汽油增压发动机排气歧管隔热罩开裂故障分析.pdf

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1、第2期2016年4月内燃机IntemalCombustionEnginesNo．2Apr．2016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)摘要：某四缸汽油增压发动机在搭载某款SUv整车耐久试验过程中，排气歧管隔热罩出现开裂现象，通过分析此隔热罩的共振特性、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屈服极限，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

2、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。关键词：增压汽油机；隔热罩开裂；疲劳因子；疲劳应力中图分类号：T“18文献标识码：B文章编号：1000—6494(2016)02—0059—04HeatInsulationCoVerFatiglleAnalysisofTurbo—chargedGasolineEngineCHENY删，YANGHon舀ian，SUNXiaowei，SHITao，ZHAOYuzhen，LIUJunjie(R&DCenterofGrealWallMotorCompany’AutomotiveEngineeringTechni

3、calCenterofHebei，Baoding071000)Abstract：Heatinsulationcoverofacertainturbo—chargedgasolineenginecrackedwhiletheen西newasmountedonsportutilityvehicled删ngtheendurancetest．ModalaIlalysis0ftheheatinsulationcovershowstllatresonanceisnotthecauseofthecmck．Thedef0咖ationofthetempefaturecycleleadscothesn．ess0

4、fdbswhichexceedstheyieldstrengt}lofmalerial．Anerthemodificationofthe曲sstmctureaccordingtothebenchmarken百ne，thestressof曲sdecrease．1'IlenewdesigIlgIl啪nteesthatthefatigues小tyfactorc肋satisfythevehicleendurancetestdemand．Nofatigueoccursdu打ngtheVehicleendurancetestanymore．Keywords：￡urbo—chargedg够出玎een昏ne

5、；heatinsulationcovercrack；f“igues如tyfactor；sⅡtss0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(1980一)，男，工程师，主要从事发动机NVH开

6、发工作。收稿日期：2015一12—07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l，裂纹自隔热罩中间竖筋自顶而下，贯通第一道横筋，长约50咖。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。内燃机2016年4月㈥l失效隔热罩发动机最高转速为5600r／rIlin，在全负荷时振动强度非常大，若发生共振，破坏能

7、力是非常大的。因此零部件设计时四缸发动机均要避开二阶工作频率，一般有1．4倍安全系数，所以隔热罩一阶模态要求大于26lHz。用CAE模态分析软件分析隔热罩模态，可以明确是否为共振破裂。从隔热罩工作环境来分析，与高达800℃的排气歧管紧邻，受热后膨胀，生产应力较大，可以通过CAE分析软件，计算出受热后应力分布图，对比材料屈服极限，研究膨胀量在开裂过程中的作用。2．1筋结构分析失效隔热罩(图2)有二条横筋，三条竖