汽車發(fā)動(dòng)機(jī)匹配技術(shù)的研究

黃海洋

摘 要：伴隨著時(shí)代的發(fā)展，汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的選擇備受人們的關(guān)注，文章通過對(duì)某輕型卡車發(fā)動(dòng)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(jì)的原則，經(jīng)過計(jì)算分析確定參數(shù)、分析方案可行性，并通過實(shí)車驗(yàn)證考察，為現(xiàn)階段輕卡發(fā)動(dòng)機(jī)匹配設(shè)計(jì)開發(fā)工作提出了有效參考。

關(guān)鍵詞：輕型卡車；發(fā)動(dòng)機(jī)匹配；設(shè)計(jì)開發(fā)

1 前言

隨著能源短缺及整車排放控制日益嚴(yán)格，發(fā)動(dòng)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(jià)值呢？本例介紹供給系統(tǒng)匹配來實(shí)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(gè)切實(shí)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(dòng)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)。

2 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(dòng)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(dòng)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(gè)使用壽命中灰塵或其它污染物進(jìn)入過濾后的氣流?？諝鉃V清器對(duì)于空氣中的灰塵顆粒物的過濾效率達(dá)到了99.9%，濾芯儲(chǔ)灰量可達(dá)到1527.2g?？諝鉃V清器的設(shè)計(jì)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）?？諡V額定流量560m3/h，系統(tǒng)在使用清潔濾芯時(shí)的阻力不超過3.7kPa，系統(tǒng)配備一個(gè)阻力指示裝置，其通過一個(gè)帶過濾的管接頭與進(jìn)氣系統(tǒng)相連，可以指示出何時(shí)達(dá)到規(guī)定的“使用臟污濾清器時(shí)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(dòng)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(dòng)下的進(jìn)氣量。進(jìn)氣通過進(jìn)氣系統(tǒng)時(shí)的溫度升高不超過規(guī)定的（環(huán)境溫度與發(fā)動(dòng)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(jì)，可保證在車輛整個(gè)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(shí)現(xiàn)常規(guī)的發(fā)動(dòng)機(jī)維護(hù)保養(yǎng)。

3 排氣系統(tǒng)匹配

車輛排氣系統(tǒng)是將發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣從渦輪增壓器出口送到一個(gè)或多個(gè)消聲器，然后使其遠(yuǎn)離車輛。排氣管路和消聲器產(chǎn)生的排氣阻力小于（最大背壓值）20kPa；系統(tǒng)能夠阻止雨水或洗車時(shí)有水進(jìn)入到發(fā)動(dòng)機(jī)；對(duì)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(gè)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(jì)和支撐，采用三點(diǎn)吊掛，設(shè)計(jì)波紋管，使其不會(huì)向發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪增壓器施加過大的彎矩，從而超出發(fā)動(dòng)機(jī)規(guī)定的最大彎矩。該系統(tǒng)保證了排氣制動(dòng)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20kPa。使用過程中，不允許發(fā)動(dòng)機(jī)在正常供油的情況下，排氣制動(dòng)器關(guān)閉或部分關(guān)閉；發(fā)動(dòng)機(jī)排氣歧管和渦輪增壓器都不用材料包裹。

4 冷卻系統(tǒng)匹配

對(duì)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(duì)于環(huán)境溫度的發(fā)動(dòng)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(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)必須要符合發(fā)動(dòng)機(jī)相對(duì)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(shí)，發(fā)動(dòng)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。按照規(guī)定的測試步驟進(jìn)行測試時(shí)，為滿足發(fā)動(dòng)機(jī)暖機(jī)要求，整車部件從發(fā)動(dòng)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(diǎn)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(jì)未超過規(guī)定的泄漏量。該輕卡使用發(fā)動(dòng)機(jī)ECM中的風(fēng)扇控制及冷卻液報(bào)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(dòng)機(jī)內(nèi)部無氣體，杜絕汽蝕危害，延長使用壽命。

5 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(jí)過濾，按照規(guī)定的測試程序測試時(shí)，系統(tǒng)能保證流動(dòng)阻力低于規(guī)定的使用清潔濾清器時(shí)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(dòng)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(dòng)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(duì)于排量低于10L的發(fā)動(dòng)機(jī)，發(fā)動(dòng)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305mm，有定期排放油箱中的水和沉淀的孔。

結(jié)束語

經(jīng)過數(shù)據(jù)分析，以技術(shù)可行為前提，有的放矢地對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行優(yōu)化，得出最優(yōu)設(shè)計(jì)方案，通過實(shí)車驗(yàn)證，證明匹配方案是完全可行的。這一匹配應(yīng)用旨在保證產(chǎn)品質(zhì)量、減少開發(fā)風(fēng)險(xiǎn)、降低制造成本和縮短開發(fā)周期，這符合廣大汽車用戶和汽車制造廠的期望。

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