【摘要】：汽車排氣系統(tǒng)對發(fā)動(dòng)機(jī)性能影響很大,繼而影響整車的動(dòng)力性及經(jīng)濟(jì)性�！耙砸延袆�(dòng)力總成為基礎(chǔ)和對標(biāo)車為目標(biāo)的汽車開發(fā)模式”存在對標(biāo)車型底盤與現(xiàn)有發(fā)動(dòng)機(jī)匹配差的問題,故而設(shè)計(jì)時(shí)需要對發(fā)動(dòng)機(jī)排氣系統(tǒng)、懸置系統(tǒng)等子系統(tǒng)進(jìn)行適應(yīng)性調(diào)整。為保證新開發(fā)車型的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性以及排放性能,對這類產(chǎn)品發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣系統(tǒng)性能進(jìn)行分析與改進(jìn)設(shè)計(jì)具有非常重要的工程意義。論文以企業(yè)某SUV為對象,起初搭載A發(fā)動(dòng)機(jī),根據(jù)系列化要求,升級改用與A發(fā)動(dòng)機(jī)同平臺不同排量的B發(fā)動(dòng)機(jī),整車期望排氣管路基本沿用,這樣整車改動(dòng)量最小。要求排氣系統(tǒng)滿足發(fā)動(dòng)機(jī)性能要求,即排氣背壓值不能大于目標(biāo)值。為此,運(yùn)用CFD和FEA方法,對排氣岐管進(jìn)行分析設(shè)計(jì),最后通過試驗(yàn)驗(yàn)證,解決了企業(yè)實(shí)際問題,為企業(yè)提供一種快速有效的優(yōu)化分析方法。本文主要內(nèi)容如下:1.首先根據(jù)借用A發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣系統(tǒng)三維模型,提取內(nèi)部流道,建立與B發(fā)動(dòng)機(jī)相配的CFD分析模型,排氣背壓的CFD分析值與試驗(yàn)值分別為60.5kPa和60.9kPa,數(shù)據(jù)一致性較好,但均高于55kPa的設(shè)計(jì)目標(biāo),表明該CFD模型可行,但不能將A發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣系統(tǒng)簡單移植到B發(fā)動(dòng)機(jī)上。然后,利用該CFD模型在STAR CCM+中分析了排氣歧管的穩(wěn)態(tài)內(nèi)流場,得到了排氣歧管內(nèi)流場和歧管內(nèi)表面溫度和換熱系數(shù),結(jié)果發(fā)現(xiàn)該排氣歧管前端速度均勻性差、氣流吹覆面積低、氧傳感器速度差異性大;利用ABQUAS對排氣歧管進(jìn)行流固耦合的FEA熱分析,獲得歧管溫度場分布、熱應(yīng)力、熱變形、熱模態(tài)以及熱塑性特性,結(jié)果排氣歧管最高熱應(yīng)力超過材料屈服極限,表明排氣歧管結(jié)構(gòu)存在優(yōu)化空間。2.基于CFD和FEA分析結(jié)果,排氣背壓高于55kPa的設(shè)計(jì)指標(biāo),結(jié)合整車布置及相關(guān)設(shè)計(jì)要求,對排氣歧管進(jìn)行了合理的結(jié)構(gòu)改進(jìn)設(shè)計(jì),并將改進(jìn)前后的歧管進(jìn)行對比分析,結(jié)果表明,改進(jìn)后的排氣歧管各方面性能指標(biāo)較原方案好,排氣系統(tǒng)背壓分析結(jié)果為52.2 kPa,滿足理論設(shè)計(jì)要求。3.對結(jié)構(gòu)改進(jìn)后的排氣系統(tǒng)先后進(jìn)行了臺架試驗(yàn)和整車試驗(yàn)等實(shí)際工程試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果排氣背壓53.2kPa,較原方案降低了7-8 kPa,且排氣歧管未出現(xiàn)裂紋、斷裂等現(xiàn)象。驗(yàn)證了CFD分析和FEA分析結(jié)果的正確性,表明理論分析方法可行,能指導(dǎo)實(shí)際工程問題。
【學(xué)位授予單位】：重慶理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：U464.171
【圖文】：

研究的技術(shù)路線

可以通過測試獲得。圖2.1 給出了排氣系統(tǒng)背壓與發(fā)動(dòng)機(jī)功率關(guān)系。圖中可以看到：發(fā)動(dòng)機(jī)功率與排氣背壓是呈線性反比關(guān)系；背壓越大，氣阻也就越大，進(jìn)氣量減小，發(fā)動(dòng)機(jī)功率就越低，功率損失也就越大；排氣背壓每增加 1mmHg，功率損失約為 0.7%[24]。

圖 2.2 發(fā)動(dòng)機(jī)配原排氣系統(tǒng)時(shí)的性能試驗(yàn)現(xiàn)場試驗(yàn)方法：按 GB/T 18297-2001《汽車發(fā)動(dòng)機(jī)性能試驗(yàn)方法》[25]、《某發(fā)動(dòng)規(guī)范》進(jìn)行試驗(yàn)。發(fā)動(dòng)機(jī)基本參數(shù)見下表 2.1。試驗(yàn)條件：

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 王兆欣;徐政;陳明;張小矛;;自然吸氣發(fā)動(dòng)機(jī)排氣系統(tǒng)氧傳感器布置研究[J];上海汽車;2017年07期

2 盛宏業(yè);李志廣;黃昌瑞;;某增壓汽油發(fā)動(dòng)機(jī)催化器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[J];汽車工程師;2015年02期

3 馬志豪;陳孝培;袁中營;高定偉;張梓龍;;GW15汽油機(jī)排氣歧管的優(yōu)化設(shè)計(jì)[J];河南科技大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2013年04期

4 黃海波;張超;姚煒;雷蕾;;汽油機(jī)催化轉(zhuǎn)化器優(yōu)化分析[J];內(nèi)燃機(jī)與動(dòng)力裝置;2013年02期

5 鄧幫林;劉敬平;楊靖;馮仁華;付建勤;;基于雙向流固耦合的汽油機(jī)排氣歧管熱應(yīng)力分析[J];內(nèi)燃機(jī)學(xué)報(bào);2011年06期

6 許濤;張建操;;氧傳感器在發(fā)動(dòng)機(jī)排氣系統(tǒng)中的布置設(shè)計(jì)研究[J];北京汽車;2011年03期

7 袁守利;謝亮;劉志恩;;汽車排氣系統(tǒng)傳熱與熱負(fù)荷研究[J];武漢理工大學(xué)學(xué)報(bào)(信息與管理工程版);2011年03期

8 黃澤好;張浩亮;孫章棟;董騰鮮;;某發(fā)動(dòng)機(jī)排氣歧管流場分析與結(jié)構(gòu)優(yōu)化[J];西南大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2011年01期

9 劉啟華;虞金霞;霍宏煜;;滿足歐Ⅴ排放法規(guī)增壓汽油機(jī)的設(shè)計(jì)和研究[J];車用發(fā)動(dòng)機(jī);2010年01期

10 傅秋陽;;某發(fā)動(dòng)機(jī)排氣歧管流固耦合分析的應(yīng)用[J];合肥工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2009年S1期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前2條

1 朱晴;基于流固耦合的排氣歧管熱強(qiáng)度復(fù)合因素影響規(guī)律的研究[D];吉林大學(xué);2014年

2 李松波;車輛排氣系統(tǒng)振動(dòng)建模與動(dòng)力學(xué)特性研究[D];上海交通大學(xué);2008年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前8條

1 祝楊;汽車三元催化器堵塞狀況評估方法研究[D];吉林大學(xué);2016年

2 陸修進(jìn);汽車排氣消聲器排氣背壓對消聲性能的影響研究[D];昆明理工大學(xué);2015年

3 陳東興;車用發(fā)動(dòng)機(jī)排氣歧管總成的疲勞可靠性優(yōu)化研究[D];廣東工業(yè)大學(xué);2013年

4 劉曉宇;汽車排氣歧管設(shè)計(jì)理論研究[D];武漢理工大學(xué);2013年

5 趙鳳啟;某乘用車排氣系統(tǒng)流場的分析研究[D];南京理工大學(xué);2013年

6 徐世龍;某汽油機(jī)排氣歧管的熱負(fù)荷研究[D];南京理工大學(xué);2013年

7 趙楠楠;發(fā)動(dòng)機(jī)排氣系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)及應(yīng)用分析[D];武漢理工大學(xué);2012年

8 董理;汽油機(jī)緊耦合式排氣歧管振動(dòng)特性研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2008年

本文編號：2750047