3種卡車進(jìn)氣系統(tǒng)管路的分析

趙術(shù)英 劉懷現(xiàn) 張淑珍 宋艷平 ∣文

就節(jié)能和環(huán)保來看，我國卡車進(jìn)氣系統(tǒng)的發(fā)展趨勢是應(yīng)用渦輪增壓技術(shù)且發(fā)動機(jī)曲軸通風(fēng)箱廢氣閉式排放，從而提高燃油效率和減少廢氣排放。針對不同的進(jìn)氣系統(tǒng)，其管路應(yīng)有與之匹配的性能和要求。

目前我國卡車的進(jìn)氣系統(tǒng)可大體按有無渦輪增壓器分為2類，其中部分輕卡和中重卡的進(jìn)氣系統(tǒng)無渦輪增壓器，大多數(shù)中重卡目前已采用渦輪增壓器，其技術(shù)日漸成熟，但其發(fā)動機(jī)曲軸通風(fēng)箱致使可燃混合氣和廢氣，全部排到大氣中，浪費(fèi)能源且污染環(huán)境，只有少數(shù)的高端車型或合資品牌采用了歐美在20世紀(jì)末就應(yīng)用的渦輪增壓且曲軸通風(fēng)箱廢氣閉式排放的進(jìn)氣系統(tǒng)。從節(jié)能和環(huán)保來看，我國卡車進(jìn)氣系統(tǒng)的發(fā)展趨勢是應(yīng)用渦輪增壓技術(shù)且發(fā)動機(jī)曲軸通風(fēng)箱廢氣閉式排放，從而提高燃油效率和減少廢氣排放。針對不同的進(jìn)氣系統(tǒng)，其管路應(yīng)有與之匹配的性能和要求。

無渦輪增壓器的卡車進(jìn)氣系統(tǒng)管路

無渦輪增壓器的卡車進(jìn)氣系統(tǒng)管路主要由高位進(jìn)氣管、高位進(jìn)氣管接管、空氣濾清器及其接管以及發(fā)動機(jī)進(jìn)氣管組成。其中高位進(jìn)氣管主要是聚乙烯塑料通過注/吹塑成型，高位進(jìn)氣管接管多采用乙丙橡膠鋼絲夾布或模壓成型，空濾器接管可由鋼絲夾布或模壓的乙丙膠管做成。由于發(fā)動機(jī)和進(jìn)氣系統(tǒng)的相對位置的原因，發(fā)動機(jī)進(jìn)氣管可由硬管和橡膠軟管組成，也可只用橡膠軟管。硬管可用金屬管也可用塑料管，材質(zhì)的選擇主要依據(jù)硬管需要承受的溫度和壓力，橡膠軟管主要采用鋼絲夾布乙丙橡膠管。目前我國輕卡和少部分中重卡采用此模式進(jìn)氣系統(tǒng)。該模式進(jìn)氣系統(tǒng)的管路簡短，成本低廉，性能要求低，僅有發(fā)動機(jī)進(jìn)氣管對溫度和負(fù)壓有所要求，其他部位的管路基本上常溫常壓，因此管路材質(zhì)的選擇較簡單。這種進(jìn)氣系統(tǒng)的缺點(diǎn)是不節(jié)能不環(huán)保，是傳統(tǒng)的卡車進(jìn)氣系統(tǒng)。隨著卡車技術(shù)的不斷提升，該系統(tǒng)將逐漸被淘汰。

有渦輪增壓器且曲軸通風(fēng)箱廢氣開式排放的卡車進(jìn)氣系統(tǒng)管路

近幾年，由于卡車在高速和重載方面發(fā)展迅速，對發(fā)動機(jī)的動力性和燃油經(jīng)濟(jì)性提出了更高的要求；與此同時(shí)，我國排放法規(guī)的日益完善與苛刻，使得發(fā)動機(jī)進(jìn)氣增壓技術(shù)在卡車上得到大量應(yīng)用。該進(jìn)氣系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)很多，不但能提高發(fā)動機(jī)的輸出功率，改善發(fā)動機(jī)的動力性，而且還能提高燃燒效率，提高發(fā)動機(jī)的經(jīng)濟(jì)性和環(huán)保性。目前我國大部分中重卡及部分輕卡已采用廢氣渦輪增壓進(jìn)氣系統(tǒng)，但曲軸通風(fēng)箱仍為廢氣開式排放。目前該系統(tǒng)是我國卡車進(jìn)氣系統(tǒng)的主流。

該進(jìn)氣系統(tǒng)是在傳統(tǒng)的卡車進(jìn)氣系統(tǒng)的基礎(chǔ)上增加了渦輪增壓器和中冷器，其連接管路也發(fā)生了變化，高位進(jìn)氣管、高位進(jìn)氣管接管、空氣濾清器及接管基本不變，在空濾器和發(fā)動機(jī)之間增加了渦輪增壓器及其進(jìn)氣管、出氣管、中冷器進(jìn)氣管和出氣管，根據(jù)中冷器與發(fā)動機(jī)的相對位置，發(fā)動機(jī)進(jìn)氣管與中冷器出氣管可設(shè)計(jì)為一體。

渦輪增壓器進(jìn)氣管一般由鋼絲夾布或模壓的乙丙膠管做成，渦輪增壓器出氣管由多層纖維和硅橡膠構(gòu)成，承受高溫(160～220 ℃)高壓(0.15～0.3 MPa)，中冷器進(jìn)氣管與渦輪增壓器出氣管結(jié)構(gòu)和材質(zhì)相似，部分車型的渦輪增壓器出氣管和中冷器進(jìn)氣管被設(shè)計(jì)成一體。由于考慮到橡膠散熱性差，在不影響裝配的情況下，多數(shù)設(shè)計(jì)是中間用不銹鋼管連接，中冷器出氣管(也就是發(fā)動機(jī)的進(jìn)氣管)經(jīng)中冷器冷卻后的氣體溫度70 ℃左右，還要考慮發(fā)動機(jī)周邊環(huán)境溫度(100～120 ℃)，多采用夾布橡膠管，布的材質(zhì)可選用芳綸或聚酯，橡膠可選乙丙橡膠、硅橡膠，如圖1。

有渦輪增壓器且曲軸通風(fēng)箱廢氣閉式排放的卡車進(jìn)氣系統(tǒng)管路

卡車進(jìn)氣系統(tǒng)僅采用渦輪增壓技術(shù)，雖然比傳統(tǒng)系統(tǒng)有了大的提高，但還是不能滿足要求。早在20世紀(jì)末，歐美一些國家就對卡車的進(jìn)氣系統(tǒng)進(jìn)行大的改善，即將曲軸通風(fēng)箱廢氣排入進(jìn)氣系統(tǒng)中，進(jìn)行再循環(huán)，通常曲軸通風(fēng)箱廢氣管的兩端連接曲軸通風(fēng)箱和渦輪增壓器進(jìn)氣管歧管，這樣曲軸通風(fēng)箱廢氣和經(jīng)空濾器的干凈氣體混合后，進(jìn)入渦輪增壓器，再經(jīng)中冷器冷卻進(jìn)入發(fā)動機(jī)，既提高了發(fā)動機(jī)的燃燒效率又不污染環(huán)境，實(shí)現(xiàn)節(jié)能環(huán)保?？此撇淮蟮淖兓藢ζ嚨墓?jié)能和環(huán)保能力提升外，對進(jìn)氣系統(tǒng)管路提出了更為苛刻的要求。由于曲軸通風(fēng)箱廢氣中含有大量成分復(fù)雜的油霧，而且經(jīng)過渦輪增壓器后，形成了高溫高壓油霧，這就要求進(jìn)氣管路必須具備抗耐高溫高壓油霧的能力。

該進(jìn)氣系統(tǒng)與上一系統(tǒng)管路結(jié)構(gòu)上基本相似，最明顯的變化就是曲軸通風(fēng)箱廢氣管連接到渦輪增壓器進(jìn)氣管上。該進(jìn)氣系統(tǒng)管路的性能要求發(fā)生了變化：空濾器之前的管路基本不變，熱塑性彈性體在高位進(jìn)氣接管上的應(yīng)用在近幾年增多；由于曲軸通風(fēng)箱廢氣的參與，空濾器之后的管路都要耐油。渦輪增壓器進(jìn)氣管一般由夾布或模壓的氯丁橡膠、氯醇橡膠、丙烯酸酯橡膠做成，或采用熱塑性彈性體三維擠吹成軟-硬-軟一體的管路，替代橡膠軟管或橡膠軟管加硬管的結(jié)構(gòu)；渦輪增壓器出氣管由耐油襯層、多層纖維和硅橡膠構(gòu)成，如圖2所示，內(nèi)壁一般為深灰或黑色的含氟彈性體，工作介質(zhì)為高溫(160～220 ℃)高壓(0.15～0.3 MPa)混合油霧的氣體，中冷器進(jìn)氣管與渦輪增壓器出氣管結(jié)構(gòu)和材質(zhì)相似，亦可設(shè)計(jì)成一體，中間采用不銹鋼管,近幾年也有嘗試用尼龍合金替代，但由于成本高昂，在卡車上的應(yīng)用較少；中冷器出氣管和發(fā)動機(jī)的進(jìn)氣管也可設(shè)計(jì)為一體，管路的加工工藝、結(jié)構(gòu)以及材質(zhì)和渦輪增壓器進(jìn)氣管相似，當(dāng)然也可以采用渦輪增壓器出氣管的結(jié)構(gòu)和材質(zhì)，增強(qiáng)層可選用芳綸或聚酯纖維。