淺析發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)-

1、淺析發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)是工程機(jī)械的心臟,而進(jìn)氣系統(tǒng)則是發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)脈,進(jìn)氣系統(tǒng)的合理性直接影響發(fā)動(dòng)機(jī)的性能、壽命,從而影響整機(jī)的性能、壽命及環(huán)保性。進(jìn)氣系統(tǒng)的功能是為發(fā)動(dòng)機(jī)提供清潔、干燥、充足的空氣,系統(tǒng)中主要組件空濾器、管路及其設(shè)計(jì)安裝將直接影響發(fā)動(dòng)機(jī)功能的發(fā)揮、工作的穩(wěn)定性、可靠性,甚至大大縮短其壽命。下面結(jié)合實(shí)踐對(duì)工程機(jī)械發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)的合理設(shè)計(jì)進(jìn)行一些探討:1.空氣濾清器空氣濾請(qǐng)器的作用是阻止灰塵進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室,防止氣缸套、活塞、活塞環(huán)、氣門(mén)和氣門(mén)導(dǎo)桿的磨損,所以空氣濾清器的選型是至關(guān)重要的。1.1空氣濾清器的型式工程機(jī)械的空氣濾請(qǐng)器只有選用兩級(jí)干式空氣濾清器,在第一級(jí)中濾清器將大的

2、灰塵離心分離掉,并被收集到一個(gè)灰塵容納器或者以間隙、連續(xù)兩種方式從系統(tǒng)中排掉,在第二級(jí)中空氣濾清器有一個(gè)處理過(guò)的紙質(zhì)濾芯,過(guò)濾掉其余的灰塵。不建議濕式空氣濾清器和油浴式空氣濾清器。重型干式空氣濾清器可以設(shè)計(jì)為垂直和水平兩種型式。1.2空濾器的選用空氣濾清器的除塵能力直接影響發(fā)動(dòng)機(jī)的功率和合理保養(yǎng)時(shí)間的最低要求,工程機(jī)械宜選用重型干式空氣濾清器,一般型或中型的空氣濾清器不能滿(mǎn)足工程機(jī)械的作業(yè)要求。重型空氣濾清器所需的最低能力可以簡(jiǎn)單地規(guī)定為該空濾器超出進(jìn)氣阻力值之前從每立方米發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣量中排除0.88千克A-C級(jí)灰塵的能力。重型干式空氣濾清器必須具有的最低效率應(yīng)為99.9%。1.3預(yù)濾清器的選用

3、重型空氣濾清器的初級(jí)大多是通過(guò)離心較重的灰塵顆粒使其從進(jìn)氣中分離到離心區(qū)的外圍,而從離心區(qū)的中部吸入清潔的空氣。預(yù)濾清器的效率是除塵能力的一個(gè)主要決定因素。一個(gè)效率為90%的預(yù)濾清器,允許10%的灰塵進(jìn)入空氣濾清器的紙質(zhì)濾芯區(qū)域,而一個(gè)效率為60%的預(yù)濾清器將允許40%的灰塵進(jìn)入空氣濾清器的紙質(zhì)濾芯區(qū)域。顯然,選用性能優(yōu)越的預(yù)濾清器,對(duì)紙質(zhì)濾清器的保養(yǎng)時(shí)間會(huì)大大延長(zhǎng)。1.4旋濾器的選用工程機(jī)械的工作環(huán)境非常惡劣,尤其象振動(dòng)壓路機(jī)經(jīng)常在沙漠、干旱以及荒無(wú)人煙的地方施工,這樣的環(huán)境下重型空氣濾清器不能長(zhǎng)時(shí)間完全為發(fā)動(dòng)機(jī)提供充足、清潔的空氣,而且空氣濾清器的壽命也會(huì)大大打折扣,因此,建議在空氣濾清器

4、的前面增加一級(jí)過(guò)濾裝置一一旋濾器,旋濾器可以把大部分的灰塵經(jīng)過(guò)粗濾,這樣再經(jīng)過(guò)重型空氣濾清器,這樣能夠保證進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)空氣充足、清潔的,而且可以延長(zhǎng)重型空濾器的壽命,延長(zhǎng)空濾器的保養(yǎng)時(shí)間。2.如何計(jì)算進(jìn)氣系統(tǒng)的阻力由于工程機(jī)械施工的特殊性,大部分增壓渦輪發(fā)動(dòng)機(jī),它的進(jìn)氣阻力的極限值較大。這樣給設(shè)計(jì)工程師帶來(lái)了一定設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)空間,但不管怎樣,設(shè)計(jì)進(jìn)氣系統(tǒng)時(shí)應(yīng)在結(jié)構(gòu)允許的條件下盡量減少進(jìn)氣阻力。進(jìn)氣系統(tǒng)的阻力取決于許多變量,這些變量包括管路的形狀、導(dǎo)管的平滑度、柔性接頭的類(lèi)型、管子的尺寸、進(jìn)氣帽的結(jié)構(gòu)、彎管的類(lèi)型等,精確確定系統(tǒng)阻力的唯一方法是通過(guò)測(cè)試,只要裝配好整個(gè)系統(tǒng),就應(yīng)檢查進(jìn)氣系統(tǒng)的阻力。例:

5、發(fā)動(dòng)機(jī)為渦輪增壓,其進(jìn)氣阻力極限值為:25英寸水柱(63 5mm,空氣濾清器的流量為900L/m,整個(gè)進(jìn)氣系統(tǒng)為從進(jìn)氣帽(直徑127mm經(jīng)過(guò)0.6m長(zhǎng)的管路(直徑127mm到空濾器的進(jìn)口,從空濾器出口用90°彎管(直徑102mm連到lm的管子(直徑102mm,經(jīng)過(guò)90°的橡膠彎管(變徑到76mm到發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)口。進(jìn)氣帽的進(jìn)氣阻力:142mm水柱0.6m長(zhǎng)的管路的阻力:2.94mm水柱空氣濾清器阻力(濾芯干凈時(shí):150.3mm水柱90°彎管(直徑102mm的阻力:8.05mm水柱lm長(zhǎng)的管路阻力:1.73mm水柱90°彎管(變徑76mm的阻力:2.03mm水

6、柱這樣總阻力為:142+2.94+150.3+8.05+1.7 3+2.03=307.05mm顯然,該總阻力滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。3.空氣濾清器的安裝空氣濾清器的安裝應(yīng)使空氣濾清器上的任何密封表面變形,支架應(yīng)堅(jiān)固并且十分牢靠地固定在發(fā)動(dòng)機(jī)上或車(chē)架上,能夠確?？諝鉃V清器在拆卸紙濾芯時(shí)沒(méi)有困難,不必拆卸其它零件?？諝鉃V清器對(duì)振動(dòng)可能敏感,如果濾清器預(yù)發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)分開(kāi)裝的就不存在這個(gè)問(wèn)題,如果是直接安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)上,就可能要考慮濾芯和支架的抗振性、耐久性。3.1進(jìn)氣管道進(jìn)氣管道使用的部件要經(jīng)過(guò)充分的計(jì)算和考慮,首先管道在承受最大的阻力條件下不得被吸癟,對(duì)于存在不同零件之間的管道應(yīng)提供能夠相對(duì)運(yùn)動(dòng)的能力;在管道的每

7、一處聯(lián)接處,在任何時(shí)候都要保持永久密封,以防止潮濕和灰塵進(jìn)入,尤其在濾清器與發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)口處之間的管道不得有任何泄漏和細(xì)微的小孔,否則會(huì)使大量的灰塵進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī),而導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)故障。現(xiàn)在設(shè)計(jì)人員已經(jīng)習(xí)慣地應(yīng)用鋼、鋁、玻璃纖維增強(qiáng)的塑膠管,但仍需注意以下幾點(diǎn):柔性橡膠接頭多采用帶凸起加強(qiáng)筋的軟管、變徑管、橡膠彎管;對(duì)焊的鋼管焊縫要均勻,盡可能地使用圓弧過(guò)渡;3.2進(jìn)氣管路的布置良好的設(shè)計(jì)能夠使進(jìn)氣管道布置的流動(dòng)阻力極小,并使管道系統(tǒng)中的溫升保持最小。進(jìn)氣管的直徑應(yīng)與發(fā)動(dòng)機(jī)上進(jìn)氣口相近似。在發(fā)動(dòng)機(jī)和濾清器的進(jìn)氣管之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)要求管道部件有一定的柔性,并設(shè)計(jì)管道的輔助支撐,若不使用或使用不當(dāng)?shù)闹?會(huì)使

8、管道迅速地出現(xiàn)疲勞損壞現(xiàn)象。當(dāng)然,柔性要設(shè)計(jì)在橡膠部件中,不應(yīng)設(shè)計(jì)在剛性管道中。渦輪增壓器進(jìn)口上的彎距應(yīng)該限制在發(fā)動(dòng)機(jī)要求的范圍之內(nèi),如:康明斯發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪增壓器進(jìn)口上的彎距限制在6.78N·m以?xún)?nèi),以免造成增壓器殼體變形,因此在增壓器殼體和第一個(gè)管道支撐之間必須提供柔性連接,而且長(zhǎng)度應(yīng)控制在一定的范圍內(nèi)。安裝布置進(jìn)氣管路一定使用360°全部密封作用的軟管卡箍,“T”型螺栓或薩SAE標(biāo)準(zhǔn)的F型卡箍是首選。如果使用蝸桿型SAE標(biāo)準(zhǔn)F 卡箍,那么每個(gè)連接處需要兩個(gè)卡箍(擰緊角度互為180°以確保連接處的完全密封。管路布置盡可能遠(yuǎn)離高溫區(qū),不可使橡膠軟管、接頭、彎頭長(zhǎng)期暴

9、露在125的高溫中,應(yīng)小心避免將裝配到高溫附近,如果必須靠近高溫的結(jié)構(gòu)要考慮隔熱措施。管路的布置盡可能使進(jìn)氣通暢不要形成回旋空氣,回旋的空氣減小了有效管徑,也會(huì)導(dǎo)致壓力比預(yù)計(jì)的高;剛性鋼管在柔性管連接處設(shè)計(jì)一個(gè)比鋼管直徑大1mm的凸臺(tái),避免柔性膠管與鋼管在受到外力或振動(dòng)時(shí)互相脫離。進(jìn)氣口的位置要遠(yuǎn)離排氣口,特別要避免大量水進(jìn)入進(jìn)氣口。進(jìn)氣口吸入灰塵和水霧對(duì)空氣濾清器非常有害;進(jìn)氣口盡可能地設(shè)計(jì)在低溫位置,如果處于高溫位置將使進(jìn)氣的空氣密度顯著減小,其結(jié)果是每增加1 0°F,發(fā)動(dòng)機(jī)功率下降1%。3.3阻力指示器工程機(jī)械的環(huán)境異常惡劣,往往在不經(jīng)意的過(guò)程中造成空氣濾清器的堵塞,因而在增壓

10、器進(jìn)氣入口處增加真空感應(yīng)器,直接顯示空氣濾清器的狀態(tài),是正常還是需要維護(hù),或者直接安裝帶有刻度的指示器,可以漸進(jìn)地看出空氣濾清器阻力的增加,直至最大,提醒使用者注意保養(yǎng)和維護(hù)。阻力指示器的目的:不是指示第一級(jí)集塵器的維護(hù)周期,而是在整個(gè)進(jìn)氣系統(tǒng)的阻力顯示。阻力指示器不管任何形式,都必須易于觀察,安裝的最佳位置點(diǎn)在發(fā)動(dòng)機(jī)或增壓器進(jìn)氣口上游之間的 一段直管上。 阻力指示器的螺紋接頭或傳感接頭連接到進(jìn)氣系統(tǒng)的管路上，其接頭 必須濾芯， 當(dāng)阻力指示器或傳感器破裂、 或者脫落時(shí)可以避免灰塵的進(jìn)入， 如果這種情況確實(shí)發(fā)生了，該濾芯很快就會(huì)被堵塞，所以必須重新更換或 清潔接頭，以使指示器和傳感器重新正常工作。 綜上：進(jìn)氣系統(tǒng)從空氣濾清器的選型、進(jìn)氣阻力的設(shè)計(jì)、進(jìn)氣管道的 布置和安裝等各個(gè)環(huán)節(jié)需要很細(xì)節(jié)的設(shè)計(jì)。進(jìn)氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)的好壞直接影響 到發(fā)動(dòng)機(jī)的功率和壽命，甚至影響整機(jī)性能。不論任何時(shí)候，進(jìn)氣系統(tǒng)應(yīng) 該為發(fā)動(dòng)機(jī)