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个Pipel6单元.6个Combinl4单元。
图l某轿车排气系统的有限元模型表1零部件的材料属性弹性模鞋密度,零部件材料泊松比/MPakg・m。
3管道、消声器409L2.06xlos0.37700法兰.吊钩Q235 2.1×10s 0.37850橡胶吊耳橡胶EPDM7.80.478703排气系统的有限元仿真分析3.1有限元模型的静力学计算基于该排气系统在发动机和橡胶吊耳约束的条件下.其最大位移和最大应力以及橡胶吊耳的最大受力都有限值约束。
因此.对其进行了排气系统在重力载荷下的静力学分析。
将HyperMesh中建立好的有限元模型导入ANSYS中并进行重力载荷的加载.对其进行静力学分析。
图2、图3和图4分别为重力载荷下,排气系统的位移、应力和橡胶吊耳处的受力图。
由图中数据可知.该排气系统在重力载荷的条件下.其最大位移和最大应力分别为3.02唧和31.9MPa.各橡胶吊耳处的最大受力为31.487N.且受力相对均匀.因此.满足静力载荷下的设计要求。
3.2有限元模型的模态分析将加载约束条件的有限元模型导入ANSYS。
采取BIock Lanczos方法提取该排气系统的各阶次模态值.从而获得排气系统的约束模态,表2为该排气系统的各阶次频率值。
图5为该排气系统不同阶次下约束模态的振型。
从模态振型图来看,大多数表现为系统受约束的某种摆动。
图2重力载荷下排气系统位移图3重力载荷下排气系统应力图4重力载荷下排气系统橡胶吊耳处受力表2排气系统各阶次频率模态阶次l2345678频率,Hz 8.47511.78014.65818.41619.82927.19331.26636.661模态阶次910.1l 1213141516频率,Hz56.68161.74884.78993.619123.650136.350l“.890186.8002010年第1期.-——41..——排气系统的振动特性分析具有指导意义.与试验模态结合.可以很好地完成排气系统的振动性能分析。
汽车排气系统故障的原因与解决办法汽车是现代交通工具的重要组成部分，而汽车排气系统的正常运行对车辆的性能和环保性能至关重要。
然而，一些常见的故障可能会导致汽车排气系统的不稳定，甚至损坏。
本文将介绍汽车排气系统故障的原因，并提供解决这些故障的办法。
一、原因分析1.1 发动机漏气发动机是汽车排气系统的源头，如果发动机存在漏气现象，将会直接影响排气系统的正常工作。
发动机漏气的原因可以是凸轮轴密封、气门导管老化等。
1.2 沉积物堵塞长期使用后，汽车排气系统中会产生沉积物。
这些沉积物可能堵塞排气管、消声器或催化转化器等关键部件，从而阻碍排气气流的正常流动。
1.3 前氧传感器故障前氧传感器是测量发动机排放氧气含量的重要传感器。
如果前氧传感器出现故障，可能会导致排气系统无法及时调整燃油和空气的比例，进而产生不稳定的排气现象。
1.4 排气管破裂长期颠簸、撞击或老化，排气管可能会发生破裂。
破裂的排气管将导致排气系统的压力异常，甚至会产生噪音和污染。
二、解决办法2.1 定期检查和维护发动机定期检查发动机是否存在漏气问题，特别是凸轮轴密封和气门导管的老化情况。
及时更换老化的密封件和导管，并保持发动机的良好工作状态，是防止发动机漏气引起排气系统故障的重要办法。
2.2 清洁排气管及关键部件定期清洁排气管和关键部件中的沉积物，如消声器和催化转化器等。
可以使用专业的清洗剂，或者在汽车保养时请专业人员进行清洁，以确保气流通畅。
2.3 及时更换前氧传感器如果发现前氧传感器出现故障，应及时更换。
可以根据汽车厂家的建议进行选购和更换，以保证其准确测量排放氧气含量的功能。
2.4 及时修复或更换破裂的排气管一旦发现排气管破裂，应立即进行修复或更换。
可以选择合适的排气管进行更换，并确保安装牢固，以恢复排气系统的正常工作。
三、结论汽车排气系统故障可能由多种原因引起，如发动机漏气、沉积物堵塞、前氧传感器故障和排气管破裂等。
为避免这些故障对车辆性能和环保性能造成损害，及时进行定期检查、维护和必要的更换是至关重要的。
汽车排气系统
汽车排气系统是车辆中至关重要的一部分，其功能主要是将引擎燃烧后产生的
废气和废气中的有害物质排出车辆外部。
一辆汽车的排气系统通常由几个基本部分组成，包括排气歧管、消声器、喉管、尾管等。
排气歧管
排气歧管是引擎排气系统的起点，其主要作用是将引擎排出的废气从不同气缸
汇集到一起，并导向后面的排气系统。
排气歧管的形状和设计直接影响着引擎的性能和效率。
消声器
消声器是排气系统中的重要组成部分，其主要作用是减少排气系统产生的噪音。
消声器内部通常装有吸音材料，通过这些材料能够有效地降低排气过程中产生的噪音。
喉管
喉管是排气系统中的一个连接部分，其作用是连接消声器和尾管，将减少噪音
的废气导向到尾管中。
喉管的设计和材质也会影响排气系统的整体性能和效率。
尾管
尾管是排气系统的末端部分，其作用是将消声器中处理过的废气排放到车辆外部。
尾管的形状和设计不仅影响排气系统的效率，还会对车辆的外观造成影响。
总的来说，排气系统在车辆中扮演着至关重要的角色，不仅关系到引擎的性能
和排放，还直接关系到车辆的安全和可靠性。
因此，在日常使用中，应该注意排气系统的维护和保养，确保其正常运行，以保障车辆的正常使用和行驶安全。
汽车排气系统设计原则分析摘要：汽车排气系统是传统燃油发动机管理系统的重要组成部分之一。
排气系统承担了控制排气污染、降低排气噪声的重要功能，同时排气系统承受着500℃到900℃的高温，是汽车构造中最主要的热源之一。
为了减少排气系统高温对周边件功能、耐久性能的影响，文章从总布置设计角度出发，分析了排气系统与周边件间隙确定方法及周边件隔热防护措施，从而避免了由于间隙过小及隔热防护不到位引发的火烧车现象和周边件功能、耐久性能失效问题。
关键词：排气系统；周边件；隔热防护；间隙1引言汽车排气系统是传统燃油发动机管理系统的重要组成部分之一，其负责将发动机工作过程中燃烧的废气排放到大气中，对尾气净化、噪声降低起着非常关键的作用[1]。
排气系统与发动机增压器出口相连，布置在底盘下方，且承受着500℃到900℃的高温，是汽车构造中最主要的热源之一。
排气系统主要分为热端和冷端。
热端由三元催化转化器总成、颗粒捕捉器和支架等组成。
冷端由消声器总成、连接管路和橡胶吊挂等组成。
排气系统热端与增压器出口相连，最高温度可达到900℃以上，排气系统冷端通过法兰与热端相连，温度相对较低，但靠近热端处的最高温度也可达到500℃以上。
排气系统周边件复杂多样，汽车工作时，排气系统表面温度很高，由于受到车身、底盘等系统的影响，排气系统周边难免会布置一些耐受温度较低的零部件。
受周边件耐热、耐久性能要求的影响，周边件与排气系统的设计间隙在排气系统设计布置中至关重要。
间隙过小，排气系统辐射到周边件上的温度超过其耐温要求易导致周边件功能失效、耐久老化，严重者可引发火烧车问题。
间隙过大，易造成布置空间的浪费。
为了更好地避免由于间隙问题及隔热防护不到位引发的火烧车现象和周边件功能、耐久性能失效问题，本文着重阐述了总布置设计时，排气系统与周边件间隙确定原则及周边件隔热防护措施。
2排气系统与周边件设计间隙确定原则2.1设计要求对标法。
总布置设计初期，排气系统与周边件间隙应满足保安防灾要求，如表1所示[2]。
汽车发动机排气系统
汽车发动机排气系统是指收集和排放废气的系统，主要由排气歧管、排气管、消声管、尾管和共鸣器等组成。
排气歧管是连接发动机排气孔的部件，将各缸的排气歧管汇集在一起，使废气能够通过排气管顺利排出。
在设计排气歧管时，会尽可能使每个气缸的排气阻力相同，以保证每个气缸的排气顺畅。
当汽油和空气混合后进入发动机燃烧，会产生高温高压气体推动活塞。
当气体的能量被释放后，对发动机就不再有价值，这些气体就变成了废气，被排出了发动机。
废气从气缸排出后，会立即进入排气歧管，然后通过排气管排出。
催化转化器是排气系统中的重要组成部分，它含有铂、铑、钯等贵金属元素，能够将废气中的有害物质转化为无害物质，如将一氧化碳和碳氢化合物转化为二氧化碳和水，将氮氧化物还原成氮气。
此外，消声管和尾管等部件也起到降低噪音和净化废气的作用。
整个排气系统在设计和制造过程中需要精确控制每个部件的尺寸、形状和材料，以确保废气的排放顺畅、噪音降低以及减少对环境的影响。
电子科学与工程系汽车服务工程专业学年论文汽车进排气系统分析姓名：吴刚学号：0932120143年级：汽车服务工程0901B完成日期：2011年5月22日汽车进排气系统分析摘要：为了满足节能环保，低碳社会的发展需要，许多新技术被应用到发动机上。
目前应用最为广泛的可变凸轮相位技术效果明显，实现起来相对容易是通过控制进排气门开启时刻来提高充气量并内部废气在循环来降低排放，即在怠速区域，采用较小的气门重叠角，避免各缸内新鲜空气影响进气系统回流，以保证怠速稳定性；在发动机高速转速区域推迟进气门关闭，减少流动阻力和利用过后充气，以提高冲量系数来实现大功率；在中等转速区域控制进气门较早关闭，以提高进气效率来实现大扭矩[1-3]。
关键词：气门相位；气门重叠角；充气效率；可变进气歧管；增压前言近年来，说到发动机消费者最关心的莫过于发动机的动力，油耗，噪音之类的性能。
当然动力是发动机最重要的性能，不过，通常能了解发动机的性能渠道很有限，只能通过厂家公布的发动机参数来判断发动机的各方面性能，这些数据，都是在理论状态下测得的，而且各个厂家的测试方法都有少许区别，所以厂家公布的功率，扭矩，油耗等参数，并不能完全代表汽车的实际性能。
对发动机动力性影响最大的是发动机排量。
理论上，排量越大的发动机能产生的功率就越大。
在相同排量下，功率越大说明发动机工作效率越高。
这就意味着燃烧同样多的空气和汽油能释放出来的热量和把热量转换成动能的能力也越强。
作为现代汽车发动机，通常都是向着提高发动机工作效率的目标进行改进发展的。
1．采用多进气门技术在上世纪80年代全球各大厂家都还采用每个气缸两气门进排气（一个气门进气，一个气门排气）的时候，日本的厂家就开发出了多气门的发动机，所谓多气门就是指发动机的进排气门大于两个的配气方式。
而当时日本厂家大力发展的主要是每缸四气门的多气门设计。
对于较早的2气门来说，4气门使用两个气门进气两个气门排气。
这样的设计有两个很大的好处，一个好处是能够提高进排气门的面积。
从流体力学的知识我们可以知道，截面积越大，那么高速气流的流量也就越大。
这就是的发动机的进排气效率能够更高。
不过这主要是体现在高转速情况下，如果转速较低，那么大的进气面积相反会让发动机进气效率下降。
2．采用可变配气定时机构采用可变配气定时机构可以改善发动机的性能，发动机转速不同，要求不同的配气定时。
2、1 可变配气定时机构的原理发动机转速改变时，由于进气流速和强制排气时期的废气流速也随之改变，因此在气门晚关期间利用气流惯性增加进气和促进排气的效果将会不同。
例如，当发动机在低速运转时，气流惯性小，若此时配气定时保持不变，则部分进气将被活塞推出气缸，使进气量减少，气缸内残余废气将会增多。
当发动机在高速运转时，气流惯性大，若此时增大进气迟后角和气门重叠角，则会增加进气量和减少残余废气量，使发动机的换气过程臻于完善。
总之，四冲程发动机的配气定时应该是进气迟后角和气门重叠角随发动机转速的升高而加大。
如果气门升程也能随发动机转速的升高而加大，则将更有利于获得良好的发动机高速性能。
2、2 发动机在各种转速下的气门重叠角大小对进气效率的影响分析每个转速都对应一个最佳的进气门晚关脚，是进气压力波的波峰在进气后期到达，这样在进气过程的后半部分是成为正压状态，使进气缸的新鲜工质的密度增加，从而提高充气效率。
如果在进气门晚关角过小，进气门将在进气压力波峰到达前关闭，使一部分可以利用气流惯性进气缸的气体被关在气缸外，导致充气效率下降。
如果进气门晚关角过大，进气压力波峰过后，进气压力已下降时，进气门继续还在开启，又可能使一部分已进入气缸的混合体被推回进气管，也可以导致充气效率下降[6]。
在高转速下，推迟进气门关闭角可以利用下止点时高速进气流的惯性，增大进气充量。
进气门若能推迟到气缸压力接近气门外背压时关闭，将获得最大的惯性利用[5]。
在低转速下，随着进气门相位的提前，进气门早开和排气门晚关所形成的气门重叠角加大，由此所引起的废气回流加大，对充气效率有一定程度的不利影响，不过同时由压缩冲程所引起的进气回流明显减少，几乎没有回流，对充气效率有明显改善[5]。
此外，在进气冲程后期，进气门早关可以形成更大的进气压力峰值，增加进气量。
这与低速时应适当减少进气门晚关角的结论相一致。
在高速时，随着相位角的推迟，由废气回流所引起的进气回流偏高，但所占比例很小。
推迟进气门的相位角使得在进气冲程阶段第一个压力波峰处得峰值明显加大，有利于进气。
在排气终了前适时的开启进气门可以使充气效率明显提高，而过于提前会由于排气管压力下降而引起废气回流到进气管内，反而降低充气效率。
排气门关闭滞后，会引起已经排除的废气重新进入气缸内，降低充气效率。
随着发动机转速的提高，进气门早开会充分利用排气末段气缸内压力低于进气管内压力的现象，多吸入一些新鲜空气，以提高充气效率。
3. 采用可变进气歧管为了充分利用进气波动效应和尽量缩小发动机在高、低速运转时进气速度的差别，从而达到改善发动机经济性及动力性特别是改善中、低速和中、小负荷时的经济性和动力性的目的，要求发动机在高转速、大负荷时装备粗短的进气歧管；而在中、低转速和中、小负荷时配用细长的进气歧管。
可变进气歧管就是为适应这种要求而设计的。
可变进气歧管在所有转速下都可以使发动机转矩平均提高5%。
3．1 可变进气歧管原理由于发动机进气流动是典型的不定常流动，这种不定常流动使得进气门外的压力和流速不断改变，从而对充气效率以及各缸进气的均匀性都有不同程度的影响，这一般被称为进气系统的动态效应[6]。
这种动态效应在很大程度上与进气歧管的长度有关，从而影响进气效率，影响发动机性能。
3．2 可变进气歧管在各种转速下选择的分析保持管径不变的前提下，适当的加长进气歧管的长度，可以使进气系统的高速谐振点向低转速区流动[5]。
当转速提高到一定程度时，长进气歧管的充气效率急剧下降。
原因是由于充气效率受管道内流动阻力的影响比较大，是阻力大小与转速平方成正比，因此长进气歧管在高速时的充气效率下降很快[6]。
因此，如果要求发动机在整个运转范围内都有较高的充气效率，可以采用两阶段可变进气歧管长度结构：在低转速工况采用较长的进气歧管，而在高速工况下采用较短的进气歧管，以保证各个转速下较好的充气效率。
、进气冲程的后期和进气门晚关阶段，段管内的压力波明显大于长管，这也与在高速下采用短进气管并且适当地推迟进气门关闭角来更好地利用压力波和气流惯性增加进气量的理论相一致[3]。
4．采用谐振进气系统由于进气过程具有间歇性和周期性，致使进气歧管内产生一定幅度的压力波。
此压力波以当地声速在进气系统内传播和往复反射。
如果利用一定长度和直径的进气歧管与一定容积的谐振室组成谐振进气系统，并使其固有频率与气门的进气周期调谐，那么在特定的转速下，就会在进气门关闭之前，在进气歧管内产生大幅度的压力波，使进气歧管的压力增高，从而增加进气量。
这种效应称作进气波动效应。
谐振进气系统的优点是没有运动件，工作可靠，成本低。
但只能增加特定转速下的进气量和发动机转矩。
4．1 谐振进气系统原理我们知道，任何振动的物体，当它的振动周期或频率达到它的固有周期固有频率的时候就会发生共振。
此时振动波彼此叠加，振动能量达到最大。
因为进气管内的空气的流动是受进气门的开闭来控制的，当进气门打开时，空气开始运动，当进气门关闭时，空气静止。
所以我们可以把进气作为具有一定频率的振动来看待。
那么如果进气的运动频率达到了它的固有频率，那么就能获得最大的进气共振能量。
4．2 谐振进气系统在各种转速下的分析由于在发动机的四个冲程中只有一个冲程进行进气，这就造成了进气歧管中进气的不均匀性，从而在系统中产生振动。
我们知道，当进气的频率与进气的气体固有频率相同时，二者便形成共振，从而提高进气效率。
那么实验证明，进气的固有频率是跟进气管的长度相关的。
进气管越长，那么固有频率就越低；相反进气管越短的话，固有频率就越高。
其控制原理与采用可变进气歧管长度的相同。
当在发动机低速运转时，由于气门开合频率低，此时如果选用长进气管，能够更容易达到进气共振，所以有利于提高进气效率；当发动机处于高转速时，由于气门开合频率高，如果选用短的进气管，那么能获得进气共振，从而提高进气效率。
很多车的发动机就是通过控制阀门的开闭，来接通和断开不同长度的进气管，从而实现在高低转速都能产生进气共振的目的。
不过奔驰和宝马的可变进气歧管技术，采用了一个巧妙的设计，首先让进气管盘旋几圈（回旋进气），在中心处设计一个转子，通过转子转角的改变能够获得连续可变的进气歧管长度，从而可以让发动机在任何转速都拥有最大的进气能量。
5. 采用增压技术增压就是将空气预先压缩然后再供入气缸，以期提高空气密度、增加进气量的一项技术。
由于进气量增加，可相应地增加循环供油量，从而可以增加发动机功率。
5．1 增压原理增压有涡轮增压、机械增压和气波增压等三种基本类型。
实现空气增压的装置称为增压器。
各种增压类型所用的增压器分别称为涡轮增压器、机械增压器和气波增压器。
它们的增压系统主要的区别是其动力的来源不同，涡轮增压采用的是废气的能量，机械增压采用的是发动机的凸轮驱动的，气波增压采用的是废气压力来压缩混合气。
5．1．1 机械增压的原理：当转子旋转时，空气从压气机入口吸入，在转子叶片的推动下空气被加速，然后从压气机出口压出。
出口与进口的压力比可达1.8。
5．1．2 涡轮增压的原理：当压气机旋转时，空气经进气道进入压气机叶轮，并在离心力的作用下沿着压气机叶片之间形成的流道，从叶轮中心流向叶轮的周边。
空气从旋转的叶轮获得能量，使其流速、压力和温度均有较大的增高，然后进入叶片式扩压管。
扩压管为渐扩形流道，空气流过扩压管时减速增压，温度也有所升高。
即在扩压管中，空气所具有的大部分动能转变为压力能。
5．1．3 气波增压的原理：气波增压器中有一个特殊形状的转子，由发动机曲轴带轮经传动带驱动。
在转子中发动机排出的废气直接与空气接触，利用排气压力波使空气受到压缩，以提高进气压力。
6．两种可变进气系统的比较6．1．1 VTEC系统本田发动机注重的是低负荷时的经济型和高负荷时的动力输出。
VTEC在低速时虽然经济性很好但是会显得动力不足；高转速时虽然动力澎湃，但油耗猛增。
为了实现这两个极端，VTEC在改变气门行程时，势必会是的行程的跨度很大，加上又是分段调节，导致发动机的功率输出很不线性，很不平顺。
这也是VTEC 不可回避的问题。
对于VTEC来说，由于它是依靠长的气门行程（大的进气面积）来榨取动力的，这就意味着发动机必须很高转速时才能达到高功率输出的效果。
因为只有高流速的进气才能发挥大进气面积的性能，而我们知道普通民用发动机的最高转速都在6000转左右，而VTEC需要到5000转才能打开第三级行程，所以虽然从数字上看功率很大，但持续时间并不长。
