進氣系統(tǒng)設計

高斌

摘 要 本文首先分析了進氣系統(tǒng)的功能和主要內容，然后對空氣濾清器的設計及相關計算進行了分析，并講述了額定空氣流量的計算。本文分析了進氣系統(tǒng)設計及計算，提高進氣效率。

關鍵詞 進氣流量 進氣系統(tǒng) 空氣濾清器

中圖分類號：TK403 文獻標識碼：A

進氣系統(tǒng)的功用：是為發(fā)動機提供純凈、干燥、合適溫度、充足的空氣，降低灰塵對發(fā)動機的磨損，最大程度把發(fā)動機性能發(fā)揮出來。

進氣系統(tǒng)主要包括：空氣濾清器和連接管路。在燃油噴射式發(fā)動機中，進氣系統(tǒng)還包括空氣流量計或進氣支管壓力傳感器，以便對進入氣缸的空氣量進行計量。

空氣濾清器：一般由進氣導流管、空氣濾清器蓋、空氣濾清器外殼和濾芯等相關部件組成。

空氣濾清器主要功用：濾除空氣中的灰塵和水氣，使干燥清潔的空氣進入發(fā)動機氣缸。另外，空氣濾清器也有消減進氣噪聲的作用。以普通轎車為例，每消耗1L汽油需要消耗5000-10000L空氣。如此大量空氣進入氣缸，若不將其中的雜質或灰塵濾除，必然加速氣缸和活塞的磨損，縮短發(fā)動機使用壽命。實踐證明，發(fā)動機不安裝空氣濾清器，其壽命將縮短2/3，為提高發(fā)動機性能提高充氣效率，提高充氣效率可以采用進氣慣性及諧振效應。

1空氣濾清器的設計及計算

空氣濾清器由濾芯的結構分為干式、濕式等。

目前汽車主要使用紙質空氣濾清器和油浴空氣濾清器，紙質空氣濾清器濾清效率高，不受發(fā)動機負荷變化影響，養(yǎng)護方便，在進氣系統(tǒng)布置上可以采用立式或臥式結構。

空氣濾清器的作用：凈化空氣、降低進氣噪聲、優(yōu)化匹配。

進氣系統(tǒng)對空濾器布置的要求：

（1）空氣濾清器進氣口處的溫度不應過高，進氣溫度過高會降低發(fā)動機充氣系數，應遠離排氣高溫區(qū)，最好迎風借助車速提高充氣量。

（2）進氣應避免吸入雨水、雪及發(fā)動機的廢氣。

（3）進氣口應避開機艙的負壓區(qū)、集塵區(qū)、甩泥區(qū)，轎車空氣濾清器進氣口一般置于汽車前臉，卡車的進氣口應盡量高，一般放在駕駛室頂部，以降低空氣含塵濃度。

（4）空氣濾清器內壁不應噴漆，進氣管路內壁不能生銹，一旦雜質被吸入發(fā)動機后果不堪設想。

（5）空氣濾清器與發(fā)動機之間的進氣管路應減少接口數量及轉彎數量，以降低氣體損失和進氣阻力。

（6）空氣濾清器應便于保養(yǎng)，便于維修，在空濾器外殼上貼上明確的保養(yǎng)說明。

1.1葉片

空氣通過葉片旋流后產生旋轉，在額定空氣流量時，80%以上的灰塵在離心力的作用下分離，灰塵沉積在積塵盤內，使到達濾紙上的細塵土約為吸入總量的20%。

1.2積塵盤

積塵盤用來收集被葉片甩出來的大顆粒灰塵。

1.3排塵袋

積塵盤內的塵土，可在車輛的振動下自動向排塵袋集中并排出，有時由用戶定期張開袋口，進行徹底消除。

1.4紙質空氣濾芯設計及計算

空氣濾清器濾芯孔徑及過濾面積取決與發(fā)動機排量、使用環(huán)境、更換周期及進氣阻力等要素?？諝鉃V清器的安裝尺寸及殼體形式取決于具體整車布置要求，同時考慮諧振增壓和噪音的處理。中小型汽車空氣濾清器多采用紙質濾芯，為節(jié)省空間增加過濾面積，其紙質濾芯折疊增大過濾面積，不同環(huán)境單位濾芯面積及容質量，可據此選擇空氣濾清器尺寸。

濾芯的表面積是決定濾芯使用壽命的重要參數，計算紙濾芯表面積：

A=2bnH

式中：b─折寬；n─折數；H─濾芯高度。

2額定空氣流量計算及進出氣口直徑計算

額定空氣流量是空氣濾清器設計中最基本最重要的參數：

增壓中冷發(fā)動機最大進氣量

Q=P·ge· ·A0/（1000· a）

Q-額定空氣體積流量m3/h。

P-發(fā)動機額定功率，kw。

ge-發(fā)動機額定功率時的燃油消耗率，g/Kw.h。（約為231 g/Kw.h）

-發(fā)動機額定功率時的過量空氣系數（增壓取2.0，增壓中冷取2.1）。

A0-燃燒1Kg燃油所需的理論空氣量（柴油為14.3Kg/Kg）。

a-空氣密度，Kg/ m3。標準狀態(tài)下的空氣密度為1.2005Kg/ m3。

全柴490國Ⅴ型號4B2-95C50車型為例，進氣系統(tǒng)設計如下：

發(fā)動機進氣口中心坐標為（56.5，-252.5 ，236.8），此坐標以發(fā)動機缸體后端面中心為原點。

空氣壓縮機口中心坐標為（412.3，-267，263.6），此坐標以發(fā)動機缸體后端面中心為原點。

進氣背包上支架中心孔：x方向53.3，參考發(fā)動機缸體后端面中心為原點。

y方向-636，參考發(fā)動機缸體后端面中心為原點。

z方向1421.3，參考發(fā)動機缸體后端面中心為原點。

全柴490 功率70Kw，排氣量為2.54L，轉數3200r/min

Q=70€？31€？.1€？4.3/（1000€？.2005）=404.48m3/h

空氣濾清器進氣量為405m3/h>404.48m3/h，因此滿足發(fā)動機要求。

平均流速V取20m/s

R=[（Q€？06）/（60€譜€?。縘 1/2

=[（6.741€？06）/（60€？0€？.14）） 1/2

≈42.29mm

則進出氣口直徑取 85mm。