沙漠車越野車輛進氣系統(tǒng)設(shè)計要點

李志強

(東風新疆汽車有限公司沙漠車研究所，新疆 烏魯木齊 830000)

新疆沙漠地形復雜，有沙丘，隔壁，沼澤、浮土地帶等，浮土地帶是沙漠車發(fā)動機磨損的重災區(qū)，因此，進氣系統(tǒng)的設(shè)計合理與否顯得尤為重要。

1 進氣系統(tǒng)磨損物質(zhì)采樣分析

在浮土區(qū)域?qū)τ诘孛婧涂罩袎m土、發(fā)動機空濾器后積土、油底殼中潤滑油沉積物等進行了系統(tǒng)的采樣和分析。

1.1 磨損物質(zhì)的分布

不同高度處空中灰塵濃度和粒度分布均不同，距地面越高，含塵濃度越低，但含細塵百分比越大，用提高空濾器進氣口的方法不能根本改善濾清效果，行車過程中在距地面2.5米高度處(相當于沙漠車進氣口)采樣的粒度分別為：5μm以下占25%，10以下占50%，30以下占90%，而10至30μm的灰粒將造成嚴重的磨粒磨損。

1.2 磨損物質(zhì)的濃度

浮土地帶車輛行駛中周圍的含塵濃度極大，在最惡劣的情況下，有時發(fā)動機空濾器進口處的含塵濃度高達0.26～0.37g/m3。據(jù)一臺裝有6.0升排量的沙漠車使用8天行駛1000公里的統(tǒng)計，吸入空濾器的灰塵約為760g，約合每天吸入100g。如按空濾濾清效率99%計算，相當于發(fā)動機每天吸入灰塵1g。

1.3 磨損物質(zhì)的成分

浮土的主要化學成份是SiO2和Al2O3。物相中主要是硬度高的石英。浮土為中性土，不至于引起零件腐蝕，只是硬顆粒引起磨粒磨損。

1.4 磨損物質(zhì)的性質(zhì)

用280目標準篩將地面浮土過篩，篩下的浮土(以下簡稱280目浮土)，具有多棱角不規(guī)則形狀，其粒度分布接近于2.5米高度處空中灰塵粒度，而其粘性指數(shù)1P=7.4，屬于重粉質(zhì)壤土，容易堵塞濾芯和粘附在管壁上，因此必須提高空濾器的第一級粗濾效率和自動排塵能力。

2 普通車輛進氣系統(tǒng)失效分析

對多種使用普通空濾器的沙漠車進行研究后，得到的主要結(jié)論是在用空濾器都不能滿足浮土地帶車輛的使用要求：(1)普通采用葉片環(huán)式粗濾器，經(jīng)分析認定，它對30μm以下塵粒的過濾能力＜70%，這就增加了細濾器的負擔，使其保養(yǎng)期壽命短，而頻繁地清掃常會使空濾器破損失效;(2)細濾芯濾紙的孔徑為130μm，對30μm以下的細灰過濾能力差;(3)國產(chǎn)車空濾系各部分的連接處密封不可靠。

3 沙漠車輛進氣系統(tǒng)設(shè)計要點

3.1 理論依據(jù)

一般沙漠車空氣濾清器的結(jié)構(gòu)由外殼、旋風除塵導向罩、粗濾、細濾芯、積塵室蓋、積塵器等組成。當空氣流經(jīng)旋風除塵室在導向葉片的作用下將形成有一定升程的螺旋氣流，根據(jù)離心力：

(ω為氣流旋轉(zhuǎn)的角速度，r為旋風除塵室半徑，最大為濾清器外殼，兩者在特定的車上都為常數(shù))。

質(zhì)量M較大的沙粒將受到較大的離心力的作用，迫使其緊貼其濾清器外殼作螺旋運動，積塵器安裝在濾清器殼的端口上，用積塵蓋與濾清室分開，積塵室蓋上開有積塵孔，積塵孔方向正對空氣旋轉(zhuǎn)的方向，較大質(zhì)量的塵粒通過積塵孔后，由于速度下降被導入積塵器下部，經(jīng)過旋風除塵的較清潔空氣再經(jīng)過粗細濾芯上的預定孔眼，進入進氣道，達到濾清的目的。

3.2 設(shè)計要點

根據(jù)以上分析，我們提出沙漠車空濾器產(chǎn)品的設(shè)計原則方案為：(1)采用旋流管式粗濾器提高粗濾效率，減輕紙濾芯負擔，以延長紙濾芯保養(yǎng)期;(2)采用孔徑小的細密濾紙，減少濾后灰塵粒度，提高總成的濾清效率，能自動排塵或有較大的儲灰能力;(3)針對不同車型，空濾器可以是粗濾和紙濾在結(jié)構(gòu)上連成一體的總成，也可以是把粗濾和紙濾在結(jié)構(gòu)上分開各成一件。因此，沙漠車空濾器除要求將進氣口安裝在較高的位置以避免高含塵的氣體進入外，空氣濾清器的設(shè)計也有特殊要求。因沙漠空氣含塵高，為防止含油塵土堵塞濾清器，沙漠車都采用干式紙濾芯。

3.3 濾清器的安裝及使用方法

濾清器的安裝時，濾芯與濾清器殼的密封，除塵室蓋與濾清器等密封面必須正確可靠，保證氣流按設(shè)計的路線流動，濾清器粗濾器必須在每日出車前用高壓空氣從內(nèi)向外清除上面的積塵，同時每日清除塵器中的積塵，粗濾器每月更換一次，每換兩次粗濾器，更換一次細濾器，細濾器不能用清洗粗濾器的辦法清洗。

3.4 配置參考

以下是國外沙漠車進氣系統(tǒng)的幾種配置形式：

(1)多管旋流管十紙濾芯：多管旋流管一級初濾濾清效率高達90% ～95%，但阻力大。

(2)葉片環(huán)十紙濾芯：如德國UNIMOG、美國HUMNER，葉片環(huán)一級初濾，過濾效率在80～85%。

(3)葉片環(huán)十紙濾芯、安全濾芯，如比利時MOL系列車，安全濾芯過濾效率不如紙濾芯好，當紙濾芯破裂時，只對發(fā)動機起保護作用。

(4)單筒旋風管+紙濾芯：如Benz1222沙漠車。

(5)單筒旋風管+紙濾芯+安全濾芯，如日本ISUZU。

4 結(jié)束語

通過對沙漠車輛進氣系統(tǒng)的合理設(shè)計和正確的安裝使用方法，對車輛性能的提高起到了積極的作用，同時也保證了野外車輛使用的可靠性。

[1]陳家瑞.《汽車構(gòu)造》，人民交通出版社，2003