排气系统计算书

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1、密级：编号：排气设计验算报告项目名称：项目编号：编制：日期校对：日期:审核：日期:批准：日期:目 录1 排气系统 31.1 排气系统的任务31.2 系统的要求和总体设计原则31.2.1 要求31.2.2 总体设计原则31.3 排气系统的组成31.4 选用的消声器及三元催化器的基本参数42 排气系统的设计和验算42.1 消声器42.1.1 功用42.1.2 结构和原理52.1.3 消声器容积验算53 三元催化器的选用 94 其它联接管路直径 105 结论 106 参考资料 121 排气系统1.1 排气系统的任务排气系统的作用是降低排气噪音、防止排气漏气、保持排气通畅、 降低有害物质的排放，从而达

2、到汽车正常运行，保护环境。1.2 系统的要求和总体设计原则1.2.1 要求1.各级消声器总漏气量在保持压力30kPa时不超过100L/min2噪声应符合国家标准 GB1495-2002。3. 排气背压应小于行业标准要求的 26.7kPa。4. 寿命不低于 75000km 或三年，三年后插入损失不得减少6dB,功率损失比不得增加3%5. 工作环境温度500C835C。6. 排放要求达到欧3 标准。1.2.2 总体设计原则根据上述要求采用一级三元催化器、装有一级消声器和终极消 声器的二级消声。为了改善发动机的振动对排气系统的影响，在排气 管的前部装波纹管。其余各管路的连接采用法兰盘连接型式,中间加

3、 装金属密封垫采用螺栓、放松螺母压紧。1.3 排气系统的组成排气系统由排气管、三元催化器、消声器、消声器排气管、氧传 感器等部件组成。1.4 选用的消声器及三元催化器的基本参数发动机的参数：型号Tri tec宝马发动机排量(L)1.6额定转速(r/min)6000布置的位置根据空间情况以及参考样车确定三元催化器的体积为：体积(L)三元催化器1. 99消声器的体积分别为：横面积(dm2)体积(L)前消声器1.13.9后消声器2.815.2排气管及尾管：排气管内径(mm)482 排气系统的设计和验算2.1 消声器2.1.1 功用消声器的主要作用是降低发动机排气噪声，并尽可能减少功率损 耗，使高温净

4、化后的废气能安全有效的排出。本车采用两级消声器。2.1.2 结构和原理一般消声器分为抗性、 阻性、阻抗性。抗性消声器都是通过消 耗废气气流的能量，平衡气流的压力波动为目的进行多次的变动气流 方向, 重复的使气流通过收缩而又扩大的断面或将气流分割为很多 小的支流并沿着不平滑的平面流动等措施进行消声。阻性消声器是在 内部排气通过管道周围填充吸声材料来吸收声能量达到消声目的，阻 抗复合型消声器是分别用抗性消声单元和吸声材料组合构成的消声 器，具有抗性、阻性消声器的共同特点，对低、中、高频噪声都有很 好的消声效果。现代轿车一般都采用阻抗复合型消声器。本车基于便 于布置，消声器采用两级消声器，采用阻抗复

5、合型消声器2.1.3 消声器容积验算 消声器容积估算第一种算法：V = Q - n - VST/1000j - i式中：V消声器容积 L发动机转速 r/min缸数冲程数发动机排量 LstQ 有关消声效果的修正系数。各值为：n 6000 r/mini4V 1.6Lstq可取26,对消声器要求越高时值应越大，取 6V=14.4L第二种算法：V =(A + A + A ) V1 2 3 st式中：V 消声器容积 LA 插入损失修正系数1A 增压机型修正系数2A 汽车适应系数3V 发动机排量 Lst各参数的选择范围如下表：参数名称参数数值适应范围A11插入损失小于16dB2插入损失1622 dB3插入

6、损失大于22dBA21自然吸气式发动机3增压发动机A1A2A3V 1.6Lst将上述各值代入表达式得：V=9.6L另外一种经验算法：V = QVst式中V 消声器容积LV 发动机排量 Lsta经验系数各值为：V 1.6Lsta6 10将上述数值代入表达式得：V=（9.616）L 终级消声器根据估算消声器推荐值在9.616L,消声器容积越大越有利于消声，现代轿车的消声器普遍较大。终极消声器是主消声器，对消声起了决定性作用尽量取大，本车依据的布置空间以及参考同类型的样车确定终级消声器的容积为 15.2L 1级消声器：因此处的消声针对刚从发动机排出的气体，所以以阻抗性消声为主，其长度和容积不宜过长过

7、大，一般取终级消声器容积的25%30%。根据总布置的空间限制，取1级消声器容积为3.9L，是终级消声器容积的 25%，故1级消声器容积可以满足要求。消声器的扩张比：M - SiS2式中：消声器的扩张比消声器截面积 mm2消声器进口截面积 mm2S=28000 （数模上实测）1S =1/4“ d2d 排气管内直径 48 mmS =1/4 X 3.14 1 59 X 482二 1809.562得： M=15.47轿车的消声器扩张比一般选取 1215，越大越有利于消声，因 而扩张比 15.47 是符合要求的。排气背压：消声器排气背压是不容忽视的，当背压超过限值后，功率和转矩 将减小。本车的排气背压根

8、据所用发动机要求W30Kpa验算结果根据计算，本车所采用消声器的总容积19.1L略大于一般的推荐 的数据，大于发动机排量的 10 倍，这有利于提高插入损失，降低功 率损失。如果遇布置困难等情况也允许适当减少消声器总容积。扩张 比为15.47大于一般的推荐数据1215,有利消声效果。3 三元催化器的选用功用：三元催化器是一种同时能将有害气体co，CH，NO消除的转化x器，三元催化器对混合气的空燃比要求非常严格，三元催化剂能理想 工作的过量空气系数 =1.0, “窗口 ”很乍，宽度一般在(0.01 a0.02)左右(对应空燃比宽度为 0.150.3)，且并不相对 =1.0a对称，而是偏向浓的方向。

9、在这个窗口工作， CO， CH ， NO 的净化x 效率均可在 80%以上。因而三元催化器需由传感器测出排气中氧的含 量，不断调整发动机空燃比。催化器的大小：本车采用单级三元催化器，三元催化器容量根据目前参考样车确 定：V 二 1.9 L， 三元催化器在排气管中的位置：为了使三元催化器快速起燃，放置位置尽量靠近发动机排气歧 管，三元催化器离排气岐管的距离：L二536mm三元催化器长期最高工作温度：835C以下汽车废气排放标准：欧III标准4 其它联接管路直径 在满足排气背压的前提下，设计轻量化。选定管路内径不小于48mm、壁厚1.52.0mm，采用防锈、防腐蚀无缝钢管。为了提高保 温性和防止向车身传热在三元催化器前使用双层管，二层间隙为3mm。5 结论 通过验算和估算，选定的消声器、三元催化器的容积，整个排气系统布置方式能满足本车的需要的主要参数如下发动机的参数型号宝马发动机排量(L)1.6额定转速(r/min)6000消声器的体积分别为：横面积(dm2)体积(L)催化器1.31.99消声器的体积分别为：横面积(dm2)体积(L)前消声器1.13.9后消声器2.815.2排气管及尾管：排气双层管外管内径(mm)58排气单层管内径(mm)48管壁厚(mm)1.5 26 参考资料1、汽车设计工程手册人民交通出版社2、内燃机的排放和控制 机械工业出版社