1、汽車發動機進氣系統輕型車中心動力所2021年12月1日進氣系統一、概述發動機進氣系統：包括進氣管、空氣濾清器、中冷器等。典型進氣系統組成見圖 進氣系統的功用： 發動機進氣系統關系到發動機動力性、經濟性、壽命、進氣噪聲、煙度等性能。濾除空氣中的硬質灰塵顆粒，降低灰塵對發動機的磨損；空氣濾清器的濾清效率對發動機的磨損和壽命起著決議性的作用。保證發動機獲得足量的空氣，進而保證發動機功率的正常發揚；對自然吸氣發動機，進氣阻力添加6Kpa，發動機功率下降3%左右。降低進氣噪音。保證進入發動機的空氣溫度滿足設計要求，從而保證進氣密度和進氣量。中冷進氣系統降低進氣溫度，抑制發動機排放物NOX的生成。根本要求

2、：各種安裝方式都必需充分保證空氣中飄浮的灰塵不進入到進氣系統中。原始進氣口位置要求盡能夠高，外露的原始進氣口必需能防止雨、雪進入進氣系統，防止損壞發動機。保證系統安裝無短路景象，保證零部件內部清潔，空濾器性能滿足設計要求。進氣系統的安裝及管路布置應保證發動機進氣溫升不高于規定要求，否那么空氣密度下降，影響柴油機的功率發揚，并使排放惡化。系統最大進氣阻力不超越一定限值。系統應安裝阻力報警安裝，到達限值阻力限值時，應及時報警顯示，以指點客戶及時維護保養進氣系統。為了提高進氣效率，降低進氣阻力，系統個零部件要求內壁光滑，并保證各銜接和圓角處無死角、急彎。進氣系統的零部件要滿足運用的做大溫度和壓力要求

3、，尤其中冷部件；進氣系統能有效吸收發動機震動，防止對零部件呵斥損壞； 進氣系統零部件在消費、運輸及運用過程中，確保內部清潔，無殘留物。 進氣系統與發動機的磨損 進氣灰塵對氣缸、活塞、活塞環、氣門、氣門導管產生嚴重磨損。灰塵透過活塞環，加劇曲軸、連桿軸承摩擦副的磨損。 空氣中灰塵粒子在1200um之間，其中20um灰塵對發動機磨損最嚴重，空氣中該種粒子占67%。發動機的早期磨損主要發生在缸筒上部及頭道活塞環，早期磨損發動機的病癥為機油耗費量明顯添加，加油口、機油標尺入口竄油，排氣管冒藍煙，功率下降。這種情況下檢察空濾器會發現空濾內側有明顯灰塵痕跡。汽車行駛過程中，透過空濾吸進發動機的灰塵量用下式

4、表示：G=*Q*t* 式中 G-吸進發動機灰塵量 ，g-道路灰塵濃度，g/m3Q-發動機平均吸氣量，m3/ht-汽車行駛時間，h-空濾透灰濾，%空氣濾清器空濾器的分類：根據運用條件，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組合式干式空氣濾清器的濾芯用微孔濾紙或無紡布制造，濾料不浸油，目前輕卡上運用的幾乎100%為干式空濾器。與其它類型相比，它具有以下優點：效率高，性能穩定濾芯容易設計，使空氣濾清器構造簡單，體積小，分量輕濾芯改換方便根據濾清級數可分為(1) 單級(2)雙級(3)多級空濾器任務原理：由于發動機任務呵斥的負壓，含有灰塵等雜質的空氣經過進氣管以一定的流速被吸入空濾器，

5、對于雙級空濾器來說，由于葉片環或導流板的作用，空氣以一定的速度旋轉，在離心力的作用下，經過一定的升程，空氣中的較大質量的粒子被甩到外圍，最后堆積到儲灰盤或排塵袋中，這就是粗濾。而夾雜著剩余很細顆粒的空氣繼續前進將遇到空濾器濾芯，濾芯的主要組成部分濾紙將完成設計要求的對細小微粒的攔截作用。捕捉顆粒的空濾器濾紙并不是簡單的起到篩網作用，它能捕集的顆粒比濾紙孔要小得多。捕集的機理有四:1、直接捕獲或攔截。2、吸附。3、沖擊墮入。4、過濾結塊。空濾器濾紙的內外外表不同，面對氣流的外表濾層較疏松，透氣度較好，而到另一面濾層較嚴密，透氣度較小。假設兩面裝反，其堵塞壽命將下降30%左右。為了區分濾紙正反面，

6、普通在濾紙非迎風面印有細線。空氣濾清器選型設計：1.1根據發動機排量、額定轉速、增壓度等嚴厲按計算結果，確定空濾器額定空氣流量；空濾器的額定流量也可以按發動機在標定工況下實測流量的1.151.2倍來選取。1.2參照國際規范規定并結合我公司Q/FT A002的規范要求，確定空濾器的原始進氣阻力2.5kPa)、最大進氣阻力6kPa) 、原始濾清效率(99.5%)、粗濾效率(80%)等技術參數。1.3空濾器實驗用灰塵應按照ISO5011規范要求。1.4根據國內道路情況，空濾器必需加裝粗濾器，并且應配裝空濾器阻塞報警安裝。1.5 確保空濾內部清潔，各焊接或銜接部位密封可靠。1.6空濾器出氣口為了保證密

7、封，運用圓形管，并要求接口處有一凸緣和止口，以保證密封和不會松動。1.7為了保養和清潔方便，在空濾器最底端部位要加裝排塵袋，并保證排塵袋子不接近污染大的地方,且不能迎風。空濾器實驗認證空濾器控制要素：一類1,原始阻力；2,總成原始濾清效率3,實驗室壽命(儲灰才干)二類4，密封性；5，粗濾效率；6，內部清潔度；7，耐振動實驗；三類8，耐腐蝕性；9，耐高、低溫性；10，全壽命效率11，復原率；加灰情況闡明 ISO5011汽車空濾器實驗方法中，對實驗用灰塵化學成分及灰塵粒子尺寸分布做出了明確規定，其要求為美國實驗用SAE粗灰、細灰規范。對于中、輕負荷卡車，由于運用環境相對較好，環境粒子尺寸分布與粗灰

8、類似，因此用粗灰進展認證明驗。對于越野車輛、遷延機、工程機械等任務環境以質輕粒細的地表塵土居多，進展空濾器認證實驗時應運用細灰。因此對汽車空濾器來說，如無特別聲明，在進展產品認證時均運用粗灰。規范中規定的實驗用灰國內不能消費 。目前國內規范中允許運用270目石英砂，但也只能在灰塵粒子尺寸分布上接近SAE規范要求，化學成分要求無法做到。 2、中冷器中冷器分類：按冷卻介質的不同，中冷器可分為空對空中冷器和水對空中冷器。空對空中冷器常與水箱串聯或并聯的方式裝配在一同，用風扇及迎面風對經過蝸輪增壓的空氣進展冷卻；水空中冷器常與發動機體裝配在一同，利用發動機的冷卻液對經對經過蝸輪增壓的空氣進展冷卻。由于

9、受冷卻液溫度的限制，水空中冷后的增壓空氣很難到達較低的進氣溫度如80以下；其次，由冷卻液帶走的這部分熱量，實踐上還要經過水箱分發到大氣中，無形之中添加了冷卻系統水散熱器的負擔，而且從傳熱過程來看它是二次傳熱，整體的傳熱效率較低；再者，由于在水空中冷系統中，冷卻液參與了中冷循環，容易由于中冷器走漏導致冷卻液進入氣缸。因此車用中冷器越來越多地采用空空中冷器。內置紊流片式中冷器特點是中冷器的熱側通道內裝有內部散熱帶俗稱紊流片，它大大加強了中冷器的熱側散熱面積，并可強迫使增壓熱空氣由層流變成紊流，從而大大提高中冷器的散熱才干。中冷器的作用添加比功率，提高發動機馬力。冷卻增壓后被提高的進氣溫度，增高單位

10、體積的氧氣含量，提高空燃比，使燃料熄滅更充分，從而到達提高發動機功率的目的。據大量資料，在給定的壓力下，增壓空氣溫度每下降10，發動機功率約提高3%5%；或者在一樣的功率下，燃料耗費減少1.5%,，可使最高熄滅溫度和整個循環的平均溫度下降3降低發動機熱負荷和機械負荷，提高發動機壽命。根據計算，緊縮空氣每降低1，最高熄滅溫度和排氣溫度可降低可降低2-3；在一樣的平均有效壓力下，中冷降低了進氣溫度55-105，可以有效緩解發動機熱負荷。因此中增壓度以上的發動機，中冷是必不可少的。在堅持大致一樣空氣密度的條件下，可使氣缸壓力下降，緩解機械負荷。 有效地降低廢氣污染物的排放量和噪聲，采用增壓中冷技術可

11、使排放達到歐II、歐III規范。經國外文獻引見，進氣溫度從60降低到30，標定工況燃油耗率下降1%，NOX排放下降24%，煙度根本不變；最大扭矩工況下，燃油耗率下降3%，NOX排放下降6%，煙度下降13%。減少發動機燃料耗費。提高對海撥高度的順應性。在高海撥地域，采用中冷可運用更高壓比的壓氣機，使發動機功率得到更大提高，提高汽車的順應性。中冷器的任務系統原理圖增壓熱空氣從渦輪增壓器流經中冷器的冷卻管，把熱量傳給冷卻管和附著在管子上散熱帶, 外面的冷空氣或水流過冷卻管和附著在管子上散熱帶時,帶走上面的熱量。熱量就這樣經過管子和散熱帶把熱空氣的熱量傳給外面的冷空氣, 把增壓熱空氣的溫度降下來。中冷

12、器性能評價目的冷卻效率=Thi- Th0/Thi- T0溫度差 T= Th0- T0，即中冷器出口溫度與環境溫度之差熱側壓力降 Ph=Phi- Ph0 應使中冷器熱側壓力降盡能夠低，輕中型車不高于10.7kPa80mmHg，重型車上不高于12.5kPa93.5mmHg。中冷器增壓側壓力降過大，將低消溫度下降的效果；同時，當空空中冷系統進氣管路有10.2kPa壓降時，將使加速反響下降6.5%。冷側壓力降PC 盡能夠降低冷卻空氣側壓力降。過高的冷側壓力降將使冷風流量急劇下降，導致中冷器散熱性能缺乏，發動機出水溫度偏高。低的冷側壓力降對中冷器和水箱的匹配至關重要。 中冷器設計：2.1根據發動機的有關

13、技術參數先用實際計算公式初步確定中冷器的總散熱面積，并在此根底上添加10%15%的余量。2.2根據散熱器的外形尺寸及整車空間尺寸，確定最合理的中冷器芯體尺寸，并盡能夠加大迎風面積，以保證發動機在標定工況下出口溫度不高于規定值：在最終選定的風扇流量、冷風壓降的情況下，車輛行駛的全負荷工況，中冷器的出口溫度相對于環境溫度的溫升，對于載貨汽車不應大于25 ；設計完成后要經實驗驗證。2.3 為了提高進氣效率，減少增壓后的空氣壓降，應盡量使中冷器進、出氣口內外表光滑，并保證各銜接和圓角處無死角、急彎。還應思索氣室大小、外形對效率的影響。2.4 根據發動機增壓后最大空氣壓力，確定中冷器密封實驗的氣壓。歐發

14、動機取250kPa，歐取300kPa，時間均為不低于2分鐘。并保證中冷器進、出氣管直徑不能小于發動機的進、出氣口直徑。2.5 在額定流量下中冷器的壓力降應不超越規定值，為滿足運用要求，中冷器的額定流量普通按發動機標定工況下進氣量的1.1倍來確定。 3，管路設計要求3.1 進氣系統的管路布置應簡約，固定牢靠，并盡量減少方向的改動；3.2絕對不允許管路中存在任何漏氣景象，否那么發動機無法發出正常功率，影響加速性和最高車速都達不到設計要求。3.3 要保證整個進氣系統長期運用后，內部不會因腐蝕而生銹，也就是進氣系統應盡量運用鑄鋁或不銹鋼等抗腐蝕資料，如要運用鋼管類資料，那么必需求求其內部噴涂耐高溫防銹

15、底漆，并不會零落。3.4 增壓器壓氣機出口銜接納建議設計成不斷的管件，圓錐形擴壓角為7max，以得到最好的性能，長度取決于裝配位置，或者直到聯接納出口處直徑相當于壓氣機出口面積的2倍。3.5進氣管路的安裝應思索在適當的位置添加固定支架，以免因其自重或相應的運動使進氣岐管或增壓器接受各種應力，并防止動態干涉。3.6 在空濾器到發動機之間必需運用一段膠管，以抵消發動機和底盤之間的相對位移；該軟管應有足夠的剛度，以防止負壓呵斥吸扁、破損和部分狹小，或由于振動而變形；該軟管還應能在-40120下長期運用，有足夠的耐老化才干；此段管路的固定方式要非常可靠，不得因振動而導致各管接頭松脫，使未經過濾的空氣直

16、接進入增壓器和發動機，引起增壓器的損壞和發動機的非正常磨損。3.7管路應盡能夠防止焊接，假設不得不焊接時，應防止假焊、脫焊出現縫隙，并應徹底去除焊渣；3.8硬管與橡膠銜接位置不允許用鋼板搭接焊接成管，運用無縫鋼控制造并且管口部位有凸緣，保證橡膠管與硬管為過盈配合銜接；并運用平板帶式卡箍緊固膠管；3.9中冷系統的管路應盡量采用金屬管銜接，管口之間的聯接必需采用耐熱耐壓橡膠管，引薦采用夾布硅膠或硅膠編織管；金屬管插入橡膠管的長度確保在40 mm以上，并運用平板帶式卡箍緊固膠管。二、進氣流量的計算根據發動機增壓器壓比、增壓器出氣溫度、發動機進氣溫度以及發動機常規參數確定。該方法需求發動機進展必要的實

17、驗，丈量也比較方便。Q=0.03VhnvsA其中A=IT0/T0.75Q：柴油機所需空氣量m3/hA：增壓系數Vh: 活塞總排量ln: 發動機轉速r/mins：掃氣系數，增壓機取1.05v：充氣系數，柴油機取0.85I：增壓器壓比增壓器出口與進口空氣壓力的比值T0：增壓器進氣溫度KT：發動機進氣溫度K增壓機為增壓器出口溫度，增壓中冷發動機為中冷后發動機進氣溫度對于氣剎車性，再添加氣泵進氣量三、進氣系統的消聲降噪 進氣系統消聲原件包括擴張消聲器和旁支消聲器，其中空濾器起到擴張消聲器的功能，旁支消聲器包括赫姆霍茲消聲器和1/4波長管。進氣系統聲學設計第一個問題是消聲容積：對擴張消聲器來說，容積越大

18、，傳送損失可以調理的頻帶越寬；赫姆霍茲消聲器容積越大，可調理的頻率越低。第二個問題是管道截面積：管道截面積越小，擴張消聲器的擴張比越大，傳送損失就越大，消聲效果就越好。空濾器擴張消聲器的設計：空濾器的容積要求到達發動機排量的三倍以上，就能到達良好的消聲效果。影響傳送損失的要素有兩個，擴張比m和濾清器的長度L。擴張比越大，消聲效果越好，在設計空濾器是詳細的表達就是盡量減小進出氣管直徑，增大空濾器的截面積。另外將進出氣管插入空濾器中也可以提高傳送損失，提高降噪效果，但由于傳送損失太大，普通運用較少。 旁支消聲器的設計：赫姆霍茲消聲器如右圖所示 當聲波入射到亥姆霍茲腔時，引起短管通道內的空氣柱來回振

19、動，與壁面摩擦而耗散聲能，假設聲波頻率接近該構造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、聲波頻率與波長關系為 c=f赫姆霍茲消聲器的消聲頻率為: f=c(S/VL)0.5/2C-聲速；S-銜接納截面積；V-消聲器的容積；L-銜接納的長度；1/4波長管如右圖所示：1/4波長管的消聲頻率為：f=(2n-1)c/4Ln=1,2,3L-1/4波長管的長度：L=2n-1c/4 為波長赫姆霍茲消聲器和1/4波長管目的都是消除窄頻帶噪聲，但赫姆霍茲消聲器比1/4波長管消聲頻帶要寬。赫姆霍茲消聲器普通用來消除低頻噪聲，1/4波長管消除相對較高頻噪聲。在進氣系統中，低頻噪聲成分往往非常大，而控制低頻噪聲要運用赫姆霍茲消聲器和1/4波長管。因此在設計之初要盡能夠給進氣系統留出空間，以便安裝消聲器。要消除多種頻率，可以采用幾種降噪構造。因此我們經常能見到幾個赫姆霍茲消聲器和1/4波長管組合運用的情況。降低進氣口噪聲的設計程序：1，明確發動機噪聲頻譜