浅谈汽车进气系统的设计布置

浅谈汽车进气系统的设计布置

作者：刘洁

来源：《科技视界》2015年第26期

【摘要】本文分别论述了空气滤清器、进气管路、汽车原始进气口的安装与布置并要求对空气滤清器的一个选型。发动机之所以早期出现烟大、油耗高、无力、磨损等故障都是与汽车进气系统的安装不是很合理，还有其设计布置有很大的关系，然而为了使其进气系统设计布置和安装的更加合理，在新车型开发的时候，汽车生产企业和发动机生产企业应该联合开发，并且装配完成后要进行联合评审确认，最后两两联合开始对汽车的进气系统进行改进。

【关键词】进气系统；设计布置；汽车

主要组件有增压器、原始进气道、中冷却器、空气滤清器、连接管路等。然后把空气或者是混合气开始导入到发动机的气缸零部件集合体里，我们称之为发动机进气系统。该系统的主要功能是为发动机提供干燥、充足并且清洁的空气。如果说发动机是汽车的心脏的话，那么进气系统就是发动机的筋脉。然而进气系统的布置和安装将会直接缩短发动机的寿命还会大大影响到发动机的一些功能的发挥，还有其工作的稳定性，以及环保性和可靠性。根据统计表明，发动机之所以出现早期磨损、油耗高、烟大、没有力等故障，绝大部分的原因是因为和进气系统设计布置的安装十分不合理造成的，其所占比例在90%以上。通常原始的进气道与连接管路截面积越大，管壁越圆润，因此弯曲也越少以及中冷却器的冷却能力越强，空气滤清器额定流量越大，因此整个进气系统的性能就越好，发动机性能也就越来越棒。

1 进气系统的原理简介以及噪音

1.1 原理简介

进气系统由空气、空气流量计、怠速调整螺丝钉、节气门、急速控制阀、热控制阀、还有发动机一起组成。进气系统则要求其进气的阻力尽可能要小，并且能够保证发动机的功率损耗减小；要想满足发动机其额定的充气量要求，就必须得具有最高原始的滤清效率和其全寿命滤清效率，并且要在规定的阻力之内要具备良好的储尘能力，还有一点就是其空滤器的密封性一定要好。

1.2 系统的噪音

空滤器和谐振腔的容积之和就是消声容器，而进气系统和消声容积有相当大的关系，其容积越大就越好。对于谐振腔来说面积越大，其容积就越大，一般来说可以用在消声的频率越低，其消声的频带也将越宽。然而对于空滤器来说，它的容积越大，其消声量也将越大。这个可以调节的频带也将越宽。然而，在一定的消声容积情况下，最为关键的就是需要合理的匹配不同的消声单元。

2 进气系统的相关布置方案以及分析

2.1 目前的进气系统布置方案

因为发动机是有所不同的，所以根据不同，目前已有S 系列（2.0汽油机平台）、X系列（2.6 汽油机平台）、Y系列（3.6 汽油机平台）、Z系列（4.8 汽油机平台）发动机的节气门体位置每一个都不是相同的（见图3），从而造成了空滤器的位置也不能够相一致，从通用化的视角来看，是比较不理想的。然而目前有部分车型的发动机为X系列，首选为原系统的进气方案。但是许多公司现有进气系统节气门体与X系列及其相同的是Z系列，进气系统所采用的布置方案为空滤器横放在蓄电池后面。

2.2 市场常用时尚车型的布置方案

和公司目前所采用的空滤器横置于蓄电池之后的布置方案相比之下，目前市场常用的时尚车型则是根据节气门体不一样的位置，由空滤器和空空滤器横置与蓄电池（纵置）前部以及蓄电池纵置、滤器横置于蓄电池（横置）前部、空滤器横置于蓄电池（横置）后部组成，市场常用时尚车型进气系统布置方案。

2.3 分析常用时尚车型更适用市场的方案

因为考虑到发动机的节气门体的相对应的位置，因此参考公司及常用时尚车型的空滤器布置方案。所以采用方案f、方案i及方案j 进行可行性分析。然后经过分析，方案j不能够满足碰撞安全间隙的要求，是因为蓄电池和真空的助力器间隙十分小。而方案f是因为蓄电池的正极接线柱上的熔断器支架过长存在漏电的安全隐患，然后正负极互换时没有蓄电池产品，因此无法满足设计的要求所以不能采用。最后方案i是因为蓄电池挡住了空滤器进气管从而导致了进气管无法进行设计，空滤器也完全位于导水板下面，不能维修所以不满足。

①方案f 其问题点是：（a）因为蓄电池的位置在导水主板的下面，有安全风险。（b）熔断器连接板的过程中，存漏电的风险。（c）负极线随意围绕空滤器，有隐患，设计部门不认可。因此最终认定是不可行的。详情见以下方案分析：

②方案i其问题点是：（a）空滤器在导水主板的下面，导致维护困难。（b）蓄电池和继电器盒把进气口空间占用，无法设计。（c）蓄电池和水管之间间隙不足，蓄电池设计发动机罩然后内板修改。因此最终认定也是不可行的。

③方案j其问题点是：（a）蓄电池与真空助力两者的间隙小，不能够满足碰撞安全间隙的要求。（b）发动机线束空间被发动机进气软管占用，正常走向，十分困难。所以最终认定也是不可能的。

3 进气系统方案一些措施

空滤器的布置方案：

根据上面所有的方案分析，蓄电池宽度太宽是影响空滤器布置的原因，以至于最后造成空滤器的布置困难。然后蓄电池的选型主要和整车用电量、起动机功率相关，最后如果能够降低起动机功率也是可以减小蓄电池尺寸的。根据新的起动机，设计部门对蓄电池重新选型，经对比可以采用小蓄电池，当然，前提是在满足起动机电流及整车电量要求。小号的蓄电池较原蓄电池宽度可以减少96mm，见表3，当起动机重新选型后，试验人员则进行低温冷起动试验分析，在-40 ℃、-50 ℃起动性能，各种请况时冷起动时间是否能够满足要求。

根据以上小型的蓄电池尺寸，按照目前市场的进气系统布置，在方案h（见图3）布置分析时，空滤器各性能参数都可以达到标志要求，并且于此同时空滤器和周边件也能够满足运动的间隙要求，详细见表5。

4 总结

这篇文章首先对进气系统的原理和组成部分进行了初步概述并以图片的形式表现出来，更加直观。然后介绍了原进气系统的相关布置及其分析还有一些影响的因素，全部通过表格呈现了出来，再是分析了公司目前拥有和市场上时尚的进气系统方案，从蓄电池入手，得到适用于公司所有车型的进气系统开发。经过采用后进行改善之后的方案开始进行实车试验，会发现车子的动力性有了更加显著的提高，从而更深一层次的验证了方案的可行性。因为这个空滤器的方案在长度方向可以进行变化，而原始进气道和连接管路截面积越大，其弯曲就会越少，管壁越圆滑，那么整个进气系统性能当然就会更好，而发动机的性能也将越好。因此可以为后续开发更大动力的机器总成所需空滤器容积给与了更多的空间，所以有一定的扩展性的特点，更是可以今后在机舱平台化中进行广泛的推广。

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[责任编辑：曹明明]