(kuò)張等截面突變的地方，大小取決于局部結(jié)構(gòu)型式、管道直徑和氣流速度，與消聲器截面擴(kuò)張比有關(guān)，即m=s2/s1。

沿程阻力損失發(fā)生在消聲器管道壁面，其大小取決于管壁粗糙度及氣流速度的大小，而管道直徑和氣流速度是密切相關(guān)的，所以管徑的選取至關(guān)重要。

所以，通常排氣系統(tǒng)應(yīng)該盡可能的設(shè)計(jì)成簡單的走向，而避免過度彎曲的形狀。

2.1 CAE模擬分析

2.1.1 網(wǎng)格劃分

圖1 消聲器網(wǎng)格劃分

2.1.2 分析結(jié)果

圖2 壓力分布

上述分析可知，進(jìn)氣內(nèi)插管空氣側(cè)的開孔處和出氣內(nèi)插管的進(jìn)口處對消聲器背壓影響較大。

2.2 分析計(jì)算

節(jié)流裝置的通流截面，公式為：

式中：

S1為氣流面積（cm2）；

G為排放氣體的重量流量（噸/小時(shí)）；

V1為節(jié)流降壓前的氣體比容（m3/kg）；

P1為節(jié)流前的氣體壓力；

μ為保證排氣量（為了降低背壓）的截面修正系數(shù)，通常取1.2～2。

可以得到：S1=27 cm2

而原結(jié)構(gòu)中，通流截面面積為：

圖3 消聲器進(jìn)氣內(nèi)插管

由此可知，進(jìn)氣內(nèi)插管空氣側(cè)的開孔處面積可能是造成消聲器排氣背壓偏高的一個(gè)重要原因。

3、對策制定及方案驗(yàn)證

3.1 優(yōu)化方案確定

進(jìn)氣口由直口優(yōu)化為喇叭口；

進(jìn)氣內(nèi)插管開孔個(gè)數(shù)由6個(gè)優(yōu)化為32個(gè)，孔間距由19mm減小為10mm；消聲器殼體一側(cè)各拉深3mm。

圖4 優(yōu)化后的消聲器結(jié)構(gòu)

3.2 方案驗(yàn)證

通過整車排氣背壓試驗(yàn)得出，優(yōu)化后排氣背壓降低16kPa，整車匹配排氣系統(tǒng)背壓32.4kPa，達(dá)成目標(biāo)值。

3.3 固化措施

1）圖紙修改；2）技術(shù)文件修改；3）生產(chǎn)線試裝；4）生產(chǎn)線切換。

其他車型空濾器也已進(jìn)行同步分析、更改、切換；在研產(chǎn)品也進(jìn)行了同步應(yīng)用。

4、結(jié)論

通過對某輕型客車排氣背壓大問題的調(diào)查研究，從零部件結(jié)構(gòu)，到裝配工藝，以及相關(guān)的配合分析，成功的找到了問題的根源所在，并針對性的提出了有效的優(yōu)化方案，從設(shè)計(jì)源頭解決故障，積累了解決排氣系統(tǒng)故障的經(jīng)驗(yàn)，后期加大零部件臺架驗(yàn)證及零件性能要求。同時(shí)對排氣系統(tǒng)的工作原理進(jìn)行學(xué)習(xí)，積極解決問題，消除抱怨，為進(jìn)一步開發(fā)高質(zhì)量、高品質(zhì)的產(chǎn)品打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

[1] 馬少康.小型內(nèi)燃機(jī)與車輛技術(shù)[J].排氣背壓對發(fā)動(dòng)機(jī)性能影響的研究,2015.

[2] 徐灝.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊第三卷[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1991.

[3] 李偉.模態(tài)分析在輕型載荷車變形設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].噪聲與振動(dòng)控制,2009.

[4] 張勝蘭.基于HYPER WORKS 的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2007.

Backpressure Improvement of Exhaust on Light Bus

Dou Haiyan, Guo Yuxiang, Li Libo
（Anhui Jianghuai Automobile Group Co., Ltd, Anhui Hefei 230601）

This article minly aims the shell of high backpressure, from the structure of the parts, to assembly process, as well as relevant analysis, indicates that the min factors lead to failure, and verified the rectification, and provide technical reference for later to solve similar problems.

Exhaust; Backpressure; Improvement

U463.9

A

1671-7988 (2017)08-115-02

竇海燕，動(dòng)力匹配專家，就職于安徽江淮汽車集團(tuán)股份有限公司。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2017.08.039