淺談汽車進(jìn)氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)布置

劉潔

【摘 要】本文分別論述了空氣濾清器、進(jìn)氣管路、汽車原始進(jìn)氣口的安裝與布置并要求對(duì)空氣濾清器的一個(gè)選型。發(fā)動(dòng)機(jī)之所以早期出現(xiàn)煙大、油耗高、無力、磨損等故障都是與汽車進(jìn)氣系統(tǒng)的安裝不是很合理，還有其設(shè)計(jì)布置有很大的關(guān)系，然而為了使其進(jìn)氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)布置和安裝的更加合理，在新車型開發(fā)的時(shí)候，汽車生產(chǎn)企業(yè)和發(fā)動(dòng)機(jī)生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)該聯(lián)合開發(fā)，并且裝配完成后要進(jìn)行聯(lián)合評(píng)審確認(rèn)，最后兩兩聯(lián)合開始對(duì)汽車的進(jìn)氣系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)。

【關(guān)鍵詞】進(jìn)氣系統(tǒng)；設(shè)計(jì)布置；汽車

主要組件有增壓器、原始進(jìn)氣道、中冷卻器、空氣濾清器、連接管路等。然后把空氣或者是混合氣開始導(dǎo)入到發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸零部件集合體里，我們稱之為發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)。該系統(tǒng)的主要功能是為發(fā)動(dòng)機(jī)提供干燥、充足并且清潔的空氣。如果說發(fā)動(dòng)機(jī)是汽車的心臟的話，那么進(jìn)氣系統(tǒng)就是發(fā)動(dòng)機(jī)的筋脈。然而進(jìn)氣系統(tǒng)的布置和安裝將會(huì)直接縮短發(fā)動(dòng)機(jī)的壽命還會(huì)大大影響到發(fā)動(dòng)機(jī)的一些功能的發(fā)揮，還有其工作的穩(wěn)定性，以及環(huán)保性和可靠性。根據(jù)統(tǒng)計(jì)表明，發(fā)動(dòng)機(jī)之所以出現(xiàn)早期磨損、油耗高、煙大、沒有力等故障，絕大部分的原因是因?yàn)楹瓦M(jìn)氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)布置的安裝十分不合理造成的，其所占比例在90%以上。通常原始的進(jìn)氣道與連接管路截面積越大，管壁越圓潤，因此彎曲也越少以及中冷卻器的冷卻能力越強(qiáng)，空氣濾清器額定流量越大，因此整個(gè)進(jìn)氣系統(tǒng)的性能就越好，發(fā)動(dòng)機(jī)性能也就越來越棒。

1 進(jìn)氣系統(tǒng)的原理簡介以及噪音

1.1 原理簡介

進(jìn)氣系統(tǒng)由空氣、空氣流量計(jì)、怠速調(diào)整螺絲釘、節(jié)氣門、急速控制閥、熱控制閥、還有發(fā)動(dòng)機(jī)一起組成。進(jìn)氣系統(tǒng)則要求其進(jìn)氣的阻力盡可能要小，并且能夠保證發(fā)動(dòng)機(jī)的功率損耗減?。灰霛M足發(fā)動(dòng)機(jī)其額定的充氣量要求，就必須得具有最高原始的濾清效率和其全壽命濾清效率，并且要在規(guī)定的阻力之內(nèi)要具備良好的儲(chǔ)塵能力，還有一點(diǎn)就是其空濾器的密封性一定要好。

1.2 系統(tǒng)的噪音

空濾器和諧振腔的容積之和就是消聲容器，而進(jìn)氣系統(tǒng)和消聲容積有相當(dāng)大的關(guān)系，其容積越大就越好。對(duì)于諧振腔來說面積越大，其容積就越大，一般來說可以用在消聲的頻率越低，其消聲的頻帶也將越寬。然而對(duì)于空濾器來說，它的容積越大，其消聲量也將越大。這個(gè)可以調(diào)節(jié)的頻帶也將越寬。然而，在一定的消聲容積情況下，最為關(guān)鍵的就是需要合理的匹配不同的消聲單元。

2 進(jìn)氣系統(tǒng)的相關(guān)布置方案以及分析

2.1 目前的進(jìn)氣系統(tǒng)布置方案

因?yàn)榘l(fā)動(dòng)機(jī)是有所不同的，所以根據(jù)不同，目前已有S 系列（2.0汽油機(jī)平臺(tái)）、X系列（2.6 汽油機(jī)平臺(tái)）、Y系列（3.6 汽油機(jī)平臺(tái)）、Z系列（4.8 汽油機(jī)平臺(tái)）發(fā)動(dòng)機(jī)的節(jié)氣門體位置每一個(gè)都不是相同的（見圖3），從而造成了空濾器的位置也不能夠相一致，從通用化的視角來看，是比較不理想的。然而目前有部分車型的發(fā)動(dòng)機(jī)為X系列，首選為原系統(tǒng)的進(jìn)氣方案。但是許多公司現(xiàn)有進(jìn)氣系統(tǒng)節(jié)氣門體與X系列及其相同的是Z系列，進(jìn)氣系統(tǒng)所采用的布置方案為空濾器橫放在蓄電池后面。

2.2 市場(chǎng)常用時(shí)尚車型的布置方案

和公司目前所采用的空濾器橫置于蓄電池之后的布置方案相比之下，目前市場(chǎng)常用的時(shí)尚車型則是根據(jù)節(jié)氣門體不一樣的位置，由空濾器和空空濾器橫置與蓄電池（縱置）前部以及蓄電池縱置、濾器橫置于蓄電池（橫置）前部、空濾器橫置于蓄電池（橫置）后部組成，市場(chǎng)常用時(shí)尚車型進(jìn)氣系統(tǒng)布置方案。

2.3 分析常用時(shí)尚車型更適用市場(chǎng)的方案

因?yàn)榭紤]到發(fā)動(dòng)機(jī)的節(jié)氣門體的相對(duì)應(yīng)的位置，因此參考公司及常用時(shí)尚車型的空濾器布置方案。所以采用方案f、方案i及方案j 進(jìn)行可行性分析。然后經(jīng)過分析，方案j不能夠滿足碰撞安全間隙的要求，是因?yàn)樾铍姵睾驼婵盏闹ζ鏖g隙十分小。而方案f是因?yàn)樾铍姵氐恼龢O接線柱上的熔斷器支架過長存在漏電的安全隱患，然后正負(fù)極互換時(shí)沒有蓄電池產(chǎn)品，因此無法滿足設(shè)計(jì)的要求所以不能采用。最后方案i是因?yàn)樾铍姵負(fù)踝×丝諡V器進(jìn)氣管從而導(dǎo)致了進(jìn)氣管無法進(jìn)行設(shè)計(jì)，空濾器也完全位于導(dǎo)水板下面，不能維修所以不滿足。

①方案f 其問題點(diǎn)是：（a）因?yàn)樾铍姵氐奈恢迷趯?dǎo)水主板的下面，有安全風(fēng)險(xiǎn)。（b）熔斷器連接板的過程中，存漏電的風(fēng)險(xiǎn)。（c）負(fù)極線隨意圍繞空濾器，有隱患，設(shè)計(jì)部門不認(rèn)可。因此最終認(rèn)定是不可行的。詳情見以下方案分析：

②方案i其問題點(diǎn)是：（a）空濾器在導(dǎo)水主板的下面，導(dǎo)致維護(hù)困難。（b）蓄電池和繼電器盒把進(jìn)氣口空間占用，無法設(shè)計(jì)。（c）蓄電池和水管之間間隙不足，蓄電池設(shè)計(jì)發(fā)動(dòng)機(jī)罩然后內(nèi)板修改。因此最終認(rèn)定也是不可行的。

③方案j其問題點(diǎn)是：（a）蓄電池與真空助力兩者的間隙小，不能夠滿足碰撞安全間隙的要求。（b）發(fā)動(dòng)機(jī)線束空間被發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣軟管占用，正常走向，十分困難。所以最終認(rèn)定也是不可能的。

3 進(jìn)氣系統(tǒng)方案一些措施

空濾器的布置方案：

根據(jù)上面所有的方案分析，蓄電池寬度太寬是影響空濾器布置的原因，以至于最后造成空濾器的布置困難。然后蓄電池的選型主要和整車用電量、起動(dòng)機(jī)功率相關(guān)，最后如果能夠降低起動(dòng)機(jī)功率也是可以減小蓄電池尺寸的。根據(jù)新的起動(dòng)機(jī)，設(shè)計(jì)部門對(duì)蓄電池重新選型，經(jīng)對(duì)比可以采用小蓄電池，當(dāng)然，前提是在滿足起動(dòng)機(jī)電流及整車電量要求。小號(hào)的蓄電池較原蓄電池寬度可以減少96mm，見表3，當(dāng)起動(dòng)機(jī)重新選型后，試驗(yàn)人員則進(jìn)行低溫冷起動(dòng)試驗(yàn)分析，在-40 ℃、-50 ℃起動(dòng)性能，各種請(qǐng)況時(shí)冷起動(dòng)時(shí)間是否能夠滿足要求。

根據(jù)以上小型的蓄電池尺寸，按照目前市場(chǎng)的進(jìn)氣系統(tǒng)布置，在方案h（見圖3）布置分析時(shí)，空濾器各性能參數(shù)都可以達(dá)到標(biāo)志要求，并且于此同時(shí)空濾器和周邊件也能夠滿足運(yùn)動(dòng)的間隙要求，詳細(xì)見表5。

4 總結(jié)

這篇文章首先對(duì)進(jìn)氣系統(tǒng)的原理和組成部分進(jìn)行了初步概述并以圖片的形式表現(xiàn)出來，更加直觀。然后介紹了原進(jìn)氣系統(tǒng)的相關(guān)布置及其分析還有一些影響的因素，全部通過表格呈現(xiàn)了出來，再是分析了公司目前擁有和市場(chǎng)上時(shí)尚的進(jìn)氣系統(tǒng)方案，從蓄電池入手，得到適用于公司所有車型的進(jìn)氣系統(tǒng)開發(fā)。經(jīng)過采用后進(jìn)行改善之后的方案開始進(jìn)行實(shí)車試驗(yàn)，會(huì)發(fā)現(xiàn)車子的動(dòng)力性有了更加顯著的提高，從而更深一層次的驗(yàn)證了方案的可行性。因?yàn)檫@個(gè)空濾器的方案在長度方向可以進(jìn)行變化，而原始進(jìn)氣道和連接管路截面積越大，其彎曲就會(huì)越少，管壁越圓滑，那么整個(gè)進(jìn)氣系統(tǒng)性能當(dāng)然就會(huì)更好，而發(fā)動(dòng)機(jī)的性能也將越好。因此可以為后續(xù)開發(fā)更大動(dòng)力的機(jī)器總成所需空濾器容積給與了更多的空間，所以有一定的擴(kuò)展性的特點(diǎn)，更是可以今后在機(jī)艙平臺(tái)化中進(jìn)行廣泛的推廣。

【參考文獻(xiàn)】

[1]梅益飛，戴禮強(qiáng)，趙福全.某轎車進(jìn)氣系統(tǒng)布置方法探討[J].農(nóng)業(yè)裝備與車輛工程，2013，02：50-52+63.

[2]陳躍偉，龔利全，魏燚，王強(qiáng)，劉健.乘用車進(jìn)氣系統(tǒng)的研究[C]//四川省汽車工程學(xué)會(huì)，成都市汽車工程學(xué)會(huì).四川省第十一屆汽車學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C].，2013：7.

[3]謝志清，張亮，李銳.汽車進(jìn)氣系統(tǒng)開發(fā)探討[J].大眾科技，2012，07：183-184+169.

[4]楊晉，張現(xiàn)杰，夏云峰.汽車進(jìn)氣系統(tǒng)聲學(xué)模態(tài)研究[J].汽車零部件，2014，07：37-39.

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