趙萬里，唐慶偉，郭志強(qiáng)，賈貫舉

（奇瑞汽車河南有限公司，河南 開封 475000）

某輕型卡車發(fā)動機(jī)匹配應(yīng)用

趙萬里，唐慶偉，郭志強(qiáng)，賈貫舉

（奇瑞汽車河南有限公司，河南 開封 475000）

文章通過對某輕型卡車發(fā)動機(jī)匹配應(yīng)用，從技術(shù)經(jīng)濟(jì)角度進(jìn)行分析，通過各方案比較，提取最優(yōu)化方案。以輕量化、高可靠性、低制造成本和減少開發(fā)周期為設(shè)計的原則，經(jīng)過計算分析確定參數(shù)、分析方案可行性，并通過實車驗證考察，為現(xiàn)階段輕卡發(fā)動機(jī)匹配設(shè)計開發(fā)工作提出了有效參考。

輕型卡車；發(fā)動機(jī)匹配；設(shè)計開發(fā)

CLC NO.:U464.31Document Code:AArticle ID:1671-7988 (2017)02-99-03

前言

隨著能源短缺及整車排放控制日益嚴(yán)格，發(fā)動機(jī)在整車上的優(yōu)化匹配越發(fā)重要，出于技術(shù)經(jīng)濟(jì)層面的考慮，基于國內(nèi)成熟的內(nèi)燃機(jī)輕卡技術(shù)和產(chǎn)業(yè)鏈，如何將成熟技術(shù)、成熟產(chǎn)品與整車有機(jī)結(jié)合，來提高產(chǎn)品價值呢？本例介紹供給系統(tǒng)匹配來實現(xiàn)輕量化、高可靠性、低能耗，降成本和減少開發(fā)周期的方案，希望能給各位同行一個切實可行的參考。

某輕型卡車匹配的是排量2.8L的高壓共軌直噴國Ⅳ發(fā)動機(jī)，額定功率96kw，本文側(cè)重介紹與之匹配的進(jìn)氣系統(tǒng)、排氣系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、燃油系統(tǒng)。

1、進(jìn)氣系統(tǒng)匹配

匹配原則：在規(guī)定的溫度和阻力極限值內(nèi)，進(jìn)氣系統(tǒng)能向發(fā)動機(jī)供應(yīng)充足的清潔、干燥空氣；在客戶可接受的保養(yǎng)間隔內(nèi)，空氣濾清器能有效地過濾有害的灰塵顆粒物，使進(jìn)氣阻力保持在極限值以內(nèi)；系統(tǒng)能有效去除隨進(jìn)氣吸入的水分，以防空氣濾清器和下游發(fā)動機(jī)部件損壞；連接系統(tǒng)各部件的接頭以及所有連接（如連接空氣壓縮機(jī)的接頭）都能保持有效的密封，以防在車輛的整個使用壽命中灰塵或其它污染物進(jìn)入過濾后的氣流。

該輕卡進(jìn)氣系統(tǒng)見圖一，空氣濾清器對于空氣中的灰塵顆粒物的過濾效率達(dá)到了99.9%，濾芯儲灰量可達(dá)到1527.2g?？諝鉃V清器的設(shè)計能保證濾芯在車輛使用環(huán)境中具有足夠長的使用壽命（1.2萬公里）。空濾額定流量560m3/h，系統(tǒng)在使用清潔濾芯時的阻力不超過3.7 kPa，系統(tǒng)配備一個阻力指示裝置，其通過一個帶過濾的管接頭與進(jìn)氣系統(tǒng)相連，可以指示出何時達(dá)到規(guī)定的“使用臟污濾清器時的最大進(jìn)氣阻力”。

該系統(tǒng)進(jìn)氣口位置比較高，防止吸入發(fā)動機(jī)艙的熱空氣，防止直接吸入雨水和路面濺起的液體，防止吸入排氣煙塵；高位進(jìn)氣管空氣流通面積為85cm2，保證整車大負(fù)荷運(yùn)動下的進(jìn)氣量。

進(jìn)氣通過進(jìn)氣系統(tǒng)時的溫度升高不超過規(guī)定的（環(huán)境溫度與發(fā)動機(jī)進(jìn)氣溫度之間的最大溫升） 15℃；系統(tǒng)能去除吸入的 80% 的濕氣；連接濾清器與渦輪增壓器進(jìn)口的進(jìn)氣管路由非腐蝕性材料制成；所使用的卡箍采用 T 形螺栓式設(shè)計，可保證在車輛整個使用壽命中具有始終如一的 360 度密封；系統(tǒng)能保證在無需打開空氣濾清器與渦輪增壓器之間的任何一部分進(jìn)氣系統(tǒng)的情況下實現(xiàn)常規(guī)的發(fā)動機(jī)維護(hù)保養(yǎng)。

圖1 進(jìn)氣系統(tǒng)示意圖

2、排氣系統(tǒng)匹配

車輛排氣系統(tǒng)是將發(fā)動機(jī)廢氣從渦輪增壓器出口送到一個或多個消聲器，然后使其遠(yuǎn)離車輛。

該輕卡排氣系統(tǒng)（見圖2），排氣管路和消聲器產(chǎn)生的排氣阻力小于（最大背壓值）20 kPa；系統(tǒng)能夠阻止雨水或洗車時有水進(jìn)入到發(fā)動機(jī)；對于排氣系統(tǒng)出口垂直向上的汽車應(yīng)用類型，消聲器必須有一個冷凝水排放孔，以防截留的水在消聲器內(nèi)累積；排出的廢氣不影響進(jìn)氣系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、車輛駕駛員；經(jīng)過精心設(shè)計和支撐，采用三點吊掛，設(shè)計波紋管，使其不會向發(fā)動機(jī)渦輪增壓器施加過大的彎矩，從而超出發(fā)動機(jī)規(guī)定的最大彎矩。

該系統(tǒng)保證了排氣制動器（限流型）在開啟的狀態(tài)下，排氣系統(tǒng)背壓不超出規(guī)定的極限值20 kPa。使用過程中，不允許發(fā)動機(jī)在正常供油的情況下，排氣制動器關(guān)閉或部分關(guān)閉；發(fā)動機(jī)排氣歧管和渦輪增壓器都不用材料包裹。

圖2 排氣系統(tǒng)示意圖

3、冷卻系統(tǒng)匹配

對于車輛不同的應(yīng)用、總重和使用地區(qū)，車輛冷卻系統(tǒng)必須符合相對于環(huán)境溫度的發(fā)動機(jī)出口冷卻液溫度技術(shù)規(guī)范要求；當(dāng)以規(guī)定的迎面風(fēng)速進(jìn)行測試時，發(fā)動機(jī)冷卻系統(tǒng)必須要符合發(fā)動機(jī)相對于環(huán)境溫度的空-空中冷器出口溫度；當(dāng)按照規(guī)定的測試步驟進(jìn)行測試時，發(fā)動機(jī)冷卻系統(tǒng)必須要符合所要求的渦輪增壓器空氣出口至空-空中冷器出口的最大允許壓降的要求；冷卻液流量不得超出規(guī)定的值。

該輕卡冷卻系統(tǒng)（見圖3）按照規(guī)定的測試步驟進(jìn)行測試時，為滿足發(fā)動機(jī)暖機(jī)要求，整車部件從發(fā)動機(jī)吸收的熱量不超過規(guī)定的數(shù)值；空-空中冷系統(tǒng)由防腐蝕性材料制成的管路（鍍鋁鋼管）連接；焊接而成的管路的焊縫經(jīng)過能防腐蝕的油漆處理，系統(tǒng)高溫側(cè)使用帶外部加強(qiáng)環(huán)的 4 層高熔點芳香族聚酰胺加強(qiáng)的硅樹脂制波紋式軟管；空-空中冷器采用鋁質(zhì)釬焊結(jié)構(gòu)，中冷系統(tǒng)符合規(guī)定的清潔度要求，設(shè)計未超過規(guī)定的泄漏量。

該輕卡使用發(fā)動機(jī) ECM 中的風(fēng)扇控制及冷卻液報警溫度；使用管帶式散熱器，散熱面積13.2m2，無百葉窗， 散熱器兩側(cè)增加密封海綿防止熱氣回流，采用用硅油式離合器風(fēng)扇，風(fēng)扇直徑460mm，風(fēng)扇安裝不超過允許的風(fēng)扇隔塊距離和風(fēng)扇輪轂的懸臂彎矩極限，開口區(qū)域在空-空中冷器和風(fēng)扇輪轂的正前方。

精確匹配膨脹水箱、補(bǔ)水系統(tǒng)、正壓除氣系統(tǒng)，保證發(fā)動機(jī)內(nèi)部無氣體，杜絕汽蝕危害，延長使用壽命。

圖3 冷卻系統(tǒng)示意圖

表1

4、燃油系統(tǒng)匹配

該輕卡燃油系統(tǒng)布置見圖四，采用85L塑料油箱，燃油雙級過濾，按照規(guī)定的測試程序測試時，系統(tǒng)能保證流動阻力低于規(guī)定的使用清潔濾清器時的燃油泵進(jìn)口最大阻力；回油系統(tǒng)采用內(nèi)直徑8mm的尼龍管，能使流動阻力低于規(guī)定的最大回油管阻力；在世界上燃油質(zhì)量不符合“發(fā)動機(jī)用燃油”要求的地區(qū)，需要使用額外的燃油過濾。

燃油箱符合所有法律要求，并包括如下要求：符合規(guī)定的最低燃油箱通氣能力要求的通氣裝置，燃油箱滿油位上方具有最小 5% 的膨脹空間，對于排量低于 10 L 的發(fā)動機(jī)，發(fā)動機(jī)回油液流進(jìn)入油箱的位置在油箱中燃油液位以下，并與油箱中的供油進(jìn)口分開為 305 mm，有定期排放油箱中的水和沉淀的孔。

回油與供油軟管中使用的是尼龍材料，與燃油兼容，車輛運(yùn)行過程中不會紐結(jié)、溶脹、壓扁或其它退化；系統(tǒng)配備冷天輔助裝置（燃油加熱器），該加熱器采用自調(diào)節(jié)、溫度控制系統(tǒng)，這樣在溫暖天氣時停止燃油加熱；如果車輛燃油箱滿油位在發(fā)動機(jī)缸蓋高度或高于缸蓋，燃油系統(tǒng)的供油與回油管中必須使用單向閥。

A light-duty truck engine matching application

Zhao Wanli, Tang Qingwei, Guo Zhiqiang, Jia Guanju
( Chery automobile co., LTD., Henan, Henan Kaifeng 475000 )

In this paper, through the Engine matching of a light truck, from the technical and economic point of view, In order to lightweight, improve the reliability, reduce the manufacturing cost and reduce development cycle for the principle of optimization design, through calculation and analysis of determining parameters, and through the real vehicle validation study and analysis of the feasibility of the scheme, at this stage of the electric light truck steering system design and development work of the effective reference.

Light truck; Engine matching; Optimal design

U464.31

A

1671-7988(2017)02-99-03

趙萬里（1983-），河南開封人，工學(xué)學(xué)士，就職于奇瑞汽車河南有限公司任職動力總成系統(tǒng)工程師。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2017.02.033