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畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告
設(shè)計(jì)（論文）題目: 捷達(dá)汽車排氣裝置改進(jìn)
及性能實(shí)驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)
院 系 名 稱: 汽車與交通工程學(xué)院
專 業(yè) 班 級(jí): 車輛07-7
學(xué) 生 姓 名: 劉泓伸
導(dǎo) 師 姓 名: 鮑 宇
開 題 時(shí) 間: 2011.02.28
指導(dǎo)委員會(huì)審查意見：
簽字： 年 月 日
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告
學(xué)生姓名
劉泓伸
院系
汽車與交通工程學(xué)院
專業(yè)、班級(jí)
車輛工程07-7班
指導(dǎo)教師姓名
鮑宇
職稱
高級(jí)實(shí)驗(yàn)師
從事
專業(yè)
汽車運(yùn)用
是否外聘
□是■否
題目名稱
捷達(dá)汽車排氣裝置改進(jìn)及性能實(shí)驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)
一、課題研究現(xiàn)狀、選題目的和意義
1、課題研究現(xiàn)狀
汽車問世以來經(jīng)過100多年發(fā)展，全世界汽車保有量已超過6億量。這么龐大的汽車隊(duì)伍，給人們帶來了極大的物質(zhì)享受，同時(shí)汽車的排污與噪聲也對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重威脅，引起了全世界人民的關(guān)注。我國(guó)早于80年代初即頒布國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)定汽車污染物排放及噪聲允許法規(guī)。
為了緩解汽車工業(yè)的飛速發(fā)展所帶來的能源緊張和環(huán)境污染雙重壓力, 研制開發(fā)清潔代用燃料以及合理的資源利用已成為日益突出的現(xiàn)實(shí)性課題。乙醇作為替代燃料之一逐漸引起了人們的重視。乙醇以其獨(dú)特的理化特性在發(fā)動(dòng)機(jī)上正得到越來越廣泛的應(yīng)用。
國(guó)內(nèi)外的學(xué)者對(duì)乙醇汽油進(jìn)行了大量研究，結(jié)果表明：在發(fā)動(dòng)機(jī)未作任何改動(dòng)或優(yōu)化調(diào)整時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)燃用小比例醇類混合燃料時(shí)的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性與燃燒汽油基本一致，排放性能得到改善。
汽車排氣系統(tǒng)從靠近發(fā)動(dòng)機(jī)的方向開始，由排氣歧管、前管、撓性管、催化轉(zhuǎn)換器、中心管、主消音器和末端管等7個(gè)零部件構(gòu)成。根據(jù)車種的不同，有的安裝了數(shù)個(gè)催化轉(zhuǎn)換器，有的安裝了副消音器。
1.1排氣歧管
排氣歧管是靠近發(fā)動(dòng)機(jī)的部分，由于排出氣體的溫度高達(dá)900℃，因此要求材料具有良好的抗氧化性、高溫強(qiáng)度和熱疲勞特性。而且，為能進(jìn)行復(fù)雜的形狀加工，還要求材料應(yīng)具有良好的成形性。采用不銹鋼制作的排氣歧管根據(jù)其構(gòu)造的不同，可以分為兩類。一類是將鋼板沖壓后焊接而成，另一類是將鋼管彎曲后焊接而成，對(duì)于后者，還有的使用雙重管構(gòu)造的鋼管。
用作排氣歧管的不銹鋼有奧氏體系不銹鋼和鐵素體系不銹鋼等兩種。奧氏體系不銹鋼具有良好的高溫強(qiáng)度，但由于容易發(fā)生氧化皮剝落，因此在抗氧化性方面不如鐵素體系不銹鋼。作為使用的鋼種有SUS304（18Cr-8Ni）和SUS XM15J1（18Cr-13Ni-4Si）。另一方面，鐵素體系不銹鋼雖然抗氧化性好，但高溫強(qiáng)度不如奧氏體系不銹鋼。由于熱膨脹系數(shù)小，因此在熱疲勞特性方面有利。作為使用鋼種有SUH409L（11Cr-Ti-LC）和SUS430J1L（18Cr-0.5Cu-Nb-LC，N），但近年來隨著廢氣排放規(guī)定的強(qiáng)化，排氣溫度呈高溫化的趨勢(shì)，據(jù)說有的高達(dá)950℃。在這種情況下，可以使用SUS444（19Cr-2Mo）系不銹鋼。另外，作為降低成本的材料，還有的使用了降低Cr量的SUS429（15Cr）系不銹鋼。采用雙重管的排氣歧管通常是內(nèi)管使用奧氏體系不銹鋼，外管使用鐵素體系不銹鋼。
1.2前管
前管使用的材料有SHU409L、SUS436L（17Cr-1Mo-LC，N），SUS430J1L等鐵素體系不銹鋼，但在采用中空雙重時(shí)，還有的使用奧氏體系不銹鋼作內(nèi)管。
作為今后的發(fā)展趨勢(shì)，低成本、抗氧化性和熱疲勞特性好的鐵素體系不銹鋼毫無疑問將成為主流。尤其是，由于排氣溫度的高溫化和管子的薄壁化，可以認(rèn)為將采用高溫性能更好的鋼種，如SUS429級(jí)。
1.3撓性管
撓性管由蛇腹?fàn)畹碾p重管和用不銹鋼鋼絲網(wǎng)將其包裹起來的外編帶構(gòu)成。從使用性能來看，要求具有高溫疲勞性，為了做成蛇腹形狀，還要求它具有加工性。尤其是，在寒冷地區(qū)為防止道路凍結(jié)使用了化雪鹽，因此要求管的外側(cè)還應(yīng)具有耐高溫鹽害腐蝕性。 使用的材料主要是SUS304。但是，由于在寒冷地區(qū)為防止道路凍結(jié)使用了化雪鹽，要求管的外側(cè)還應(yīng)具有耐高溫鹽害腐蝕性，因此使用了添加Si、增加Ni添加量的耐高溫鹽害腐蝕性能更高的SUS XM15J1。最近，開始已使用SUS316L（18Cr-12Ni-2.5No-LC），其價(jià)格比SUS XM15J1更便宜，抗晶界腐蝕性比SUS304更高。
1.4催化轉(zhuǎn)換器（催化載體和催化轉(zhuǎn)換器外殼）
為減少汽車排出的廢氣對(duì)空氣的污染，安裝了被稱作“催化轉(zhuǎn)換器”的排氣凈化系統(tǒng)。催化轉(zhuǎn)換器安裝在排氣歧管下面或底盤下面等，因此要能夠經(jīng)受住高溫和振動(dòng)等苛刻條件的考驗(yàn)。對(duì)于催化載體，在使用了鐵素體系不銹鋼箔材制作的金屬載體。使用鐵素體系不銹鋼箔材的原因是它的熱沖擊特性小且熱容量小的緣故。金屬載體由采用不銹鋼鋼箔制作的蜂窩狀型芯和采用不銹鋼鋼板制作的外殼構(gòu)成。蜂巢上的型芯是把平箔材和波浪狀箔材卷起后通過釬焊等焊接結(jié)合而成的。外殼要求具有高溫強(qiáng)度、耐高溫鹽害性加工性。
對(duì)于箔材的要求 是抗氧化性要好，因此使用了Fe-Cr-Al系鐵素體不銹鋼。具有代表性的鋼種是Fe-20Cr-5Al合金。為提高氧化皮膜的密封性，還有的添加了少量Hf、Y、Ce等稀土類金屬元素（REM）。今后對(duì)抗氧化性的要求將會(huì)進(jìn)一步提高。
對(duì)于催化轉(zhuǎn)換器的外殼，大部分是使用SUS430（17Cr）系不銹鋼，但隨著排氣溫度的升高，目前還有的正在使用SUS430J1L或SUS429系等高溫特性更好的鐵素體系不銹鋼。
1.5中心管
中心管所用的材料，以前是采用熱浸鍍鋁鋼板，由于對(duì)管的內(nèi)外面采取了防濕氣腐蝕的措施，因此不銹鋼的使用量劇增，主要是使用SUS410（13Cr）系不銹鋼、SHU409L和SUS430系不銹鋼。
1.6主消音器
目前主消音器用材料主要是SUS436L，但為了降低成本，減少M(fèi)o的SUS432系不銹鋼（17Cr-0.5Mo）的使用量正在增加。對(duì)于外殼和末端板等，從美觀和防腐蝕措施來看，還有的使用鍍鋁不銹鋼。
1.7末端管
由于末端管的使用溫度低，因此從材料的性能來看，使用鍍鋁鋼板就可以了，但是，從圖案性的方面來看，有的使用SUS409L和SUS430系等高純度鐵素體系不銹鋼，有的則使用奧氏體系的SUS304不銹鋼。在對(duì)圖案有特別要求的情況下，還有的使用鍍Cr不銹鋼鋼管或熱浸鍍鋁不銹鋼鋼管。
二、設(shè)計(jì)（論文）目的、意義
北方冬季，環(huán)境溫度較低，汽車尾氣中的水蒸汽就會(huì)在排氣管壁冷凝成水滴，并且隨排氣流至路面，尤其針對(duì)使用乙醇汽油的車輛。乙醇汽油作為一種車用清潔燃料，其富含氧元素，但乙醇汽油燃燒的排放物中生成的水分也較多，受周圍的環(huán)境溫度以及排氣降噪能量轉(zhuǎn)換的影響，汽車的排氣管會(huì)向外滴水，這是一個(gè)很普遍的現(xiàn)象
因此，針對(duì)東北寒冷的冬季，在盡量少的影響原有排氣系統(tǒng)下，如何改進(jìn)排氣系統(tǒng)以減少或消除汽車燃燒乙醇汽油所排除的水分導(dǎo)致的路面結(jié)冰問題，對(duì)乙醇汽油在寒冷地區(qū)的應(yīng)用，及道路的交通擁擠問題的緩解有著重大而深遠(yuǎn)的意義。
二、設(shè)計(jì)（論文）的基本內(nèi)容、擬解決的主要問題
設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容：
1) 設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案確定汽車排氣管中水蒸氣液化的臨界點(diǎn)
2) 消音器制作加工工藝改進(jìn)設(shè)計(jì)；
3）實(shí)驗(yàn)臺(tái)各機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)及總體布局；
4) 實(shí)驗(yàn)臺(tái)整體校核；
擬解決的主要問題
1)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，通過試驗(yàn)方案來確定排氣管中水蒸氣液化的臨界點(diǎn)；
2) 查找資料，擇材料涂層，研究材料涂層保溫特性以及熱傳遞效率；
3) 探索汽車尾氣排放消音降噪控制理論及方法；
4) 消音器制作加工工藝改進(jìn)及設(shè)計(jì)
5）試驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)及校核；
3、 技術(shù)路線（研究方法）
整體方案的確定
設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案
乙醇汽油燃燒特性
汽車尾氣排放消音降噪控制理論及方法
5) 消音器制作加工工藝改進(jìn)及設(shè)計(jì)
消音器制作加工工藝改進(jìn)及設(shè)計(jì)
利用AUTOCAD繪圖
完成畢業(yè)設(shè)計(jì)和設(shè)計(jì)說明書
四、進(jìn)度安排
（1） 第1周( 3月1日~3月7日)：查閱參考資料，收集相關(guān)技術(shù)資料，了解冬季汽車尾氣排放特征，熟悉乙醇汽油燃燒理化特性。
（2） 第2周( 3月8日~3月14日)：結(jié)合任務(wù)書制定設(shè)計(jì)方案，撰寫開題報(bào)告。
（3） 第3周(3月15日~3月21日)：設(shè)計(jì)試驗(yàn)方案，確定汽車排氣管中水蒸氣液化成水滴的臨界點(diǎn)。
（4） 第4周( 3月22日~3月28日)：根據(jù)設(shè)計(jì)方案，研究乙醇汽油燃燒理化特性分析；
材料涂層保溫特性分析以及熱傳遞效率分析。
（5） 第5周(3月29日~4月4日)： 繪制圖紙，研究汽車尾氣排放消音降噪控制理論及方法
（6） 第6周(4月5日~4月11日)：繼續(xù)繪制圖紙。進(jìn)行消音器制作加工工藝改進(jìn)及設(shè)計(jì)。
（7） 第7周(4月12日~4月18日)：繪制零件圖，繼續(xù)繪制圖紙。對(duì)實(shí)驗(yàn)臺(tái)進(jìn)行設(shè)計(jì)及校核，撰寫設(shè)計(jì)說明書
（8） 第8周(4月19日~4月25日)：接受中期檢查。
（9） 第9周(4月26日~5月2日)：對(duì)中期檢查的不足之處進(jìn)行修改。
（10）第10周(5月3日~5月9日)：對(duì)設(shè)計(jì)草圖進(jìn)行修改，進(jìn)一步完善設(shè)計(jì)。
（11）第11周(5月10日~5月16日)：進(jìn)行相關(guān)校核。
（12）第12周( 5月17日~5月23日)：完成設(shè)計(jì)圖紙及說明書初稿。
（13）第13周( 5月24日~5月30日)：說明書及圖紙送審，根據(jù)審閱老師意見進(jìn)行修改。
（14）第14周( 5月31日~6月6日)：預(yù)答辯。
（15）第15周( 6月7日~6月13日)：修改預(yù)答辯中發(fā)現(xiàn)的問題準(zhǔn)備答辯。
（16）第16周( 6月14日~6月20日)：修改預(yù)答辯中發(fā)現(xiàn)的問題準(zhǔn)備答辯。
（17）第17周( 6月21日~6月27日)：答辯。
五、參考文獻(xiàn)
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15. Hakan Bayraktar．Experimental and Theoretical Investigationof Using Gasoline-ethanol Blends in Spark-ignition Engines［J］．Renewable Energy，2005，30（11）：1733 1747．
六、備注
指導(dǎo)教師意見：
簽字： 年 月 日