增压柴油机排气歧管设计

第3 5卷 ( 2 0 1 3 )第 6期

柴油机 Di e s e l E n g i n e

增压柴油机排气歧管设计 倪永成，易正根，樊嘉天，董效彬。傅立运

(中国第一汽车股份有限公司无锡油泵油嘴研究所，江苏无锡 2 1 4 0 6 3 ) 摘要：在理论计算与分析的基础上，结合应用 C F D对排气歧管内部压力和速度的分布情况进

行了模拟和分析，根据分析结果对排放管设计进行了优化。发动机性能试验表明：排气歧管优化 设计取得了较为满意的效果，达到了预期目标。

关键词：增压柴油机；排气歧管；C F D;设计；优化中图分类号：T K 4 2 3 . 4 5. 文献标识码：A 文章编号：1 0 0 1— 4 3 5 7 ( 2 0 1 3 ) 0 6— 0 0 2 4— 0 5

Ex ha us t Ma ni f o l d De s i g n o f Tur b 0 c ha r g e d Di e s e l Eng i ne Ni Yo n g c h e n g,Yi Zh e n g g e n,F a n J i a t i a n,Do n g Xi a o b i n,F u Li y u n

( F A W Wu x i F u e l I n j e c t i o n E q u i p me n t R e s e a r c h I n s t i t u t e, J i a n g s u Wu x i 2 1 4 0 6 3 ) Ab s t r a c t:O n t h e b a s i s o f a n a l y s i s a n d c lc a la u t i o n,a n d c o mb i n e d w i t h C F D c lc a u l a t i o n,t h e i n n e r p r e s s u r e o f t h e e x h a u s t ma n i f o l d a s we l l a s t h e d i s t r i b u t i o n o f s p e e d we r e s i mu l a t e d nd a a n ly a z e d.Ba se d o n t h e na a ly s i s

r e s l u t s, o p t i mi z a t i o n W s a c a r r i e d o u t o n t h e d e s i g n o f he t e x h a u s t m ni a f o l d . T h r o u g h t h e t e s t o f t h e e n￣

n e p e r - f o r ma n c e,t h e b e s t s t r u c t u r e wa s d e t e r mi n e d wh i c h h a d s a t i s f y i n g r e s lt u s a n d a c h i e v e d e x ec p t e d t a r g e t .

Ke y wo r d s:t u r b o c h a r g e d d i e s e l e n g i n e;e x h a u s t ma n i f o l d;C F D;d e s i g n;o p t i mi z a t i o n

O 引言 排气歧管是发动机的重要组成部分，增压机型的排气歧管对发动机的性能与排放的影响更为重

气系统的设计。合理的排气歧管的设计能使排气能量得到更充分的利用，提高增压器的响应速度。在增压系统中，排气能量利用得好坏，与排气歧管中气体压力变化有关，也就是说，与排气歧管中气体 压力波的形状有关。能使排气能量很好利用得排气 压力波应该是：

要。排气歧管设计的关键是避免各气缸间的排气相互干扰，使废气能快速完全地排出管外。传统的排气歧管采用理论计算与经验设计的方法进行设计， 需要通过反复多次整机性能试验来修正设计方案。 显然 .传统的设计方法已经不能满足现代设计的需求。本文通过排气歧管的理论计算与经验设计，结合C F D分析排气歧管内部压力和速度的分布情况， 优化排气歧管设计，减少试验验证的次数，节约开发成本 .大大缩短研发周期。

( 1 )排气后期，进气门提前开启时，排气管中的压力要尽可能低，利于排气彻底： ( 2 )排气门打开瞬间，排气歧管内的压力应尽快建立。利于涡轮增压 L l J。

2 几种影响涡轮增压排气系统的因素 2 . 1排气歧管长度

1 涡轮增压排气系统的分析 发动机增压效果的优劣，除了正确地选择增压器及进行良好匹配外 .很大程度上取决于发动机排

排气歧管中压力波的反射，以音速向涡轮传递，到达涡轮后一部分被涡轮吸收而作功，另一部分能量则以压力波的形式反射回来，排气歧管长度 不同，反射波反射回来的时间也不同。排气歧管长

收稿日期：2 0 1 3 - 0 4 - 0 9;修回日期：2

0 1 3 06 -— 1 9 作者简介：倪永成 ( 1 9 8 1一 ),男，助理工程师，主要研究方向为发动机零部件结构设计，E— m a i l:c a l l n y c@1 6 3 . e o m。