汽車排氣系統(tǒng)設(shè)計與開發(fā)工程規(guī)范

1、長城汽車股份有限公司 發(fā)布20xx-xx-xx實施20xx-xx-xx發(fā)布汽車排氣系統(tǒng)設(shè)計與開發(fā)Exhaust System Design & DeveloppingQ/CC XXXXX201XQ/CC長城汽車股份有限公司企業(yè)標準前 言II1 范圍12 規(guī)范性引用文件13 術(shù)語14 一般要求25 項目實施內(nèi)容及程序36 設(shè)計開發(fā)主要工具與試驗/測試設(shè)備要求47 坐標系與有限元幾何結(jié)構(gòu)58 排氣系統(tǒng)CAE結(jié)構(gòu)分析69 系統(tǒng)試驗方法與要求6附錄A 排氣系統(tǒng)正向設(shè)計開發(fā)程序流程圖7附錄B 排氣系統(tǒng)逆向設(shè)計開發(fā)程序流程圖8附錄C 排氣系統(tǒng)主要試驗/測試設(shè)備/儀器要求9附錄D 排氣系統(tǒng)開發(fā)資料準

2、備清單10前 言為規(guī)范汽車排氣系統(tǒng)設(shè)計與開發(fā)，特制定本標準。本標準起草時主要參考了國內(nèi)外主要汽車生產(chǎn)企業(yè)和排氣系統(tǒng)企業(yè)的最新相關(guān)工程規(guī)范。本規(guī)范由長城汽車股份有限公司 提出。本規(guī)范由長城汽車股份有限公司 歸口。本標準起草單位：長城汽車股份有限公司 。本標準主要起草人： 。汽車排氣系統(tǒng)設(shè)計與開發(fā)工程規(guī)范1 范圍本標準規(guī)定了汽車排氣系統(tǒng)設(shè)計與開發(fā)的基本內(nèi)容與要求。本標準適用于M 類和N 類機動車輛用的排氣系統(tǒng)設(shè)計與開發(fā)。2 規(guī)范性引用文件下列文件中的條款通過本標準的引用而成為本標準的條款。凡是注日期的引用文件，其隨后所有的修改單（不包括勘誤的內(nèi)容）或修訂版均不適用于本標準，然而，鼓勵根據(jù)本標準達成

3、協(xié)議的各方研究是否可使用這些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本適用于本標準。GB18352.3 輕型汽車排氣污染物排放限值與試驗方法（中國、階段）GB1495 汽車加速行駛車外噪聲限值與試驗方法GB16170 汽車定置噪聲限值GB/T 14365 車輛定置噪聲測試方法QC/T 631 汽車消聲器總成技術(shù)條件與試驗方法GB/T 15089 機動車輛及掛車分類GB/T 18297 汽車發(fā)動機性能試驗方法Q/CC JT003 汽車消聲器技術(shù)條件3 術(shù)語3.1汽車排氣系統(tǒng)安裝在車輛底盤上，用于控制車輛排氣污染和排氣噪聲的裝置。它由歧管、排氣后處理裝置（含汽油車催化轉(zhuǎn)化器、柴油車后處理裝

4、置等）、消聲器、排氣管總成、柔性管和懸掛總成等零部件組成。3.2排氣消聲器將發(fā)動機燃燒后的廢氣向大氣排出裝置中可有效降低排氣氣流噪聲的整體部件。排氣消聲器一般包括從消聲器進氣口到出氣口的整個消聲器部件，不包括發(fā)動機排氣歧管和排氣管。3.3排氣后處理裝置安裝在排氣系統(tǒng)上，能通過各種理化作用來降低排氣中污染物排放量的裝置。3.4正向設(shè)計開發(fā) 指與車輛/或發(fā)動機同步開發(fā)，按項目設(shè)計任務(wù)書/或技術(shù)協(xié)議（含附件）提供的技術(shù)參數(shù)，并按本標準規(guī)定的內(nèi)容、程序和要求達到客戶所滿意的產(chǎn)品性能和質(zhì)量（包括可靠性和生產(chǎn)一致性）的過程。3.5逆向設(shè)計開發(fā) 指車輛/或發(fā)動機已定型且有原型車/或原型機配置的排氣系統(tǒng)，按項

5、目設(shè)計任務(wù)書/或技術(shù)協(xié)議（含附件）提供的技術(shù)參數(shù)，并按本標準規(guī)定的內(nèi)容、程序和要求進行優(yōu)化達到客戶所滿意的產(chǎn)品性能和質(zhì)量（包括可靠性和生產(chǎn)一致性）的過程。3.6計算機輔助分析（CAE）CAE分析是基于有限元法的理論，利用計算機建立計算模型并進行模擬仿真分析，對產(chǎn)品進行性能和安全可靠性分析，及早發(fā)現(xiàn)設(shè)計中的不足，預測產(chǎn)品可能出現(xiàn)的缺陷，及早進行預防和改進設(shè)計。3.7設(shè)計驗證（DV）指應(yīng)用本標準規(guī)定的試驗/或測試方法、試驗設(shè)備/或儀器，通過實際評測獲得數(shù)據(jù)，以此來驗證設(shè)計開發(fā)方案準確性的一種過程。3.8產(chǎn)品驗證（PV）指應(yīng)用本標準規(guī)定的試驗/或測試方法、試驗設(shè)備/或儀器，通過實際評測獲得數(shù)據(jù)，以此

6、來驗證產(chǎn)品工藝可靠性和一致性的一種過程。3.9白噪聲指功率譜密度在整個頻域內(nèi)均勻分布的噪聲。4 一般要求 4.1 基本要求4.1.1排氣系統(tǒng)設(shè)計與開發(fā)應(yīng)符合本規(guī)范的規(guī)定，并按照經(jīng)規(guī)定程序批準的設(shè)計開發(fā)任務(wù)書/或按照供需雙方會簽的技術(shù)文件（含技術(shù)圖樣/或?qū)嵨铮┻M行正向/或逆向設(shè)計和開發(fā)。4.1.2 排氣系統(tǒng)設(shè)計與開發(fā)(尤其是逆向開發(fā))前必須完成下列工作：4.1.1.1 排氣系統(tǒng)整車裝配生產(chǎn)線實地可裝配性測試；4.1.1.2 排氣系統(tǒng)技術(shù)資料準備（詳見附錄D）.4.2 項目組組成及職責排氣系統(tǒng)設(shè)計開發(fā)由項目組負責，實行項目組長負責制。4.2.1項目組長：由主管技術(shù)的企業(yè)最高領(lǐng)導（技術(shù)總監(jiān)/或總工？

7、）擔任，負責項目總計劃和技術(shù)方案的審批、技術(shù)資源的調(diào)配、設(shè)計開發(fā)節(jié)點控制、項目費用預算計劃制定和費用支付審批，以及對外技術(shù)交往（如與主機廠/或客戶開展的技術(shù)方案論證會等）。4.2.2 項目組副組長：負責項目總計劃和技術(shù)方案的制定和落實。4.2.3 項目組主要構(gòu)成須包括企業(yè)內(nèi)所有職能部門（技術(shù)中心、質(zhì)量部、財務(wù)部、工藝部門、采購部等），并由該部門的主要領(lǐng)導/或由該部門領(lǐng)導直接委派的項目工程師擔任項目組員。負責本業(yè)務(wù)領(lǐng)域里所有工作任務(wù)的落實。4.3 項目例會制度4.3.1 項目設(shè)計開發(fā)實行項目例會制度，其主要內(nèi)容包括技術(shù)方案（含方案配置、試驗/測試計劃等）的討論和論證、項目計劃實施中存在的問題及解

8、決辦法等。4.3.2 項目例會每周舉行一次，由項目組長/或副組長主持。項目組應(yīng)利用每日早會報告前一天項目進展情況和須項目組協(xié)調(diào)的事宜，以便及時發(fā)現(xiàn)、及時解決問題。4.4 項目報告制度4.4.1 項目報告按企業(yè)報告相關(guān)制度執(zhí)行。4.4.2 項目報告由各項目成員在完成各階段任務(wù)后撰寫，并上交項目組領(lǐng)導審批：4.4.2.1 項目概念設(shè)計和預工程分析技術(shù)方案報告由技術(shù)中心負責撰寫，它包括：l 結(jié)構(gòu)計算/或分析（CAE）報告l 消聲性能（NVH）計算/或分析報告l 樣件（包括排氣系統(tǒng)、催化器和消聲器）性能評測報告（逆向設(shè)計開發(fā)時）l DFEMA和質(zhì)量體系報告l 試驗/測試報告等4.4.2.2 項目概念設(shè)

9、計和預工程分析工藝文件報告（包括產(chǎn)品工藝流程圖、生產(chǎn)工時、材料消耗、設(shè)備折舊、模具工裝準備等）由工藝部門撰寫。4.4.2.3 項目概念設(shè)計和預工程分析財務(wù)報告由財務(wù)部負責撰寫。4.4.2.4 項目概念設(shè)計和預工程分析總報告由項目組撰寫。4.4.3 項目報告（包括書面、電子文檔等）由技術(shù)中心技術(shù)情報室按企業(yè)文件管理辦法和保密規(guī)定統(tǒng)一管理。5 項目實施內(nèi)容及程序5.1 項目實施分為概念設(shè)計、預工程分析及方案評審階段、項目實施準備階段、項目實施和設(shè)計驗證（DV）階段和產(chǎn)品驗證（PV）階段四大階段。5.2 概念設(shè)計、預工程分析及方案評審階段內(nèi)容5.2.1 正向設(shè)計與開發(fā)l CAD三維模型設(shè)計l GT-

10、power消聲器預設(shè)計與分析l 催化器/或柴油車后處理裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計l CAE系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計與預工程分析l CAD三維模型和二維圖紙制作l 產(chǎn)品設(shè)計驗證試驗/或測試計劃（ADV）l 產(chǎn)品預工程工藝流程圖l 產(chǎn)品預報價材料l DFEMA文件l 項目節(jié)點計劃l 概念設(shè)計、預工程分析及預工程方案報告編制與審核l 概念設(shè)計、預工程方案評審5.2.2 逆向設(shè)計與開發(fā)l 樣件型架制作l 消聲器性能（包括定置噪聲、車外加速噪聲、插入損失、排氣背壓等）測試l 樣件測繪l CAD三維模型設(shè)計l GT-power消聲器優(yōu)化預設(shè)計與分析l 催化器/或柴油車后處理裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計l CAE系統(tǒng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計與預工程分析l 產(chǎn)品

11、設(shè)計驗證試驗/或測試計劃（ADV）l 產(chǎn)品預工程工藝流程圖l 產(chǎn)品預報價材料l DFEMA文件l 項目節(jié)點計劃l 概念設(shè)計與預工程分析及預工程方案報告編制與審核l 概念設(shè)計與預工程方案評審l 預工程方案評審5.3 概念設(shè)計與預工程分析及預工程方案評審階段實施程序5.3.1 正向設(shè)計與開發(fā)按附錄A執(zhí)行。5.3.2 逆向設(shè)計與開發(fā)按附錄B執(zhí)行。5.4 項目實施準備階段包括：l 技術(shù)資料須按附錄D要求準備齊全l CAD三維數(shù)模和二維圖紙繪制與審核l 二級供應(yīng)商（包括催化劑載體、襯墊、原材料、柔性管、懸掛件等）考察和定點l 工藝文件編制l 模具、工裝準備l 產(chǎn)品正式報價材料5.5 項目實施和設(shè)計驗證（

12、DV）階段5.5.1 內(nèi)容l 各輪樣件制作l 消聲器調(diào)音建議l CAD三維數(shù)模和二維圖紙更新l 消聲器GT-power模擬計算l 手工樣件測評比對試驗（逆向設(shè)計開發(fā)時）l 系統(tǒng)和消聲器各輪方案優(yōu)化程序?qū)嵤﹍ 系統(tǒng)和消聲器各輪方案評審l 模具、工裝外協(xié)加工l 各輪樣件評測與送樣評審5.5.2 系統(tǒng)和消聲器各輪方案優(yōu)化程序?qū)嵤┎坏蒙儆谌啠ê?.5.3 系統(tǒng)和消聲器各輪方案優(yōu)化程序包括：l CAD三維數(shù)模和二維圖紙制作/或更新l 柔性管和懸掛器動態(tài)剛度、疲勞和動敏性、模態(tài)設(shè)計驗證（DV）測試l 系統(tǒng)和消聲器背壓、擴散噪聲、定置噪聲、車外加速噪聲和噪聲主觀評價設(shè)計驗證（DV）測試5.5.4 產(chǎn)品

13、設(shè)計驗證（DV）測試內(nèi)容應(yīng)以設(shè)計開發(fā)任務(wù)書/或技術(shù)協(xié)議規(guī)定的內(nèi)容為準。5.6 項目產(chǎn)品驗證（PV）階段5.6.1 內(nèi)容l 產(chǎn)品驗證測試（PV）和樣件制作l 系統(tǒng)模態(tài)測試l 系統(tǒng)試驗場數(shù)據(jù)采集與分析l 系統(tǒng)CAE試驗場針對模擬和動態(tài)疲勞測試l 程序載荷譜制作、消聲器和懸掛桿動態(tài)疲勞測試l 產(chǎn)品測試報告和分析報告撰寫及審核l 項目總結(jié)報告撰寫及審核5.6.2 產(chǎn)品驗證（PV）測試內(nèi)容應(yīng)以設(shè)計開發(fā)任務(wù)書/或技術(shù)協(xié)議規(guī)定的內(nèi)容為準。6 設(shè)計開發(fā)主要工具與試驗/測試設(shè)備要求6.1 軟件工具功能軟件名稱應(yīng)用類別CADAuto CAD、UG、Catia2D、3D振動疲勞Nastran,Hyperworks,

14、 Ansys, I-deas, n-Code, Abaqus, and RLDA靜態(tài)、模態(tài)、頻率和瞬態(tài)響應(yīng)、動態(tài)疲勞、噪音振動、熱效應(yīng)、板殼成形、優(yōu)化設(shè)計、機動性、程序載荷譜、部件和焊接件的SN 疲勞特性等振動噪聲Lamps, GT-Power, Wave, ABAQUS消聲器調(diào)音、排氣系統(tǒng)聲學、輻射性噪音、系統(tǒng)急促噪音、回響共振、振動靈敏性等動態(tài)流體Lamps,GT-Power,Wave, Star-CD, Ansys流體背壓、流體壓降、流體均勻性、流體損失、流體溫度等熱效應(yīng)TMG, Abaqus, Nastran熱傳導、熱輻射、熱傳遞，及其熱應(yīng)力和熱疲勞等6.2 主要試驗/測試設(shè)備 見附錄

15、C。7 坐標系與有限元幾何結(jié)構(gòu)7.1 坐標系坐標系原點在前軸的中心。方向是： X軸：后軸； y軸：車輛右側(cè)； Z軸：車輛頂端一側(cè)7.2 有限元幾何結(jié)構(gòu) 7.2.1 面單元（shell) 7.2.1.1 網(wǎng)格值指南：l 翹曲£ 15 ° l 在三角形的角度： 20 ° 140 °l 在四邊性的角度：30 ° 150 °一般45 ° 135 °高應(yīng)力梯度區(qū)域 即支架雅可比 0.5l 各種區(qū)域的邊緣長度：l 低負荷或平滑拓撲： 10 - 15毫米l 高負荷或曲線拓撲： 1 - 4毫米-連接管道和錐體，錐體表面 4至6毫米

16、-錐體 4至6毫米-曲線拓撲區(qū)域的表面 4至6毫米-平滑拓撲區(qū)域的表面 8至10毫米-支架，托架 1至3毫米-歧管 約 3毫米-管： 按照本指南，光滑區(qū)域：在圓周上24單元曲線或有深刻印象區(qū)域：加倍（可能3倍 ）的單元數(shù)重要位置的前面幾行做細化，并在在一步進行。l 一般的網(wǎng)格應(yīng)該是均勻的以適應(yīng)拓撲并且預計高應(yīng)力的區(qū)域的網(wǎng)格應(yīng)該細化。三角要素應(yīng)避免以及沒有任何理由變化網(wǎng)格的密度。l 在預計高應(yīng)力區(qū)域（個別高塑性應(yīng)變區(qū)域），三角形是不允許的。在特殊情況下，網(wǎng)格必須進行調(diào)整在計算以后。l 三角形的比例£2.0 l 在整個排氣系統(tǒng)表面朝向要一致。l 面單元絕不能有一個偏移量（在bulk文件）

17、 。建議使用中間面畫網(wǎng)格。7.2.2 多點約束單元（MPC） 多點約束單元（RBE2單元除外）應(yīng)該慎重應(yīng)用 ，因為檢查錯誤困難，建議不用。7.2.3 .非結(jié)構(gòu)質(zhì)量塊（mass） 非結(jié)構(gòu)質(zhì)量塊應(yīng)慎用因為可能導致混亂的結(jié)果。 8 排氣系統(tǒng)CAE結(jié)構(gòu)分析8.1 CAE分析內(nèi)容8.1.1 懸掛器和軟管的剛度分析： 剛度設(shè)計及其論證8.1.2 懸掛桿的設(shè)計分析：動態(tài)剛度、靈敏性、模態(tài)、疲勞8.1.3 消聲器的設(shè)計分析：局部模態(tài)、疲勞8.1.4 系統(tǒng)靜態(tài)分析： 位移、應(yīng)力、支反力、懸掛優(yōu)化8.1.5 系統(tǒng)的運動包絡(luò)面分析：最大位移和應(yīng)力8.1.6 系統(tǒng)模態(tài)分析： 懸掛位置和數(shù)目、怠速噪聲避免系統(tǒng)頻率、系統(tǒng)

18、振型、關(guān)鍵區(qū)域8.1.7 系統(tǒng)動態(tài)支座反力分析：系統(tǒng)對底盤的振動共鳴、怠速范圍內(nèi)的系統(tǒng)模態(tài)的重要性8.1.8 系統(tǒng)動態(tài)疲勞分析：垂直方向3G的隨機振動8.2 CAE分析輸入要求 l 理論單位加速度l 試驗場實測加速度l 振動平臺的加速度 l 加速的白噪聲l 發(fā)動機的振動激勵8.3 CAE分析判別標準根據(jù)主機廠/或客戶給定要求。9 系統(tǒng)試驗方法與要求9.1 催化轉(zhuǎn)化器按Q/CCXXX執(zhí)行。9.2 排氣消聲器按Q/CCXXX執(zhí)行。附錄A 排氣系統(tǒng)正向設(shè)計開發(fā)程序流程圖圖示： 輸入流程線； 輸出流程線； 返回否決線； 程序輸入端； 輸出文件。附錄B 排氣系統(tǒng)逆向設(shè)計開發(fā)程序流程圖圖示： 輸入流程線；

19、 輸出流程線； 返回否決線； 程序輸入端； 輸出文件。附錄C 排氣系統(tǒng)主要試驗/測試設(shè)備/儀器要求C1 燃燒器C1.1 技術(shù)參數(shù)如下： 輸出氣體溫度：450-950ºC 輸出流量： 2.0 -5.4m3/minC1.2 廢氣發(fā)生器的輸出溫度和流量應(yīng)在規(guī)定技術(shù)參數(shù)范圍內(nèi)可以調(diào)整。C2 振動試驗機 加速度： 5 - 60 G 頻率： 50 150HzC3 加載器應(yīng)用負載范圍為0 - 2200 N。 C4冷流動試驗臺流量為130 scfm C5 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)可同時采集多路、連續(xù)數(shù)據(jù)（如溫度、壓力、轉(zhuǎn)速等）。 排氣模擬發(fā)生器設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)800至850 75至125毫米的面積在所需的熱循環(huán)時期的試驗（如柔性管） 半消聲室聲級計C9 發(fā)動機測功機C10 排氣系統(tǒng)模態(tài)試驗機附錄D 排氣系統(tǒng)開發(fā)資料準備清單 排氣系統(tǒng)開發(fā)發(fā)