车辆工程毕业设计（论文）开题报告捷达汽车排气装置改进及性能实验台设计.doc

毕业设计（论文）开题报告设计（论文）题目: 捷达汽车排气装置改进 及性能实验台设计 院 系 名 称: 汽车与交通工程学院 专 业 班 级: 车辆07-7 学 生 姓 名: 导 师 姓 名: 开 题 时 间: 2011.02.28 指导委员会审查意见： 签字： 年 月 日毕业设计（论文）开题报告学生姓名院系汽车与交通工程学院专业、班级车辆工程07-7班指导教师姓名职称高级实验师从事专业汽车运用是否外聘是否题目名称捷达汽车排气装置改进及性能实验台设计一、课题研究现状、选题目的和意义1、课题研究现状汽车问世以来经过100多年发展，全世界汽车保有量已超过6亿量。这么庞大的汽车队伍，给人们带来了极大的物质享受，同时汽车的排污与噪声也对环境造成严重威胁，引起了全世界人民的关注。我国早于80年代初即颁布国家标准，规定汽车污染物排放及噪声允许法规。为了缓解汽车工业的飞速发展所带来的能源紧张和环境污染双重压力, 研制开发清洁代用燃料以及合理的资源利用已成为日益突出的现实性课题。乙醇作为替代燃料之一逐渐引起了人们的重视。乙醇以其独特的理化特性在发动机上正得到越来越广泛的应用。国内外的学者对乙醇汽油进行了大量研究，结果表明：在发动机未作任何改动或优化调整时，发动机燃用小比例醇类混合燃料时的动力性和经济性与燃烧汽油基本一致，排放性能得到改善。汽车排气系统从靠近发动机的方向开始，由排气歧管、前管、挠性管、催化转换器、中心管、主消音器和末端管等7个零部件构成。根据车种的不同，有的安装了数个催化转换器，有的安装了副消音器。 1.1排气歧管 排气歧管是靠近发动机的部分，由于排出气体的温度高达900，因此要求材料具有良好的抗氧化性、高温强度和热疲劳特性。而且，为能进行复杂的形状加工，还要求材料应具有良好的成形性。采用不锈钢制作的排气歧管根据其构造的不同，可以分为两类。一类是将钢板冲压后焊接而成，另一类是将钢管弯曲后焊接而成，对于后者，还有的使用双重管构造的钢管。 用作排气歧管的不锈钢有奥氏体系不锈钢和铁素体系不锈钢等两种。奥氏体系不锈钢具有良好的高温强度，但由于容易发生氧化皮剥落，因此在抗氧化性方面不如铁素体系不锈钢。作为使用的钢种有SUS304（18Cr-8Ni）和SUS XM15J1（18Cr-13Ni-4Si）。另一方面，铁素体系不锈钢虽然抗氧化性好，但高温强度不如奥氏体系不锈钢。由于热膨胀系数小，因此在热疲劳特性方面有利。作为使用钢种有SUH409L（11Cr-Ti-LC）和SUS430J1L（18Cr-0.5Cu-Nb-LC，N），但近年来随着废气排放规定的强化，排气温度呈高温化的趋势，据说有的高达950。在这种情况下，可以使用SUS444（19Cr-2Mo）系不锈钢。另外，作为降低成本的材料，还有的使用了降低Cr量的SUS429（15Cr）系不锈钢。采用双重管的排气歧管通常是内管使用奥氏体系不锈钢，外管使用铁素体系不锈钢。 1.2前管 前管使用的材料有SHU409L、SUS436L（17Cr-1Mo-LC，N），SUS430J1L等铁素体系不锈钢，但在采用中空双重时，还有的使用奥氏体系不锈钢作内管。 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。 1.3挠性管 挠性管由蛇腹状的双重管和用不锈钢钢丝网将其包裹起来的外编带构成。从使用性能来看，要求具有高温疲劳性，为了做成蛇腹形状，还要求它具有加工性。尤其是，在寒冷地区为防止道路冻结使用了化雪盐，因此要求管的外侧还应具有耐高温盐害腐蚀性。 使用的材料主要是SUS304。但是，由于在寒冷地区为防止道路冻结使用了化雪盐，要求管的外侧还应具有耐高温盐害腐蚀性，因此使用了添加Si、增加Ni添加量的耐高温盐害腐蚀性能更高的SUS XM15J1。最近，开始已使用SUS316L（18Cr-12Ni-2.5No-LC），其价格比SUS XM15J1更便宜，抗晶界腐蚀性比SUS304更高。 1.4催化转换器（催化载体和催化转换器外壳） 为减少汽车排出的废气对空气的污染，安装了被称作“催化转换器”的排气净化系统。催化转换器安装在排气歧管下面或底盘下面等，因此要能够经受住高温和振动等苛刻条件的考验。对于催化载体，在使用了铁素体系不锈钢箔材制作的金属载体。使用铁素体系不锈钢箔材的原因是它的热冲击特性小且热容量小的缘故。金属载体由采用不锈钢钢箔制作的蜂窝状型芯和采用不锈钢钢板制作的外壳构成。蜂巢上的型芯是把平箔材和波浪状箔材卷起后通过钎焊等焊接结合而成的。外壳要求具有高温强度、耐高温盐害性加工性。 对于箔材的要求 是抗氧化性要好，因此使用了Fe-Cr-Al系铁素体不锈钢。具有代表性的钢种是Fe-20Cr-5Al合金。为提高氧化皮膜的密封性，还有的添加了少量Hf、Y、Ce等稀土类金属元素（REM）。今后对抗氧化性的要求将会进一步提高。 对于催化转换器的外壳，大部分是使用SUS430（17Cr）系不锈钢，但随着排气温度的升高，目前还有的正在使用SUS430J1L或SUS429系等高温特性更好的铁素体系不锈钢。 1.5中心管 中心管所用的材料，以前是采用热浸镀铝钢板，由于对管的内外面采取了防湿气腐蚀的措施，因此不锈钢的使用量剧增，主要是使用SUS410（13Cr）系不锈钢、SHU409L和SUS430系不锈钢。 1.6主消音器 目前主消音器用材料主要是SUS436L，但为了降低成本，减少Mo的SUS432系不锈钢（17Cr-0.5Mo）的使用量正在增加。对于外壳和末端板等，从美观和防腐蚀措施来看，还有的使用镀铝不锈钢。 1.7末端管 由于末端管的使用温度低，因此从材料的性能来看，使用镀铝钢板就可以了，但是，从图案性的方面来看，有的使用SUS409L和SUS430系等高纯度铁素体系不锈钢，有的则使用奥氏体系的SUS304不锈钢。在对图案有特别要求的情况下，还有的使用镀Cr不锈钢钢管或热浸镀铝不锈钢钢管。二、设计（论文）目的、意义北方冬季，环境温度较低，汽车尾气中的水蒸汽就会在排气管壁冷凝成水滴，并且随排气流至路面，尤其针对使用乙醇汽油的车辆。乙醇汽油作为一种车用清洁燃料，其富含氧元素，但乙醇汽油燃烧的排放物中生成的水分也较多，受周围的环境温度以及排气降噪能量转换的影响，汽车的排气管会向外滴水，这是一个很普遍的现象因此，针对东北寒冷的冬季，在尽量少的影响原有排气系统下，如何改进排气系统以减少或消除汽车燃烧乙醇汽油所排除的水分导致的路面结冰问题，对乙醇汽油在寒冷地区的应用，及道路的交通拥挤问题的缓解有着重大而深远的意义。二、设计（论文）的基本内容、拟解决的主要问题设计的主要内容：1) 设计实验方案确定汽车排气管中水蒸气液化的临界点2) 消音器制作加工工艺改进设计；3）实验台各机构的设计及总体布局；4) 实验台整体校核；拟解决的主要问题1)设计实验方案，通过试验方案来确定排气管中水蒸气液化的临界点；2) 查找资料，择材料涂层，研究材料涂层保温特性以及热传递效率；3) 探索汽车尾气排放消音降噪控制理论及方法；4) 消音器制作加工工艺改进及设计5）试验台的设计及校核；三、 技术路线（研究方法）整体方案的确定设计实验方案乙醇汽油燃烧特性汽车尾气排放消音降噪控制理论及方法5) 消音器制作加工工艺改进及设计 消音器制作加工工艺改进及设计利用AUTOCAD绘图完成毕业设计和设计说明书四、进度安排（1） 第1周( 3月1日3月7日)：查阅参考资料，收集相关技术资料，了解冬季汽车尾气排放特征，熟悉乙醇汽油燃烧理化特性。（2） 第2周( 3月8日3月14日)：结合任务书制定设计方案，撰写开题报告。 （3） 第3周(3月15日3月21日)：设计试验方案，确定汽车排气管中水蒸气液化成水滴的临界点。（4） 第4周( 3月22日3月28日)：根据设计方案，研究乙醇汽油燃烧理化特性分析；材料涂层保温特性分析以及热传递效率分析。（5） 第5周(3月29日4月4日)： 绘制图纸，研究汽车尾气排放消音降噪控制理论及方法（6） 第6周(4月5日4月11日)：继续绘制图纸。进行消音器制作加工工艺改进及设计。（7） 第7周(4月12日4月18日)：绘制零件图，继续绘制图纸。对实验台进行设计及校核，撰写设计说明书（8） 第8周(4月19日4月25日)：接受中期检查。（9） 第9周(4月26日5月2日)：对中期检查的不足之处进行修改。（10）第10周(5月3日5月9日)：对设计草图进行修改，进一步完善设计。（11）第11周(5月10日5月16日)：进行相关校核。（12）第12周( 5月17日5月23日)：完成设计图纸及说明书初稿。（13）第13周( 5月24日5月30日)：说明书及图纸送审，根据审阅老师意见进行修改。（14）第14周( 5月31日6月6日)：预答辩。（15）第15周( 6月7日6月13日)：修改预答辩中发现的问题准备答辩。（16）第16周( 6月14日6月20日)：修改预答辩中发现的问题准备答辩。（17）第17周( 6月21日6月27日)：答辩。五、参考文献1.李俄收;汽车新型排气净化装置 J. 内燃机, 20052.沈克富,刘耀球;D型进排气歧管J;汽车技术;1982年11期 3.田炜;重量轻的排气歧管J;汽车技术;1981年05期 4.王兵;6BT排气歧管N;中国汽车报;2000年5.钱曾权;美国用不锈钢制造汽车排气系统J;汽车与配件;1988年02期 6.张浚源,李未,程昌圻;应用模拟程序进行492Q汽油机进排气歧管改型设计J;内燃机工程;1990年01期 7.MotohiroInaba ,周永林 ,王维成;汽车排气系统低噪声和低压力的控制技术J;小型内燃机与摩托车;1991年02期 8.任宪忠;柴油机尾气热量排放规律及其应用研究D;东北农业大学;2000年9.邹有武;汽车排气系统用材的现状和展望J;汽车工艺与材料;1992年07期 10.张肇富;汽车排气净化用催化剂技术的现状和将来动向J;环境与可持续发展;1993年04期11.汽车排气系统零件用不锈网N;世界金属导报;2001年12.张文茹,杨成义,谢建国. 汽车排气系统用铁素体不锈钢的发展J机械管理开发, 1999, (0413.李青. 汽车排气系统材料的研究 J . 世界汽车, 1997,(11) : 8 - 1114.Ceviz M A，Yuksel FEffects of Ethanol-unleaded GasolineBlends on Cyclic Variability and Emissions in an SI EngineJApplied Thermal Engineering，2005，25（5）：91792515. Hakan BayraktarExperimental and Theoretical Investigationof Using Gasoline-ethanol Blends in Spark-ignition EnginesJRenewable Energy，2005，30（11）：1733 1747六、备注指导教师意见：签字： 年 月 日