某型裝載機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)及驗(yàn)證

李學(xué)+鄧英群+陳玉杰+石軍鋒

摘 要：隨著各國對(duì)非道路機(jī)械排放要求的不斷升級(jí)，裝載機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)的布置空間逐步成為各裝載機(jī)廠家設(shè)計(jì)的難點(diǎn)，本文提出一種新的裝載機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路，對(duì)輪式裝載機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)具有借鑒意義。

關(guān)鍵詞：進(jìn)氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)

0前言

進(jìn)氣系統(tǒng)中氣流的阻力過大，會(huì)使發(fā)動(dòng)機(jī)得不到足夠的空氣進(jìn)行燃燒，導(dǎo)致排煙增加、功率下降等情況。目前隨著國家對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)排放要求的不斷升級(jí)，空濾的布置空間十分有限，本文提出一種將空濾布置在發(fā)動(dòng)機(jī)艙內(nèi)部，采用隔熱橡膠套防止熱風(fēng)進(jìn)入，并在發(fā)動(dòng)機(jī)上罩上開有進(jìn)氣網(wǎng)孔的設(shè)計(jì)方案。

1進(jìn)氣系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

2確定發(fā)動(dòng)機(jī)的空氣需求量

Qaf=V×n×η/2000×60

其中：Qaf—空氣需求量（m3/h）

V—發(fā)動(dòng)機(jī)排量（L）

n—發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速（RPM）

η—容積效率

Qaf =6.7×2200×2.2/2000×60≈973m3/h

容積效率系數(shù)如下：

渦輪增壓：1.6

渦輪增壓+中冷：1.85

電噴+空空中冷：2.0～3.0

3 確定氣流脈沖系數(shù)

由于發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸間歇性，會(huì)導(dǎo)致進(jìn)氣系統(tǒng)進(jìn)氣氣流出現(xiàn)脈沖，進(jìn)而影響發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣量，因此在計(jì)算發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣量的同時(shí)，需要考慮氣流脈沖系數(shù)（干式空濾脈沖系數(shù)如表1）

表1

4確定空氣濾清器的設(shè)計(jì)流量

4缸及以上的自然吸氣和所有渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)的空氣需求量是與空氣濾清器的設(shè)計(jì)流量一致的，即空濾進(jìn)氣的脈沖系數(shù)取1。

Qd = Qaf ×ε

Qd—設(shè)計(jì)空氣流量（m3/h）

ε—干式空濾脈沖系數(shù)

Qd =973×1=973 m3/h

5確定空氣濾清器的進(jìn)氣阻力

根據(jù)前面獲得的設(shè)計(jì)流量，從空氣濾清器供應(yīng)商提供的產(chǎn)品系列中選出符合流量要求的空氣濾清器。根據(jù)所選空氣濾清器的進(jìn)氣流量—進(jìn)氣阻力曲線（空氣濾清器的進(jìn)氣流量—進(jìn)氣阻力曲線如圖2所示）確定空氣濾清器的進(jìn)氣阻力f空。

f空≈1.8kPa

6驗(yàn)證：

整機(jī)裝配完成后，分別對(duì)三種工況下的進(jìn)氣阻力進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試結(jié)果如下。

液壓失速：動(dòng)力模式2.5kPa，標(biāo)準(zhǔn)模式2.2 kPa，經(jīng)濟(jì)模式2.0 kPa.

變矩器失速：動(dòng)力模式2.6 kPa，標(biāo)準(zhǔn)模式2.2 kPa，經(jīng)濟(jì)模式2.0 kPa

總和失速：動(dòng)力模式2.8 kPa，標(biāo)準(zhǔn)模式2.5 kPa，經(jīng)濟(jì)模式2.2 kPa

從結(jié)果可以看出，當(dāng)整機(jī)在動(dòng)力模式的綜合失速狀態(tài)下，進(jìn)氣阻力為2.8kPa，和理論計(jì)算基本相同，且符合發(fā)動(dòng)機(jī)廠家要求的≤3.7 kPa。

7結(jié)論

本文對(duì)裝載機(jī)采用直流空濾并將空濾布置在發(fā)動(dòng)機(jī)艙內(nèi)部的設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)進(jìn)行了闡述，本設(shè)計(jì)方案可以使裝載機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)布置空間更加靈活，進(jìn)氣阻力更小，成本更低，也對(duì)工程機(jī)械其他產(chǎn)品進(jìn)氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)具有借鑒意義。

作者簡介：

李學(xué)（1987—），男，吉林人，學(xué)士，助理設(shè)計(jì)師，研究方向：動(dòng)力計(jì)算與設(shè)計(jì)。endprint