淺析發(fā)動機進氣系統(tǒng)-

1、淺析發(fā)動機進氣系統(tǒng)發(fā)動機是工程機械的心臟,而進氣系統(tǒng)則是發(fā)動機的動脈,進氣系統(tǒng)的合理性直接影響發(fā)動機的性能、壽命,從而影響整機的性能、壽命及環(huán)保性。進氣系統(tǒng)的功能是為發(fā)動機提供清潔、干燥、充足的空氣,系統(tǒng)中主要組件空濾器、管路及其設計安裝將直接影響發(fā)動機功能的發(fā)揮、工作的穩(wěn)定性、可靠性,甚至大大縮短其壽命。下面結合實踐對工程機械發(fā)動機進氣系統(tǒng)的合理設計進行一些探討:1.空氣濾清器空氣濾請器的作用是阻止灰塵進入發(fā)動機燃燒室,防止氣缸套、活塞、活塞環(huán)、氣門和氣門導桿的磨損,所以空氣濾清器的選型是至關重要的。1.1空氣濾清器的型式工程機械的空氣濾請器只有選用兩級干式空氣濾清器,在第一級中濾清器將大的

2、灰塵離心分離掉,并被收集到一個灰塵容納器或者以間隙、連續(xù)兩種方式從系統(tǒng)中排掉,在第二級中空氣濾清器有一個處理過的紙質(zhì)濾芯,過濾掉其余的灰塵。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計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)動機的功率和合理保養(yǎng)時間的最低要求,工程機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足工程機械的作業(yè)要求。重型空氣濾清器所需的最低能力可以簡單地規(guī)定為該空濾器超出進氣阻力值之前從每立方米發(fā)動機進氣量中排除0.88千克A-C級灰塵的能力。重型干式空氣濾清器必須具有的最低效率應為99.9%。1.3預濾清器的選用

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

4、的前面增加一級過濾裝置一一旋濾器,旋濾器可以把大部分的灰塵經(jīng)過粗濾,這樣再經(jīng)過重型空氣濾清器,這樣能夠保證進入發(fā)動機空氣充足、清潔的,而且可以延長重型空濾器的壽命,延長空濾器的保養(yǎng)時間。2.如何計算進氣系統(tǒng)的阻力由于工程機械施工的特殊性,大部分增壓渦輪發(fā)動機,它的進氣阻力的極限值較大。這樣給設計工程師帶來了一定設計結構空間,但不管怎樣,設計進氣系統(tǒng)時應在結構允許的條件下盡量減少進氣阻力。進氣系統(tǒng)的阻力取決于許多變量,這些變量包括管路的形狀、導管的平滑度、柔性接頭的類型、管子的尺寸、進氣帽的結構、彎管的類型等,精確確定系統(tǒng)阻力的唯一方法是通過測試,只要裝配好整個系統(tǒng),就應檢查進氣系統(tǒng)的阻力。例:

5、發(fā)動機為渦輪增壓,其進氣阻力極限值為:25英寸水柱(63 5mm,空氣濾清器的流量為900L/m,整個進氣系統(tǒng)為從進氣帽(直徑127mm經(jīng)過0.6m長的管路(直徑127mm到空濾器的進口,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90°的橡膠彎管(變徑到76mm到發(fā)動機的進口。進氣帽的進氣阻力:142mm水柱0.6m長的管路的阻力:2.94mm水柱空氣濾清器阻力(濾芯干凈時:150.3mm水柱90°彎管(直徑102mm的阻力:8.05mm水柱lm長的管路阻力: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,該總阻力滿足設計要求。3.空氣濾清器的安裝空氣濾清器的安裝應使空氣濾清器上的任何密封表面變形,支架應堅固并且十分牢靠地固定在發(fā)動機上或車架上,能夠確?？諝鉃V清器在拆卸紙濾芯時沒有困難,不必拆卸其它零件?？諝鉃V清器對振動可能敏感,如果濾清器預發(fā)動機時分開裝的就不存在這個問題,如果是直接安裝在發(fā)動機上,就可能要考慮濾芯和支架的抗振性、耐久性。3.1進氣管道進氣管道使用的部件要經(jīng)過充分的計算和考慮,首先管道在承受最大的阻力條件下不得被吸癟,對于存在不同零件之間的管道應提供能夠相對運動的能力;在管道的每

7、一處聯(lián)接處,在任何時候都要保持永久密封,以防止潮濕和灰塵進入,尤其在濾清器與發(fā)動機的進口處之間的管道不得有任何泄漏和細微的小孔,否則會使大量的灰塵進入發(fā)動機,而導致發(fā)動機故障。現(xiàn)在設計人員已經(jīng)習慣地應用鋼、鋁、玻璃纖維增強的塑膠管,但仍需注意以下幾點:柔性橡膠接頭多采用帶凸起加強筋的軟管、變徑管、橡膠彎管;對焊的鋼管焊縫要均勻,盡可能地使用圓弧過渡;3.2進氣管路的布置良好的設計能夠使進氣管道布置的流動阻力極小,并使管道系統(tǒng)中的溫升保持最小。進氣管的直徑應與發(fā)動機上進氣口相近似。在發(fā)動機和濾清器的進氣管之間的相對運動要求管道部件有一定的柔性,并設計管道的輔助支撐,若不使用或使用不當?shù)闹?會使

8、管道迅速地出現(xiàn)疲勞損壞現(xiàn)象。當然,柔性要設計在橡膠部件中,不應設計在剛性管道中。渦輪增壓器進口上的彎距應該限制在發(fā)動機要求的范圍之內(nèi),如:康明斯發(fā)動機渦輪增壓器進口上的彎距限制在6.78N·m以內(nèi),以免造成增壓器殼體變形,因此在增壓器殼體和第一個管道支撐之間必須提供柔性連接,而且長度應控制在一定的范圍內(nèi)。安裝布置進氣管路一定使用360°全部密封作用的軟管卡箍,“T”型螺栓或薩SAE標準的F型卡箍是首選。如果使用蝸桿型SAE標準F 卡箍,那么每個連接處需要兩個卡箍(擰緊角度互為180°以確保連接處的完全密封。管路布置盡可能遠離高溫區(qū),不可使橡膠軟管、接頭、彎頭長期暴

9、露在125的高溫中,應小心避免將裝配到高溫附近,如果必須靠近高溫的結構要考慮隔熱措施。管路的布置盡可能使進氣通暢不要形成回旋空氣,回旋的空氣減小了有效管徑,也會導致壓力比預計的高;剛性鋼管在柔性管連接處設計一個比鋼管直徑大1mm的凸臺,避免柔性膠管與鋼管在受到外力或振動時互相脫離。進氣口的位置要遠離排氣口,特別要避免大量水進入進氣口。進氣口吸入灰塵和水霧對空氣濾清器非常有害;進氣口盡可能地設計在低溫位置,如果處于高溫位置將使進氣的空氣密度顯著減小,其結果是每增加1 0°F,發(fā)動機功率下降1%。3.3阻力指示器工程機械的環(huán)境異常惡劣,往往在不經(jīng)意的過程中造成空氣濾清器的堵塞,因而在增壓

10、器進氣入口處增加真空感應器,直接顯示空氣濾清器的狀態(tài),是正常還是需要維護,或者直接安裝帶有刻度的指示器,可以漸進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。阻力指示器的目的:不是指示第一級集塵器的維護周期,而是在整個進氣系統(tǒng)的阻力顯示。阻力指示器不管任何形式,都必須易于觀察,安裝的最佳位置點在發(fā)動機或增壓器進氣口上游之間的 一段直管上。 阻力指示器的螺紋接頭或傳感接頭連接到進氣系統(tǒng)的管路上，其接頭 必須濾芯， 當阻力指示器或傳感器破裂、 或者脫落時可以避免灰塵的進入， 如果這種情況確實發(fā)生了，該濾芯很快就會被堵塞，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：進氣系統(tǒng)從空氣濾清器的選型、進氣阻力的設計、進氣管道的 布置和安裝等各個環(huán)節(jié)需要很細節(jié)的設計。進氣系統(tǒng)設計的好壞直接影響 到發(fā)動機的功率和壽命，甚至影響整機性能。不論任何時候，進氣系統(tǒng)應 該為發(fā)動機