車輛工程畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)捷達(dá)汽車排氣裝置改進(jìn)及性能實(shí)驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)

目錄TOC\o"1-4"\h\z\u摘要 IAbstract II第1章緒論 11.1課題的來源和意義 11.2汽車試驗(yàn)裝置的發(fā)展概況 11.3汽車排氣裝置性能試驗(yàn)臺(tái)國內(nèi)外發(fā)展概況 21.4本課題研究內(nèi)容及主要工作 3第2章汽車排氣裝置的組成和工作原理 52.1汽車排氣裝置的作用和組成 52.2汽車排氣裝置的工作原理 52.3汽車排氣裝置相關(guān)資料 82.4本章小結(jié) 9第3章燃乙醇汽油車排氣管內(nèi)部溫度與滴水量測(cè)定試驗(yàn)方案設(shè)計(jì) 103.1試驗(yàn)方案 103.2試驗(yàn)裝置 103.3排氣管內(nèi)部溫度變化的測(cè)定 123.3.1怠速試驗(yàn) 123.3.1.1平地怠速試驗(yàn) 123.3.1.2坡道怠速試驗(yàn) 143.3.2低速工況試驗(yàn) 153.3.3中速工況試驗(yàn) 163.3.4高速工況試驗(yàn) 173.4排氣尾管末端滴水量的試驗(yàn)測(cè)定 183.4.1怠速試驗(yàn) 183.4.1.1平地怠速試驗(yàn) 183.4.1.2坡道怠速試驗(yàn) 183.4.2低速工況試驗(yàn) 193.4.3中速工況試驗(yàn) 193.4.4高速工況試驗(yàn) 203.5排氣管末端滴水量的分析 213.6本章小結(jié) 21第4章捷達(dá)汽車消聲器結(jié)構(gòu)改進(jìn)設(shè)計(jì) 224.1乙醇汽油燃燒理化特性分析 224.1.1車用乙醇汽油的定義 224.1.2車用乙醇汽油的優(yōu)點(diǎn) 224.2材料涂層保溫特性分析以及熱傳遞效率分析 234.3汽車消聲器制作加工工藝 244.3.1汽車消聲器介紹 244.3.2消聲器的技術(shù)指標(biāo) 254.3.3消聲器的設(shè)計(jì)步驟 274.4消聲器改進(jìn)及設(shè)計(jì) 274.5本章小結(jié) 28第5章汽車排氣裝置性能實(shí)驗(yàn)臺(tái)整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及校核 295.1實(shí)驗(yàn)臺(tái)總體設(shè)計(jì)方案 295.2定位件的校核 315.3實(shí)驗(yàn)臺(tái)的整體校核 315.4本章小結(jié) 31結(jié)論 34參考文獻(xiàn) 35致謝 36附錄A 37附錄B 38摘要北方冬季，環(huán)境溫度較低，汽車尾氣中的水蒸汽就會(huì)在排氣管壁冷凝成水滴，并且隨排氣流至路面，尤其針對(duì)使用乙醇汽油的車輛。乙醇汽油作為一種車用清潔燃料，其富含氧元素，但乙醇汽油燃燒的排放物中生成的水分也較多，受周圍的環(huán)境溫度以及排氣降噪能量轉(zhuǎn)換的影響，汽車的排氣管會(huì)向外滴水，這是一個(gè)很普遍的現(xiàn)象?；谝掖计腿紵攸c(diǎn)，車輛使用乙醇汽油導(dǎo)致路面結(jié)冰，在公交站臺(tái)、上坡路段、十字路口等處，尤其在在一些擁擠路段，冬季更容易形成冰層，大多路段都是難清理的薄冰。這不僅減緩了車速，造成冬季擁擠市區(qū)行車的不便，延長了車在路面的時(shí)間，更增加燃油消耗，而且增加了有害物質(zhì)的排放，減少制動(dòng)距離，使刮碰等事故不斷，不但沒有達(dá)到節(jié)能減排的目的，還增加了大量人力、時(shí)間和物質(zhì)成本。全套圖紙，加153893706因此，針對(duì)東北寒冷的冬季，在盡量少的影響原有排氣系統(tǒng)下，如何改進(jìn)排氣系統(tǒng)以減少或消除汽車燃燒乙醇汽油所排除的水分導(dǎo)致的路面結(jié)冰問題，對(duì)乙醇汽油在寒冷地區(qū)的應(yīng)用，及道路的交通擁擠問題的緩解有著重大而深遠(yuǎn)的意義。本設(shè)計(jì)主要是針對(duì)捷達(dá)汽車排氣裝置進(jìn)行展開，首先介紹了捷達(dá)汽車排氣裝置的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、工作原理及運(yùn)行情況。在此基礎(chǔ)上，提出了一種以試驗(yàn)為目的的排氣裝置實(shí)驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)方案。針對(duì)它的性能測(cè)試目的，該實(shí)驗(yàn)臺(tái)的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)相對(duì)較為簡單，實(shí)驗(yàn)臺(tái)設(shè)有數(shù)顯溫度傳感器，便于在試驗(yàn)過程中，讓操作者直觀了解并通過更換不同排氣裝置進(jìn)行性能測(cè)試來增強(qiáng)其動(dòng)手能力，以達(dá)到良好的試驗(yàn)效果。關(guān)鍵詞：；排氣裝置；消聲器；實(shí)驗(yàn)臺(tái)；試驗(yàn)；溫度；ABSTRACTThenorthwinter,environmentaltemperatureislower,theautomobileexhauststeamwillexhaustpipewallintothedropletsincondensation,andexhaustflowtothepavementwith,especiallytouseethanolandgasolinevehicles.Ethanolandgasoline,asakindofcar,andtherichinoxygencleanfuelelement,buttheburningethanolandgasolineemissionsgeneratedbythesurroundingwatermore,alsotheenvironmenttemperatureandexhaustnoisereductionofenergyconversion,theinfluenceofthecarexhaustthedropofwater,thistoisacommonphenomenon.Basedonethanolandgasoline,combustioncharacteristicsvehicleuseethanolingasoline,busstationintheicyroadintersection,uphill,theplacesuchasincrowded,especiallyinsomesections,moreeasytoformiceinwinter,mostoftheroadsareclear,itisthethinice.Thisnotonlyslowitsspeed,andcausethewinterdrivingtheinconvenience,crowdeddowntownextendedthecarinthepavementofthetime,themoreincreasefuelconsumption,andincreasedthedischargeofharmfulmaterials,reducebrakingdistance,scrapingthetouch,etc,notonlyhavenoaccidentshavereachedthepurposeofenergyconservationandemissionreduction,andalsoaddsagreathuman,timeandmaterialcost.Therefore,inviewofthenortheastcoldwinter,intheinfluenceoflessasfaraspossibletheoriginalexhaustsystem,howtoimprovetheexhaustsystemtoreduceoreliminatetheburningethanolandgasolinecaroutoftheicyroadtothewaterproblem,ethanolandgasolineincoldarea,andtheapplicationofroadtrafficcongestionreliefhasagreatandprofoundsignificance.Thisdesignismainlyaimedatfawcarexhaustdevice,openedfirstintroducedtheexhaustdeviceinsidethejettastructure,workingprincipleandoperation.Basedonthis,putsforwardakindoftotestforthepurposeofexhaustdevicetestbenchdesignscheme.Accordingtoitsperformancetestingpurpose,thistestbenchischaracteristicofthestructurearerelativelysimple,testbenchwithdigitaldisplaytemperaturesensor,facilitateinthestudy,lettheoperatorcanlearnaboutandbychangingdifferentexhaustdeviceperformancetestingtoenhanceitsbeginningability,toachievegoodtestingresult.Keywords：Exhaustdevice；Muffler；Experimentalstage；Trial；Temperature；第1章緒論1.1課題的來源和意義我國汽車行業(yè)在全世界來說應(yīng)該屬于那種旭日東升，蓬勃發(fā)展的一種類型。由于眾所周知的原因，我國的汽車工業(yè)雖起步于上世紀(jì)50年代，但卻躑躅于60年代，徘徊在70年代，直到改革開放我國政府提出把汽車工業(yè)作為支柱性產(chǎn)業(yè)重點(diǎn)發(fā)展，才開始快速發(fā)展。正是由于這些曲折和波折，使我國汽車業(yè)的設(shè)計(jì)、制造、應(yīng)用等各領(lǐng)域的技術(shù)水平均大幅落后于其他發(fā)達(dá)國家，汽車試驗(yàn)領(lǐng)域也是沒有例外。改革開放以來，受政策的支持和資金的扶持，以及各廠家和相關(guān)單位及院校的共同努力，我國的汽車工業(yè)大踏步向前發(fā)展，取得了不小的進(jìn)步，我國的汽車產(chǎn)量在2003年已經(jīng)躍居世界第5位，我國的技術(shù)水平也相應(yīng)取得了飛速的發(fā)展，我國汽車的大量出口已指日可待。作為汽車技術(shù)一部分的汽車試驗(yàn)領(lǐng)域也取得了一些顯著成果。由于一直緊跟國外先進(jìn)汽車的試驗(yàn)研究方法，從理論上也達(dá)到了較高的水平，基本上達(dá)到了世界的平均水平，但是受到技術(shù)和成本的限制，尚未普遍應(yīng)用于科研、教學(xué)和生產(chǎn)部門。汽車零部件試驗(yàn)在汽車設(shè)計(jì)和制造領(lǐng)域占據(jù)重要的地位，因此試驗(yàn)臺(tái)的種類也很多，有的結(jié)構(gòu)簡單，但耗費(fèi)較高，有的現(xiàn)代化程度高，適合規(guī)模大、效益高的大型試驗(yàn)部門使用，但造價(jià)昂貴。而一些小型科研單位以及高等院校受資金、場地、人員、環(huán)境等的影響，不可能采用上述那些要求較高的試驗(yàn)臺(tái)。本課題在于研究一種經(jīng)濟(jì)實(shí)用而且經(jīng)久耐用，便于操作，占地較小，適合于室內(nèi)安裝的試驗(yàn)臺(tái)，以供那些條件有限的單位使用。汽車排氣裝置是使用條件復(fù)雜，受環(huán)境影響較大，可靠性要求高的重要部件，因此從產(chǎn)品開發(fā)到生產(chǎn)直至使用都要對(duì)其進(jìn)行大量的試驗(yàn)，以確定其各種性能參數(shù)，為汽車的生產(chǎn)、銷售以及維修單位和汽車的使用者提供可靠的參考，防止出現(xiàn)重大的事故。在此領(lǐng)域各國都在潛心研究，以不斷提高試驗(yàn)的準(zhǔn)確性，從而提供更可靠的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，為社會(huì)服務(wù)。1.2汽車試驗(yàn)裝置的發(fā)展概況十九世紀(jì)下半葉,德國的戴姆勒-奔馳公司、法國的標(biāo)致公司、美國的福特公司、意大利的菲亞特公司等先后生產(chǎn)出了第一輛汽車。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，汽車結(jié)構(gòu)不斷完善，汽車性能也不斷提高。由于汽車工業(yè)與其他工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國防和人民的日常生活密切相關(guān)，汽車質(zhì)量引起人們的廣泛重視。二十世紀(jì)初期，美國人亨利·福特創(chuàng)立了流水線作業(yè)的生產(chǎn)形式，使生產(chǎn)效率大幅提高，生產(chǎn)成本下降，使用范圍急劇擴(kuò)大，汽車的可靠性、壽命和性能方面的問題突出出來，要求開展試驗(yàn)研究工作。汽車試驗(yàn)的發(fā)展歷史經(jīng)歷了大致如下三個(gè)階段：第一個(gè)階段從十九世紀(jì)末到第二次世界大戰(zhàn)結(jié)束，是汽車試驗(yàn)的逐步建立，主要包括基本試驗(yàn)臺(tái)的建立，基本試驗(yàn)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)的形成；第二個(gè)階段從第二次世界大戰(zhàn)結(jié)束到上世紀(jì)七十年代，由于相鄰工業(yè)的發(fā)展，相鄰學(xué)科的發(fā)展和滲透，使汽車試驗(yàn)理論、試驗(yàn)設(shè)備、試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范有了長足的發(fā)展和進(jìn)步；第三個(gè)階段的主要標(biāo)志是電子計(jì)算機(jī)在汽車試驗(yàn)中的應(yīng)用和標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)的完善。1.3汽車排氣裝置性能試驗(yàn)臺(tái)國內(nèi)外發(fā)展概況排氣裝置研究涉及流體力學(xué)、傳熱、振動(dòng)聲學(xué)等多門學(xué)科且消聲器排氣噪聲頻帶較寬，具有一定的復(fù)雜性。由于排氣溫度較高，因此其排氣消聲器大都用抗性消聲器。傳統(tǒng)的抗性消聲器一般都是由擴(kuò)張室、內(nèi)插管、穿孔管、穿孔板和其它由這些消聲器單元派生出來的單元組合而成。西方發(fā)達(dá)國家在消聲理論方面研究起步較早，發(fā)展也較快，早在上個(gè)世紀(jì)20年代，美國的Stewart就將聲學(xué)濾波器的原理用于抗性消聲器的研究。50年代Davis等人根據(jù)截面突變處聲壓和體積速度連續(xù)的原理。采用一維波動(dòng)方程計(jì)算了簡單擴(kuò)張腔，多級(jí)膨脹腔及旁通共振腔的消聲特性。此后，研究人員采用聲電類比的方法，根據(jù)電學(xué)中的四端網(wǎng)絡(luò)法，于50年代后期發(fā)展了不考慮氣流及溫度梯度的聲傳遞矩陣法，為排氣消聲器的設(shè)計(jì)開創(chuàng)了新的方法，且一直沿用至今。60年代以后，對(duì)于消聲器的理論研究越來越深入，逐步解決了氣流與聲波的相互作用，如何考慮溫度梯度的影響等問題。許多人員如日本的福田基一等在噪聲控制技術(shù)方面做了大量的理論和試驗(yàn)研究，為設(shè)計(jì)和改進(jìn)消聲器提供了大量的數(shù)據(jù)及理論基礎(chǔ)進(jìn)入20世紀(jì)末，消聲器理論研究又進(jìn)入了一個(gè)新的高峰。1995年，H.Luoetal研究了各種軸向部分穿孔插入管消聲器的一維傳遞矩陣?yán)碚撃Ｐ停?jì)算了它的傳聲損失，此模型對(duì)于消聲器的設(shè)計(jì)具有指導(dǎo)作用。同年，Chao-NanWang研究了穿孔插入式消聲器的數(shù)值計(jì)算，克服了在管道開口端邊界條件難于確定的困難，進(jìn)行了不同插入方式空氣平均流量和穿孔率等消聲器的消聲量計(jì)算。1996年，王詩恩和高宋英用存在聲源及氣流時(shí)的一維波動(dòng)方程描述了抗性消聲器中噪聲的傳播過程，建立了抗性消聲器插入損失模型，1998年，胡立臣用傳遞矩陣法模擬計(jì)算消聲器的插入損失，用以評(píng)價(jià)包括源阻抗及尾管輻射阻抗在內(nèi)的整個(gè)排氣系統(tǒng)的聲學(xué)特性，推導(dǎo)出六種消聲單元的傳遞矩陣，并應(yīng)用于插入損失計(jì)算之中，同年M.L.Munjaletal，給出了一種用于分析反流，三通道和開口端開有小孔的消聲器的頻域理論分析模型，推導(dǎo)出一維傳遞矩陣。2000年，唐永琪等在消聲器功能計(jì)算過程中考慮了氣流和溫度梯度的影響，并采用三維濾圖方法研究氣流對(duì)消聲器消聲性能的影響。以上的一維平面波模型是對(duì)消聲器內(nèi)部聲場的近似理論分析，當(dāng)消聲器截面幾何尺寸較小，且噪聲頻率不太高(＜1000Hz)的情況下，這種分析方法是適用的。但當(dāng)噪聲頻率提高，實(shí)驗(yàn)結(jié)果與理論分析均表明，在消聲器腔內(nèi)存在高次模式波，這時(shí)平面波與線性化假設(shè)便不再適用，而應(yīng)采取更加精確的二維理論方法來進(jìn)行分析，其方法包括：有限差分法、有限元法和邊界單元法等。對(duì)消聲器的消聲性能和空氣動(dòng)力性能進(jìn)行試驗(yàn)和評(píng)價(jià)也是重要的內(nèi)容之一。目前消聲器實(shí)驗(yàn)方法通常包括兩種，即實(shí)驗(yàn)室模擬試驗(yàn)和實(shí)際現(xiàn)場試驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)室模擬試驗(yàn)裝置通常由鼓風(fēng)機(jī)、噪聲發(fā)生裝置，加熱裝置，氣流流速及溫度控制裝置等組成，用來模擬發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)際排氣，并在消聲器的入口和出口端測(cè)試聲壓級(jí)及氣流壓力。得到消聲器的插入損失和壓力損失用來評(píng)價(jià)消聲器的消聲性能和排氣阻力性能。例如：山東大學(xué)的劉麗萍利用試驗(yàn)室方法研究了消聲器內(nèi)氣體流速對(duì)消聲量的影響，證明了氣體流速是影響消聲特性的重要因素，試驗(yàn)室方法較為方便，特別是可代替發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架試驗(yàn)來驗(yàn)證排氣阻力。消聲器的實(shí)際現(xiàn)場試驗(yàn)是在汽油機(jī)上做消聲器的性能試驗(yàn)，噪聲通常測(cè)試對(duì)比裝與不裝消聲器時(shí)的耳旁噪聲或最大加速環(huán)境噪聲（GB/T4760-1995，聲學(xué)消聲器測(cè)量方法。GB/T14365-1993，聲學(xué)機(jī)動(dòng)車輛噪聲測(cè)量方法）。排氣阻力性能通常做發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架試驗(yàn)來評(píng)價(jià)，如測(cè)試負(fù)荷特性、比油耗或調(diào)速性能。為了提高試驗(yàn)效率，有人采用正交試驗(yàn)法等技術(shù)，福建農(nóng)業(yè)大學(xué)的翁紅林利用正交試驗(yàn)法，對(duì)汽油機(jī)排氣消聲器進(jìn)行試驗(yàn)，用較少試驗(yàn)次數(shù)采集多因素，多水平的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，從試驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析中得出各因素對(duì)消聲性能的影響程度及范圍，得出各主要結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)消聲器性能的影響程度。華東船舶工業(yè)學(xué)院的郁飛用正交試驗(yàn)方法研究了排氣噪聲和相關(guān)影響參數(shù)之間的關(guān)系。1.4本課題研究內(nèi)容及主要工作北方冬季，環(huán)境溫度較低，汽車尾氣中的水蒸汽就會(huì)在排氣管壁冷凝成水滴，并且隨排氣流至路面，尤其針對(duì)使用乙醇汽油的車輛。乙醇汽油作為一種車用清潔燃料，其富含氧元素，但乙醇汽油燃燒的排放物中生成的水分也較多，受周圍的環(huán)境溫度以及排氣降噪能量轉(zhuǎn)換的影響，汽車的排氣管會(huì)向外滴水，這是一個(gè)很普遍的現(xiàn)象?；谝掖计腿紵攸c(diǎn)，車輛使用乙醇汽油導(dǎo)致路面結(jié)冰，在公交站臺(tái)、上坡路段、十字路口等處，尤其在在一些擁擠路段，冬季更容易形成冰層，大多路段都是難清理的薄冰。這不僅減緩了車速，造成冬季擁擠市區(qū)行車的不便，延長了車在路面的時(shí)間，更增加燃油消耗，而且增加了有害物質(zhì)的排放，減少制動(dòng)距離，使刮碰等事故不斷，不但沒有達(dá)到節(jié)能減排的目的，還增加了大量人力、時(shí)間和物質(zhì)成本。因此，針對(duì)東北寒冷的冬季，在盡量少的影響原有排氣系統(tǒng)下，如何改進(jìn)排氣系統(tǒng)以減少或消除汽車燃燒乙醇汽油所排除的水分導(dǎo)致的路面結(jié)冰問題，對(duì)乙醇汽油在寒冷地區(qū)的應(yīng)用，及道路的交通擁擠問題的緩解有著重大而深遠(yuǎn)的意義。本文設(shè)計(jì)了兩種方案：一種是實(shí)車來進(jìn)行測(cè)試，分析水蒸氣在排氣管內(nèi)凝結(jié)成水滴的位置。第二種是設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)臺(tái)來模擬實(shí)車試驗(yàn)，具有較強(qiáng)的演示功能，可以確定怠速下排氣管內(nèi)部的溫度變化，實(shí)現(xiàn)不同車型排氣裝置工況演示。可以進(jìn)行排氣裝置性能測(cè)試，使學(xué)生能夠直觀看到不同排氣裝置的各種工況，并對(duì)不同的演示現(xiàn)象進(jìn)行必要的分析。并在消聲器的入口和出口端測(cè)試聲壓級(jí)及氣流壓力。得到消聲器的插入損失和壓力損失用來評(píng)價(jià)消聲器的消聲性能和排氣阻力性能。第2章汽車排氣裝置的組成和工作原理2.1汽車排氣裝置的作用和組成汽車排氣裝置的作用：它的作用是將從排氣門排出的廢氣進(jìn)行信息反饋（由氧傳感器完成）和凈化有害氣體（由三元催化器完成）及消音（由消音器完成）后排出車外。汽車排氣裝置的組成：汽車排氣裝置一般由排氣歧管、排氣管、催化轉(zhuǎn)換器、排氣溫度傳感器、消音器和排氣尾管等組成如圖2.1所示。圖2.1排氣裝置組成示意圖2.2汽車排氣裝置的工作原理排氣歧管：排氣歧管的形狀十分重要。為了防止各缸排氣相互干擾和排氣倒流，并利用排氣慣性降低排氣阻力，應(yīng)將排氣歧管做得長些，且各缸支管應(yīng)相互獨(dú)立，長度相等。還有用不銹鋼制造的排氣歧管，其優(yōu)點(diǎn)是質(zhì)量輕，耐久性好，內(nèi)壁光滑，排氣阻力小如圖2.2所示。圖2.2捷達(dá)汽車排氣歧管示意圖排氣凈化裝置：汽車在使用過程中，發(fā)動(dòng)機(jī)所排廢氣中含有一氧化碳（CO）、碳?xì)浠衔铮℉C）、氮氧化合物（NOx）、微粒及硫化物等有害物質(zhì)，對(duì)環(huán)境造成污染，危害人類健康，所以必須對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)排氣進(jìn)行凈化。催化轉(zhuǎn)化器：催化轉(zhuǎn)化器是利用催化劑的作用將排氣中的CO、HC和NOx轉(zhuǎn)化成對(duì)人體無害氣體的一種排氣凈化裝置，又稱為催化凈化轉(zhuǎn)化器。催化轉(zhuǎn)換器有氧化催化轉(zhuǎn)換器和三元催化轉(zhuǎn)換器兩種類型。氧化催化轉(zhuǎn)化器在金屬鉑、鈀或銠等催化劑的作用下，可將排氣中的CO和HC氧化成CO2和H2O，因此這種催化轉(zhuǎn)換器也稱做二元催化轉(zhuǎn)換器，使用時(shí)須向氧化催化轉(zhuǎn)換器供給二次空氣作為氧化劑才能使其有效地工作。三元催化轉(zhuǎn)換器可同時(shí)減少CO、HC和NOx的排放。它以排氣中的CO和HC作為還原劑，把NOx還原為氮（N2）和氧(O2)而CO和HC在還原反應(yīng)中被氧化為CO2和H2O。當(dāng)同時(shí)采用兩種轉(zhuǎn)換器時(shí)，常把兩者放在同一個(gè)轉(zhuǎn)換器內(nèi)如圖2.3所示。圖2.3三元催化轉(zhuǎn)換器示意圖消音器：汽車的排氣噪聲是行車噪聲的主要組成部分，世界各國對(duì)各種車輛產(chǎn)生的噪聲極限值都有嚴(yán)格的規(guī)定，如歐共體規(guī)定，轎車為77dB，載貨汽車為84dB，因此需減小排氣噪聲。排氣消音器的功用就是降低排氣噪聲并消除廢氣中的火星及火焰。根據(jù)干涉原理，排氣消音器有吸收、反射兩種基本消聲方式。在吸收式消聲器上通過的廢氣在玻璃纖維、鋼纖維和石棉等吸聲材料上的摩擦而減小其能量。反射式消聲器則由多個(gè)串聯(lián)的諧調(diào)腔與不同長度的多孔反射管相互連接在一起。廢氣在其中經(jīng)過多次反射、碰撞、膨脹、冷卻而降低其壓力，減輕了震動(dòng)如圖2.4所示。圖2.4汽車消聲器剖面圖2.3汽車排氣裝置相關(guān)資料由于汽車尾氣凈化及汽車輕量化降低油耗的社會(huì)要求日益高漲，不銹鋼在汽車中的使用近十年增加4倍。起初是以鐵鉻欽不誘鋼為主，而后各種高性能不誘鋼開始使用.在排氣歧管前置管、軟管、催化劑金屬載體及消聲器所組成的排氣系統(tǒng)所用材料。美國60年代就開始將鐵鉻欽不銹鋼用于排氣系統(tǒng)。日本70年代對(duì)排氣標(biāo)準(zhǔn)作了規(guī)定迫使汽車制造廠商在汽車排氣系統(tǒng)中安裝三元催化凈化裝置。.當(dāng)時(shí)也將鐵鉻欽不銹鋼用于排氣系統(tǒng)1989年日本要求汽車制造廠商保證排氣系統(tǒng)部件能夠使用三年或行駛六萬Km。這一規(guī)定加速不銹鋼替換鍍鋁鋼板的進(jìn)程。如今美國和日本轎車的排氣系統(tǒng)已全部采用不銹鋼制造，每輛轎車排氣系統(tǒng)不銹鋼用量因轎車型號(hào)而異,但最近由于采用了改善汽車燃燒的措施使得排氣岐管的使用溫度提高，為此排氣岐管材料改用耐高溫及耐腐蝕的鐵素體不銹鋼，以降低噪聲為目的軟管采用耐高溫及耐鹽類腐蝕的不銹鋼制造，在美國和歐洲所用材料則是在基礎(chǔ)上增加質(zhì)量分?jǐn)?shù)使之獲得更好的性能，歐洲的高檔轎車上其排氣系統(tǒng)使用奧氏體不銹鋼為了提高消聲器的耐腐蝕壽命。2.4本章小結(jié)本章設(shè)計(jì)內(nèi)容主要針對(duì)汽車排氣裝置結(jié)構(gòu)、工作原理進(jìn)行闡述，分析不同汽車排氣裝置結(jié)構(gòu)與特性，分析了不同汽車排氣裝置的原理及未來汽車排氣裝置的發(fā)展趨勢(shì)，為設(shè)計(jì)排氣裝置實(shí)驗(yàn)臺(tái)及對(duì)不同的排氣裝置改進(jìn)設(shè)計(jì)提供理論基礎(chǔ)。第3章燃乙醇汽油車排氣管內(nèi)部溫度與滴水量測(cè)定試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)近年來，由于國際石油資源的匱乏，新型綠色清潔燃料能源乙醇汽油加入了汽車能源行列。作為可再生、原料來源廣泛的清潔能源，乙醇汽油不僅使我國石油資源緊缺的問題得到緩解，改善了汽車有害廢氣造成的環(huán)境污染。總體認(rèn)為乙醇汽油在我國完全適用。然而乙醇中碳?xì)浔雀撸紵龝r(shí)產(chǎn)生的水蒸氣相對(duì)較多，導(dǎo)致汽車尾氣含水量較高。由于我國黃河以北的大部分地區(qū)冬季氣溫較低，造成乙醇汽油燃燒狀況較差，在以乙醇汽油為燃料的機(jī)動(dòng)車輛排氣管中，有水分隨尾氣一起排放，這些水分遇低溫凝結(jié)成薄冰，覆蓋在路面上，使車輛的制動(dòng)距離增加，給行車帶來不便，特別是在破路地段和交叉路口極易引發(fā)交通事故。3.1試驗(yàn)方案為了研究燃乙醇汽油車排氣管內(nèi)部溫度以及汽車排氣管末端滴水量隨不同的大氣環(huán)境溫度及汽車行駛速度而發(fā)生變化的情況，本設(shè)計(jì)以黑龍江省哈爾濱市為試驗(yàn)地點(diǎn)。測(cè)量時(shí)，根據(jù)試驗(yàn)地區(qū)哈爾濱市的氣溫狀況設(shè)定為兩個(gè)階段：冬季試驗(yàn)和春季試驗(yàn)，每個(gè)階段的試驗(yàn)測(cè)試包括怠速、低速工況（20~30km/h）、中速工況（60~70km/h）、高速工況（80~90lm/h）試驗(yàn)四個(gè)環(huán)節(jié)，其中怠速試驗(yàn)又分為平地怠速與坡道怠速試驗(yàn)兩部分。試驗(yàn)方案分為實(shí)車試驗(yàn)和試驗(yàn)臺(tái)試驗(yàn)兩種，平地怠速試驗(yàn)可以用試驗(yàn)臺(tái)來進(jìn)行試驗(yàn)分析，坡道怠速試驗(yàn)、低速工況、中速工況、高速工況可以選用實(shí)車來進(jìn)行試驗(yàn)。3.2試驗(yàn)裝置試驗(yàn)使用的車型選為捷達(dá)王（排量1.6L），試驗(yàn)儀器如下：捷達(dá)汽車排氣裝置性能試驗(yàn)臺(tái)、TM-902C型數(shù)顯溫度傳感器六個(gè)、攝像機(jī)一部、溫度計(jì)一支、量筒一個(gè)、接水裝置一組。為了進(jìn)行排氣管內(nèi)部溫度測(cè)定實(shí)驗(yàn)，試驗(yàn)前在排氣管上選取六個(gè)測(cè)試點(diǎn)安裝溫度傳感器，TM-902C型數(shù)顯溫度傳感器固定裝置如圖3.1所示。3.1數(shù)顯溫度傳感器固定裝置TM-902C型溫度傳感器是一種接觸式溫度儀，其操作簡便，測(cè)量時(shí)通過被測(cè)介質(zhì)與測(cè)溫元件進(jìn)行充分的熱交換而達(dá)到測(cè)溫目的，試驗(yàn)時(shí)數(shù)據(jù)采集方便簡潔。試驗(yàn)測(cè)量時(shí)，傳感器的探針可以伸入排氣管內(nèi)部測(cè)試溫度，所得試驗(yàn)數(shù)據(jù)相對(duì)準(zhǔn)確。在進(jìn)行溫度測(cè)量試驗(yàn)時(shí)，將溫度傳感器通過固定裝置安裝在汽車排氣管上。傳感器的數(shù)據(jù)線經(jīng)過車窗進(jìn)入駕駛室內(nèi)，測(cè)試人員可以在車內(nèi)對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行錄制及觀測(cè)。六個(gè)溫度傳感器分別布置在避開主、副消音器的排氣管前段、中段和末段的彎管上，從排氣管入口至出口方向，六個(gè)傳感器依次編號(hào)為從一號(hào)至六號(hào)，一號(hào)測(cè)試點(diǎn)距離排氣歧管聚合處大約1M，六號(hào)測(cè)點(diǎn)在排氣尾管末端附近，其余各點(diǎn)的設(shè)計(jì)安裝位置的分布情況如圖3.2所示。圖3.2數(shù)顯溫度傳感器在排氣管上的安裝位置實(shí)際進(jìn)行試驗(yàn)儀器安裝時(shí)，由于受到排氣管周圍的實(shí)際環(huán)境條件的限制，溫度傳感器的安裝位置需要根據(jù)實(shí)際情況確定，為了進(jìn)行排氣尾管滴水量的測(cè)定，試驗(yàn)之前在排氣的排氣尾管末端布置了接水裝置。接水裝置由礦泉水瓶、鐵絲和螺釘構(gòu)成。首先在排氣管末端焊接兩個(gè)螺釘作為固定耳，在礦泉水瓶靠上位置剪出一個(gè)與排氣管直徑大小相應(yīng)的洞，保證能夠?qū)⑴艢夤苌烊氲V泉水瓶中，然后用鐵絲將它們固定在排氣尾管的末端，這樣便可以保證在每個(gè)階段的試驗(yàn)過程中，汽車尾氣中的水分可以全部流入接水裝置。待各個(gè)環(huán)節(jié)的試驗(yàn)結(jié)束后，再將礦泉水瓶中的水分倒入量筒，即可得到該試驗(yàn)階段排氣管末端的滴水量。3.3排氣管內(nèi)部溫度變化的測(cè)定3.3.1怠速試驗(yàn)在怠速試驗(yàn)中，針對(duì)排氣管內(nèi)部溫度的測(cè)定試驗(yàn)包括平地怠速和坡道怠速（坡道怠速約15°）兩部分。3.3.1.1平地怠速試驗(yàn)平地怠速試驗(yàn)分為冬季試驗(yàn)和春季試驗(yàn)試驗(yàn)臺(tái)試驗(yàn)環(huán)境如圖3.3。圖3.3試驗(yàn)臺(tái)試驗(yàn)環(huán)境圖（1）冬季試驗(yàn)冬季平地怠速試驗(yàn)時(shí)，先用溫度計(jì)測(cè)出環(huán)境溫度，進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，保持試驗(yàn)臺(tái)在水平路面上靜止，試驗(yàn)臺(tái)啟動(dòng)后處于怠速工況下暖車一段時(shí)間，等待溫度傳感器的數(shù)據(jù)不再有明顯上升趨勢(shì)后，讀取傳感器LED屏幕所顯示的數(shù)據(jù)，共測(cè)試三次，每次試驗(yàn)約持續(xù)15min，得到排氣管內(nèi)部六點(diǎn)位置溫度分布數(shù)據(jù)表3-1所示。找到出現(xiàn)100℃的區(qū)域在哪個(gè)測(cè)試點(diǎn)，即是水蒸氣液化的臨界溫度。表3-1冬季平地怠速試驗(yàn)排氣管內(nèi)部溫度[單位：℃]測(cè)試時(shí)間12345615min15min15min（2）春季試驗(yàn)春季平地怠速試驗(yàn)時(shí)，用溫度計(jì)測(cè)試出環(huán)境溫度。保持汽車在水平路面上靜止，汽車啟動(dòng)后處于怠速工況下一段時(shí)間，待溫度傳感器的數(shù)據(jù)不再有上升趨勢(shì)后，讀取傳感器LED屏幕所顯示的數(shù)據(jù)，共測(cè)試三次，每次試驗(yàn)約持續(xù)15min，得到排氣管內(nèi)部六點(diǎn)位置溫度分布數(shù)據(jù)表3-2所示，從而來分析水蒸氣液化的臨界區(qū)域出現(xiàn)在幾號(hào)測(cè)試點(diǎn)來確定水蒸氣產(chǎn)生的位置。表3-2春季平地怠速試驗(yàn)排氣管內(nèi)部溫度[單位：℃]測(cè)試時(shí)間12345615min15min15min通過對(duì)比分析來確定冬季、春季隨著外界環(huán)境溫度的變化，排氣管內(nèi)部溫度的波動(dòng)變化，水蒸氣液化形成水滴的區(qū)域，并能得出排氣管內(nèi)部溫度受外界環(huán)境溫度的影響的變化。3.3.1.2坡道怠速試驗(yàn)（1）冬季試驗(yàn)進(jìn)行冬季坡道怠速試驗(yàn)時(shí)，用溫度計(jì)測(cè)試出室外環(huán)境溫度，試驗(yàn)時(shí)保持汽車在角度約15°的坡道路面上靜止，汽車啟動(dòng)后處于怠速工況下，暖車一段時(shí)間，等待溫度傳感器的數(shù)據(jù)不再有上升趨勢(shì)，讀取傳感器LED屏幕所顯示的數(shù)據(jù)，共測(cè)二次，每次試驗(yàn)約持續(xù)15min，得到排氣管內(nèi)部六點(diǎn)位置溫度分布數(shù)據(jù)如表3-3所示。從而來分析水蒸氣液化的臨界區(qū)域出現(xiàn)在幾號(hào)測(cè)試點(diǎn)。表3-3冬季坡道怠速試驗(yàn)排氣管內(nèi)部溫度[單位：℃]測(cè)試時(shí)間123456（2）春季試驗(yàn)進(jìn)行春季坡道怠速試驗(yàn)時(shí)，用溫度計(jì)測(cè)出環(huán)境溫度，試驗(yàn)時(shí)保持汽車在角度約15°的坡道路面上靜止，汽車啟動(dòng)后處于怠速工況下一段時(shí)間，待溫度傳感器的數(shù)據(jù)不再有上升趨勢(shì)，然后讀取傳感器LED屏幕所顯示的數(shù)據(jù)，共測(cè)二次，每次試驗(yàn)約持續(xù)15min，得到排氣管內(nèi)部六點(diǎn)位置溫度分布數(shù)據(jù)如表3-4所示。表3-4春季坡道怠速試驗(yàn)排氣管內(nèi)部溫度[單位：℃]測(cè)試時(shí)間123456通過對(duì)比分析來確定冬季、春季隨著外界環(huán)境溫度的變化，行駛坡路角度的變化，排氣管內(nèi)部溫度的波動(dòng)變化，水蒸氣液化形成水滴的區(qū)域，并能得出排氣管內(nèi)部溫度受外界環(huán)境溫度的影響的變化。3.3.2低速工況試驗(yàn)在低速工況試驗(yàn)當(dāng)中，針對(duì)燃乙醇汽油車的排氣管內(nèi)部溫度分布的測(cè)定試驗(yàn)選取了哈爾濱市區(qū)車流量相對(duì)較大，車型速度較為緩慢的紅旗大街路段中的三個(gè)部分作為試驗(yàn)地段：A.從黑龍江工程學(xué)院到長江路段；B.從長江路到先鋒轉(zhuǎn)盤道路段；C.從先鋒轉(zhuǎn)盤道到黑龍江工程學(xué)院路段；（1）冬季試驗(yàn)冬季低速工況試驗(yàn)，用溫度計(jì)測(cè)試室外環(huán)境溫度，試驗(yàn)車輛分別在各個(gè)試驗(yàn)路段行駛。在每個(gè)路段進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，首先汽車啟動(dòng)行駛一段時(shí)間，待溫度傳感器的數(shù)據(jù)不再有明顯的上升趨勢(shì)后，便開始讀取傳感器LED屏幕所顯示的數(shù)據(jù)。每次試驗(yàn)大約持續(xù)15min左右，分別在三個(gè)試驗(yàn)路段各測(cè)試一次，行車速度維持在20~30km/h左右，得到排氣管內(nèi)部六點(diǎn)位置溫度分布數(shù)據(jù)如表3-5所示。表3-5冬季低速工況試驗(yàn)排氣管內(nèi)部溫度[單位：℃]測(cè)試時(shí)間試驗(yàn)路段123456ABC（2）春季試驗(yàn)春季低速工況試驗(yàn)，用溫度計(jì)測(cè)出環(huán)境溫度。汽車分別在三個(gè)試驗(yàn)路段行駛。在每個(gè)路段進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，待車輛啟動(dòng)行駛一段時(shí)間，溫度傳感器的數(shù)據(jù)不再有明顯的上升趨勢(shì)后，開始讀取并記錄溫度傳感器LED屏幕所顯示的數(shù)據(jù)。每次試驗(yàn)大約持續(xù)10min左右，共測(cè)試四次，行車速度維持在20~30km/h左右，得到排氣管內(nèi)部六點(diǎn)位置溫度分布數(shù)據(jù)如表3-6所示。表3-6春季低速工況試驗(yàn)排氣管內(nèi)部溫度[單位：℃]測(cè)試時(shí)間試驗(yàn)路段123456ABC對(duì)兩組試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析，找到低速工況下冬季和春季的排氣管內(nèi)水蒸氣液化的凝結(jié)溫度100℃分別出現(xiàn)在幾號(hào)測(cè)試點(diǎn)附近。說明水蒸氣很可能以液態(tài)形式存儲(chǔ)于該區(qū)域之內(nèi)。3.3.3中速工況試驗(yàn)在中速工況試驗(yàn)中，針對(duì)排氣管內(nèi)溫度分布情況進(jìn)行的測(cè)定試驗(yàn)，選取了與進(jìn)行低速工況試驗(yàn)路段相比，車流量相對(duì)較低，車流速較高的哈爾濱市二環(huán)路作為試驗(yàn)路段進(jìn)行三次試驗(yàn)，進(jìn)行每次試驗(yàn)時(shí)繞二環(huán)路行駛一圈，試驗(yàn)路段D。（1）冬季試驗(yàn)冬季中速工況試驗(yàn)，用溫度計(jì)測(cè)出環(huán)境溫度，三次試驗(yàn)，車輛分別在二環(huán)路行駛一圈。每次進(jìn)行試驗(yàn)測(cè)定時(shí)，待汽車啟動(dòng)行駛一段時(shí)間，溫度傳感器的數(shù)據(jù)不再有明顯上升趨勢(shì)后，開始錄制并提取傳感器LED屏幕所顯示的數(shù)據(jù)。每次試驗(yàn)約持續(xù)50min左右，行車速度維持在60~70km/h左右，得到排氣管內(nèi)部六點(diǎn)位置溫度分布數(shù)據(jù)表3-7所示。表3-7冬季中速工況試驗(yàn)排氣管內(nèi)部溫度[單位：℃]測(cè)試時(shí)間試驗(yàn)路段123456DDD（2）春季試驗(yàn)春季中速工況試驗(yàn)，用溫度計(jì)測(cè)出環(huán)境溫度，在試驗(yàn)路段進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，待汽車啟動(dòng)行駛一段時(shí)間，溫度傳感器的數(shù)據(jù)不再有明顯的上升趨勢(shì)后，開始記錄提取傳感器LED屏幕所顯示的數(shù)據(jù)，每次試驗(yàn)約持續(xù)一個(gè)小時(shí)左右，共測(cè)試三次，行車速度維持在60~70km/h左右，得到排氣管內(nèi)部六點(diǎn)位置溫度分布數(shù)據(jù)表3-8所示。表3-8春季中速工況試驗(yàn)排氣管內(nèi)部溫度[單位：℃]測(cè)試時(shí)間試驗(yàn)路段123456DDD通過對(duì)比來發(fā)現(xiàn)在中速工況下冬季和春季排氣管內(nèi)部凝結(jié)溫度100℃臨界區(qū)域分別出現(xiàn)在幾號(hào)區(qū)域，說明很有可能以液態(tài)形式存儲(chǔ)于該區(qū)域之內(nèi)，或能夠以氣態(tài)形式排放到大氣環(huán)境中。3.3.4高速工況試驗(yàn)為了進(jìn)行高速工況行車試驗(yàn)，針對(duì)排氣管內(nèi)部溫度的測(cè)定選取哈牡高速公路哈爾濱至花果山路段作為試驗(yàn)路段E。（1）冬季試驗(yàn)進(jìn)行冬季高速工況試驗(yàn)時(shí)，用溫度計(jì)測(cè)試試驗(yàn)環(huán)境溫度，試驗(yàn)車輛在高速公路上行駛。試驗(yàn)時(shí)，車輛啟動(dòng)后行駛一段時(shí)間，待溫度傳感器的數(shù)據(jù)不再有明顯的上升趨勢(shì)后，讀取傳感器LED屏幕所顯示的數(shù)據(jù)，每次試驗(yàn)約持續(xù)約30min左右，共測(cè)試二次，行車速度維持在80~90km/h左右，得到排氣管內(nèi)部六點(diǎn)位置溫度分布數(shù)據(jù)表3-9所示。表3-9冬季高速工況試驗(yàn)排氣管內(nèi)部溫度[單位：℃]測(cè)試時(shí)間試驗(yàn)路段123456EEE（2）春季試驗(yàn)春季高速工況試驗(yàn)，用溫度計(jì)測(cè)試出試驗(yàn)環(huán)境溫度，汽車在高速公路上行駛。試驗(yàn)時(shí)，汽車啟動(dòng)后行駛一段時(shí)間，待溫度傳感器的數(shù)據(jù)不再有明顯的上升趨勢(shì)，讀取傳感器LED屏幕所顯示的數(shù)據(jù)，每次試驗(yàn)約持續(xù)約30min左右，共測(cè)試二次，行車速度維持在80~90km/h左右，得到排氣管內(nèi)部六點(diǎn)位置溫度分布數(shù)據(jù)表3-10所示。表3-10春季高速工況試驗(yàn)排氣管內(nèi)部溫度[單位：℃]測(cè)試時(shí)間試驗(yàn)路段123456EEE3.4排氣尾管末端滴水量的試驗(yàn)測(cè)定對(duì)應(yīng)乙醇汽油車排氣管內(nèi)溫度分布情況的測(cè)定試驗(yàn)，同時(shí)進(jìn)行排氣尾管末端滴水量的測(cè)定試驗(yàn)。每個(gè)環(huán)節(jié)的溫度試驗(yàn)測(cè)定結(jié)束后，同時(shí)將排氣尾管末端的接水裝置卸下，將該裝置的水分倒出，使用量筒進(jìn)行測(cè)量并記錄。3.4.1怠速試驗(yàn)3.4.1.1平地怠速試驗(yàn)冬、春兩季平地怠速排氣管滴水量的測(cè)定試驗(yàn)相關(guān)數(shù)據(jù)見表3-11、表3-12。表3-11冬季平地怠速試驗(yàn)排氣管滴水量試驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí)間試驗(yàn)地點(diǎn)溫度（℃）車速（km/h）里程（km）用時(shí)(min)水量（ml）備注平地怠速15平地怠速15平地怠速15表3-12春季平地怠速試驗(yàn)排氣管滴水量試驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí)間試驗(yàn)地點(diǎn)溫度（℃）車速（km/h）里程（km）用時(shí)(min)水量（ml）備注平地怠速15平地怠速15平地怠速15通過對(duì)冬季和春季平地怠速試驗(yàn)燃乙醇汽油車排氣尾管末端的單位小時(shí)滴水量進(jìn)行對(duì)比分析，可知環(huán)境溫度對(duì)排氣尾管末端滴水量的影響。3.4.1.2坡道怠速試驗(yàn)冬、春兩季坡道怠速排氣管滴水量的測(cè)定試驗(yàn)相關(guān)數(shù)據(jù)見表3-13、表3-14。表3-12冬季坡道怠速試驗(yàn)排氣管滴水量試驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí)間試驗(yàn)地點(diǎn)溫度車速（km/h）里程（km）用時(shí)（min）水量（ml）備注斜坡怠速坡度15°斜坡怠速坡度15°表3-13春季坡道怠速試驗(yàn)排氣管滴水量試驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí)間試驗(yàn)地點(diǎn)溫度車速（km/h）里程（km）用時(shí)（min）水量（ml）備注斜坡怠速坡度15°斜坡怠速坡度15°通過對(duì)冬季和春季坡道怠速試驗(yàn)燃乙醇汽油車排氣尾管末端的單位小時(shí)滴水量進(jìn)行對(duì)比分析，可知行駛路況對(duì)排氣尾管末端滴水量的影響。3.4.2低速工況試驗(yàn)冬、春兩季低速工況行車排氣管滴水量的測(cè)定試驗(yàn)相關(guān)數(shù)據(jù)見表3-14、表3-15。表3-14冬季低速工況試驗(yàn)排氣管滴水量試驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí)間試驗(yàn)地點(diǎn)溫度（℃）車速（km/h）里程（km）用時(shí)（min）水量（ml）備注A20~30B20~30C20~30表3-15春季低速工況試驗(yàn)排氣管滴水量試驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí)間試驗(yàn)地點(diǎn)溫度（℃）車速（km/h）里程（km）用時(shí)（min）水量（ml）備注A20~30B20~30C20~30通過對(duì)冬季和春季低速工況試驗(yàn)燃乙醇汽油車排氣尾管末端的單位小時(shí)滴水量進(jìn)行對(duì)比分析，可知低速工況下環(huán)境溫度對(duì)排氣尾管末端滴水量的影響。3.4.3中速工況試驗(yàn)冬、春兩季中速工況試驗(yàn)排氣管接水量的測(cè)定試驗(yàn)相關(guān)數(shù)據(jù)見表3-16、表3-17所示。表3-16冬季中速工況試驗(yàn)排氣管滴水量試驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí)間試驗(yàn)地點(diǎn)溫度（℃）車速（km/h）里程（km）用時(shí)（min）水量（ml）備注.D60~7060~7060~70表3-17春季中速工況試驗(yàn)排氣管滴水量試驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí)間試驗(yàn)地點(diǎn)溫度（℃）車速（km/h）里程（km）用時(shí)（min）水量（ml）備注D60~7060~7060~70通過對(duì)冬季和春季中速工況試驗(yàn)燃乙醇汽油車排氣尾管末端的單位小時(shí)滴水量進(jìn)行對(duì)比分析，可知中速工況下環(huán)境溫度對(duì)排氣尾管末端滴水量的影響。3.4.4高速工況試驗(yàn)冬、春兩季高速公路行車進(jìn)行排氣尾管末端滴水量的測(cè)定試驗(yàn)相關(guān)數(shù)據(jù)見表3-18、表3-19所示。表3-18冬季高速工況試驗(yàn)排氣管滴水量試驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí)間試驗(yàn)地點(diǎn)溫度（℃）車速（km/h）里程（km）用時(shí)（min）水量（ml）備注E80~9080~90表3-19春季高速工況試驗(yàn)排氣管滴水量試驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí)間試驗(yàn)地點(diǎn)溫度（℃）車速（km/h）里程（km）用時(shí)（min）水量（ml）備注E80~9080~90通過對(duì)冬季和春季高速工況試驗(yàn)燃乙醇汽油車排氣尾管末端的單位小時(shí)滴水量進(jìn)行對(duì)比分析，可知高速工況下環(huán)境溫度對(duì)排氣尾管末端滴水量的影響。3.5排氣管末端滴水量的分析表3-20各種工況下排氣管末端平均每小時(shí)接水量[ml/h]怠速試驗(yàn)低速試驗(yàn)中速試驗(yàn)高速試驗(yàn)冬季春季表3-20為各個(gè)工況下排氣管末端平均每小時(shí)接水量（ml/h）,通過對(duì)比表中的試驗(yàn)數(shù)據(jù)可以分析出，試驗(yàn)車輛排氣尾管末端出口的接水量多少隨外界溫度以及汽車的工況的變化情況?？煽闯鲭S著車輛行駛速度的增加，以及環(huán)境溫度的上升，排氣管滴水量的變化。3.6本章小結(jié)本章針對(duì)燃乙醇汽油車在平地怠速、坡道怠速（坡度約為15°）、低速、中速、高速等工況下，對(duì)燃乙醇汽油車的排氣管內(nèi)部溫度分布進(jìn)行了試驗(yàn)測(cè)定設(shè)計(jì)，通過設(shè)計(jì)試驗(yàn)得到了燃乙醇汽油車排氣管內(nèi)部溫度分布的變化規(guī)律，通過設(shè)計(jì)方案在哈爾濱地區(qū)進(jìn)行冬、春兩季四種工況的試驗(yàn)對(duì)比，可以得出環(huán)境溫度較低時(shí)汽車排氣管的滴水量，車輛頻繁起步停車，低速工況下排氣管的滴水量，環(huán)境溫度升高，汽車行駛速度提高，排氣管內(nèi)的水蒸氣液化的臨界區(qū)域的變化趨勢(shì)。第4章捷達(dá)汽車消聲器結(jié)構(gòu)改進(jìn)設(shè)計(jì)4.1乙醇汽油燃燒理化特性分析4.1.1車用乙醇汽油的定義車用乙醇汽油是指在不含MTBE等氧添加劑的專用汽油組分油中按體積比加入一定比例（我國目前暫定為10%）的變性燃料乙醇，由車用乙醇汽油定點(diǎn)調(diào)配中心按國際GB18351-2004的質(zhì)量要求。通過待定工藝混配而成的新一代清潔環(huán)保型車用燃料。變性材料乙醇的定義：乙醇俗稱酒精，變性燃料乙醇是按國標(biāo)GB18350-2001質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)通過專用設(shè)備，特定脫水工藝生產(chǎn)的含量在99.2%（V/V）以上的無水乙醇經(jīng)變性處理后，易于從外觀和氣味上區(qū)別于可食用酒精，用于混配車用乙醇汽油車用乙醇汽油按研究法辛烷值分為90號(hào)、93號(hào)、95號(hào)、97號(hào)四個(gè)標(biāo)號(hào)。標(biāo)示方法是在汽油號(hào)前加注字母E，作為車用乙醇汽油的統(tǒng)一標(biāo)示，即E90#、E93#、E95#、E97#、目前試點(diǎn)推廣使用的車用乙醇汽油暫有E90#、E93#、E97#三個(gè)標(biāo)號(hào)。車用乙醇汽油適用于裝配點(diǎn)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)的各類車輛，無論是化油器還是電噴供油方式的大、中、小型車輛。4.1.2車用乙醇汽油的優(yōu)點(diǎn)提高燃油品質(zhì)：車用乙醇汽油中的乙醇，既是一種能源，又是一種性能優(yōu)良的汽油品質(zhì)改良劑。首先，乙醇作為“綠色”增氧劑，可完全替代汽油中氧添加劑MTBE的使用，因MTBE對(duì)地下水資源危害嚴(yán)重，一些發(fā)達(dá)國家已立法禁止使用。乙醇按10%的比例混配入汽油中，可使氧含量達(dá)到3.5%。助燃效果好，使汽油中不能燃燒的部分充分燃燒，提高了汽油的燃燒效率。另外由于乙醇中的辛烷值（RON）指數(shù)可達(dá)111個(gè)單位，乙醇按10%的比例混入汽油中，可使辛烷值提高2-3單位，提高了油品的抗暴性能。降低尾氣有害排放：汽車有害尾氣的排放，特別是在人口密度較大、車流量較大的區(qū)域和城市，已成為一種嚴(yán)重的環(huán)境污染源。車用乙醇汽油由于燃燒充分，可使汽車有害尾氣排放總量降低33%以上。根據(jù)中國汽車研究中心與2001年所做的車用乙醇汽油8萬公里行車試驗(yàn)檢測(cè)數(shù)據(jù)表明：尾氣排放中CO排放明顯降低，最大降低率已達(dá)55%，算術(shù)平均降低率30.8%，HC化合物算術(shù)平均降低率為13.4%。燃燒充分，減少積碳，車用乙醇汽油由于燃燒徹底，解決了普通汽油燃燒不完全所形成的炭粒和聚現(xiàn)象，能有效地預(yù)防和消除發(fā)動(dòng)機(jī)、燃燒室、氣門、火花塞、排氣管、消聲器等部位積炭的產(chǎn)生，避免了因積炭形成而引起的故障，延長了發(fā)動(dòng)機(jī)的使用壽命。燃油系統(tǒng)自潔：車用乙醇汽油中加入的乙醇是一種性能優(yōu)良的有機(jī)溶劑，具有良好的清潔作用，能有效地消除汽車油箱及油路系統(tǒng)中燃油雜質(zhì)的沉淀和凝固（特別是膠質(zhì)膠化現(xiàn)象）具有良好的油路疏通作用。4.2材料涂層保溫特性分析以及熱傳遞效率分析保溫材料一般是指導(dǎo)熱系數(shù)小于或等于0.2的材料。保溫材料：絕熱產(chǎn)品種類很多，包括泡沫塑料、礦物棉制品、泡沫玻璃、膨脹珍珠巖絕熱制品、膠粉EPS顆粒保溫漿料、礦物噴涂棉、發(fā)泡水泥保溫制品。選用時(shí)除應(yīng)考慮材料的導(dǎo)熱系數(shù)外，還應(yīng)考慮材料的吸水率、燃燒性能、強(qiáng)度等指標(biāo)。酚醛泡沫材料屬于高分子有機(jī)硬質(zhì)鋁箔泡沫產(chǎn)品，是由熱固性酚醛樹脂發(fā)泡而成，它具有質(zhì)輕，防火，遇明火不燃燒、無煙、無毒、無滴落，使用溫度范圍廣（-196~+200℃）低溫環(huán)境下不收縮、不脆化，是暖通制冷工程理想的絕熱材料，由于酚醛泡沫閉孔率高，則導(dǎo)熱系數(shù)低，隔熱性能好，并具有抗水性和水蒸氣滲透性，是理想的保溫節(jié)能材料，由于酚醛具有苯環(huán)結(jié)構(gòu)，所以尺寸穩(wěn)定，變化率＜1%，且化學(xué)成分穩(wěn)定，防腐抗老化，特別是能耐有機(jī)溶液、強(qiáng)酸、弱堿腐蝕。在生產(chǎn)工藝發(fā)泡中不用氟利昂做發(fā)泡劑符合國際環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)，其分子結(jié)構(gòu)中含有氫，氧，碳元素，高溫分解時(shí)，溢出的氣體無毒，無味，對(duì)人體，環(huán)境均無害，符合國家綠色環(huán)保要求。故此，酚醛超級(jí)復(fù)合板是最理想的防火，絕熱，節(jié)能，美觀的環(huán)保綠色保溫材料。酚醛泡沫素有“保溫之王”的美稱，是新一代保溫防火隔音材料，是最有發(fā)展前途的一種新型保溫材料，因?yàn)檫@種新材料與通常的高分子樹脂依靠加入阻燃劑得到的材料有本質(zhì)的不同，在火中不燃燒，不熔化，也不會(huì)散發(fā)有毒煙霧，遇熱不變形，并且有質(zhì)輕、無毒、無腐蝕、保溫、節(jié)能隔音，價(jià)廉等優(yōu)點(diǎn)，且不用氟利昂發(fā)泡，無環(huán)境污染、加工性好，施工方便，其綜合性能是目前各種保溫材料無法比擬的。酚醛泡沫保溫材料是一種新型難燃，防火低煙保溫材料，它是由酚醛樹脂加入阻燃劑、抑煙劑、發(fā)泡劑、固化劑及其它助劑制成的閉孔硬質(zhì)泡沫塑料。它最突出的特點(diǎn)是難燃、低煙、抗高溫歧變。它可以現(xiàn)場澆注發(fā)泡，可模制、也可機(jī)械加工，可制成板材，管殼及各種異型產(chǎn)品。它克服了原有泡沫塑料型保溫材料易燃、多煙、遇熱變形的缺點(diǎn)，保留了原有泡沫塑料型保溫材料質(zhì)輕、施工方便等特點(diǎn)。酚醛泡沫簡介：酚醛泡沫保溫材料常簡稱為酚醛泡沫，酚醛泡沫是以酚醛樹脂和阻燃劑、抑煙劑，固化劑，發(fā)泡劑，及其它助劑等多種物質(zhì)，經(jīng)科學(xué)配方制成的閉孔型硬質(zhì)泡沫塑料。酚醛泡沫具有以下優(yōu)異的性能：具有均勻的閉孔結(jié)構(gòu)，導(dǎo)熱系數(shù)低，絕熱性好，與聚氨酯相當(dāng)，優(yōu)于聚苯乙烯泡沫；在火焰的直接作用下具有結(jié)碳、無滴落物，無卷曲、無熔化現(xiàn)象，火焰燃燒后表面形成一層“石墨泡沫”層，有效地保護(hù)層內(nèi)的泡沫結(jié)構(gòu)，抗火焰穿透時(shí)間可達(dá)1小時(shí)。適用的溫度范圍大，短期內(nèi)可在-200℃~+200℃下使用，可在-140℃~+160℃下長期使用，優(yōu)于聚苯乙烯泡沫（80℃）和聚氨酯泡沫（110℃）。酚醛分子中只含有碳、氫、氧原子，受到高溫分解時(shí)，除了產(chǎn)生少量CO氣體外，不會(huì)再產(chǎn)生其他有毒氣體，最大煙密度為5.0%，25mm厚的酚醛泡沫在經(jīng)受1500℃的火焰噴射10min后僅表面略有碳化卻燒不穿，既不會(huì)著火更不會(huì)散發(fā)濃煙和毒氣。酚醛泡沫除了可能會(huì)被強(qiáng)堿腐蝕外，幾乎能夠耐所有無機(jī)酸，有機(jī)酸，有機(jī)溶劑的侵蝕。長期暴露于陽光下，無明顯老化現(xiàn)象，因而具有較好的耐老化性。具有良好的閉孔結(jié)構(gòu)，吸水率低、防蒸汽滲透力強(qiáng)，在作為隔熱目的使用時(shí)，不會(huì)出現(xiàn)結(jié)露。尺寸穩(wěn)定，變化率小，在使用溫度范圍內(nèi)尺寸變化率小于4%。酚醛泡沫的成本低，僅相當(dāng)于聚氨酯泡沫的三分之一。酚醛保溫材料酚醛泡沫的特性：高阻燃、低發(fā)煙。氧指數(shù)可達(dá)56%，煙密度小于5。1200℃不燃燒，遇火只碳化無滴落物。絕緣性好，導(dǎo)熱系數(shù)低，酚醛泡沫材料是由“密閉式小氣泡”組成，能良好阻斷溫度形成的熱對(duì)流現(xiàn)象，其導(dǎo)熱系數(shù)為0.02~0.03W/mk，達(dá)到節(jié)約能源的目的。耐熱性高，酚醛保溫發(fā)泡材料使用溫度為-60℃~150℃，尺寸穩(wěn)定，不吸水，抗老化，使用壽命長。無氟發(fā)泡，無毒無味，是綠色環(huán)保建材，發(fā)泡過程不使用氟氯碳化物，配比合理，反應(yīng)完全，形成的化合物無殘留毒物，無任何氣味，耐酸耐堿，對(duì)于酸性堿性具有良好的抵抗性。4.3汽車消聲器制作加工工藝4.3.1汽車消聲器介紹排氣噪聲是發(fā)動(dòng)機(jī)空氣動(dòng)力噪聲的主要部分，要優(yōu)先給予降低，消音器是控制氣流噪聲的一種基本方法，對(duì)以氣流為噪聲為主的噪聲，均可在進(jìn)、排氣口安裝消聲器來降低噪聲，消聲器廣泛用在內(nèi)燃機(jī)、各種風(fēng)機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)和各種高速氣流排放的噪聲控制中，利用消聲器可使排氣噪聲減弱20~30dB。根據(jù)消聲原理，消聲器結(jié)構(gòu)可以分為阻性消聲器、抗性消聲器(膨脹式、干涉式、共振式)，或者將它們合理組合起來構(gòu)成阻抗復(fù)合消聲器。阻性消聲器是利用多孔吸聲材料（如玻璃棉、礦渣棉、泡沫塑料等）。以一定方式布置在管內(nèi)，當(dāng)氣流通過阻性消聲器時(shí)，聲波便引起吸聲材料孔隙中的空氣和細(xì)小纖維的振動(dòng)，由于摩擦和粘滯阻力，聲能變?yōu)闊崮芏?，從而起到消聲作用。阻性消聲器的消聲效率（以聲衰減值和消聲頻率范圍來衡量）與吸聲材料的吸聲系數(shù)、吸聲材料護(hù)面部分長度、吸聲部分?jǐn)嗝嬷荛L/斷面積之比等參數(shù)有關(guān)。吸聲材料越厚，所能吸收聲音的頻率越低。相對(duì)于一定寬度（或直徑）的氣流通道，當(dāng)噪聲頻率高至一定值后，由于噪聲波長相對(duì)于管道尺寸較小，則聲波成束狀通過氣流通道，很少或根本不與吸聲材料接觸，而導(dǎo)致消聲器的消聲性能顯著下降，這時(shí)如采用較窄的氣流通道可以取得較好的效果，因此若需在寬的頻率范圍內(nèi)具有良好的吸聲，厚的吸聲層和窄的通道組合是最好的。抗性消音器是利用不同形狀的管道和共振腔進(jìn)行適當(dāng)?shù)慕M合，借助于管道截面和形狀的變化而引起聲阻抗不匹配所產(chǎn)生的反射和干涉作用，達(dá)到衰減噪聲的目的。其消聲效果與管道形狀、尺寸和結(jié)構(gòu)有關(guān)，一般選擇性強(qiáng)，適用于窄帶噪聲和低、中頻噪聲的消減。（1）膨脹式抗性消聲器：它的消聲效果（噪聲能量傳遞衰減量、消聲頻率）主要取決于流通管道截面比和膨脹室的長度，為了在較寬的頻率范圍內(nèi)有較好的消聲效果，通常把不同結(jié)構(gòu)尺寸的膨脹室消聲單元串聯(lián)起來。（2）共振式抗性消聲器：它是利用多個(gè)小孔（或孔徑通道）處的空氣柱和空腔內(nèi)的空氣構(gòu)成氣體振動(dòng)系統(tǒng)?？讖街械目諝庵愃朴谝粋€(gè)空氣活塞，具有一定的聲質(zhì)量?？涨活愃朴谝粋€(gè)空氣彈簧，具有一定的聲學(xué)特性。當(dāng)通過氣流的噪聲頻率等于該氣體振動(dòng)系統(tǒng)的固有頻率f0時(shí)，將引起勁中空氣柱發(fā)生共振，共振時(shí)空氣柱與勁壁產(chǎn)生劇烈摩擦，聲能就因克服摩擦阻力而消耗，使噪聲降低。由于單個(gè)共振器的吸振頻率很窄，因而工程實(shí)用上多為多孔組合的共振式消聲器即在氣流流通的管道上鉆出不同尺寸的多排小孔，這樣吸聲頻帶就變寬了，共振式消聲器適用于消減低、中頻峰值噪聲的情況，在一般情況下往往也不單獨(dú)使用，而常和膨脹式抗性消聲器、阻性消聲器合理組合一起。（3）干涉式抗性消聲器：在主管道旁另設(shè)旁通道，旁通道的長度L1做得比主管道長度L大一個(gè)值，比值等于需要消聲波長的一半λ/2（或半波的奇數(shù)倍）。這樣，聲波沿主管道和旁通道通過不同途徑，在旁通道與主管道的另一端匯合處，由于相位相反而相互減弱了噪聲。這種消聲器對(duì)特別突出的一個(gè)或幾個(gè)有調(diào)音效果較好。阻抗復(fù)合式消聲器：實(shí)際應(yīng)用上，往往是把阻性或抗性結(jié)構(gòu)加以組合而構(gòu)成復(fù)合式消聲器，同時(shí)采用高效微穿孔板吸聲結(jié)構(gòu)作為消聲器的貼襯材料，使消聲器具有寬頻帶，高消聲量的特點(diǎn)。4.3.2消聲器的技術(shù)指標(biāo)評(píng)價(jià)內(nèi)燃機(jī)用消聲器的主要技術(shù)指標(biāo)是指損失L1,功率損失比Ln，容積比和工藝性等。插入損失L1L功率損失比是內(nèi)燃機(jī)在節(jié)氣門（或齒條）位置和轉(zhuǎn)速不變的條件下，使用消聲器前后的功率差值與未使用消聲器時(shí)功率值的百分比。一般要求小于5%。容積比是指消聲器容積與發(fā)動(dòng)機(jī)工作容積之比，用此衡量消聲器外形尺寸的緊湊性。消聲量大小以消聲器的插入損失來評(píng)價(jià)。插入損失是指裝消聲器前后，在消聲器出口某固定點(diǎn)測(cè)量的排氣聲壓級(jí)之差。D=L1-L2式中：D是插入損失dBL1是安裝消聲器前在某點(diǎn)測(cè)量的排氣聲壓級(jí)dBL2是安裝消聲器后在某點(diǎn)測(cè)量的排氣聲壓級(jí)dB在實(shí)際測(cè)量時(shí)先測(cè)量不裝消聲器的排氣噪聲，按插入損失定義，為保證測(cè)量點(diǎn)位置不變，用一根同消聲器等長，管徑與消聲器進(jìn)氣管相同的空管代替消聲器。再測(cè)量裝消聲器時(shí)的排氣聲壓級(jí)。評(píng)價(jià)發(fā)動(dòng)機(jī)額定功率點(diǎn)的功率損失比R的計(jì)算公式為：R=（P1-P2）/P1x100%式中；P1是不帶消聲器而帶空氣管時(shí)的發(fā)動(dòng)機(jī)功率KWP2是帶消聲器后發(fā)動(dòng)機(jī)功率KW功率損失比要求為：重型車R≤3%、中型車R≤5%、輕型車R≤6%。實(shí)際測(cè)量中，用直接測(cè)量消聲器排氣背壓來評(píng)價(jià)消聲器性能，貨車柴油車一般為10Kpa3.結(jié)構(gòu)強(qiáng)度主要是指抗震性、密封性、抗回火性等，消聲器臺(tái)架試驗(yàn)中經(jīng)20次試驗(yàn)后，消聲器不出現(xiàn)咬口或焊接部位損壞。試驗(yàn)完畢后測(cè)量漏氣量總和不超過200L/min，插入損失下降不大于3dB，功率損失比增加不大于1.5%。設(shè)計(jì)消聲器時(shí)首先要確定降低排氣噪聲的目標(biāo)值，即由發(fā)動(dòng)機(jī)排氣噪聲大小，頻譜特性和消聲器所匹配車輛的噪聲標(biāo)準(zhǔn)限值來決定消聲器消聲量大小。假設(shè)聲源特性屬線性聲源，聲衰減量L為L=10Lg（R2/R1）式中R1是消聲器出口處噪聲限值點(diǎn)到聲源點(diǎn)距離R2是整車噪聲限值測(cè)點(diǎn)到聲源點(diǎn)距離現(xiàn)以輕型汽車計(jì)算為例，已知整車車外加速行駛噪聲限值La=84dBR1=0.5m(按消聲器試驗(yàn)規(guī)范)，R2=7.5m（按整車噪聲試驗(yàn)規(guī)范）L=10Lg（R2/R1）=10Lg(7.5/0.5)=11.6dB消聲器出口噪聲限值Lm=L+La=95.6dB。輕型車發(fā)動(dòng)機(jī)排氣聲壓級(jí)為120dB,那么消聲器的消聲量應(yīng)大于120-95.6=24.4dB4.3.3消聲器的設(shè)計(jì)步驟1、根據(jù)國家有關(guān)機(jī)動(dòng)車輛、內(nèi)燃機(jī)的噪聲限值和本產(chǎn)品設(shè)計(jì)開發(fā)目標(biāo)，合理確定排氣噪聲的控制目標(biāo)值（用噪聲評(píng)價(jià)數(shù)NR表示）。2、測(cè)量機(jī)動(dòng)車輛或內(nèi)燃機(jī)不帶消聲器時(shí)排氣噪聲的倍頻程頻譜曲線。3、分別計(jì)算出在倍頻各個(gè)中心頻率（31.5,63……4K,8K）下，在規(guī)定位置處，排氣噪聲實(shí)際聲壓級(jí)與確定排氣噪聲的控制目標(biāo)聲壓級(jí)之差值，并繪出排氣噪聲必需（最低）的消聲量頻率特性。4、以3項(xiàng)結(jié)果為依據(jù)，并考慮其他限定條件，確定消聲器的類型，結(jié)構(gòu)和尺寸，初步計(jì)算設(shè)計(jì)消聲器的消聲特性。5、在樣品消聲器制作出來后，應(yīng)裝機(jī)實(shí)測(cè)消聲效果，并作進(jìn)一步改進(jìn)完善。6、所設(shè)計(jì)的消聲器應(yīng)符合已頒布的消聲器技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)中的有關(guān)規(guī)定。汽車消音器主要是有源于電學(xué)濾波器相似的基本原理，選取適當(dāng)相位相反的聲波的管和室進(jìn)行組合，就可以濾掉某些頻率成分的噪聲，從而達(dá)到消聲的目的，與電學(xué)濾波器類似，每一個(gè)帶管的小室都有自己的固有頻率?？剐韵暺鬟m用于好像是一個(gè)聲學(xué)濾波器，消除中、低頻噪聲。是在原來的聲場中，在薄板上用孔徑小于鉆頭穿孔，利用多孔吸聲材料來降低噪聲的，把吸聲材料固定在氣流通道的內(nèi)壁上或按照一定方式在管道中排列，就構(gòu)成了阻性消聲器。4.4消聲器改進(jìn)及設(shè)計(jì)在上述理論基礎(chǔ)上，針對(duì)寒地乙醇汽油車尾氣水分可采取的控制措施，一般通過實(shí)驗(yàn)的方法，確定汽車尾氣中水蒸氣冷凝的臨界點(diǎn),根據(jù)臨界點(diǎn)的位置選擇具體的控制措施。可以從接水和改造兩個(gè)方面入手采取控制措施。具體研究內(nèi)容如下：1、在排氣管出口處安裝接水裝置由于水是從排氣管滴向地面的，所以可以在排氣管出口處進(jìn)行收集，只需在排氣管出口處安裝一個(gè)水分回收裝置，回收裝置可以做成倒三角的形式，用緊固件將其固定在排氣管的出口，收集部分不用做得很大，以免影響正常的行駛?；厥昭b置安裝好以后，根據(jù)路況待汽車行駛一定里程后將水排出，然后繼續(xù)收集。這種方法比較簡單易行，但對(duì)駕駛員來講比較麻煩，需要經(jīng)常下車。2、對(duì)排氣管進(jìn)行改造如果排氣管中的水蒸氣轉(zhuǎn)化成水的臨界點(diǎn)是在排氣管的中節(jié)和后節(jié)，控制水分可以在水分到達(dá)排氣管出口之前進(jìn)行。（1）對(duì)排氣管的結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造，將排氣管的后節(jié)設(shè)計(jì)成U型，在U型管的下端開一個(gè)收集口，并用電磁閥控制，電磁閥可以在駕駛室直接控制，這樣水分就會(huì)被留在排氣管內(nèi)，駕駛員可以在適當(dāng)?shù)牡胤讲僮麟姶砰y，將收集的水分排出。這種方法可以大大減少水分滴向地面的情況，達(dá)到控制目的且改造方法相對(duì)比較容易，成本較低，收集也較容易，可操作性強(qiáng)。（2）在排氣管后節(jié)適當(dāng)?shù)牡胤綄⑺忠桨l(fā)動(dòng)機(jī)附近，利用發(fā)動(dòng)機(jī)的高溫使水分蒸發(fā)，這樣就可以避免水分滴向地面，而且還可以充分利用發(fā)動(dòng)機(jī)的余熱。但是，水分在引向發(fā)動(dòng)機(jī)附近的過程中仍以液態(tài)的形式存在，要想使回收的水分全部蒸發(fā)掉，引流管應(yīng)該有一定的傾斜角度，但可能還要受到底盤其他部件的影響，所以在設(shè)計(jì)的過程中要綜合考慮各種因素的影響。（3）用溫度傳感器測(cè)試出排氣管中水蒸氣液化成水滴的位置，在此位置外面覆蓋保溫材料涂層，減少排氣管內(nèi)部與外部進(jìn)行熱交換，使排氣管中水蒸氣液化的區(qū)域向排氣管尾端移動(dòng)，達(dá)到水蒸氣以氣態(tài)形式排放到空氣當(dāng)中，避免水蒸氣在排氣管中液化。4.5本章小結(jié)本章對(duì)消音器的加工工藝及設(shè)計(jì)步驟做了詳細(xì)的介紹，并對(duì)乙醇燃燒理化特性進(jìn)行分析，對(duì)材料涂層保溫特性分析以及熱傳遞效率分析，提出了如何改進(jìn)排氣裝置來減少排氣管滴水問題。針對(duì)寒冷地區(qū)乙醇汽油車尾氣水分可采取的控制措施，通過具體的實(shí)驗(yàn)方法，確定汽車尾氣中水蒸氣液化成水滴的臨界點(diǎn),根據(jù)臨界點(diǎn)的位置選擇具體的控制措施。如果臨界點(diǎn)在排氣管內(nèi),依靠層流疏導(dǎo)與水分遷移過程描述原則,可以設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)臺(tái)和新型的排氣管,使排氣管內(nèi)的水分變成水蒸氣或在排氣管內(nèi)部收集；如果臨界點(diǎn)在排氣管出口處,就可以設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)用、可行、效果良好的水分回收裝置,安裝在排氣管出口附近,防止水滴到地面上。第5章汽車排氣裝置性能實(shí)驗(yàn)臺(tái)整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及校核5.1實(shí)驗(yàn)臺(tái)總體設(shè)計(jì)方案為了搭建測(cè)試環(huán)境，以捷達(dá)汽車為基本參考車型，配備EA113電控發(fā)動(dòng)機(jī)，該車型配有先進(jìn)的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，采用典型的前置發(fā)動(dòng)機(jī)、前輪驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)．因此，設(shè)計(jì)時(shí)采用橫置發(fā)動(dòng)機(jī)，使實(shí)驗(yàn)臺(tái)結(jié)構(gòu)緊湊，便于性能測(cè)試，以真實(shí)反應(yīng)車型的工作特點(diǎn)；氣配線則利用原車型連接器單獨(dú)連接制成線束，沿臺(tái)架邊緣布線。臺(tái)架上安裝了轉(zhuǎn)向輪，移動(dòng)很方便，還設(shè)計(jì)了防塵檔板，形狀顯得更加美觀大方。臺(tái)架高度為1130mm，寬為1000mm，底座長1490mm安裝四個(gè)轉(zhuǎn)向輪以方便移動(dòng)，如圖5.1所示。圖5.1實(shí)驗(yàn)臺(tái)整體布局圖實(shí)驗(yàn)臺(tái)的動(dòng)力機(jī)架采用框架結(jié)構(gòu)，用方管焊接而成．發(fā)動(dòng)機(jī)安放在機(jī)架中央，固定在機(jī)架底面上；臺(tái)架下方安裝支撐輪，使臺(tái)架可按要求移動(dòng)．為節(jié)省空間，沒有采用原車油箱，而是用BJ2020副油箱替代，安裝時(shí)對(duì)油箱進(jìn)行了改造以保證燃油位置傳感器和汽油泵可靠工作．原車排氣管尺寸較大，不便于安裝在臺(tái)架上，故對(duì)原車排氣管進(jìn)行了變形改造，并盡可能降低排氣噪聲及排氣阻力。為保證實(shí)驗(yàn)操作的安全，實(shí)驗(yàn)臺(tái)配有滅火器，以防止由于意外及操作不當(dāng)起火而造成損失；臺(tái)架板面上還布置有安全開關(guān)，操作過程中因不正常操作出現(xiàn)意外故障時(shí)，可通過安全開關(guān)及時(shí)熄火，避免事故的發(fā)生．此外，考慮到發(fā)動(dòng)機(jī)排氣對(duì)室內(nèi)環(huán)境的危害，實(shí)驗(yàn)臺(tái)還配置了專用廢氣導(dǎo)出管．為了對(duì)不同車型排氣裝置做性能測(cè)試，設(shè)計(jì)了一個(gè)針對(duì)不同型號(hào)排氣消音器的連接裝置，如圖5.2所示。5.2消音器連接裝置根據(jù)實(shí)驗(yàn)臺(tái)所用的器材部件確定出試驗(yàn)臺(tái)臺(tái)架各邊尺寸，在制做過程中要將框架的各邊按照所設(shè)定的進(jìn)行選材，根據(jù)校核，我們選擇45#碳素鋼材作為實(shí)驗(yàn)臺(tái)架的基礎(chǔ)材料，采用焊接技術(shù)進(jìn)行連接。我們將選好的材料按實(shí)際設(shè)計(jì)的尺寸進(jìn)行選截，由于理論的設(shè)計(jì)尺寸，和現(xiàn)實(shí)中制作的誤差，在截取后還要進(jìn)行尺寸測(cè)量，對(duì)不符合要求的要采取適當(dāng)?shù)姆绞竭M(jìn)行校準(zhǔn)，以滿足制作的需要。在整個(gè)焊接過程中要遵循由簡入煩、由外到內(nèi)、由下至上的原則進(jìn)行。將鋼料截好之后，按由下到上的順序?qū)⒏鬟吅附釉谝黄?，即先將下地面的各邊焊接在一起之后，再焊接四根立柱，最后焊接上部橫梁。在實(shí)驗(yàn)臺(tái)框架各主邊焊接完了后，我們要在框架主邊上焊接或用螺栓連接一些小的部件，用來支撐排氣裝置。5.2定位件的校核排氣裝置試驗(yàn)臺(tái)的發(fā)動(dòng)機(jī)由前后兩個(gè)定位件對(duì)其進(jìn)行托舉固定，其定位件是七個(gè)直徑為8mm的螺釘。因?yàn)榘l(fā)動(dòng)機(jī)完全置于空中，故此七個(gè)螺釘平均承受該自動(dòng)變速器重力，此處的受力為剪應(yīng)力。發(fā)動(dòng)機(jī)的重力G=1550N,每個(gè)螺釘承受的剪力為FQ=G/7=221.4N。所以＜，故該定位件符合強(qiáng)度要求。5.3實(shí)驗(yàn)臺(tái)的整體校核實(shí)驗(yàn)臺(tái)的總重量主要由主機(jī)和臺(tái)架兩部分組成：主機(jī)重量約155Kg、臺(tái)架自重約50Kg，其他部分大約為25Kg，則臺(tái)架總重大約為230Kg。臺(tái)架由四個(gè)轉(zhuǎn)向輪支撐，將四個(gè)支撐點(diǎn)轉(zhuǎn)化為兩根簡支梁上各兩個(gè)約束點(diǎn)，這兩根簡支梁分別承受115Kg的均布載荷P。簡化后的力學(xué)模型如圖5.3所示。yyxPXLFAyAAAFByB圖5.3實(shí)驗(yàn)臺(tái)受力分析對(duì)其進(jìn)行受力分析，所得到的剪力圖Q和彎距圖M分別如圖5.4、圖5.5所示。圖5.4剪力Q圖圖5.5彎矩M(X)圖受力較核：1．求支座的約束力FAy、FBy由載荷及支座約束力的對(duì)稱性可知FAy=FBy=P=775N