淺談汽車進氣系統(tǒng)的設(shè)計布置.doc

淺談汽車進氣系統(tǒng)的設(shè)計布置 劉潔 （南京農(nóng)業(yè)大學工學院，江蘇南京210031） 【摘要】本文分別論述了空氣濾清器、進氣管路、汽車原始進氣口的安裝與布置并要求對空氣濾清器的一個選型。發(fā)動機之所以早期出現(xiàn)煙大、油耗高、無力、磨損等故障都是與汽車進氣系統(tǒng)的安裝不是很合理，還有其設(shè)計布置有很大的關(guān)系，然而為了使其進氣系統(tǒng)設(shè)計布置和安裝的更加合理，在新車型開發(fā)的時候，汽車生產(chǎn)企業(yè)和發(fā)動機生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)該聯(lián)合開發(fā)，并且裝配完成后要進行聯(lián)合評審確認，最后兩兩聯(lián)合開始對汽車的進氣系統(tǒng)進行改進。 關(guān)鍵詞進氣系統(tǒng)；設(shè)計布置；汽車 作者簡介：劉潔（1994），女，漢族，山東青島人，南京農(nóng)業(yè)大學工學院本科生，研究方向為農(nóng)業(yè)機械化及其自動化。 主要組件有增壓器、原始進氣道、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入到發(fā)動機的氣缸零部件集合體里，我們稱之為發(fā)動機進氣系統(tǒng)。該系統(tǒng)的主要功能是為發(fā)動機提供干燥、充足并且清潔的空氣。如果說發(fā)動機是汽車的心臟的話，那么進氣系統(tǒng)就是發(fā)動機的筋脈。然而進氣系統(tǒng)的布置和安裝將會直接縮短發(fā)動機的壽命還會大大影響到發(fā)動機的一些功能的發(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)計表明，發(fā)動機之所以出現(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為和進氣系統(tǒng)設(shè)計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，空氣濾清器額定流量越大，因此整個進氣系統(tǒng)的性能就越好，發(fā)動機性能也就越來越棒。 1進氣系統(tǒng)的原理簡介以及噪音 1.1原理簡介 進氣系統(tǒng)由空氣、空氣流量計、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)動機一起組成。進氣系統(tǒng)則要求其進氣的阻力盡可能要小，并且能夠保證發(fā)動機的功率損耗減?。灰霛M足發(fā)動機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)要具備良好的儲塵能力，還有一點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，而進氣系統(tǒng)和消聲容積有相當大的關(guān)系，其容積越大就越好。對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。然而對于空濾器來說，它的容積越大，其消聲量也將越大。這個可以調(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進氣系統(tǒng)的相關(guān)布置方案以及分析 2.1目前的進氣系統(tǒng)布置方案 因為發(fā)動機是有所不同的，所以根據(jù)不同，目前已有S系列（2.0汽油機平臺）、X系列（2.6汽油機平臺）、Y系列（3.6汽油機平臺）、Z系列（4.8汽油機平臺）發(fā)動機的節(jié)氣門體位置每一個都不是相同的（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)動機為X系列，首選為原系統(tǒng)的進氣方案。但是許多公司現(xiàn)有進氣系統(tǒng)節(jié)氣門體與X系列及其相同的是Z系列，進氣系統(tǒng)所采用的布置方案為空濾器橫放在蓄電池后面。 2.2市場常用時尚車型的布置方案 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，目前市場常用的時尚車型則是根據(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，市場常用時尚車型進氣系統(tǒng)布置方案。 2.3分析常用時尚車型更適用市場的方案 因為考慮到發(fā)動機的節(jié)氣門體的相對應(yīng)的位置，因此參考公司及常用時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，是因為蓄電池和真空的助力器間隙十分小。而方案f是因為蓄電池的正極接線柱上的熔斷器支架過長存在漏電的安全隱患，然后正負極互換時沒有蓄電池產(chǎn)品，因此無法滿足設(shè)計的要求所以不能采用。最后方案i是因為蓄電池擋住了空濾器進氣管從而導致了進氣管無法進行設(shè)計，空濾器也完全位于導水板下面，不能維修所以不滿足。 方案f其問題點是：（a）因為蓄電池的位置在導水主板的下面，有安全風險。（b）熔斷器連接板的過程中，存漏電的風險。（c）負極線隨意圍繞空濾器，有隱患，設(shè)計部門不認可。因此最終認定是不可行的。詳情見以下方案分析： 方案i其問題點是：（a）空濾器在導水主板的下面，導致維護困難。（b）蓄電池和繼電器盒把進氣口空間占用，無法設(shè)計。（c）蓄電池和水管之間間隙不足，蓄電池設(shè)計發(fā)動機罩然后內(nèi)板修改。因此最終認定也是不可行的。 方案j其問題點是：（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)動機線束空間被發(fā)動機進氣軟管占用，正常走向，十分困難。所以最終認定也是不可能的。 3進氣系統(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、起動機功率相關(guān)，最后如果能夠降低起動機功率也是可以減小蓄電池尺寸的。根據(jù)新的起動機，設(shè)計部門對蓄電池重新選型，經(jīng)對比可以采用小蓄電池，當然，前提是在滿足起動機電流及整車電量要求。小號的蓄電池較原蓄電池寬度可以減少96mm，見表3，當起動機重新選型后，試驗人員則進行低溫冷起動試驗分析，在40、50起動性能，各種請況時冷起動時間是否能夠滿足要求。 根據(jù)以上小型的蓄電池尺寸，按照目前市場的進氣系統(tǒng)布置，在方案h（見圖3）布置分析時，空濾器各性能參數(shù)都可以達到標志要求，并且于此同時空濾器和周邊件也能夠滿足運動的間隙要求，詳細見表5。 4總結(jié) 這篇文章首先對進氣系統(tǒng)的原理和組成部分進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上時尚的進氣系統(tǒng)方案，從蓄電池入手，得到適用于公司所有車型的進氣系統(tǒng)開發(fā)。經(jīng)過采用后進行改善之后的方案開始進行實車試驗，會發(fā)現(xiàn)車子的動力性有了更加顯著的提高，從而更深一層次的驗證了方案的可行性。因為這個空濾器的方案在長度方向可以進行變化，而原始進氣道和連接管路截面積越大，其彎曲就會越少，管壁越圓滑，那么整個進氣系統(tǒng)性能當然就會更好，而發(fā)動機的性能也將越好。因此可以為后續(xù)開發(fā)更大動力的機器總成所需空濾器容積給與了更多的空間，所以有一定的擴展性的特點，更是可以今后在機艙平臺化中進行廣泛的推廣。 參考文獻 梅益飛,戴禮強,趙福全.某轎車進氣系統(tǒng)布置方法探討J.農(nóng)業(yè)裝備與車輛工程,xx,02:50-52+63. 陳躍偉,龔利全,魏燚,王強,劉健.乘用車進氣系