某轻型客车排气背压优化

窦海燕，郭玉祥，李立波

（安徽江淮汽车集团股份有限公司，安徽 合肥 230601）

某轻型客车排气背压优化

窦海燕，郭玉祥，李立波

（安徽江淮汽车集团股份有限公司，安徽 合肥 230601）

文章主要针对某轻型客车排气背压大故障，从零部件结构，到装配工艺，以及相关的配合分析，得出导致故障的主要因素，并进行整改验证，并为后期解决类似问题提供技术参考。

排气；背压；优化

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

1、问题来源

排气系统的作用是降低排气噪音、防止排气泄漏、保证排气通畅、达到排放标准，从而达到汽车正常运行。消声器的主要作用是降低发动机排气噪声，并使高温废气能安全有效地排出。消声器作为排气管道的一部分，应保证其排气畅通、阻力小及足够强度。

某轻型客车试验发现排气背压大，影响发动机整体性能发挥。针对此问题分析，通过优化消声器及管路结构，从而优化排气背压。

2、原因分析

一般认为消声器的压力损失由两部分构成：一是局部压力损失；二是管壁沿程摩擦阻力损失，两者都是由于流体运动时克服粘性切应力作功引起的。

局部压力损失发生在消声器内收缩、扩张等截面突变的地方，大小取决于局部结构型式、管道直径和气流速度，与消声器截面扩张比有关，即m=s2/s1。

沿程阻力损失发生在消声器管道壁面，其大小取决于管壁粗糙度及气流速度的大小，而管道直径和气流速度是密切相关的，所以管径的选取至关重要。

所以，通常排气系统应该尽可能的设计成简单的走向，而避免过度弯曲的形状。

2.1 CAE模拟分析

2.1.1 网格划分

图1 消声器网格划分

2.1.2 分析结果

图2 压力分布

上述分析可知，进气内插管空气侧的开孔处和出气内插管的进口处对消声器背压影响较大。

2.2 分析计算

节流装置的通流截面，公式为：

式中：

S1为气流面积（cm2）；

G为排放气体的重量流量（吨/小时）；

V1为节流降压前的气体比容（m3/kg）；

P1为节流前的气体压力；

μ为保证排气量（为了降低背压）的截面修正系数，通常取1.2～2。

可以得到：S1=27 cm2

而原结构中，通流截面面积为：

图3 消声器进气内插管

由此可知，进气内插管空气侧的开孔处面积可能是造成消声器排气背压偏高的一个重要原因。

3、对策制定及方案验证

3.1 优化方案确定

进气口由直口优化为喇叭口；

进气内插管开孔个数由6个优化为32个，孔间距由19mm减小为10mm；消声器壳体一侧各拉深3mm。

图4 优化后的消声器结构

3.2 方案验证

通过整车排气背压试验得出，优化后排气背压降低16kPa，整车匹配排气系统背压32.4kPa，达成目标值。

3.3 固化措施

1）图纸修改；2）技术文件修改；3）生产线试装；4）生产线切换。

其他车型空滤器也已进行同步分析、更改、切换；在研产品也进行了同步应用。

4、结论

通过对某轻型客车排气背压大问题的调查研究，从零部件结构，到装配工艺，以及相关的配合分析，成功的找到了问题的根源所在，并针对性的提出了有效的优化方案，从设计源头解决故障，积累了解决排气系统故障的经验，后期加大零部件台架验证及零件性能要求。同时对排气系统的工作原理进行学习，积极解决问题，消除抱怨，为进一步开发高质量、高品质的产品打下坚实的基础。

[1] 马少康.小型内燃机与车辆技术[J].排气背压对发动机性能影响的研究,2015.

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[4] 张胜兰.基于HYPER WORKS 的结构优化设计技术[M].北京:机械工业出版社,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

窦海燕，动力匹配专家，就职于安徽江淮汽车集团股份有限公司。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2017.08.039