发动机进气系统布置指南

8.1 进气系统简介

整车技术部设计指南

第 8 章进气系统布置

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8.1.1 进气系统空气滤清器总成的功用

进气系统包含了空气滤清器、空气流量传感器、进气软管、节流阀体、进气歧管、

进气门机构等，是发动机的一个重要组成部份，给发动机提供燃烧所必须的空气。

空气滤清器的作用是在满足空气吸入量的情况下过滤掉最微小的杂质颗粒，保护发

动机。不同的地区因土壤，气候及道路的情况不同，空气中含有的尘土等杂质成分和含

量也有所不同，就其化学成分来说，多数是二氧化硅。当它们进入发动机气缸的摩擦表

面时，就会刺破润滑油膜，加剧发动机气缸的磨损，缩短发动机的使用寿命。安装空气

滤清器能减少气缸、活塞和活塞环等零件的磨损。据有关资料报道：轿车如不安装空气

滤清器，气缸磨损将增加 7 倍，活塞磨损增加 3 倍，活塞环磨损增加 8 倍。因此，现代汽车发动机都在化油器或电喷发动机的节流阀体前部装有空气滤清器。另外，优质空气

滤清器能有效降低发动机吸入空气时的噪音。

8.1.2 涡轮增压、中冷技术简介

涡轮增压的工作原理是利用发动机的排气来推动涡轮的叶片，以使发动机吸入更多

的空气加速燃烧效率，从而达到提高性能的技术。但是发动机的排气温度非常高，也就

导致了涡轮的温度更高，如果没有中冷，那么发动机吸入用于燃烧的气体温度也会很高，不但燃烧效率低（空气的温度越低，含氧量越高），而且对于发动机温度的控制也非常不利。所以中冷其实是在涡轮把空气吸进来以后，通过大型叶片的散热器把温度降低，提

高涡轮增压的稳定性，延长寿命，而且对功率也有提升！

据实验显示，在相同的空燃比条件下，增压空气温度每下降10摄氏度，柴油机功率

能提高3%－5%，还能降低排放中的氮氧化合物（NOx），改善发动机的低速性能。因此，也就产生了中间冷却技术。

柴油机中间冷却技术的类型分两种，一种是利用柴油机的循环冷却水对中冷器进行

冷却，另一种是利用散热器冷却，也就是用外界空气冷却。当利用冷却水冷却时，需要

添置一个独立循环水的辅助系统才能达到较好的冷却效果，这种方式成本较高而且机构

复杂。因此，汽车柴油机大都采用空气冷却式中冷器。

中间冷却技术不是一项简单的技术，过热无效果白费工夫，过冷在进气管中形成冷

凝水会弄巧成拙。因此要将中冷器和涡轮增压器进行精确的匹配，使得压缩空气达到要

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求的冷却温度。

8.1.3 适用范围

本指南介绍了和发动机相匹配的的进气体统的相关设计布置知识。

8.1.4 空气滤清器总成结构图、爆炸图

进气软管

A1的进气系统

带增压中冷的进气系统

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8.2 进气系统的设计、布置

8.2.1 设计原则

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噪声

功率损失 振动 防水防雪

进气系统的布置主要考虑空气滤清器的布置，总成在整车上的布置主要考虑： 1)空气滤清器的布置位置及空间。 2)进气软管及谐振腔的布置。 3)进气系统固定点。

4)空滤器原则上要求布置在靠近发动机节流阀体的一侧。

8.2.2 环境条件(需要满足的工作温度)

空气滤清器设计时的工作温度在－40℃到 120℃之间，引气口的布置要合理，要考虑 雨天不能进水，进气温度不宜过高，一般要求在 40℃以下（理想值 25℃）。

8.2.3 基本设计要求

1)一般的布置原则

空气滤清器在整车布置时：

首先要确定其体积大小，根据发动机排量估算空滤体积大小。美国克莱斯勒公司推 荐空滤器为发动机排量的 2.5 倍,日本推荐 3-6 倍,我们公司设计的空滤一般要求空滤体 积为发动机排量的 4-5 倍，在空间允许的情况下应当取上限，加大空滤器的容积，一般 取 5 倍计算。

引气口的布置：空滤的引气口的布置关系到进气噪声和进气温度，因此空滤的引气 口一般放在前舱盖或轮罩和车身前翼字板之间，如布置在前舱内部时，在引气口前端 60 毫米内不易有物体影响进气或增加进气噪声，同时要远离热源，保证进气温度不要太高。

2)影响装配位置因素

a ）空滤及引气管、谐振腔在整车上必须固定在车身或通过车身上支架进行固定，一 般要有三个定位点，不少于两紧固点。空滤与发动机间通过软管连接。

b ）紧固螺栓的位置要利于工人装配和装配工具使用。 3)修理的方便性

由于空滤芯要定期更换，所以在布置和装在车上后的，空滤上壳体与下壳体间要易

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于拆卸，便于更换滤芯。

8.2.4 空滤总成零件设计

1)声学设计概述

进气系统的噪声是汽车最主要的噪声源之一，其噪声主要是指进气口处的噪声，这

个噪声源离车厢的距离很近，所以对车内噪声贡献非常大。同时，进气口噪声也是汽车

最主要的通过噪声源。另外，如果空气滤清器和消音元件的刚度不足，就会引起很大的

辐射噪声。因此从整车的 NVH 性能角度考虑，进气系统的声学设计意义重大。进气系统

消声元件包括扩张消音器和旁支消音器，空气滤清器除了过滤空气外，还起到扩张消音

器的功能，旁支消音器包括赫尔姆兹消音器和四分之一波长管。

2)空滤总成材料要求

材料的成分：PP+GF30 或 PP+TD20 等。

材料特性

空滤壳体系统材料规范。

材料标准：

空气滤清器材料主要有：PP6 或 PP10。

主要参数确定前准备工作：

a)原样车进气系统噪声摸底试验（进气口风噪声、系统共鸣噪声）

对有原车（样车）或样件的进气系统开发初期，对样件进行噪声摸底测试，主要测

进气口的风噪声，同时驾驶原车进行主观感受评价，了解原系统的噪声水平，为以后产

品开发提供主观评价接受标准。

b)原件台架性能试验（阻力、效率、寿命、储灰能力）

选择有试验能力的供应商，在供应商处与供应商一起对产品结构和工艺分析，并对

原件的阻力、原始滤清效率、台架寿命、储灰能力、密封性等进行测试。为后期产品是

设计提供输入依据。

c)发动机在最大功率和最大扭矩时发动机进气量测量

进气系统的一个重要指标是发动机的最大空气消耗量（有些外购发动机在说明中给出），所以在开发初期要对系统所匹配的发动机进行最大功率和最大扭矩时发动机所消耗