汽車發動機匹配技術的研究

黃海洋

摘 要：伴隨著時代的發展，汽車發動機的選擇備受人們的關注，文章通過對某輕型卡車發動機匹配應用，從技術經濟角度進行分析，通過各方案比較，提取最優化方案。以輕量化、高可靠性、低制造成本和減少開發周期為設計的原則，經過計算分析確定參數、分析方案可行性，并通過實車驗證考察，為現階段輕卡發動機匹配設計開發工作提出了有效參考。

關鍵詞：輕型卡車；發動機匹配；設計開發

1 前言

隨著能源短缺及整車排放控制日益嚴格，發動機在整車上的優化匹配越發重要，出于技術經濟層面的考慮，基于國內成熟的內燃機輕卡技術和產業鏈，如何將成熟技術、成熟產品與整車有機結合，來提高產品價值呢？本例介紹供給系統匹配來實現輕量化、高可靠性、低能耗，降成本和減少開發周期的方案，希望能給各位同行一個切實可行的參考。某輕型卡車匹配的是排量2.8L的高壓共軌直噴國Ⅳ發動機，額定功率96kW，本文側重介紹與之匹配的進氣系統、排氣系統、冷卻系統、燃油系統。

2 進氣系統匹配

匹配原則：在規定的溫度和阻力極限值內，進氣系統能向發動機供應充足的清潔、干燥空氣；在客戶可接受的保養間隔內，空氣濾清器能有效地過濾有害的灰塵顆粒物，使進氣阻力保持在極限值以內；系統能有效去除隨進氣吸入的水分，以防空氣濾清器和下游發動機部件損壞；連接系統各部件的接頭以及所有連接（如連接空氣壓縮機的接頭）都能保持有效的密封，以防在車輛的整個使用壽命中灰塵或其它污染物進入過濾后的氣流?？諝鉃V清器對于空氣中的灰塵顆粒物的過濾效率達到了99.9%，濾芯儲灰量可達到1527.2g。空氣濾清器的設計能保證濾芯在車輛使用環境中具有足夠長的使用壽命（1.2萬公里）?？諡V額定流量560m3/h，系統在使用清潔濾芯時的阻力不超過3.7kPa，系統配備一個阻力指示裝置，其通過一個帶過濾的管接頭與進氣系統相連，可以指示出何時達到規定的“使用臟污濾清器時的最大進氣阻力”。

該系統進氣口位置比較高，防止吸入發動機艙的熱空氣，防止直接吸入雨水和路面濺起的液體，防止吸入排氣煙塵；高位進氣管空氣流通面積為85cm2，保證整車大負荷運動下的進氣量。進氣通過進氣系統時的溫度升高不超過規定的（環境溫度與發動機進氣溫度之間的最大溫升）15℃；系統能去除吸入的80%的濕氣；連接濾清器與渦輪增壓器進口的進氣管路由非腐蝕性材料制成；所使用的卡箍采用T形螺栓式設計，可保證在車輛整個使用壽命中具有始終如一的360度密封；系統能保證在無需打開空氣濾清器與渦輪增壓器之間的任何一部分進氣系統的情況下實現常規的發動機維護保養。

3 排氣系統匹配

車輛排氣系統是將發動機廢氣從渦輪增壓器出口送到一個或多個消聲器，然后使其遠離車輛。排氣管路和消聲器產生的排氣阻力小于（最大背壓值）20kPa；系統能夠阻止雨水或洗車時有水進入到發動機；對于排氣系統出口垂直向上的汽車應用類型，消聲器必須有一個冷凝水排放孔，以防截留的水在消聲器內累積；排出的廢氣不影響進氣系統、冷卻系統、車輛駕駛員；經過精心設計和支撐，采用三點吊掛，設計波紋管，使其不會向發動機渦輪增壓器施加過大的彎矩，從而超出發動機規定的最大彎矩。該系統保證了排氣制動器（限流型）在開啟的狀態下，排氣系統背壓不超出規定的極限值20kPa。使用過程中，不允許發動機在正常供油的情況下，排氣制動器關閉或部分關閉；發動機排氣歧管和渦輪增壓器都不用材料包裹。

4 冷卻系統匹配

對于車輛不同的應用、總重和使用地區，車輛冷卻系統必須符合相對于環境溫度的發動機出口冷卻液溫度技術規范要求；當以規定的迎面風速進行測試時，發動機冷卻系統必須要符合發動機相對于環境溫度的空-空中冷器出口溫度；當按照規定的測試步驟進行測試時，發動機冷卻系統必須要符合所要求的渦輪增壓器空氣出口至空-空中冷器出口的最大允許壓降的要求；冷卻液流量不得超出規定的值。按照規定的測試步驟進行測試時，為滿足發動機暖機要求，整車部件從發動機吸收的熱量不超過規定的數值；空-空中冷系統由防腐蝕性材料制成的管路（鍍鋁鋼管）連接；焊接而成的管路的焊縫經過能防腐蝕的油漆處理，系統高溫側使用帶外部加強環的4層高熔點芳香族聚酰胺加強的硅樹脂制波紋式軟管；空-空中冷器采用鋁質釬焊結構，中冷系統符合規定的清潔度要求，設計未超過規定的泄漏量。該輕卡使用發動機ECM中的風扇控制及冷卻液報警溫度；使用管帶式散熱器，散熱面積13.2m2，無百葉窗，散熱器兩側增加密封海綿防止熱氣回流，采用用硅油式離合器風扇，風扇直徑460mm，風扇安裝不超過允許的風扇隔塊距離和風扇輪轂的懸臂彎矩極限，開口區域在空-空中冷器和風扇輪轂的正前方。精確匹配膨脹水箱、補水系統、正壓除氣系統，保證發動機內部無氣體，杜絕汽蝕危害，延長使用壽命。

5 燃油系統匹配

該輕卡燃油系統布置見圖四，采用85L塑料油箱，燃油雙級過濾，按照規定的測試程序測試時，系統能保證流動阻力低于規定的使用清潔濾清器時的燃油泵進口最大阻力；回油系統采用內直徑8mm的尼龍管，能使流動阻力低于規定的最大回油管阻力；在世界上燃油質量不符合“發動機用燃油”要求的地區，需要使用額外的燃油過濾。燃油箱符合所有法律要求，并包括如下要求：符合規定的最低燃油箱通氣能力要求的通氣裝置，燃油箱滿油位上方具有最小5%的膨脹空間，對于排量低于10L的發動機，發動機回油液流進入油箱的位置在油箱中燃油液位以下，并與油箱中的供油進口分開為305mm，有定期排放油箱中的水和沉淀的孔。

結束語

經過數據分析，以技術可行為前提，有的放矢地對設計方案進行優化，得出最優設計方案，通過實車驗證，證明匹配方案是完全可行的。這一匹配應用旨在保證產品質量、減少開發風險、降低制造成本和縮短開發周期，這符合廣大汽車用戶和汽車制造廠的期望。

參考文獻

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