第35卷(2013)第6期结构与可靠性
柴油机 Diesel Engine
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214063）
Vol. 35(2013)No. 6
摘要：在理论计算与分析的基础上，结合应用CFD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。
关键调：增压荣油机；排气歧管；CFD；设计；优化
中图分类号：TK423.4*5文献标识码：A文章编号：1001-4357(2013)06-0024-05
ExhaustManifoldDesign of Turbocharged Diesel Engine Ni Yongcheng, Yi Zhenggen, Fan Jiatian, Dong Xiaobin, Fu Liyun(FAW Wuxi Fuel Injection Equipment Research Institute, Jiangsu Wuxi 214063)
Abstract: On the basis of analysis and calculation, and combined with CFD calculation, the inner pressure of the exhaust manifold as well as the distribution of speed were simulated and analyzed. Based on the analysis results , optimization was carried out on the design of the exhaust manifold. Through the test of the engine per
fomance, the best structure was detemined which had satisfying results and achieved expected target. Keywords: turbocharged diesel engine; exhaust manifold; CFD; design; optimization
0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CFD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。
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
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：
（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。
2几种影响涡轮增压排气系统的因素 2.1排气歧管长度
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：2013-04-09：修回日期：2013-06-19
作者简介：倪永成（1981-），男，助理工程师，主要研究方向为发动机零部件结构设计，E-mail；ellnye@163.com。