摩托車排氣背壓影響試驗(yàn)范文

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摘要：將摩托車用金屬載體放入背壓操作臺(tái)的裝置中，選定壓力范圍，選擇自動(dòng)模式下的定流量模式，給定流量值，進(jìn)行不同結(jié)構(gòu)參數(shù)載體背壓數(shù)據(jù)的分析比較，研究結(jié)果表明：載體結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)排氣背壓的影響顯著，目數(shù)越多、箔片越厚、長(zhǎng)度越長(zhǎng)、直徑越小，排氣背壓越大，同心圓型載體背壓要低于雙S型載體。

關(guān)鍵詞：載體;結(jié)構(gòu);排氣背壓

1概要

隨著我國(guó)工業(yè)現(xiàn)代化進(jìn)程的縱深發(fā)展，人們生活水平的不斷提高，能源和環(huán)境問(wèn)題日益突出，在環(huán)境保護(hù)已成為基本國(guó)策的大背景下，我國(guó)的排放法規(guī)的日益嚴(yán)格，給摩托車的發(fā)展帶來(lái)了巨大挑戰(zhàn)，伴隨著今年國(guó)四法規(guī)的實(shí)施，耐久里程的增加，對(duì)觸媒的要求也隨之提高。面對(duì)國(guó)四以及緊接而來(lái)的國(guó)五，使用載體涂覆催化劑來(lái)降低排放是必要的手段之一，摩托車在增加載體后對(duì)排氣背壓肯定是有影響的。目前，國(guó)內(nèi)對(duì)于載體結(jié)構(gòu)的研究已經(jīng)比較成熟，但載體本身對(duì)排氣背壓影響的試驗(yàn)研究較少，本文基于背壓測(cè)試裝置，研究載體參數(shù)變化對(duì)排氣背壓的影響，為實(shí)際載體應(yīng)用中的選型和設(shè)計(jì)提供參考。

2載體結(jié)構(gòu)對(duì)排氣背壓的影響

隨著排放法規(guī)的加嚴(yán)，氣體污染物排放限值越來(lái)越嚴(yán)格，國(guó)三升級(jí)國(guó)四后的法規(guī)變化[1]見(jiàn)表1,。國(guó)三升級(jí)國(guó)四，摩托車發(fā)動(dòng)機(jī)本體保持不變，電噴系統(tǒng)全面使用，但完全靠電噴系統(tǒng)的優(yōu)化不足以完全達(dá)到法規(guī)的要求，需要觸媒具有更強(qiáng)的轉(zhuǎn)化能力。排放升級(jí)從優(yōu)化觸媒出發(fā)，一方面是優(yōu)化載體，增大載體的體積，此優(yōu)化勢(shì)必會(huì)對(duì)消聲器的排氣背壓帶來(lái)一定的影響，如果載體的直徑相同，增加載體的長(zhǎng)度，阻力會(huì)變大，排氣阻力的增加會(huì)給發(fā)動(dòng)機(jī)帶來(lái)不利影響[2]，隨著載體長(zhǎng)度的增加，壓力損失會(huì)增大,導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)的功率下降，油耗上升，同時(shí)也會(huì)增加觸媒的成本；如果載體的體積相同，隨著長(zhǎng)徑比的增大，壓力損失也增大，而長(zhǎng)徑比小時(shí)，載體的直徑大，必須要求消聲器有大的安裝空間，因此，優(yōu)化載體時(shí)應(yīng)當(dāng)充分考慮觸媒的轉(zhuǎn)化效率與底盤和發(fā)動(dòng)機(jī)的匹配[3]；另一方面是優(yōu)化貴金屬的配方和含量。本文從優(yōu)化載體結(jié)構(gòu)的角度出發(fā)，在滿足法規(guī)排放要求的前提下，對(duì)比幾種常用載體規(guī)格對(duì)排氣背壓的影響，進(jìn)行總結(jié)整理，發(fā)現(xiàn)排氣背壓的大小與載體的結(jié)構(gòu)有直接關(guān)系，通過(guò)選用合適的載體結(jié)構(gòu)，可以優(yōu)化消聲器的排氣背壓至設(shè)計(jì)目標(biāo)，這將有利于減少摩托車發(fā)動(dòng)機(jī)的功率損失，使發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性能充分發(fā)揮[4]。影響消聲器排氣背壓的載體結(jié)構(gòu)參數(shù)主要有：長(zhǎng)度、直徑、目數(shù)、箔片厚度等，所以，為了滿足設(shè)計(jì)要求，必須要選擇合適的載體結(jié)構(gòu)。載體規(guī)格選取見(jiàn)表2。

3試驗(yàn)研究及結(jié)果分析

3.1試驗(yàn)裝置與試驗(yàn)方案a)方案一將金屬載體S1-S5，T1放入背壓操作臺(tái)的裝置中，見(jiàn)圖1，選定壓力范圍5kPa/10kPa,選擇自動(dòng)模式下的定流量模式，給定流量值：40m³/h、60m³/h、80m³/h、100m³/h、120m³/h、160m³/h、200m³/h，在載體前段設(shè)置壓力檢測(cè)點(diǎn)，實(shí)驗(yàn)開始后，圖表會(huì)記錄下各流量點(diǎn)的壓力值。b)方案二將金屬載體T2、T3、S6裝入消聲器，見(jiàn)圖2，將消聲器安裝在某190排量的發(fā)動(dòng)機(jī)上進(jìn)行實(shí)車驗(yàn)證，在載體前段設(shè)置壓力檢測(cè)點(diǎn)，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速?gòu)牡∷贍顟B(tài)升至最大轉(zhuǎn)速，記錄下不同轉(zhuǎn)速時(shí)的背壓值。

3.2試驗(yàn)數(shù)據(jù)與分析本文在以上兩種試驗(yàn)方案上分別進(jìn)行了不同結(jié)構(gòu)參數(shù)載體的背壓測(cè)試，并進(jìn)行了對(duì)比分析。如圖3所示，在載體其它結(jié)構(gòu)參數(shù)相同的前提下，雙S型載體（S1）與同心圓型載體（T1）在背壓操作臺(tái)上進(jìn)行不同流量下的背壓測(cè)試，隨流量的增加，兩種結(jié)構(gòu)載體的背壓都呈上升趨勢(shì)，同流量的狀態(tài)下，雙S型載體的背壓都要大于同心圓型載體的背壓，最小背壓差為2%，最大背壓差為8%。如圖4所示，在載體其它結(jié)構(gòu)參數(shù)相同的前提下，不同目數(shù)的載體在背壓操作臺(tái)上進(jìn)行不同流量下的背壓測(cè)試，隨流量的增加，兩種目數(shù)雙S型載體的背壓圖3雙S型與同心圓型載體的背壓值對(duì)比都呈上升趨勢(shì)，同流量的狀態(tài)下，400目載體（S1）的背壓都要大于300目載體（S2）的背壓，最小背壓差為18%，最大背壓差為39%，流量越大，兩種目數(shù)載體的背壓差呈減小趨勢(shì)。如圖5所示，在載體其它結(jié)構(gòu)參數(shù)相同的前提下，不同箔片厚度的載體在背壓操作臺(tái)上進(jìn)行不同流量下的背壓測(cè)試，隨流量的增加，3種箔片厚度雙S型載體的背壓都呈上升趨勢(shì)，同流量的狀態(tài)下，箔片越厚，背壓越大，0.03mm(S3)＜0.04mm(S4)＜0.05mm(S5),厚度每增加0.01mm，背壓約增加2%～6%。如圖6所示，在載體其它結(jié)構(gòu)參數(shù)相同的前提下，不同長(zhǎng)度的載體在背壓操作臺(tái)上進(jìn)行不同流量下的背壓測(cè)試，隨流量的增加，兩種長(zhǎng)度雙S型載體的背壓都呈上升趨勢(shì)，背壓差呈先降后升的趨勢(shì)，最小背壓差為2%，最大背壓差為21%，同流量的狀態(tài)下，100mm載體（S4）的背壓都要大于80mm載體（S1）的背壓。如圖7所示，在載體其它結(jié)構(gòu)參數(shù)相同的前提下，不同目數(shù)、直徑、型式的載體在發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架上進(jìn)行的消聲器背壓測(cè)試，隨發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的增加，消聲器的背壓都呈上升趨勢(shì)。3500r/min以下，背壓差別不明顯，從總體曲線來(lái)看：同尺寸參數(shù)的T3與S6相比，在各個(gè)轉(zhuǎn)速階段，裝載雙S型(S6)要比裝載同心圓型(T3)載體消聲器的背壓大，尤其在低速和高速階段，差別最明顯；中高速階段，裝載直徑小、目數(shù)少、同心圓型載體（T2）的消聲器背壓最大，說(shuō)明此階段載體直徑大小對(duì)排氣背壓的影響力大于載體的目數(shù)和型式；在5000r/min以下、9000r/min以上，裝載直徑大、目數(shù)多、雙S型載體（S6）的消聲器背壓最大，說(shuō)明此階段載體型式對(duì)排氣背壓的影響力大于載體的目數(shù)和直徑。

4結(jié)論

a)相同測(cè)試條件下，目數(shù)越多、箔片越厚、長(zhǎng)度越長(zhǎng)、直徑越小，排氣背壓越大，同心圓型載體背壓要低于雙S型載體，相互關(guān)系可總結(jié)如表3。b)從有利于減少發(fā)動(dòng)機(jī)的功率損失考慮，在設(shè)計(jì)消聲器及載體時(shí)盡量考慮選用背壓小的載體結(jié)構(gòu)。c)在選擇載體結(jié)構(gòu)參數(shù)時(shí)，還要充分考慮搭載的發(fā)動(dòng)機(jī)特性以及與ECU程序的匹配情況，在滿足法規(guī)排放要求的前提下來(lái)選擇。

參考文獻(xiàn)

[1]GB14622—2016摩托車污染物排放限值及測(cè)量方法（中國(guó)第四階段）.中國(guó)：環(huán)境保護(hù)部，2016

[2]帥石金，王建昕，莊人雋.車用催化器流場(chǎng)數(shù)值模擬及其在結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)中的應(yīng)用.內(nèi)燃機(jī)學(xué)報(bào)，2000

[3]劉彪，梁昱，周立迎.催化轉(zhuǎn)化器載體對(duì)流場(chǎng)及壓力損失的影響.湖南大學(xué)學(xué)報(bào)，2004

[4]董森，袁兆成.汽油機(jī)排氣消聲器對(duì)動(dòng)力性能影響的模擬分析.現(xiàn)代車用動(dòng)力，2011

作者：張丹 單位：新大洲本田摩托