沙漠車越野車輛進(jìn)氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

李志強(qiáng)

(東風(fēng)新疆汽車有限公司沙漠車研究所，新疆 烏魯木齊 830000)

新疆沙漠地形復(fù)雜，有沙丘，隔壁，沼澤、浮土地帶等，浮土地帶是沙漠車發(fā)動(dòng)機(jī)磨損的重災(zāi)區(qū)，因此，進(jìn)氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)合理與否顯得尤為重要。

1 進(jìn)氣系統(tǒng)磨損物質(zhì)采樣分析

在浮土區(qū)域?qū)τ诘孛婧涂罩袎m土、發(fā)動(dòng)機(jī)空濾器后積土、油底殼中潤滑油沉積物等進(jìn)行了系統(tǒng)的采樣和分析。

1.1 磨損物質(zhì)的分布

不同高度處空中灰塵濃度和粒度分布均不同，距地面越高，含塵濃度越低，但含細(xì)塵百分比越大，用提高空濾器進(jìn)氣口的方法不能根本改善濾清效果，行車過程中在距地面2.5米高度處(相當(dāng)于沙漠車進(jìn)氣口)采樣的粒度分別為：5μm以下占25%，10以下占50%，30以下占90%，而10至30μm的灰粒將造成嚴(yán)重的磨粒磨損。

1.2 磨損物質(zhì)的濃度

浮土地帶車輛行駛中周圍的含塵濃度極大，在最惡劣的情況下，有時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)空濾器進(jìn)口處的含塵濃度高達(dá)0.26～0.37g/m3。據(jù)一臺(tái)裝有6.0升排量的沙漠車使用8天行駛1000公里的統(tǒng)計(jì)，吸入空濾器的灰塵約為760g，約合每天吸入100g。如按空濾濾清效率99%計(jì)算，相當(dāng)于發(fā)動(dòng)機(jī)每天吸入灰塵1g。

1.3 磨損物質(zhì)的成分

浮土的主要化學(xué)成份是SiO2和Al2O3。物相中主要是硬度高的石英。浮土為中性土，不至于引起零件腐蝕，只是硬顆粒引起磨粒磨損。

1.4 磨損物質(zhì)的性質(zhì)

用280目標(biāo)準(zhǔn)篩將地面浮土過篩，篩下的浮土(以下簡稱280目浮土)，具有多棱角不規(guī)則形狀，其粒度分布接近于2.5米高度處空中灰塵粒度，而其粘性指數(shù)1P=7.4，屬于重粉質(zhì)壤土，容易堵塞濾芯和粘附在管壁上，因此必須提高空濾器的第一級(jí)粗濾效率和自動(dòng)排塵能力。

2 普通車輛進(jìn)氣系統(tǒng)失效分析

對(duì)多種使用普通空濾器的沙漠車進(jìn)行研究后，得到的主要結(jié)論是在用空濾器都不能滿足浮土地帶車輛的使用要求：(1)普通采用葉片環(huán)式粗濾器，經(jīng)分析認(rèn)定，它對(duì)30μm以下塵粒的過濾能力＜70%，這就增加了細(xì)濾器的負(fù)擔(dān)，使其保養(yǎng)期壽命短，而頻繁地清掃常會(huì)使空濾器破損失效;(2)細(xì)濾芯濾紙的孔徑為130μm，對(duì)30μm以下的細(xì)灰過濾能力差;(3)國產(chǎn)車空濾系各部分的連接處密封不可靠。

3 沙漠車輛進(jìn)氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

3.1 理論依據(jù)

一般沙漠車空氣濾清器的結(jié)構(gòu)由外殼、旋風(fēng)除塵導(dǎo)向罩、粗濾、細(xì)濾芯、積塵室蓋、積塵器等組成。當(dāng)空氣流經(jīng)旋風(fēng)除塵室在導(dǎo)向葉片的作用下將形成有一定升程的螺旋氣流，根據(jù)離心力：

(ω為氣流旋轉(zhuǎn)的角速度，r為旋風(fēng)除塵室半徑，最大為濾清器外殼，兩者在特定的車上都為常數(shù))。

質(zhì)量M較大的沙粒將受到較大的離心力的作用，迫使其緊貼其濾清器外殼作螺旋運(yùn)動(dòng)，積塵器安裝在濾清器殼的端口上，用積塵蓋與濾清室分開，積塵室蓋上開有積塵孔，積塵孔方向正對(duì)空氣旋轉(zhuǎn)的方向，較大質(zhì)量的塵粒通過積塵孔后，由于速度下降被導(dǎo)入積塵器下部，經(jīng)過旋風(fēng)除塵的較清潔空氣再經(jīng)過粗細(xì)濾芯上的預(yù)定孔眼，進(jìn)入進(jìn)氣道，達(dá)到濾清的目的。

3.2 設(shè)計(jì)要點(diǎn)

根據(jù)以上分析，我們提出沙漠車空濾器產(chǎn)品的設(shè)計(jì)原則方案為：(1)采用旋流管式粗濾器提高粗濾效率，減輕紙濾芯負(fù)擔(dān)，以延長紙濾芯保養(yǎng)期;(2)采用孔徑小的細(xì)密濾紙，減少濾后灰塵粒度，提高總成的濾清效率，能自動(dòng)排塵或有較大的儲(chǔ)灰能力;(3)針對(duì)不同車型，空濾器可以是粗濾和紙濾在結(jié)構(gòu)上連成一體的總成，也可以是把粗濾和紙濾在結(jié)構(gòu)上分開各成一件。因此，沙漠車空濾器除要求將進(jìn)氣口安裝在較高的位置以避免高含塵的氣體進(jìn)入外，空氣濾清器的設(shè)計(jì)也有特殊要求。因沙漠空氣含塵高，為防止含油塵土堵塞濾清器，沙漠車都采用干式紙濾芯。

3.3 濾清器的安裝及使用方法

濾清器的安裝時(shí)，濾芯與濾清器殼的密封，除塵室蓋與濾清器等密封面必須正確可靠，保證氣流按設(shè)計(jì)的路線流動(dòng)，濾清器粗濾器必須在每日出車前用高壓空氣從內(nèi)向外清除上面的積塵，同時(shí)每日清除塵器中的積塵，粗濾器每月更換一次，每換兩次粗濾器，更換一次細(xì)濾器，細(xì)濾器不能用清洗粗濾器的辦法清洗。

3.4 配置參考

以下是國外沙漠車進(jìn)氣系統(tǒng)的幾種配置形式：

(1)多管旋流管十紙濾芯：多管旋流管一級(jí)初濾濾清效率高達(dá)90% ～95%，但阻力大。

(2)葉片環(huán)十紙濾芯：如德國UNIMOG、美國HUMNER，葉片環(huán)一級(jí)初濾，過濾效率在80～85%。

(3)葉片環(huán)十紙濾芯、安全濾芯，如比利時(shí)MOL系列車，安全濾芯過濾效率不如紙濾芯好，當(dāng)紙濾芯破裂時(shí)，只對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)起保護(hù)作用。

(4)單筒旋風(fēng)管+紙濾芯：如Benz1222沙漠車。

(5)單筒旋風(fēng)管+紙濾芯+安全濾芯，如日本ISUZU。

4 結(jié)束語

通過對(duì)沙漠車輛進(jìn)氣系統(tǒng)的合理設(shè)計(jì)和正確的安裝使用方法，對(duì)車輛性能的提高起到了積極的作用，同時(shí)也保證了野外車輛使用的可靠性。

[1]陳家瑞.《汽車構(gòu)造》，人民交通出版社，2003