高斌

摘 要 本文首先分析了進(jìn)氣系統(tǒng)的功能和主要內(nèi)容，然后對空氣濾清器的設(shè)計(jì)及相關(guān)計(jì)算進(jìn)行了分析，并講述了額定空氣流量的計(jì)算。本文分析了進(jìn)氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)及計(jì)算，提高進(jìn)氣效率。

關(guān)鍵詞 進(jìn)氣流量 進(jìn)氣系統(tǒng) 空氣濾清器

中圖分類號：TK403 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

進(jìn)氣系統(tǒng)的功用：是為發(fā)動(dòng)機(jī)提供純凈、干燥、合適溫度、充足的空氣，降低灰塵對發(fā)動(dòng)機(jī)的磨損，最大程度把發(fā)動(dòng)機(jī)性能發(fā)揮出來。

進(jìn)氣系統(tǒng)主要包括：空氣濾清器和連接管路。在燃油噴射式發(fā)動(dòng)機(jī)中，進(jìn)氣系統(tǒng)還包括空氣流量計(jì)或進(jìn)氣支管壓力傳感器，以便對進(jìn)入氣缸的空氣量進(jìn)行計(jì)量。

空氣濾清器：一般由進(jìn)氣導(dǎo)流管、空氣濾清器蓋、空氣濾清器外殼和濾芯等相關(guān)部件組成。

空氣濾清器主要功用：濾除空氣中的灰塵和水氣，使干燥清潔的空氣進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸。另外，空氣濾清器也有消減進(jìn)氣噪聲的作用。以普通轎車為例，每消耗1L汽油需要消耗5000-10000L空氣。如此大量空氣進(jìn)入氣缸，若不將其中的雜質(zhì)或灰塵濾除，必然加速氣缸和活塞的磨損，縮短發(fā)動(dòng)機(jī)使用壽命。實(shí)踐證明，發(fā)動(dòng)機(jī)不安裝空氣濾清器，其壽命將縮短2/3，為提高發(fā)動(dòng)機(jī)性能提高充氣效率，提高充氣效率可以采用進(jìn)氣慣性及諧振效應(yīng)。

1空氣濾清器的設(shè)計(jì)及計(jì)算

空氣濾清器由濾芯的結(jié)構(gòu)分為干式、濕式等。

目前汽車主要使用紙質(zhì)空氣濾清器和油浴空氣濾清器，紙質(zhì)空氣濾清器濾清效率高，不受發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷變化影響，養(yǎng)護(hù)方便，在進(jìn)氣系統(tǒng)布置上可以采用立式或臥式結(jié)構(gòu)。

空氣濾清器的作用：凈化空氣、降低進(jìn)氣噪聲、優(yōu)化匹配。

進(jìn)氣系統(tǒng)對空濾器布置的要求：

（1）空氣濾清器進(jìn)氣口處的溫度不應(yīng)過高，進(jìn)氣溫度過高會(huì)降低發(fā)動(dòng)機(jī)充氣系數(shù)，應(yīng)遠(yuǎn)離排氣高溫區(qū)，最好迎風(fēng)借助車速提高充氣量。

（2）進(jìn)氣應(yīng)避免吸入雨水、雪及發(fā)動(dòng)機(jī)的廢氣。

（3）進(jìn)氣口應(yīng)避開機(jī)艙的負(fù)壓區(qū)、集塵區(qū)、甩泥區(qū)，轎車空氣濾清器進(jìn)氣口一般置于汽車前臉，卡車的進(jìn)氣口應(yīng)盡量高，一般放在駕駛室頂部，以降低空氣含塵濃度。

（4）空氣濾清器內(nèi)壁不應(yīng)噴漆，進(jìn)氣管路內(nèi)壁不能生銹，一旦雜質(zhì)被吸入發(fā)動(dòng)機(jī)后果不堪設(shè)想。

（5）空氣濾清器與發(fā)動(dòng)機(jī)之間的進(jìn)氣管路應(yīng)減少接口數(shù)量及轉(zhuǎn)彎數(shù)量，以降低氣體損失和進(jìn)氣阻力。

（6）空氣濾清器應(yīng)便于保養(yǎng)，便于維修，在空濾器外殼上貼上明確的保養(yǎng)說明。

1.1葉片

空氣通過葉片旋流后產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)，在額定空氣流量時(shí)，80%以上的灰塵在離心力的作用下分離，灰塵沉積在積塵盤內(nèi)，使到達(dá)濾紙上的細(xì)塵土約為吸入總量的20%。

1.2積塵盤

積塵盤用來收集被葉片甩出來的大顆?；覊m。

1.3排塵袋

積塵盤內(nèi)的塵土，可在車輛的振動(dòng)下自動(dòng)向排塵袋集中并排出，有時(shí)由用戶定期張開袋口，進(jìn)行徹底消除。

1.4紙質(zhì)空氣濾芯設(shè)計(jì)及計(jì)算

空氣濾清器濾芯孔徑及過濾面積取決與發(fā)動(dòng)機(jī)排量、使用環(huán)境、更換周期及進(jìn)氣阻力等要素?？諝鉃V清器的安裝尺寸及殼體形式取決于具體整車布置要求，同時(shí)考慮諧振增壓和噪音的處理。中小型汽車空氣濾清器多采用紙質(zhì)濾芯，為節(jié)省空間增加過濾面積，其紙質(zhì)濾芯折疊增大過濾面積，不同環(huán)境單位濾芯面積及容質(zhì)量，可據(jù)此選擇空氣濾清器尺寸。

濾芯的表面積是決定濾芯使用壽命的重要參數(shù)，計(jì)算紙濾芯表面積：

A=2bnH

式中：b─折寬；n─折數(shù)；H─濾芯高度。

2額定空氣流量計(jì)算及進(jìn)出氣口直徑計(jì)算

額定空氣流量是空氣濾清器設(shè)計(jì)中最基本最重要的參數(shù)：

增壓中冷發(fā)動(dòng)機(jī)最大進(jìn)氣量

Q=P·ge· ·A0/（1000· a）

Q-額定空氣體積流量m3/h。

P-發(fā)動(dòng)機(jī)額定功率，kw。

ge-發(fā)動(dòng)機(jī)額定功率時(shí)的燃油消耗率，g/Kw.h。（約為231 g/Kw.h）

-發(fā)動(dòng)機(jī)額定功率時(shí)的過量空氣系數(shù)（增壓取2.0，增壓中冷取2.1）。

A0-燃燒1Kg燃油所需的理論空氣量（柴油為14.3Kg/Kg）。

a-空氣密度，Kg/ m3。標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的空氣密度為1.2005Kg/ m3。

全柴490國Ⅴ型號4B2-95C50車型為例，進(jìn)氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)如下：

發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣口中心坐標(biāo)為（56.5，-252.5 ，236.8），此坐標(biāo)以發(fā)動(dòng)機(jī)缸體后端面中心為原點(diǎn)。

空氣壓縮機(jī)口中心坐標(biāo)為（412.3，-267，263.6），此坐標(biāo)以發(fā)動(dòng)機(jī)缸體后端面中心為原點(diǎn)。

進(jìn)氣背包上支架中心孔：x方向53.3，參考發(fā)動(dòng)機(jī)缸體后端面中心為原點(diǎn)。

y方向-636，參考發(fā)動(dòng)機(jī)缸體后端面中心為原點(diǎn)。

z方向1421.3，參考發(fā)動(dòng)機(jī)缸體后端面中心為原點(diǎn)。

全柴490 功率70Kw，排氣量為2.54L，轉(zhuǎn)數(shù)3200r/min

Q=70€？31€？.1€？4.3/（1000€？.2005）=404.48m3/h

空氣濾清器進(jìn)氣量為405m3/h>404.48m3/h，因此滿足發(fā)動(dòng)機(jī)要求。

平均流速V取20m/s

R=[（Q€？06）/（60€譜€?。縘 1/2

=[（6.741€？06）/（60€？0€？.14）） 1/2

≈42.29mm

則進(jìn)出氣口直徑取 85mm。