第2期 2016年4月
内燃机
Intermal Combustion Engines
汽油增压发动机排气歧管隔热罩开裂故障分析
陈彦如，杨红天，孙小伟，石涛，赵玉振，刘俊杰
（长城汽车股份有限公司技术中心，河北省汽车工程技术研究中心，河北保定071000）
No. 2 Apr.2016
共振特性、应用环境、疲劳因素，结果表明隔热罩开裂不是由共振原因，而是由于起筋处疲劳应力超过了其材料的届服极限，在整车耐久变工况的冷热冲击下受排气歧管热膨胀量变化，产生撕裂。通过对比标杆机隔热罩筋结构，采用消减起筋
位置应力，根据整车试验标准计算失效时间及CAE中的疲劳因子分析进行校正方案设计，整改后通过整车耐久试验。关健调：增压汽油机；隔热罩开裂；疲劳因子；疲劳应力
中图分类号：TK418
文献标识码：B
文章编号：10006494（2016）02005904
Heat Insulation Cover Fatigue Analysis of
Turbo-chargedGasolineEngine
CHEN Yanru, YANG Hongtian, SUN Xiaowei, SHI Tao, ZHAO Yuzhen, LIU Junjie
( R&D Center of Great Wall Motor Company, Automotive Engineering Technical Center of Hebei, Baoding 071000) Abstract: Heat insulation cover of a certain turbocharged gasoline engine cracked while the engine was mounted on sport utility vehicle during the endurance test. Modal analysis of the heat insulation cover shows that resonance is not the cause of the crack. The deformation of the temperature cycle leads to the stress of ribs which exceeds the yield strength of material. After the modification of the ribs structure according to the benchmark engine, the stress of ribs decrease, The new design guarantees that the fatigue safety factor can
satisfy the vehicle endurance test demand. No fatigue occurs during the vehicle endurance test any more Keywords: turbocharged gasoline engine; heat insulation cover crack; fatigue safety factor; stress
0引言
发动机排气歧管为排气系统重要的组成部分，工作环境非常恶劣，是燃烧后高温、高压废气的通道，废气温度高达800℃左右。为降低排气歧管高温对机舱其它零部件的影响，需要在其表面设计安装一个隔热罩，减少热辐射的传播。隔热罩工作在高温、强振动的环境下，经长时间运行后容易发生开裂破坏现象。对薄壁件一般只进行模态分析，避开发动机二阶激励。但是排气歧管隔热罩受高温环境因素影响是必须要考虑的。所以通过实测隔热罩在极端的工况下（如冷热交变试验）、温
作者简介：陈彦如（1980－），男，工程师，主要从事发动机NVH开发工作。
收稿日期：2015-12-07 万方数据
度、振动参数，修正CAE软件计算时边界条件，得出隔热罩应力分布情况。再根据整车试验时间增加疲劳因子评价参数，修正设计方案，保证隔热罩
工作的可靠性。 1失效描述
某四缸汽油增压发动机在搭载一款SUV整车耐久试验过程中，排气歧管完好而隔热罩出现开裂现象，见图1，裂纹自隔热罩中间竖筋自项而下，贯通第一道横筋，长约50mm。此隔热罩为双层镀铝板结构。
2失效排查分析
隔热罩在竖筋中间裂开，若筋凸起设计不合理，冲压成形后，塑性变形内应力大，受拉扯后容易开裂。