自卸车油滤匹配设计方案分析

摘 要：进气系统的功能是向发动机提供清洁、充足的空气，保证发动机正常工作，最大限度地降低发动机磨损。文章以某重卡自卸车为研究对象，主要对进气流量、管径进行匹配分析，为油滤的设计匹配提出计算方案和注意事项。

关键词：进气系统；油浴复合式空气滤清器；发动机；进气流量

引言

自卸车主要以匹配沙漠空气滤清器为主，随着产品市场的扩大，在一些工况极为恶劣的地区（沙漠地区或矿区），油浴复合式空气滤清器（简称油滤）能更好的适应这种地区。油滤的粗滤效率比沙漠空滤要高，在同样的工况下，客户的滤芯保养更换频率会下降，维护成本降低。因此，在工况极为恶劣的地区工作的车型，装配油滤更加合理。

1 进气系统的概述

进气系统的作用是向发动机提供清洁、干燥、温度适宜的空气，最大限度的降低发动机磨损，使发动机保持最佳的工作性能[1]。统计表明，发动机的早期磨损、烟大、油耗高、无力等故障，绝大多数情况与进气系统设计布置不合理有关，所占比例在85%以上[2]。

2 油浴复合式空滤器

油滤的工作原理：发动机工作时，空气沿着进气道向下运动，首先进入油浴过滤装置，空气中一部分灰尘在气流与下壳体内的油撞击后被油黏附，另一部分灰尘随气流对油面进行撞击产生油雾，将黏附在金属网上的灰尘洗刷下来，形成油浴现象，增强了滤清效果。经过油浴过滤的空气，随即通过吸气管进入纸质过滤装置。过滤后的纯净空气进入发动机。

3 油滤校核选型

油滤的选型主要根据车型设计要求，选择匹配发动机最大马力对油滤的进气流量、进气速度进行匹配计算校核，最终选择合适油滤。

3.1 空滤器选择准则

空滤器选取时应满足以下要求：

（1）根据《空气滤清器试验性能方法》进行试验时，空气滤清器必须有效除去进气中99.6%以上的悬浮灰尘颗粒。

（2）空气滤清器的额定空气流量必须大于发动机在额定功率下的空气流量，并且进气阻力应该小于4kPa。

（3）在各种运行环境下，滤芯具有足够长的使用寿命[3]。

3.2 进气流量校核

以某自卸车选配匹配潍柴336马力涡轮增压柴油发动机为例，对油滤的进气流量进行校核：

Qve=P·ge·α·A0/（1000·γa）[4]，式中：

Qve-额定空气体积流量，m3/h；

P-发动机额定功率，kW；

ge-发动机额定功率时的燃油消耗率，g/kW·h，（约230g/kW·h）；α-额定功率时的过量空气系数（增压发动机取2，增压中冷发动机取2.1）；A0-燃烧1kg燃油所需的理论空气量，kg/kg（柴油为14.3kg/kg）；γa-空气密度，kg/m3，标准状态下的空气密度为1.2005kg/m3

因此由上式可得：发动机在额定转速下所需的进气流量为：

Qve=336/1.35×230×2.1×14.3/（1000×1.2005）=1432m3/h

空气滤清器除了向发动机气缸提供空气外，还向空气压缩机所需的空气，此发动机所选空气压缩机为单缸机，额定转速下所提供的空气流量为：Qk=320L/min=19.2m3/h

因此整车进气系统所需提供的空气流量为：

Q=Qve+Qk=1432+19.2=1451.2m3/h

在理论流量基础上乘安全系数105%，最终空气流量为：

Q=1451.2×105%=1523.76m3/h≈1524m3/h

3.3 进气口直径校核

根据匹配要求，进气管路中空气流速V应小于25m/s，如果流速太大，会降低滤清效率，根据以下公式可得空气管路最小直径D（mm）：

1.27Q=D2V 满足要求的最小空气管路直径为：D>146mm

3.4 油滤参数确定

通过市场调研选择某供应商现有油滤，油滤的主要参数如下：

（1）主要外形及接口参数

a.进气口尺寸（外径，长圆孔）：120×260；

b.出气口尺寸（外径，长圆孔）：φ150。

（2）主要性能参数

a.额定流量1800m3/h；b.原始进气阻力（kPa）3.18；c.原始滤清效率（%）≥99.8；d.粗滤效率（%）≥96；e.失油率（%）≤0.5；f.流量阻力曲线如图1。

图1 流量阻力曲线

4 结论

选配的油滤最小出气管直径150mm，大于要求的146mm。通过流量阻力曲线校核，在流量为1524m3/h时，进气阻力小于3kPa，满足该系列自卸车匹配336马力发动机匹配要求。

5 结束语

文章对自卸车在恶劣环境下匹配油浴复合式空滤器进行校核研究，对其主要性能参数进气流量和最小气管直径计算匹配，其他性能参数通过配套资源进行试验确定。主要提出了自卸车在恶劣工况时，空滤匹配时的要求和油滤参数的确定方法。

参考文献

[1]汪善玲.汽车发动机进气系统方案分析[J].轻型汽车技术，2013，09：33-36.

[2]李春荣.浅谈汽车进气系统的设计布置[J].客车技术与研究，2012，04：20-25.

[3]徐庆华，任家权，黄东明.谈发动机配套中进气系统的设计[J].叉车技术，2002，04：11-12.

[4]高延奎.浅谈汽车发动机进气系统空气滤清器的设计[J].辽宁交通科技，2005，05：95-96.

作者简介：张杰峰（1983，1-），男，山西运城，本科，研究方向：车辆工程。

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