柴油車輛排氣系統(tǒng)的設(shè)計及布置范文
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柴油車輛的排氣系統(tǒng)主要由排氣管路、連接法蘭、消聲器、波紋管、渦輪增壓器等組成。為了保證乘坐人員的舒適性和環(huán)保的要求，噪聲控制是柴油車輛排氣系統(tǒng)所要實現(xiàn)的重要功能，主要由排氣系統(tǒng)中的消聲器來實現(xiàn)，但消聲器的使用會增大排氣背壓，影響動力性能，為了保證柴油發(fā)動機能發(fā)出它的額定功率，必須重視排氣系統(tǒng)的排氣特性。
1排氣消聲器的原理
排氣噪聲產(chǎn)生于：當發(fā)動機燃燒產(chǎn)生的廢氣進入排氣歧管中，廢氣會產(chǎn)生振動和形成一定的壓力波，這些壓力波是混合了各種波長和振幅的波，其范圍在人耳聽覺范圍內(nèi)，從而形成噪聲。由于廢氣中的壓力波是一種能量形式，所以通過消耗或者吸收一定的能量可以降低噪音。排氣系統(tǒng)的消聲器就是利用吸收壓力波能量的方式來實現(xiàn)降噪的。
2.1排氣消聲器排氣消聲器有擴張型、共鳴型、吸音型等，消聲器的設(shè)計、選擇和布置可根據(jù)消聲器外形體積和降噪的要求來設(shè)定，一般來說增大消聲器容積會改善消聲水平。對于給定容量的消聲器，噪聲控制的效果的提高會引起排氣阻力的增大，也就是排氣背壓的增加。消聲器的容積可按照公式（1-1）來計算。也有根據(jù)經(jīng)驗，取消聲器的容積為10倍發(fā)動機排量。
2.2排氣口為避免車輛行駛過程中，雨水、雪、灰塵顆粒等通過排氣口進入排氣管和消聲器，需采用罩帽或類似的遮擋部件進行遮擋。排氣口的出口方向應(yīng)避開油箱、中冷器、散熱器、、空濾的進氣口等。
2.3排氣管路排氣管路的安裝布置應(yīng)要求不會因其自身質(zhì)量、受熱膨脹及其他的各種振動而使發(fā)動機的排氣岐管或增壓器等承受附加力矩。因此，一般在設(shè)計排氣管路時，會在發(fā)動機排氣口與排氣總管之間設(shè)置一段柔性金屬管即金屬波紋管來進行連接，以減少增壓器排氣口處所承受的附加力矩，并可以實現(xiàn)發(fā)動機的振動與車架的變形互相隔離，提高發(fā)動機的隔振效果和運行可靠性。同時，整個排氣系統(tǒng)管路均為金屬管，由于波紋管能實現(xiàn)一定的彎曲和伸縮，也可以消除裝配過程中部件的累積誤差。波紋管的位置見圖1。為了減小排氣阻力及排氣背壓，排氣管路應(yīng)盡可能直，對于總布置需要管路彎曲時，彎道的曲率半徑也應(yīng)盡可能大。
2.4排氣制動部分柴油車輛上會設(shè)置排氣制動，作為輔助制動裝置。排氣制動器選型時應(yīng)注意，當其閥門打開時，不得增加額外的排氣阻力；當其工作時，不得施加超過發(fā)動機所能承受的背壓。排氣制動器的控制，應(yīng)與發(fā)動機的停油裝置聯(lián)動，絕對不允許單獨用排氣制動器來剎車或減速。
2.5排氣系統(tǒng)的隔熱排氣系統(tǒng)都是高溫部件和管件，其布置設(shè)計與安裝對車輛的火災(zāi)事故關(guān)系很大，必須有較好的隔熱措施。具體要求有：1）與車輛車身上（如木質(zhì)、塑料件等等）可燃零部件的間隔應(yīng)大于100mm；2）與電線束的間隔應(yīng)大于200mm；3）與發(fā)動機懸置橡膠軟墊、水箱懸置橡膠軟墊、消聲器懸置橡膠軟墊等的間隔應(yīng)大于200mm；4）與起動機、怠速提速裝置、電動停油裝置等電器設(shè)備的間隔應(yīng)大于200mm；5）與燃油、機油濾清器及管路的間隔應(yīng)大于200mm；6）必要時設(shè)置隔熱板進行隔熱。
2.6排氣尾管的設(shè)計排氣尾管的設(shè)計要合理和美觀，為了保證排氣的方向，一般將尾管設(shè)計成“鴨嘴”型，斜切口向下。
2.7排氣管路的連接柴油車輛排氣管的材質(zhì)一般為不銹鋼或防腐處理的普通鋼材，排氣管與排氣歧管的連接采用法蘭盤，法蘭盤之間要設(shè)置耐熱墊，可用雙頭螺栓連接固定，為防止松動，采用雙螺母鎖緊。排氣管與消聲器以及排氣尾管與消聲器之間的連接安裝采用金屬卡箍。
2.8排氣系統(tǒng)的安裝檢查1）排氣背壓的檢查，過大的背壓將導(dǎo)致發(fā)動機性能損失；2）檢查排氣系統(tǒng)懸置的合理性和管件聯(lián)接的可靠性；3）檢查排氣系統(tǒng)的隔熱和防火措施。
3總結(jié)
排氣系統(tǒng)布置的農(nóng)用柴油車輛動力總成設(shè)計布置時是比較重要的部分，在滿足降低排氣噪音目的同時，還要保證發(fā)動機的正常輸出功率，不能過多的追求降噪而引起排氣阻力增加。在消聲器選型確定后，排氣系統(tǒng)的管路布置要順暢，彎頭盡量減少，與電氣管路、橡膠塑料件之間要作好隔熱措施?？紤]以后的維修方便，排氣管與消聲器的固定位置應(yīng)有足夠的拆裝空間。
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作者：崔勇；陶德清；傅饒；于虹 單位：江蘇農(nóng)牧科技職業(yè)學院
