轿车排气系统设计

装配图

摘要
近年来我国汽车工业发展迅速，家庭轿车已经走进千家万户。据有关部门统计，截至2012年七月我国的机车保有量已经达到1.14亿辆，给人们的生活带来巨大便捷的同时，也带来了巨大的困扰，其中尾气污染与噪声就是较为突出的问题之一。而汽车的排气系统的设计直接决定了尾气污染控制与降噪是否成功。
本设计主要是针对普通家用轿车的排气系统。首先简要说明了排气系统的发展历史与现状，以及其巨大意义。其次重点设计了排气歧管的排列方式；催化转换器的工作原理和催化剂选取，工作温度及条件，放置催化剂的陶瓷结构的设计；消音器的结构设计。参考以往排气系统的设计情况，确定其结构尺寸，并给予校核，完成排气系统全部结构设计，并同时考虑了结构的简单、工作可靠、成本低等因素。运用CAD绘图软件完成零件图和装配图的绘制。

关键词排气歧管，催化转换器，消音器，设计

Exhaust system design for a certain type of automobile
Abstract
As China's auto industry has developed rapidly in recent years, many families have bought domestic cars. According to concerning sectional statistic, up to July 2012, there are 114 million motorcycles in our country. It is a great convenience for people's life but also causes huge problems among which the tail gas pollution and noise is one of the most serious.
This manual is mainly about exhaust system design of ordinary family car. First, it introduces briefly the development history, current situation and great significance of exhaust system. Second, it introduces the arrangement of the exhaust manifold; working principle of catalytic converters; selection, operating temperature and operating conditions of catalyst; design of ceramic structure where places catalyst; and structural design of silencer.
After referring to former design of exhaust system, the designer determines its structure size, and also checks its accuracy to complete the whole exhaust system structure design, and at the same time takes factors such as simplicity of structure, reliability of operation and low cost into consideration. Parts drawing and assembly drawing is finished with the aid of CAD software.

Keywords manifold catalytic converter muffler design

目录
摘要
Abstract
第1章绪论1
1.1排气系统发展现状1
1.2排气系统工作原理1
1.3本次排气系统设计的要求与目标1
第2章催化转化器的设计3
2.1概述3
2.2催化剂的选用与工作原理3
2.2.1排放污染物的产生机理4
2.2.2催化剂的工作原理5
2.3催化剂的载体6
第3章消音器的设计8
3.1概述8
3.2消音器的原理分析8
3.3消音器的参数计算与选取9
3.3.1消音器的长度对降噪效果的分析9
3.3.2穿孔率和孔径对降噪效果的分析10
3.4排气尾管11
第4章排气歧管设计12
4.1概述12
4.2排气歧管的设计12
4.2.1结构布置12
4.2.2排气歧管直径的确定12
结论14
致谢15
参考文献16

1绪论

1.1排气系统发展现状
汽车排气系统是指收集并且排放废气的系统，一般由排气歧管，排气管，催化转换器，排气温度传感器，汽车消声器和排气尾管等组成。
汽车排气系统主要是排放发动机工作所排出的废气，同时使排出的废气污染减小，噪音减小。随着汽车工业的迅速发展，汽车设计技术的成熟以及人们环保意识的增强，人们越来越重视汽车的环保性，这就对排气装置提出了越来越高的要求。目前全球汽车排气系统龙头厂家是法国Faurecia，日本的Sango，德国的Eberspcher等，全球的排气系统产业结构已经很稳定，技术、结构也已经相当成熟，但是在制造材料上不断取得进步，例如转化催化器所用的催化剂目前多用Pt、Pb、Rh等三种贵金属，其催化效果远远超过了前期所使用的材料。此外，催化剂的载体现在多采用整体式蜂窝陶瓷载，通常用荃青石挤压制成，具有在高温条件下强度高、不易碎裂、热变形低的特点。这种材料的载体孔密度高，壁薄(0.1 5 m m )，表面积的7 1%为孔状结构,排气压力损失小，反应区域大，起到了良好的作用。作为今后的发展趋势，低成本、抗氧化性和热疲劳特性好的铁素体系不锈钢毫无疑问将成为制造排气系统各个管件的主流。尤其是，由于排气温度的高温化和管子的薄壁化，可以认为将采用高温性能更好的钢种，如SUS429级。汽车排气系统主要用于轻型车、微型车和客车，摩托车等机动车辆。
1.2排气系统的工作原理
排气系统一般分为单排气和双排气装置两种。本次设计针对直列4缸发动机，采用单排气装置。发动机工作时，新鲜空气与汽油混合进入引擎燃烧后，产生高温高压的气体推动活塞，当气体能量释放后，对引擎就不再有价值，这些气体就成为废气被排放出引擎外。废气自汽缸排出后，随即进入排气歧管，各缸的排气歧管汇集后，经过排气管进入三元催化转换器，利用催化剂将废气中的CO、HC和氮氧化合物转化为对人体无害的气体，随即进入消音器，降低排气噪声并消除废气中的火星和火焰后经过排气管将废气排出。

催化转换器壳体

排气管

排气歧管

消音器