摩托車排氣背壓影響試驗范文

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摘要：將摩托車用金屬載體放入背壓操作臺的裝置中，選定壓力范圍，選擇自動模式下的定流量模式，給定流量值，進行不同結構參數載體背壓數據的分析比較，研究結果表明：載體結構參數對排氣背壓的影響顯著，目數越多、箔片越厚、長度越長、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。

關鍵詞：載體;結構;排氣背壓

1概要

隨著我國工業現代化進程的縱深發展，人們生活水平的不斷提高，能源和環境問題日益突出，在環境保護已成為基本國策的大背景下，我國的排放法規的日益嚴格，給摩托車的發展帶來了巨大挑戰，伴隨著今年國四法規的實施，耐久里程的增加，對觸媒的要求也隨之提高。面對國四以及緊接而來的國五，使用載體涂覆催化劑來降低排放是必要的手段之一，摩托車在增加載體后對排氣背壓肯定是有影響的。目前，國內對于載體結構的研究已經比較成熟，但載體本身對排氣背壓影響的試驗研究較少，本文基于背壓測試裝置，研究載體參數變化對排氣背壓的影響，為實際載體應用中的選型和設計提供參考。

2載體結構對排氣背壓的影響

隨著排放法規的加嚴，氣體污染物排放限值越來越嚴格，國三升級國四后的法規變化[1]見表1,。國三升級國四，摩托車發動機本體保持不變，電噴系統全面使用，但完全靠電噴系統的優化不足以完全達到法規的要求，需要觸媒具有更強的轉化能力。排放升級從優化觸媒出發，一方面是優化載體，增大載體的體積，此優化勢必會對消聲器的排氣背壓帶來一定的影響，如果載體的直徑相同，增加載體的長度，阻力會變大，排氣阻力的增加會給發動機帶來不利影響[2]，隨著載體長度的增加，壓力損失會增大,導致發動機的功率下降，油耗上升，同時也會增加觸媒的成本；如果載體的體積相同，隨著長徑比的增大，壓力損失也增大，而長徑比小時，載體的直徑大，必須要求消聲器有大的安裝空間，因此，優化載體時應當充分考慮觸媒的轉化效率與底盤和發動機的匹配[3]；另一方面是優化貴金屬的配方和含量。本文從優化載體結構的角度出發，在滿足法規排放要求的前提下，對比幾種常用載體規格對排氣背壓的影響，進行總結整理，發現排氣背壓的大小與載體的結構有直接關系，通過選用合適的載體結構，可以優化消聲器的排氣背壓至設計目標，這將有利于減少摩托車發動機的功率損失，使發動機的動力性能充分發揮[4]。影響消聲器排氣背壓的載體結構參數主要有：長度、直徑、目數、箔片厚度等，所以，為了滿足設計要求，必須要選擇合適的載體結構。載體規格選取見表2。

3試驗研究及結果分析

3.1試驗裝置與試驗方案a)方案一將金屬載體S1-S5，T1放入背壓操作臺的裝置中，見圖1，選定壓力范圍5kPa/10kPa,選擇自動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，在載體前段設置壓力檢測點，實驗開始后，圖表會記錄下各流量點的壓力值。b)方案二將金屬載體T2、T3、S6裝入消聲器，見圖2，將消聲器安裝在某190排量的發動機上進行實車驗證，在載體前段設置壓力檢測點，發動機轉速從怠速狀態升至最大轉速，記錄下不同轉速時的背壓值。

3.2試驗數據與分析本文在以上兩種試驗方案上分別進行了不同結構參數載體的背壓測試，并進行了對比分析。如圖3所示，在載體其它結構參數相同的前提下，雙S型載體（S1）與同心圓型載體（T1）在背壓操作臺上進行不同流量下的背壓測試，隨流量的增加，兩種結構載體的背壓都呈上升趨勢，同流量的狀態下，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，在載體其它結構參數相同的前提下，不同目數的載體在背壓操作臺上進行不同流量下的背壓測試，隨流量的增加，兩種目數雙S型載體的背壓圖3雙S型與同心圓型載體的背壓值對比都呈上升趨勢，同流量的狀態下，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，兩種目數載體的背壓差呈減小趨勢。如圖5所示，在載體其它結構參數相同的前提下，不同箔片厚度的載體在背壓操作臺上進行不同流量下的背壓測試，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，同流量的狀態下，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，在載體其它結構參數相同的前提下，不同長度的載體在背壓操作臺上進行不同流量下的背壓測試，隨流量的增加，兩種長度雙S型載體的背壓都呈上升趨勢，背壓差呈先降后升的趨勢，最小背壓差為2%，最大背壓差為21%，同流量的狀態下，100mm載體（S4）的背壓都要大于80mm載體（S1）的背壓。如圖7所示，在載體其它結構參數相同的前提下，不同目數、直徑、型式的載體在發動機臺架上進行的消聲器背壓測試，隨發動機轉速的增加，消聲器的背壓都呈上升趨勢。3500r/min以下，背壓差別不明顯，從總體曲線來看：同尺寸參數的T3與S6相比，在各個轉速階段，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、目數少、同心圓型載體（T2）的消聲器背壓最大，說明此階段載體直徑大小對排氣背壓的影響力大于載體的目數和型式；在5000r/min以下、9000r/min以上，裝載直徑大、目數多、雙S型載體（S6）的消聲器背壓最大，說明此階段載體型式對排氣背壓的影響力大于載體的目數和直徑。

4結論

a)相同測試條件下，目數越多、箔片越厚、長度越長、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，相互關系可總結如表3。b)從有利于減少發動機的功率損失考慮，在設計消聲器及載體時盡量考慮選用背壓小的載體結構。c)在選擇載體結構參數時，還要充分考慮搭載的發動機特性以及與ECU程序的匹配情況，在滿足法規排放要求的前提下來選擇。

參考文獻

[1]GB14622—2016摩托車污染物排放限值及測量方法（中國第四階段）.中國：環境保護部，2016

[2]帥石金，王建昕，莊人雋.車用催化器流場數值模擬及其在結構優化設計中的應用.內燃機學報，2000

[3]劉彪，梁昱，周立迎.催化轉化器載體對流場及壓力損失的影響.湖南大學學報，2004

[4]董森，袁兆成.汽油機排氣消聲器對動力性能影響的模擬分析.現代車用動力，2011

作者：張丹 單位：新大洲本田摩托