發(fā)動機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)選型設(shè)計(jì)手冊

1、輕卡發(fā)動機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)一、進(jìn)氣系統(tǒng)概述1,發(fā)動機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)：1）進(jìn)氣系統(tǒng)的功用發(fā)動機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)關(guān)系到發(fā)動機(jī)動力性、經(jīng)濟(jì)性、進(jìn)氣噪聲、柴油機(jī)的煙度等性能。為發(fā)動機(jī)提供足量的空氣，以保證發(fā)動機(jī)功率的正常發(fā)揮；（進(jìn)氣阻力增加6Kpa,功率下降3就右）。有足夠的濾清效率及過濾精度，濾除空氣中的硬質(zhì)灰塵顆粒，降低灰塵對發(fā)動機(jī)的磨損；對進(jìn)氣產(chǎn)生一定的抑制作用，降低進(jìn)氣噪音。2）進(jìn)氣系統(tǒng)布置要求空氣濾清器作為發(fā)動機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)的一部分，在系統(tǒng)布置時，必須從整個進(jìn)氣系統(tǒng)考慮以下幾點(diǎn)：1）空氣濾清器進(jìn)口處的溫度，不應(yīng)過高，不應(yīng)超出環(huán)境溫度的15c（較高要求為不超過8C）,進(jìn)氣溫度過高會降低發(fā)動機(jī)充氣系數(shù)。2）進(jìn)氣口應(yīng)

2、避免吸入雨雪及發(fā)動機(jī)排出的廢氣。3）進(jìn)氣口應(yīng)避開機(jī)艙的負(fù)壓區(qū)，集灰區(qū)，甩泥區(qū)?？ㄜ嚳諡V進(jìn)口應(yīng)盡量升高，放在駕駛室頂部，以降低吸入空氣的含塵濃度，空氣灰塵濃度與地面距離高度三次方成反比。4）空氣濾清器至發(fā)動機(jī)進(jìn)氣口之間的管子應(yīng)減少接口數(shù)量，接口卡箍沿管壁3600密封。5）空氣濾清器裝在車輛上，容易讓人接近，便于保養(yǎng)，外殼上在醒目的位置貼上明確的保養(yǎng)說明。2,空氣濾清器在發(fā)動機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)中，空氣濾清器（以下簡稱空濾器）是其中最主要的部件?？諡V器的作用主要是保護(hù)發(fā)動機(jī)，使它不被空氣中的灰塵磨損，以提高發(fā)動機(jī)的經(jīng)濟(jì)性和動力性，并可延長汽車的大修里程。統(tǒng)計(jì)顯示，機(jī)動車和工程機(jī)械發(fā)動機(jī)的早期磨損，70%與空

3、氣濾清器有關(guān)，空氣濾清器的濾清效率對發(fā)動機(jī)的磨損和壽命起著決定性的作用。1）空濾器的分類：根據(jù)使用條件，空氣濾清器主要有以下類型：（1）干式（2）濕式（3）油浴式（4）離心式（5）組合式根據(jù)濾清級數(shù)可分為（1）單級（2）雙級（3）多級結(jié)合國內(nèi)路況一般較差的情況，為保證高效的過濾，延長空濾器的保養(yǎng)周期和使用壽命，國內(nèi)輕卡空濾器一般采用干式雙級過濾（粗濾器+細(xì)濾器）。有的生產(chǎn)廠家參照日本輕卡使用單級空濾器，本人認(rèn)為其設(shè)計(jì)未充分考慮國內(nèi)實(shí)際路況，長期使用會對發(fā)動機(jī)產(chǎn)生不良影響。在工作環(huán)境較惡劣的一些車型上，則采用三級過濾，即增加安全濾芯，防止主濾芯偶然損壞時灰塵進(jìn)入發(fā)動機(jī)。另外在空濾器上提倡增加空氣

4、壓力報警器，以便能夠及時提醒司機(jī)在空濾器堵塞嚴(yán)重時進(jìn)行保養(yǎng)。干式空濾器與其它類型相比，它具有以下優(yōu)點(diǎn)：效率高，性能穩(wěn)定濾芯容易設(shè)計(jì)，使空氣濾清器結(jié)構(gòu)簡單，體積小，重量輕濾芯更換方便3,進(jìn)氣管路1）剛性管道：必須絕對氣密，而且能經(jīng)受得住發(fā)動機(jī)振動和壓力脈沖所引起的機(jī)械壓力。無縫鋼管及塑料管道能適用這一要求；也可以采用薄鋼板的焊接管，但其先決條件是焊縫致密，內(nèi)部要清理。管道內(nèi)表面必須清潔，無焊瘤、銹層、氧化皮等進(jìn)行防銹處理。進(jìn)氣鋼管不允許內(nèi)表面涂漆處理。管道須根據(jù)發(fā)動機(jī)的安裝檢查振動情況，并盡可能增加固定支架。2）軟管：由于發(fā)動機(jī)彈性支撐在車架上，在使用過程中會發(fā)生抖動，而空濾器一般剛性連接于車架

5、上，對此必須在進(jìn)氣管道上裝上具有減震作用的彈性管路（如橡膠管）。在管路布置時，軟管的縱向中心線應(yīng)盡可能與主振動方向垂直。為保證進(jìn)氣軟管在一定的負(fù)壓下不被吸癟，對于裝配自吸柴油發(fā)動機(jī)的輕卡上，以前應(yīng)用較多的軟管為純橡膠管內(nèi)襯鋼絲骨架結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)橡膠管采用擠壓成型工藝，工藝簡單，制作周期短（一般45天），但缺點(diǎn)是由于內(nèi)部塞有鋼絲骨架，對氣流有擾動作用，同時加大了進(jìn)氣阻力，另外受工藝限制，兩端管徑變化不能太大。為了滿足排放法規(guī)及動力升級的需要，輕卡上越來越多的匹配增壓或增壓中冷發(fā)動機(jī)，而發(fā)動機(jī)增壓器對進(jìn)氣阻力及氣流的組織提出了更高要求。同時為滿足增壓器性能需要,發(fā)動機(jī)增壓器進(jìn)氣口直徑一般較?。壳拜p

6、卡常用660）,而增壓發(fā)動機(jī)要求空氣流量較大（一般在500n3/h左右），決定了空濾器出氣口直徑也較大（一般為690力100）,如果需要用軟管直接連接空濾器出口及增壓器進(jìn)口，用擠壓工藝已無法加工出所需的連接膠管。適應(yīng)這一變化，輕卡上進(jìn)氣軟管采用了模壓工藝，一種結(jié)構(gòu)是將61鋼絲骨架埋于膠層內(nèi)部，而膠管內(nèi)外表面保持光潔；另一種結(jié)構(gòu)是用純膠管制作，在膠管外表面增加縱橫交錯的凸起作為加強(qiáng)結(jié)構(gòu)。這樣做的目的就是要保持膠管內(nèi)部光潔，降低進(jìn)氣阻力。其中第二種結(jié)構(gòu)生產(chǎn)效率高于第一種，適宜批量生產(chǎn)，應(yīng)盡量采用。膠管性能要求：（1）,膠管邵氏硬度：6085,而寸溫-20110C,而寸臭氧，在40c時軟管耐真空度負(fù)

7、10kPa.（2），低溫，f能：在-40C時將橡膠成形件擠壓到等于內(nèi)徑一半的尺寸，停留3秒種不得有裂紋或破裂.（3）,收縮率：最大外徑的10%3）橡膠管的密封為了不讓灰塵通過連接部位進(jìn)入管路（即短路），膠管與剛性硬管連接時必須用卡箍可靠連接，確?？煽棵芊?。一般還要求在進(jìn)氣硬管上增加限位凸臺。由于進(jìn)氣管路內(nèi)負(fù)壓并不是很大（一般小于10kPa）,最常用的緊固件是蝸桿緊固的帶式卡箍或鋼絲環(huán)箍，橡膠件的托接長度應(yīng)不小于40mm,卡箍位于密封凸臺后。4,進(jìn)氣真空度要求進(jìn)氣系統(tǒng)的真空度用充水的U形管來測量，對非增壓發(fā)動機(jī)，不帶負(fù)荷，在額定轉(zhuǎn)速下于發(fā)動機(jī)的進(jìn)氣管口前不遠(yuǎn)處測量；對增壓發(fā)動機(jī)，在全負(fù)荷額定轉(zhuǎn)速

8、下，于壓氣機(jī)進(jìn)口前清潔空氣管上測量。表1-1紙芯空氣濾臟污后的許用進(jìn)氣阻力（單位mmH2O）發(fā)動機(jī)空氣真空度管道阻力可短期使用的許用真空度總值1缸200502502缸3501004503缸5001006004缸及以上650150800注：油浴-濕式空濾器的許用進(jìn)氣阻力在上述數(shù)值基礎(chǔ)上低100mmH2O在空濾出氣管上設(shè)置保養(yǎng)指示器（直觀式和電感式，開關(guān)點(diǎn)600mmH2O）（3）表中指標(biāo)主要用于柴油自吸發(fā)動機(jī)，對汽油機(jī)及增壓柴油機(jī)來講，阻力值應(yīng)適當(dāng)降低。5、國內(nèi)外相關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JB/T6004-1992內(nèi)燃機(jī)油浴及油浸式空氣濾清器總成技術(shù)條件JB/T9747-1999內(nèi)燃機(jī)空氣濾清器試驗(yàn)方法JB/T

9、9755-1999內(nèi)燃機(jī)紙質(zhì)空氣濾清器總成技術(shù)條件QC/T32-1999汽車空氣濾清器實(shí)驗(yàn)方法IS05011-2000內(nèi)燃機(jī)和空氣濾清器一試驗(yàn)方法JISD1612-1989汽車空氣濾清器試驗(yàn)方法二、進(jìn)氣流量的計(jì)算為了防止外界雜質(zhì)進(jìn)因此決定了對空濾器內(nèi)燃機(jī)在工作過程中，要求一定比例的空氣以確保燃料燃燒充分。入發(fā)動機(jī)氣缸引起磨損，要求對進(jìn)入氣缸的空氣進(jìn)行必要的清潔處理。除了濾清效率的要求外，還要求它在保養(yǎng)期的進(jìn)氣量（可用進(jìn)氣阻力表示）不影響發(fā)動機(jī)的設(shè)計(jì)指標(biāo)?？諡V器流量不足（即進(jìn)氣阻力超過要求的進(jìn)氣允許阻力），發(fā)動機(jī)的表現(xiàn)為油耗逐漸上升、排放溫度升高、功率逐漸下降。要對一種新車型發(fā)動機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)

10、計(jì)，首先要明確該車搭載的發(fā)動機(jī)對進(jìn)氣系統(tǒng)的要求，其次要知道整車對進(jìn)氣系統(tǒng)總成布置的要求。1）,發(fā)動機(jī)要求的空氣流量；2）,進(jìn)氣阻力的要求；4）,進(jìn)氣系布置（高位或低位進(jìn)氣、空濾器維修保養(yǎng)的方便性等）5）,其他要求（如是否前翻等）進(jìn)氣系統(tǒng)包括空濾器和管路，在以下部分主要針對這兩部分的設(shè)計(jì)及驗(yàn)證進(jìn)行介紹。一般發(fā)動機(jī)的進(jìn)氣流量是發(fā)動機(jī)廠通過臺架試驗(yàn)進(jìn)行測量，然后在主機(jī)廠進(jìn)行進(jìn)氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)時提出相應(yīng)要求。在發(fā)動機(jī)廠未明確要求進(jìn)氣流量的情況下，整車廠可通過以下的近似計(jì)算結(jié)果設(shè)計(jì)空濾器及管路。以下對非增壓與增壓兩種發(fā)動機(jī)進(jìn)氣流量的計(jì)算方法分別進(jìn)行介紹。1,非增壓發(fā)動機(jī)額定空氣流量的計(jì)算可以通過以下經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)

11、算獲得Q=0.03Vh2n2刀v2Z其中：Q:額定空氣流量（m3/h）Vh：活塞總排量（l）n:發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速（r/min）rv：充氣系數(shù)，柴油機(jī)取0.85,汽油機(jī)取0.75,Z:缸數(shù)系數(shù)，4缸機(jī)以上取12,增壓（含中冷）發(fā)動機(jī)額定空氣流量的計(jì)算對于增壓（含中冷）發(fā)動機(jī)，發(fā)動機(jī)的進(jìn)氣量也就是發(fā)動機(jī)在額定轉(zhuǎn)速下增壓器的進(jìn)氣流量，一般在發(fā)動機(jī)的性能試驗(yàn)報告中可以查到，單位kg/so將其轉(zhuǎn)換成我們常用的體積流量公式為：Q=36002Mc/丫c其中：Q:柴油機(jī)所需空氣量（m3/h）Mc：額定狀態(tài)下增壓器質(zhì)量流量（kg/s）3rc：仝氣留度（kg/m）如果發(fā)動機(jī)實(shí)驗(yàn)報告上不能提供準(zhǔn)確的進(jìn)氣流量數(shù)值，也可通過

12、以下計(jì)算方法進(jìn)行估算：1）根據(jù)發(fā)動機(jī)增壓器壓比、增壓器出氣溫度、發(fā)動機(jī)進(jìn)氣溫度以及發(fā)動機(jī)常規(guī)參數(shù)確定。該方法需要發(fā)動機(jī)進(jìn)行必要的實(shí)驗(yàn)，測量也比較方便。Q=0.03Vh2n2刀v2刀s2A其中A=I2（T0/T）0.75Q:柴油機(jī)所需空氣量（m3/h）A:增壓系數(shù)Vh:活塞總排量（l）n:發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速（r/min）刀s：掃氣系數(shù)，增壓機(jī)取1.05yv：充氣系數(shù)，柴油機(jī)取0.85I:增壓器壓比（增壓器出口與進(jìn)口空氣壓力的比值）To：增壓器進(jìn)氣溫度（K）T:發(fā)動機(jī)進(jìn)氣溫度（K）（增壓機(jī)為增壓器出口溫度，增壓中冷發(fā)動機(jī)為中冷后發(fā)動機(jī)進(jìn)氣溫度）2）根據(jù)進(jìn)氣密度近似計(jì)算空氣流量Q=0.03*Vh*n*3k*

13、pk/丫c其中pk=P2/（RT）3Q:柴油機(jī)所需空氣量（m/h）pk：進(jìn)入發(fā)動機(jī)的空氣密度（kg/m3）P2:進(jìn)入發(fā)動機(jī)的空氣壓力（Pa）R:氣體常數(shù)。對空氣R=287T:發(fā)動機(jī)進(jìn)氣溫度（K）（增壓機(jī)為增壓器出口溫度，增壓中冷發(fā)動機(jī)為中冷后溫度）Vh:發(fā)動機(jī)排量（l）少k：過量掃氣系數(shù)：氣閥重疊角0°30°曲軸轉(zhuǎn)角時k=0.9;氣閥重疊角50°70°曲軸轉(zhuǎn)角時3k=1;氣閥重疊角100°140°曲軸轉(zhuǎn)角時k=1.1;pk：增壓后進(jìn)氣密度”:空氣密度（kg/m3）3,對于氣制動車型，如果需要空濾器為氣泵提供新鮮空氣，在確定空濾器流量時

14、，需加上氣泵排氣量，即：Qk=k2（Q+Qi）Qk：空濾器額定空氣流量（m3/h）3Q:發(fā)動機(jī)所需空氣量（m/h）Qi：氣泵排量（m3/h）k:儲備系數(shù)取11.05三，空濾器的設(shè)計(jì)1,空濾器的工作原理；由于發(fā)動機(jī)工作造成的負(fù)壓，含有灰塵等雜質(zhì)的空氣通過進(jìn)氣管以一定的流速被吸入空濾器，首先由于葉片環(huán)或?qū)Я靼宓淖饔茫諝庖砸欢ǖ乃俣刃D(zhuǎn)，在離心力的作用下，經(jīng)過一定的升程，空氣中的較大質(zhì)量的粒子被甩到外圍，最后沉積到儲灰盤或排塵袋中，這就是粗濾。而夾雜著剩余很細(xì)顆粒的空氣繼續(xù)前進(jìn)將遇到空濾器濾芯，濾芯的主要組成部分濾紙將完成設(shè)計(jì)要求的對細(xì)小微粒的攔截作用。捕捉顆粒的空濾器濾紙并不是簡單的起到篩網(wǎng)作用

15、，它能捕集的顆粒比濾紙孔要小得多。有關(guān)捕集的機(jī)理有四：1、直接捕獲或攔截。對于較大顆粒大部分由粗濾過濾掉，還有一部分被擋在濾紙外表面；2、吸附。當(dāng)被過濾的流體通過濾紙的迷宮式結(jié)構(gòu)時，盡管顆粒直徑遠(yuǎn)比孔徑小，但在靜電吸附力下也將這些小顆粒吸附在濾紙上。3、沖擊陷入。由于流速的關(guān)系，顆粒直接陷入濾紙纖維表面，從而阻擋一些較小顆粒。4、過濾結(jié)塊。隨著污物顆粒在濾紙表面不斷積累，其自身形成一種過濾層，從而捕獲更小顆粒，提高濾清效率，但阻力也在不斷增加，直至最后完全堵死或達(dá)到壓差。其中以攔截為主，攔截很大程度取決于幾何因素，不僅意味著粗厚的纖維較細(xì)長的纖維能攔截更多的顆粒，并且也意味著旁鄰的纖維也影響攔

16、截的可能性。不管捕捉的機(jī)理如何，顆粒撞擊纖維后的結(jié)局取決于纖維的性質(zhì)及其表面結(jié)構(gòu)，顆粒撞擊纖維，依其撞擊速度不同，或粘附于纖選維上或彈回。所彈回的顆粒失去部分動能，其再被捕集的機(jī)會又取決于鄰近的纖維。即使顆粒已經(jīng)粘附在纖維上，（由于布朗運(yùn)動和撞擊），仍存在被流動液體剪切力洗掉的機(jī)會?？傊捎诓都瘷C(jī)理的復(fù)雜性，現(xiàn)在還不能測量微孔分布和顆粒去除效率之間的確切關(guān)系，事實(shí)上濾紙能捕集的顆粒大小要比它的微孔小得多?？諡V器濾紙的內(nèi)外表面不同，面對氣流的表面濾層較疏松，透氣度較好，而到另一面濾層較緊密，透氣度較小。若兩面裝反，其堵塞壽命將下降30%左右。若空濾器達(dá)到使用壽命后繼續(xù)使用會出現(xiàn)什么情況，經(jīng)咨詢

17、國內(nèi)相關(guān)專家和廠家，均未進(jìn)行過專項(xiàng)研究。一般認(rèn)為，從空濾效率來講，經(jīng)歷一個不斷升高然后下降的過程?？諡V效率開始下降，說明濾紙開始出現(xiàn)輕微破損或擊穿現(xiàn)象，若效率降到99%以下，可認(rèn)為該空濾器已失效，已不能再繼續(xù)使用。但該過程比較復(fù)雜，他受到濾紙性能、雜質(zhì)成份、使用環(huán)境等多方面影響，很難定性測量和控制。2,濾芯材料濾紙是空氣濾清器乃至三濾最基本最重要的材料，空氣濾清器的性能指標(biāo)是靠濾紙來保證的，而濾紙的性能取決于原料，處理方法和造紙技術(shù)。微孔濾紙主要采用木漿，含量為88%90%的纖維素，進(jìn)行蒸煮處理，絲光化處理，配以皮革纖維、植物單纖維，化學(xué)合成纖維，以實(shí)現(xiàn)任意要求的孔徑。為了提高濾紙的挺度，耐破

18、度和工藝性，以前采用熱固型樹脂浸漬技術(shù)，稱為固化濾紙，需要160c180C,經(jīng)1015min的固化，這種熱固化濾紙加工使用過程中，釋放甲醛等有毒氣體；而熱塑型濾紙，稱非固化濾紙，性能指標(biāo)與固化濾紙相同，沒有有害氣體，安全低耗，德國BINEER公司和杭州新華紙業(yè)公司都有這種產(chǎn)品。成品濾紙一般應(yīng)有如下的技術(shù)標(biāo)：（1）定量；（2）厚度；（3）瓦楞深度；（4）透氣性；（5）空氣阻力；（6）耐破度；（7）挺度；（8）最大孔徑；（9）平均孔徑；（10）樹脂含量；（11）揮發(fā)率；（12）抗拉強(qiáng)度。表3-1列出濾紙、非織造布、發(fā)泡聚氨酯（泡沫塑料）等常用濾料的性能范圍；表3-2給出幾種典型濾紙的技術(shù)指標(biāo)；表3

19、-3列出美國HV公司兩種新型濾紙的指標(biāo)。表3-1幾種濾料的技術(shù)指標(biāo)項(xiàng)目濾紙非織造布發(fā)泡聚氨酯干式濕式干式濕式原料纖維木漿化學(xué)纖維化學(xué)纖維發(fā)泡聚氨酯樹脂粘接劑熱固化熱固化熱口塑性熱固化一tem(g/m)10020015020070300300600厚度（mm）0.41.00.71.01.03.015-35進(jìn)氣阻力（mmHzO）（流速40cm/s）20-909-4015以下5以下孔徑（m）401007015070200200以上表3-2幾種濾紙技術(shù)指標(biāo)公司及用途美國HV公司唐納森重負(fù)何發(fā)動機(jī)德國GESSNERMANN風(fēng)冷發(fā)動機(jī)BOSSO,用于小汽車BOSSO,德國大眾用于桑塔納中國K-100上海大

20、眾用于桑塔納tem,g/m125140150147140厚度，mm0.450.550.640.570.50耐破度，kPa157343177180180透氣度，L/m2min600700226028502200最大孔徑，艮m707010411297平均孔徑，um1717353931表3-3美國HV公司新型濾紙的指標(biāo)濾紙型號士旦/E里2g/m厚度mm瓦楞深度mm破裂強(qiáng)度kpa挺度mg取大孔徑（1m平均孔徑（1m重負(fù)荷FA74061270.8000.40634540008329重負(fù)荷FA70261140.7110.3037940004414所列數(shù)據(jù)表明，濾紙朝著定量下降、厚度減薄，孔徑縮小的趨勢發(fā)展

21、。濾紙各參數(shù)之間的關(guān)系1）最大孔徑與平均流量孔徑的關(guān)系Y=0.002377X2+0.094X-0.9452Y代表平均流量孔徑，X代表最大孔徑2）最大孔徑與過濾精度的關(guān)系Y=0.00175X2+0.080527X-1.353Y代表標(biāo)定過濾精度，X代表最大孔徑3）透氣度與最大孔徑的關(guān)系Y=0.01748X2-1.1X+20.9Y弗雷澤透氣度，X代表最大孔徑3,紙質(zhì)濾芯的設(shè)計(jì)查閱紙質(zhì)濾芯系列標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)發(fā)動機(jī)的空氣流量，選擇合適的濾芯型號，可以保證濾芯的原始阻力不大于0.5kPa。如果已經(jīng)知道濾芯的結(jié)構(gòu)尺寸，并不知道適用多大的空氣流量，可以根據(jù)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，空氣通過濾芯單位面積的許用流量為0.03m3/h

22、2cm2來計(jì)算。對圓柱形狀的濾芯，濾芯表面積A計(jì)算公式如下：.1.，2、A=bnh（cm）50式中b一折寬，mm;n一折數(shù)；h濾芯高，mm;一般來講，應(yīng)該盡量采用系列型譜的標(biāo)準(zhǔn)型號；如果系列型譜的尺寸確實(shí)不合適，非要重新設(shè)計(jì)不可，則應(yīng)注意兒點(diǎn)：1）折寬b的尺寸必須選用系列表中的尺寸，它是制定紙芯系列標(biāo)準(zhǔn)的基本尺寸之一,使新設(shè)計(jì)的濾芯通用現(xiàn)有的生產(chǎn)設(shè)備，便于加工。2）為使濾芯有一定剛度，折寬b不宜大于50mm。3）折數(shù)n可按下式計(jì)算:二（D_2b）n:二t式中D一濾芯外徑，mm；b一折寬，mm;t折距（濾芯內(nèi)孔周緣上測量）t=38（mm）,4）為了防止濾芯并折，濾芯高度h與折寬b之比應(yīng)不大于7。

23、現(xiàn)在，對于長徑比值較大的圓柱形濾芯，在濾芯外表面每隔一定的軸向高度，噴涂一圈固化膠線，有效地防止并折,增加了濾芯的剛度，因此，采用這種工藝的濾芯，濾芯高度h與折寬b之比可以大于7。4,空濾管口阻力空濾器管口阻力對總成阻力起決定作用。H=3.02x108d94/d3.88H管氣流阻力（Pa）Q-管口空氣流量（m3/min）d管口直徑（mm上述公式可做出諾模圖，不需計(jì)算僅查圖即可知阻力值。表3-4額定流量下管口直徑（流速25m/s）流量m3/h18025036060072090012601620標(biāo)準(zhǔn)管口直徑650647690102110132150設(shè)計(jì)進(jìn)氣流速應(yīng)在20-30m/s之間，若受進(jìn)氣系統(tǒng)

24、布置限制管口直徑低于上述值應(yīng)選擇大檔流量空濾，以提保證系統(tǒng)阻力。5,殼體材料1）金屬材料空濾器殼體，殼體前蓋，殼體后蓋，構(gòu)成空濾器主體。安裝在車輛或發(fā)動機(jī)上，在機(jī)械運(yùn)行過程中，會產(chǎn)生振動，空濾器承受很大的應(yīng)力，容易疲勞破壞。一般采用鋼板沖壓拉伸，焊接成型。為了提高沖壓拉伸工序成品率，采用優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼板08AL。一套空濾器總成的零件，需要數(shù)十套模具和胎具，經(jīng)過沖壓拉伸，焊接，修磨成形，噴漆，涂密封膠，零件組裝，之后通過性能試驗(yàn)，濕熱鹽霧試驗(yàn)，油漆層不剝落，金屬不銹蝕。金屬材料的缺點(diǎn)，需要模具多，大量的焊接設(shè)備，噴漆線，致使產(chǎn)品成本高；再好的設(shè)備和模具，也難以保證形狀復(fù)雜零件的要求，鋼板比重大，

25、屬先天不足。2）工程塑料當(dāng)前，高強(qiáng)度工程塑料應(yīng)用在空濾器殼體材料越來越多。值得注意的是，目前國外許多卡車進(jìn)氣系統(tǒng)，從進(jìn)氣帽，進(jìn)氣管路，進(jìn)氣管路內(nèi)的旋流葉片，空氣濾清器總成殼體，幾乎都采用工程塑料注射成形。3這種材料是熱塑性塑料，聚丙烯（PP）,密度0.890.91g/cm,有較局的剛度、較低的韌性，為了改善性能，添加20%30%玻纖。采用工程塑料的優(yōu)點(diǎn)：減輕重量，是機(jī)動車設(shè)計(jì)追求的目標(biāo)，提高車輛的動力因數(shù)。結(jié)構(gòu)形狀可以達(dá)到任意要求，將圖紙的程序輸入模具加工中心，加工出模具，精度零件幾乎沒有后處理過程，零件表面的光潔度取決于模具，可以是光滑的，帶花紋的。塑料不腐不銹，是理想的材料。6,空濾器設(shè)計(jì)

26、參數(shù)的確定與空濾器相關(guān)的設(shè)計(jì)參數(shù)主要有：額定流量、原始進(jìn)氣阻力、全壽命進(jìn)氣阻力、實(shí)驗(yàn)室壽命、粗濾效率、濾清效率、儲灰能力、復(fù)原率等。其中原始阻力、濾清效率和實(shí)驗(yàn)室壽命是空濾器的三個基本設(shè)計(jì)參數(shù)。表3-5紙芯空氣濾清器的原始進(jìn)氣阻力發(fā)動機(jī)1缸（單級/多級）2缸（單級/多級）3缸（單級/多級）四缸（葉片環(huán)/旋流管）mmH2O50/150100/200150/250250/3501）粗濾效率對空濾器壽命的影響粗濾器的分類：（1）旋風(fēng)筒（2）葉片環(huán)（3）旋流管（切向/軸向/直通）（4）盆式粗濾（5）防雨帽（6）切向進(jìn)氣口表3-6各種粗濾器的設(shè)計(jì)參數(shù)及性能比較類型帽式/盆式切向進(jìn)氣口葉片環(huán)旋風(fēng)筒直通旋流

27、管切向旋流管軸向旋流管粗濾效率60%70%80%70%90%93%93%進(jìn)氣流速m/s10-1720-3020-3015-2520-5010-15八20-30注：系指單管流量m3/h粗濾對濾芯壽命的影響可分三方面來說，1,裝了粗濾之后，到達(dá)濾芯上的塵土，粒度較為細(xì)小，濾芯容易堵塞，濾芯除塵能力下降。2,由于有粗濾，濾清器總成原始阻力增大,極限阻力與原始阻力差值減小。3,與前兩項(xiàng)相反，裝粗濾后，減輕了濾芯上的塵土負(fù)擔(dān)可延長濾芯使用壽命。表3-7試驗(yàn)結(jié)果數(shù)據(jù)濾清器類型SAE粗灰SAE細(xì)灰POCT灰效率通過率壽命比效率通過率壽命比效率通過率壽命比單極0%100%10%100%10%100%1雙級中荷

28、82%18%357%43%1.380%20%1.9雙及重荷95%5%679%21%1.795%5%3從表中可以看出，裝了粗濾之后，到達(dá)濾芯上的塵土量的減少程度并不與濾清器壽命增長的比率同步。例如濾清器裝有效率為95%的粗濾器，與單級空濾器相比到達(dá)濾芯上的塵土量，前者只有后者的二十分之一，但壽命比僅為6倍和3倍。這說明粗濾器對濾芯壽命的三個因素是由制約作用的。因此在雙級空濾器技術(shù)要求中，濾清器總成的效率，原始阻力和室內(nèi)壽命是主要指標(biāo)。給這些指標(biāo)規(guī)定界限值后，對粗濾效率的限制要求并不必很嚴(yán)格。2）空濾器的實(shí)驗(yàn)室壽命以及使用保養(yǎng)周期的確定空濾器的壽命是指從空濾阻力的原始值到達(dá)極限值之間所經(jīng)歷的時間。

29、空濾器的原始阻力受到濾紙性能、空濾器空間大小以及濾清效率等多方面影響，在兼顧設(shè)計(jì)的可行性及先進(jìn)性的條件下，目前我們輕卡上使用的雙級空濾器的原始阻力值行業(yè)內(nèi)定為2.5Kpa以下，以后隨著濾紙等產(chǎn)品質(zhì)量的提高，該值可能繼續(xù)下調(diào)。在制定空濾器最大允許阻力值時，通過對發(fā)動機(jī)的大量試驗(yàn)研究，在滿足發(fā)動機(jī)相關(guān)指標(biāo)，如發(fā)動機(jī)功率的下降、油耗的升高以及排溫的提高達(dá)到設(shè)計(jì)規(guī)定的條件下，該極限阻力值一般定為6Kpa。空濾壽命可以用達(dá)到這個極限值之間的工作時間、行駛里程數(shù)或累計(jì)加灰量來表示。在室內(nèi)測定的為實(shí)驗(yàn)室壽命，在使用過程中記錄的為使用壽命，對整車講，該參數(shù)也就決定了在整車使用過程中空濾器的保養(yǎng)周期。在空濾器的

30、原始阻力值及極限阻力值確定后，對空濾器壽命影響最直接的是濾紙的容塵能力。對于高性能濾紙，容塵能力大而進(jìn)氣阻力上升慢，從而延長了空濾器使用壽命。在綜合考慮國內(nèi)濾紙行業(yè)技術(shù)水平，國內(nèi)道路條件，并參考國外相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的條件下，汽車標(biāo)準(zhǔn)中將目前我們使用的雙級空濾器的實(shí)驗(yàn)室壽命定為10h,既具有可行性又保持了比較先進(jìn)。另外空濾器的粗率效率對空濾器壽命也有重要影響，前面已經(jīng)進(jìn)行討論。首先看一組數(shù)據(jù)：表3-8空氣中含塵量的測試數(shù)據(jù)序號:：=3含塵重(g/m)表現(xiàn)特征1<0.001看不見空氣的混濁，如高質(zhì)量的柏油路，高速公路、好的氣候條件20.001-0.003沒有加工的農(nóng)村公路，單車行駛，好的氣候條件

31、，在灰沙少的建筑物內(nèi)30.003-0.01空氣不混濁，加固的沒有保養(yǎng)的公路普通灰塵濃度40.01-0.03空氣輕度混濁，在干燥的農(nóng)田里整理土地，單車，再沒有力口固的，有灰塵的道路上行駛50.030.2中等灰塵條件，汽車成列在有灰塵的不堅(jiān)固的公路上或農(nóng)田里行駛，灰塵很大（碎石、，地、脫粒）。汽車輪子附近灰塵含量最6在使用過程中，影響空濾器使用壽命的因素很多，事先預(yù)測或估計(jì)空濾器壽命是很困難的，而在室內(nèi)測量則比較容易。所以人們很自然的希望用實(shí)驗(yàn)室壽命來預(yù)測使用壽命。在這之前人們作了大量工作，其中最主要的成果是試驗(yàn)用灰的標(biāo)準(zhǔn)化，使之在化學(xué)成分和粒度的規(guī)范方面盡量模擬使用環(huán)境中最有代表性的塵土，這是在

32、兩個壽命之間建立聯(lián)系的基礎(chǔ)。每種濾紙都有其固定的容塵能力C（g/m3/h）,而其壽命H（h）與加灰濃度d（g/m3）的關(guān)系為H=C/d。因此實(shí)驗(yàn)室壽命與使用壽命之比也就是加灰濃度之比。國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定對雙級空濾器，在測量實(shí)驗(yàn)室壽命時所用加灰濃度通常為1g/m3。從表3-8來分析，目前時代輕卡所使用的環(huán)境基本為序號3狀態(tài)，對于農(nóng)村車輛有短時的序號4環(huán)境。因此輕卡空濾器的壽命按灰塵濃度0.01g/m3計(jì)算應(yīng)該為100h。若假設(shè)汽車平均時速50公里，則使用里程為5000公里?？紤]短時惡劣條件行駛，將空濾器的平均一級保養(yǎng)里程定為30004000公里是比較合理的。而濾芯每次保養(yǎng)后，不可能恢復(fù)到原始的進(jìn)氣阻力

33、，相反阻力會不斷增加，局部也可能破損，因此需及時更換。按正常使用來講，濾芯保養(yǎng)45次后就應(yīng)該更換?？諡V器使用壽命的估算：H2=2402Hi/d0.8H2：使用壽命（h）Hi:實(shí)驗(yàn)室壽命（h）（空濾器標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定在1g/m3加灰濃度下空濾器實(shí)驗(yàn)室壽命不小于10h）d:環(huán)境含塵量（mg/m3）7,空氣濾清器的正確使用有了性能良好的空氣濾清器，用戶不能正確使用也不會得到理想效果。為此，主機(jī)廠和空濾器生產(chǎn)廠都必須經(jīng)常向用戶介紹空氣濾清器的正確使用方法。首先必須強(qiáng)調(diào)空氣濾清器拆裝過程中，一定保證濾芯安裝正確、密封可靠，不能使過濾后的空間與過濾前的空間相通，即短路。濾清器其他需要密封的部位一定要密封。使用中空

34、濾器濾芯必須按規(guī)定里程保養(yǎng)，如果長時間不保養(yǎng)，濾芯過臟使進(jìn)氣阻力增高，一方面會使整車經(jīng)濟(jì)性和動力性變壞，另外也容易使濾芯局補(bǔ)擊穿而進(jìn)入灰塵造成發(fā)動機(jī)磨損。如有可能空濾器安上堵塞報警器，濾芯需要保養(yǎng)時有信號顯示，這樣可以減少保養(yǎng)濾芯的盲目性。使用保養(yǎng)時應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：(1)掌握紙質(zhì)濾芯的特點(diǎn)和清潔方法。這種濾芯采用微孔濾紙，表面經(jīng)過處理。在發(fā)動機(jī)工作時，空氣通過微孔將灰塵濾去，保證清潔的空氣進(jìn)入氣缸。在使用中，濾芯周圍會粘附著一層灰塵，清潔時不能用水或油，以防止油水浸染濾芯。常用的清潔方法有兩種：輕拍法，即將濾芯從殼中取出，輕輕拍打紙質(zhì)濾芯端面使灰塵脫落，不得敲打?yàn)V芯外表面，防止損壞濾芯。吹洗法

35、，即用壓縮空氣從濾芯內(nèi)部向外吹，將灰塵吹凈。為防止損壞濾紙，壓縮空氣壓力不能超過6kPa。(2)定期清潔和更換濾芯。在使用中應(yīng)按汽車保養(yǎng)規(guī)定，經(jīng)常清潔空氣濾清器濾芯，以免因?yàn)V芯上粘附過多灰塵而增大進(jìn)氣阻力，降低發(fā)動機(jī)功率，增加耗油量。如濾芯破損應(yīng)及時更換。(3)正確安裝，防止空氣不經(jīng)過濾進(jìn)入氣缸。在檢查保養(yǎng)空氣濾清器時，濾芯上的密封墊必須確實(shí)安裝好。如密封墊已老化變形或斷裂，應(yīng)更換新品。(4)更換新濾芯時，應(yīng)選用原廠供應(yīng)的濾芯，不要使用劣質(zhì)濾芯，一般可以從包裝和外觀上識別優(yōu)質(zhì)與劣質(zhì)濾芯，也可以安裝后檢驗(yàn)。購買濾芯時，提醒大家，要到正規(guī)的汽車配件商店購買，否則容易買到假貨。四，進(jìn)氣系統(tǒng)管路阻力計(jì)

36、算1、直段管路計(jì)算已知：管路長度li(m)進(jìn)氣管直徑d(m)進(jìn)氣管當(dāng)量粗糙度£、.、一3空氣流量Q(m/h)空氣密度p(kg/m3)空氣運(yùn)動粘度丫(m2/s)1),流速丫(m/s)2丫=4Q/兀d2),雷諾數(shù)ReRe=vd/丫3),相對粗糙度/d4),查莫迪圖，沿程阻力系數(shù)入5),壓力損失p(Pa)p=入(l/d)(p2/2)2、局部阻力1),漸擴(kuò)管小端直徑di(m)大端直徑d2(m)變直徑長度l(m)0=2*180arctan(d2-d1)/(2*l)/3.14E2=(0.13+0.163*(d/R)A3.5)*A/900-孔的張角查表K2E1=K(I-A1/A2) p=E1(p2

37、/2)3,彎管折彎圓管直徑d(m)折彎中心直徑R(m)折彎角度A(度)局部阻力損失系數(shù) p=E2(p2/2)4,折圓管折圓管角度B(度)E3=0.946sin2(B/2)+2.05sin4(B/2)2 p5d3(p/2)管路壓力損失總和p=Ap1+Ap2+pn各種直管、彎頭、變徑管、進(jìn)氣管等進(jìn)氣系統(tǒng)元件可按照實(shí)測總結(jié)出諾模圖來估算其阻力，最后在汽車在實(shí)測進(jìn)氣系統(tǒng)阻力來修正進(jìn)氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。五，進(jìn)氣系統(tǒng)管路的消聲原理在汽車進(jìn)氣系統(tǒng)中，最常用的消聲原理是共振式消聲。共振式消聲器是一種通過管道開孔與亥姆霍茲共鳴腔相連而成的結(jié)構(gòu)，按期結(jié)構(gòu)幾何形狀特點(diǎn)，可分為旁支型，同軸型和狹縫型等類型。當(dāng)聲波入射到亥姆

38、霍茲腔時，引起短管通道內(nèi)的空氣柱來回振動，與壁面摩擦而耗散聲能，若聲波頻率接近該結(jié)構(gòu)的固有頻率時就引起共振。于是起到大量吸聲作用。但條件之一是腔的線度遠(yuǎn)小于聲波波長，所以亥姆霍茲腔只適于做低頻聲的共振吸聲。聲速、聲波頻率與波長關(guān)系為c=入2f在旁支型共振式消聲器中，當(dāng)聲音在截面積為S的主管道中傳播時，聲波傳至共鳴腔的小孔交叉點(diǎn)處，由于聲阻抗突變，使部分聲能反射回去，還有一部分聲能傳入小孔和共振腔。由于亥姆霍茲腔的聲阻Ra。聲質(zhì)量Ma=(Mm/SA2=p02l/S)和聲容Ca的耗損作用，消耗一部分聲能，僅剩下部分聲能繼續(xù)沿管道傳播，從而達(dá)到消聲的目的。尤其是當(dāng)聲波頻率與共振腔的固有頻率接近或相等

39、時，將激起共振，共振腔將吸收和消耗大量聲能，此時消聲效果最為顯著。共振式消聲器屬于抗性消聲器，在共振頻率附近的窄頻帶范圍內(nèi)具有很高的消聲量。由于共振頻率可以設(shè)計(jì)的相當(dāng)?shù)?，所以這種消聲器多用來消除低頻噪聲中明顯的峰值，經(jīng)常用作復(fù)合式消聲器的組成部分。通常管道中傳播的聲波視為平面聲波，那么聲壓p和質(zhì)點(diǎn)振動速度v必然滿足：p=p2c2V截面積為S的管道中的聲阻抗為Z1=P/u=p2c2v/(S02v)=p2c/S0(1)亥姆霍茲共鳴腔的聲阻抗為聲質(zhì)量Ma、聲容Ca和聲阻Ra的串聯(lián)即Za=Ra+j(coMa/(3Ca)Za與Z1呈并聯(lián)關(guān)系。一般來說Ra較小，在非共振區(qū)域可以忽略其影響。下面僅考慮聲抗變

40、化引起的消聲量。設(shè)沿管道傳播的平面波聲壓為pi,遇到聲抗突變截面(共鳴器開口處)發(fā)生聲反射，反射聲壓為pr,另一部分透過聲抗突變截面繼續(xù)沿管道傳播，聲壓為pt.顯然作用于共振腔口的聲壓pb=pt在聲抗突變截面處：pi+pr=pb=pt(2)體積速度：ui-ur=ub+ut根據(jù)阻抗與體積速度的關(guān)系：pi/Z1-pr/Z1=pb/Zb+pi/Z1(3)Zb式共振器聲阻抗Za忽略Ra后的值.Zb=j(9Ma-1/(9Ca)=j(2兀fpl/S-pcA2/(2兀fV0)共振腔共振頻率f0=c(S/V0l)A0.5/(2兀)因此Zb=jp0c(l/V0S)A0.5(f/f0-f0/f)(4)f代表管道中

41、聲波頻率由式(2)、(3)得：pi=pt(1+Z1/(2Zb).聲能透射系數(shù)t=Et/Ei=pt/pi工程上常用10倍t的倒數(shù)的對數(shù)標(biāo)示隔聲量，單位Db.根據(jù)式(1)、(4)的關(guān)系，從上式得出消聲器的隔聲量為R=10lg(pi/pt)A2=10lg(1+(GV0)A0.5/(2S0)A2/(f/f0-f0/f)-(5)式中G=S/l0稱為導(dǎo)通率；l為共振器短管長度，在使用中一般取有效長度計(jì)算，對于園截面短管，可取有效長度為t+兀d/4,d為截面半徑；S為短管截面積；VO為共振腔容積；S0為消聲器主管道截面面積；f0為共振頻率；f為聲波頻率；t為頸的長度；c為聲速；P為空氣密度；v為質(zhì)點(diǎn)振動速度

42、。由式(5)可繪出共振型消聲器的隔聲量曲線：當(dāng)f=f0時，R將變得很大，在偏離共振頻率時，R將明顯降低，其降低量與(GV0)A0.5/(2S0)有關(guān)，其值越小，曲線越尖。為使這種消聲器有較寬的消聲頻率范圍，硬盡量選擇較大的(GV0)A0.5/(2S0)值,或增加共振腔聲阻，另一種拓寬消聲頻率的辦法是采用多節(jié)共振式消聲器串聯(lián)，并使各節(jié)消聲器的共振頻率錯開。六、進(jìn)氣系統(tǒng)與發(fā)動機(jī)的磨損進(jìn)氣灰塵對氣缸、活塞、活塞環(huán)、氣門、氣門導(dǎo)管產(chǎn)生嚴(yán)重磨損?；覊m透過活塞環(huán)，加劇曲軸、連桿軸承摩擦副的磨損。長春一汽對CA6102發(fā)動機(jī)加灰磨損試驗(yàn)結(jié)果，116小時達(dá)到極限磨損，發(fā)動機(jī)嚴(yán)重冒煙、竄機(jī)油，功率下降15%。俄

43、羅斯雅羅斯拉夫發(fā)動機(jī)廠對吉爾130發(fā)動機(jī)模擬使用試驗(yàn)，人為地以0.5g/m3的灰塵濃度加灰，臺架試驗(yàn)只進(jìn)行25小時，氣缸套徑向磨損面達(dá)到0.3mm。發(fā)動機(jī)的早期磨損主要發(fā)生在缸筒上部及頭道活塞環(huán)，早期磨損發(fā)動機(jī)的癥狀為機(jī)油消耗量明顯增加，加油口、機(jī)油標(biāo)尺入口竄油，排氣管冒藍(lán)煙，功率下降。這種情況下檢察空濾器會發(fā)現(xiàn)空濾內(nèi)側(cè)有明顯灰塵痕跡?？諝庵?0um灰塵對發(fā)動機(jī)磨損最嚴(yán)重，空氣中該種粒子占67%。汽車行駛過程中，透過空濾吸進(jìn)發(fā)動機(jī)的灰塵量用下式表示：G=W*Q*t*s(1)式中G-吸進(jìn)發(fā)動機(jī)灰塵量，g、3少-道路灰塵儂度，g/mQ-發(fā)動機(jī)平均吸氣量，m3/ht-汽車行駛時間，h£-空濾透灰濾，%將式（1）變換為G=W*Q*S*（1-r）/V（2）式中S-汽車行駛里程（km）V-汽車平均行駛速度（km/h）Y-空器濾清器效率（%）公式（2）變換為S=G*V/（a*Q*（1-Y）（3）式中Q-0.8QhQh=0.03*A