張杰峰 韓振南

摘 要：進(jìn)氣系統(tǒng)的功能是向發(fā)動機(jī)提供清潔、充足的空氣，保證發(fā)動機(jī)正常工作，最大限度地降低發(fā)動機(jī)磨損。文章以某重卡自卸車為研究對象，主要對進(jìn)氣流量、管徑進(jìn)行匹配分析，為油濾的設(shè)計匹配提出計算方案和注意事項(xiàng)。

關(guān)鍵詞：進(jìn)氣系統(tǒng)；油浴復(fù)合式空氣濾清器；發(fā)動機(jī)；進(jìn)氣流量

引言

自卸車主要以匹配沙漠空氣濾清器為主，隨著產(chǎn)品市場的擴(kuò)大，在一些工況極為惡劣的地區(qū)（沙漠地區(qū)或礦區(qū)），油浴復(fù)合式空氣濾清器（簡稱油濾）能更好的適應(yīng)這種地區(qū)。油濾的粗濾效率比沙漠空濾要高，在同樣的工況下，客戶的濾芯保養(yǎng)更換頻率會下降，維護(hù)成本降低。因此，在工況極為惡劣的地區(qū)工作的車型，裝配油濾更加合理。

1 進(jìn)氣系統(tǒng)的概述

進(jìn)氣系統(tǒng)的作用是向發(fā)動機(jī)提供清潔、干燥、溫度適宜的空氣，最大限度的降低發(fā)動機(jī)磨損，使發(fā)動機(jī)保持最佳的工作性能[1]。統(tǒng)計表明，發(fā)動機(jī)的早期磨損、煙大、油耗高、無力等故障，絕大多數(shù)情況與進(jìn)氣系統(tǒng)設(shè)計布置不合理有關(guān)，所占比例在85%以上[2]。

2 油浴復(fù)合式空濾器

油濾的工作原理：發(fā)動機(jī)工作時，空氣沿著進(jìn)氣道向下運(yùn)動，首先進(jìn)入油浴過濾裝置，空氣中一部分灰塵在氣流與下殼體內(nèi)的油撞擊后被油黏附，另一部分灰塵隨氣流對油面進(jìn)行撞擊產(chǎn)生油霧，將黏附在金屬網(wǎng)上的灰塵洗刷下來，形成油浴現(xiàn)象，增強(qiáng)了濾清效果。經(jīng)過油浴過濾的空氣，隨即通過吸氣管進(jìn)入紙質(zhì)過濾裝置。過濾后的純凈空氣進(jìn)入發(fā)動機(jī)。

3 油濾校核選型

油濾的選型主要根據(jù)車型設(shè)計要求，選擇匹配發(fā)動機(jī)最大馬力對油濾的進(jìn)氣流量、進(jìn)氣速度進(jìn)行匹配計算校核，最終選擇合適油濾。

3.1 空濾器選擇準(zhǔn)則

空濾器選取時應(yīng)滿足以下要求：

（1）根據(jù)《空氣濾清器試驗(yàn)性能方法》進(jìn)行試驗(yàn)時，空氣濾清器必須有效除去進(jìn)氣中99.6%以上的懸浮灰塵顆粒。

（2）空氣濾清器的額定空氣流量必須大于發(fā)動機(jī)在額定功率下的空氣流量，并且進(jìn)氣阻力應(yīng)該小于4kPa。

（3）在各種運(yùn)行環(huán)境下，濾芯具有足夠長的使用壽命[3]。

3.2 進(jìn)氣流量校核

以某自卸車選配匹配濰柴336馬力渦輪增壓柴油發(fā)動機(jī)為例，對油濾的進(jìn)氣流量進(jìn)行校核：

Qve=P·ge·α·A0/（1000·γa）[4]，式中：

Qve-額定空氣體積流量，m3/h；

P-發(fā)動機(jī)額定功率，kW；

ge-發(fā)動機(jī)額定功率時的燃油消耗率，g/kW·h，（約230g/kW·h）；α-額定功率時的過量空氣系數(shù)（增壓發(fā)動機(jī)取2，增壓中冷發(fā)動機(jī)取2.1）；A0-燃燒1kg燃油所需的理論空氣量，kg/kg（柴油為14.3kg/kg）；γa-空氣密度，kg/m3，標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的空氣密度為1.2005kg/m3

因此由上式可得：發(fā)動機(jī)在額定轉(zhuǎn)速下所需的進(jìn)氣流量為：

Qve=336/1.35×230×2.1×14.3/（1000×1.2005）=1432m3/h

空氣濾清器除了向發(fā)動機(jī)氣缸提供空氣外，還向空氣壓縮機(jī)所需的空氣，此發(fā)動機(jī)所選空氣壓縮機(jī)為單缸機(jī)，額定轉(zhuǎn)速下所提供的空氣流量為：Qk=320L/min=19.2m3/h

因此整車進(jìn)氣系統(tǒng)所需提供的空氣流量為：

Q=Qve+Qk=1432+19.2=1451.2m3/h

在理論流量基礎(chǔ)上乘安全系數(shù)105%，最終空氣流量為：

Q=1451.2×105%=1523.76m3/h≈1524m3/h

3.3 進(jìn)氣口直徑校核

根據(jù)匹配要求，進(jìn)氣管路中空氣流速V應(yīng)小于25m/s，如果流速太大，會降低濾清效率，根據(jù)以下公式可得空氣管路最小直徑D（mm）：

1.27Q=D2V 滿足要求的最小空氣管路直徑為：D>146mm

3.4 油濾參數(shù)確定

通過市場調(diào)研選擇某供應(yīng)商現(xiàn)有油濾，油濾的主要參數(shù)如下：

（1）主要外形及接口參數(shù)

a.進(jìn)氣口尺寸（外徑，長圓孔）：120×260；

b.出氣口尺寸（外徑，長圓孔）：φ150。

（2）主要性能參數(shù)

a.額定流量1800m3/h；b.原始進(jìn)氣阻力（kPa）3.18；c.原始濾清效率（%）≥99.8；d.粗濾效率（%）≥96；e.失油率（%）≤0.5；f.流量阻力曲線如圖1。

圖1 流量阻力曲線

4 結(jié)論

選配的油濾最小出氣管直徑150mm，大于要求的146mm。通過流量阻力曲線校核，在流量為1524m3/h時，進(jìn)氣阻力小于3kPa，滿足該系列自卸車匹配336馬力發(fā)動機(jī)匹配要求。

5 結(jié)束語

文章對自卸車在惡劣環(huán)境下匹配油浴復(fù)合式空濾器進(jìn)行校核研究，對其主要性能參數(shù)進(jìn)氣流量和最小氣管直徑計算匹配，其他性能參數(shù)通過配套資源進(jìn)行試驗(yàn)確定。主要提出了自卸車在惡劣工況時，空濾匹配時的要求和油濾參數(shù)的確定方法。

參考文獻(xiàn)

[1]汪善玲.汽車發(fā)動機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)方案分析[J].輕型汽車技術(shù)，2013，09：33-36.

[2]李春榮.淺談汽車進(jìn)氣系統(tǒng)的設(shè)計布置[J].客車技術(shù)與研究，2012，04：20-25.

[3]徐慶華，任家權(quán)，黃東明.談發(fā)動機(jī)配套中進(jìn)氣系統(tǒng)的設(shè)計[J].叉車技術(shù)，2002，04：11-12.

[4]高延奎.淺談汽車發(fā)動機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)空氣濾清器的設(shè)計[J].遼寧交通科技，2005，05：95-96.

作者簡介：張杰峰（1983，1-），男，山西運(yùn)城，本科，研究方向：車輛工程。