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发表于 2020-5-6 11:33:33 | 显示全部楼层 |阅读模式

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国六排放法规下的重卡进气系统

刘艳芬,李帅,方松源
(陕西重型汽车有限公司,陕西 西安 710200)
【中国汽车材料网】摘 要:文章介绍了重型商用汽车几种进气系统的布置。长途运输牵引车采用直流空滤器,放在驾驶室下方,轮胎上方;工程自卸车由于特殊的运行工况,通常采用防水型进气扁管、单体油浴式空滤器和中置普通空滤器;中型载货车采用前置竖直空滤器,位于上车踏板内侧。由此可见,差异化的国六车型由于其自身特点需匹配差异化的进气系统。
关键词:国六排放;进气系统;差异化

[size=1em]随着国家保卫蓝天行动计划的实施,重型商用车的国六排放实施已经到来,各大主机厂家面对排放路线的升级,都在积极规划底盘布置。为了应对后处理器体积大,右侧布置的特点,发动机进气系统需颠覆性全新设计。

[size=1em]按照重型卡车不同用途,进气系统核心部件——空滤器,通常分为普通圆筒空滤器、异形直流空滤器、油浴式空滤器和沙漠空滤器这几种。由于有限的底盘空间和大马力的需求,要求空气滤清器必须具备体积小、流量大的特点。

[size=1em]长途运输牵引车采用异形直流空滤器,放在驾驶室下方,轮胎上方;工程自卸车由于特殊的运行工况,国内通常采用双级空气过滤器,即:单体预过滤器和普通圆筒空滤器,单体预过滤器位于车架侧面,普通圆筒空滤器置于驾驶室正后下方,此种布置通常称为“中置空滤器”,位于预过滤器的下游,驾驶室必须体现高通道;中型载货车采用竖直的普通空滤器,位于上车踏板内侧。由此可见,差异化的国六车型由于其自身特点需匹配差异化的进气系统。

[size=1em]本文针对各种国六排放下的进气系统分别进行介绍说明。其中进气道和空滤器匹配的综合性能优劣直接关乎到国六车型能否顺利完成开发。

1 匹配直流空滤器的进气系统

[size=1em]用于快递运输、危化品运输、日用工业品运输等行业的牵引车,多在高速、国道上运行,空气灰尘浓度小,进气系统必须满足国六底盘布置,采用单级空气滤清器既能降低整车重量,又能满足客户保养成本的认可度。由于牵引车发动机马力大,进气量大,在同样的体积流量要求下,直流空滤器占用体积仅为普通空滤器的一半,基于目前底盘空间紧凑不足的情况下,必须采用直流空滤器。接下来对进气系统整体构造介绍如下:

1.1 进气道

[size=1em]采用集成直通旋流管式预滤器的进气扁管,高位布置,位于驾驶室侧后方,相对空气灰尘浓度最低,能有效避开轮胎等的扬灰区、发动机舱的高温区以及车辆行进过程中的负压区。如图1 所示。

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[size=0.8em]图1 匹配直流空滤器的进气系统

1.2 直流空滤器及接管

[size=1em]如图1 所示,空滤器外形呈不规则形状,与驾驶室地板边界形状契合,最大程度利用空间。进出气口轴线平行,进气口端通过塑料进气接管与进气道关联,出气口端预留进气阻力报警开关接头。

[size=1em]空滤器内置主滤芯和安全滤芯。更换滤芯时,打开侧方四个金属卡扣,沿对面旋转轴翻开上端盖,此设计类似“翻盖手机”,无需拆除服务端盖即可更换滤芯,结构新颖,操作方便。翻开端盖后,向上翻转滤芯手柄并抽出主滤芯,进而拔出安全滤芯即可完成拆卸滤芯组件。

1.3 塑料进气接管

[size=1em]塑料进气接管进出气口轴线角度呈锐角,这种结构利于在一定流速的气流冲击作用下,大灰尘和混入的少量雨水通过最低位的自动排尘阀排出,然后脏空气流向空滤器。与空滤器配合处有橡胶密封圈,有效防止灰尘等杂质从此连接处进入进气系统。它是通过过渡支架固定在底盘车架上,结构牢靠。

2 匹配分体式双级滤清器的进气系统

[size=1em]用在运行环境灰尘浓度较大,路况较差的工程车辆,尤其是城市用城建渣土车。如果仅仅使用单级空滤器,由于灰尘较大,滤芯极易达到阻力极限而需保养或更换,增加用户运行成本,因此针对此类车型就要求进气系统普通空滤器上游采用有效的粗滤器,粗滤器通常有粘性吸附的湿式油浴空滤器和离心分离的沙漠空滤器两种。结合国六底盘布置特点,留给进气系统布置零部件的空间愈发缩小,必须打破整体式双级滤清器的常规思维,寻求粗滤器和精滤器分体布置的结构,即:粗滤器(油浴或沙滤)和精滤器(普通纸质滤芯滤清器)空间位置错开,成为两个独立的零部件,之间可用适当的接管连接。见图2 所示。

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[size=0.8em]图2 匹配分体式双级滤清器的进气系统

2.1 防水型进气道

[size=1em]采用高效防水型的高位进气道,装于驾驶室后围和顶部。进风口位置在顶部,与驾驶室顶盖相对缝隙处。入口有防水格栅,外侧围用塑料隔板遮挡,防止工地车辆不熄火洗车时喷水设备将水分侵入进气道。

[size=1em]整个进气道高度方向尺寸较大,远远大于其他两个方向的尺寸,由于比例较大,也通俗称为“进气扁管”。它分为上下两段,焊接或者用铆钉连接。下段下部内部设双层挡水槽、储水结构和排尘口。是国内外首家为应对自卸车通过工地清洗台设计的高效主动防水结构。

2.2 单体式粗滤器

[size=1em]如果粗滤器为油浴式空滤器。粗滤器内置油池,介质为与发动机同牌号的废机油,气流进入后先冲击油面,灰尘在机油粘性吸附的作用下被过滤,留在油池,然后混合有油雾的气流继续向上,经过几层金属丝网的拦截,油雾凝结掉落,气流继而进入精滤器。此结构过滤效率较高,深受客户青睐。

[size=1em]如果粗滤器为沙漠空滤器。粗滤器壳体内置一定数量排列整齐的轴向旋流管式预滤器,内部被隔板分成三个独立的空间。气流首先达到中间隔腔,经过旋流管叶片结构,颗粒状的灰尘在叶片的离心作用下,沿管壁下落到下方隔腔,较为干净气流逆向从旋流管中间细管道上升至上方隔腔,流入下游,即粗滤器出口端。此结构自动排尘,无保养成本支出。但因为气流逆向流动,压降较大。

[size=1em]粗滤器壳体注塑成型,产品一致性好,密封性佳。气流侧进端出。为了出口端能和精滤器进口衔接顺畅,并避开上装空间,粗滤器出气口端面弧线过渡,平滑,气流顺畅,外观好。

[size=1em]粗滤器底部有金属护板,防止轮胎飞溅路面石子等硬质杂物的冲击损坏。

2.3 进气接管

[size=1em]进气接管的主要作用是连接进气道和粗滤器、粗滤器和精滤器。如果是油浴式粗滤器,还能滤掉从油浴式粗滤器中带来的机油。

[size=1em]它的形状对整车美观、上装空间和进气压降有较大影响,合理的设计有助于整车美观性、上装适应性和发动机性能的发挥。

[size=1em]由于其跨距大,为了吸收相对振动,需设计必要的柔性单元和固定支架。

3 匹配前置空滤器的进气系统

[size=1em]针对小马力中短途运输的载货车,由于其上装的特殊要求,底盘附件不允许超出车架上翼面,驾驶室周边件不能向后突出驾驶室后围。国六排放的后处理器要求反应温度高,尽可能靠近发动机,缩短管路长度。由于发动机增压器大多布置在车辆右侧,后处理器同样需要布置在车架右侧。这样就占据原来空滤器的位置。而此车型由于路途较短,匹配的中长驾驶室,其轮胎上方布置空间不足。因此,将空滤器布置在车架右侧上车踏板处是最好的选择。此结构优点为布置紧凑,节省空间。如图3 所示。

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[size=0.8em]图3 匹配前置空滤器的进气系统

3.1 前置进气道

[size=1em]由于空间狭窄,采用简易进气道,主要起防水和过滤部分灰尘的作用,保护下游空气滤清器免遭一级污染。进气道采取下部进气,进气口设倾角较大的防水格栅,右侧方开设豁口以增大进气量。本体吹塑成型,在狭窄空间内有效避开周边件,直接与空滤器进气口相连,中间有密封件。通过支架安装在车架上。保证与空滤器无相对运动。

3.2 切向进气的空滤器

[size=1em]空滤器采用切向进气方式,粗滤效率高达80%。进气口直接与进气道相连。空滤器竖置倾斜放置更利用空间的利用,通过过渡支架固定在车架上。且更有利于灰尘的排出。出气口端面预留进气阻力报警指示开关,提醒用户更换滤芯。

[size=1em]空滤器与过渡支架之间有玻璃钢材质的挡泥板,防止右前轮甩出的泥水、杂物等损坏空滤器,导致进气系统失效。

3.3 空滤器出气管

[size=1em]空滤器出气口朝向上方,通过EPDM 成型胶管和塑料管与发动机增压器口相连。结构紧凑,进气阻力小,发动机油耗低。

4 结论

[size=1em]综上所述,重型卡车执行国六排放法规时,整车厂底盘布置变化较大,尤其是发动机进气系统的布置形式根据车型的不同需匹配不同的进气道及空滤器。本文针对牵引车、自卸车和载货车三种典型车型匹配的进气系统给出详细的介绍。差异化的进气系统结构完全不同,但都是为了适应整车的工况和底盘布置空间而做出的改变。

[size=1em]由此可见,随着后处理器的不断升级,留给发动机进气系统的布置空间愈发缩小。体积小、流量大成了进气系统发展趋势,由此直流式空滤器优势显现,成为各大厂家优先应用的技术之一;另外打破圆筒状采用异形塑料空滤器也是各大厂家争先采用的技术;驾驶室下的中置空滤器有着其无法取代的传统优势,越发受到青睐并已广泛应用。



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