淺談汽車進氣系統的設計布置

劉潔

【摘 要】本文分別論述了空氣濾清器、進氣管路、汽車原始進氣口的安裝與布置并要求對空氣濾清器的一個選型。發動機之所以早期出現煙大、油耗高、無力、磨損等故障都是與汽車進氣系統的安裝不是很合理，還有其設計布置有很大的關系，然而為了使其進氣系統設計布置和安裝的更加合理，在新車型開發的時候，汽車生產企業和發動機生產企業應該聯合開發，并且裝配完成后要進行聯合評審確認，最后兩兩聯合開始對汽車的進氣系統進行改進。

【關鍵詞】進氣系統；設計布置；汽車

主要組件有增壓器、原始進氣道、中冷卻器、空氣濾清器、連接管路等。然后把空氣或者是混合氣開始導入到發動機的氣缸零部件集合體里，我們稱之為發動機進氣系統。該系統的主要功能是為發動機提供干燥、充足并且清潔的空氣。如果說發動機是汽車的心臟的話，那么進氣系統就是發動機的筋脈。然而進氣系統的布置和安裝將會直接縮短發動機的壽命還會大大影響到發動機的一些功能的發揮，還有其工作的穩定性，以及環保性和可靠性。根據統計表明，發動機之所以出現早期磨損、油耗高、煙大、沒有力等故障，絕大部分的原因是因為和進氣系統設計布置的安裝十分不合理造成的，其所占比例在90%以上。通常原始的進氣道與連接管路截面積越大，管壁越圓潤，因此彎曲也越少以及中冷卻器的冷卻能力越強，空氣濾清器額定流量越大，因此整個進氣系統的性能就越好，發動機性能也就越來越棒。

1 進氣系統的原理簡介以及噪音

1.1 原理簡介

進氣系統由空氣、空氣流量計、怠速調整螺絲釘、節氣門、急速控制閥、熱控制閥、還有發動機一起組成。進氣系統則要求其進氣的阻力盡可能要小，并且能夠保證發動機的功率損耗減小；要想滿足發動機其額定的充氣量要求，就必須得具有最高原始的濾清效率和其全壽命濾清效率，并且要在規定的阻力之內要具備良好的儲塵能力，還有一點就是其空濾器的密封性一定要好。

1.2 系統的噪音

空濾器和諧振腔的容積之和就是消聲容器，而進氣系統和消聲容積有相當大的關系，其容積越大就越好。對于諧振腔來說面積越大，其容積就越大，一般來說可以用在消聲的頻率越低，其消聲的頻帶也將越寬。然而對于空濾器來說，它的容積越大，其消聲量也將越大。這個可以調節的頻帶也將越寬。然而，在一定的消聲容積情況下，最為關鍵的就是需要合理的匹配不同的消聲單元。

2 進氣系統的相關布置方案以及分析

2.1 目前的進氣系統布置方案

因為發動機是有所不同的，所以根據不同，目前已有S 系列（2.0汽油機平臺）、X系列（2.6 汽油機平臺）、Y系列（3.6 汽油機平臺）、Z系列（4.8 汽油機平臺）發動機的節氣門體位置每一個都不是相同的（見圖3），從而造成了空濾器的位置也不能夠相一致，從通用化的視角來看，是比較不理想的。然而目前有部分車型的發動機為X系列，首選為原系統的進氣方案。但是許多公司現有進氣系統節氣門體與X系列及其相同的是Z系列，進氣系統所采用的布置方案為空濾器橫放在蓄電池后面。

2.2 市場常用時尚車型的布置方案

和公司目前所采用的空濾器橫置于蓄電池之后的布置方案相比之下，目前市場常用的時尚車型則是根據節氣門體不一樣的位置，由空濾器和空空濾器橫置與蓄電池（縱置）前部以及蓄電池縱置、濾器橫置于蓄電池（橫置）前部、空濾器橫置于蓄電池（橫置）后部組成，市場常用時尚車型進氣系統布置方案。

2.3 分析常用時尚車型更適用市場的方案

因為考慮到發動機的節氣門體的相對應的位置，因此參考公司及常用時尚車型的空濾器布置方案。所以采用方案f、方案i及方案j 進行可行性分析。然后經過分析，方案j不能夠滿足碰撞安全間隙的要求，是因為蓄電池和真空的助力器間隙十分小。而方案f是因為蓄電池的正極接線柱上的熔斷器支架過長存在漏電的安全隱患，然后正負極互換時沒有蓄電池產品，因此無法滿足設計的要求所以不能采用。最后方案i是因為蓄電池擋住了空濾器進氣管從而導致了進氣管無法進行設計，空濾器也完全位于導水板下面，不能維修所以不滿足。

①方案f 其問題點是：（a）因為蓄電池的位置在導水主板的下面，有安全風險。（b）熔斷器連接板的過程中，存漏電的風險。（c）負極線隨意圍繞空濾器，有隱患，設計部門不認可。因此最終認定是不可行的。詳情見以下方案分析：

②方案i其問題點是：（a）空濾器在導水主板的下面，導致維護困難。（b）蓄電池和繼電器盒把進氣口空間占用，無法設計。（c）蓄電池和水管之間間隙不足，蓄電池設計發動機罩然后內板修改。因此最終認定也是不可行的。

③方案j其問題點是：（a）蓄電池與真空助力兩者的間隙小，不能夠滿足碰撞安全間隙的要求。（b）發動機線束空間被發動機進氣軟管占用，正常走向，十分困難。所以最終認定也是不可能的。

3 進氣系統方案一些措施

空濾器的布置方案：

根據上面所有的方案分析，蓄電池寬度太寬是影響空濾器布置的原因，以至于最后造成空濾器的布置困難。然后蓄電池的選型主要和整車用電量、起動機功率相關，最后如果能夠降低起動機功率也是可以減小蓄電池尺寸的。根據新的起動機，設計部門對蓄電池重新選型，經對比可以采用小蓄電池，當然，前提是在滿足起動機電流及整車電量要求。小號的蓄電池較原蓄電池寬度可以減少96mm，見表3，當起動機重新選型后，試驗人員則進行低溫冷起動試驗分析，在-40 ℃、-50 ℃起動性能，各種請況時冷起動時間是否能夠滿足要求。

根據以上小型的蓄電池尺寸，按照目前市場的進氣系統布置，在方案h（見圖3）布置分析時，空濾器各性能參數都可以達到標志要求，并且于此同時空濾器和周邊件也能夠滿足運動的間隙要求，詳細見表5。

4 總結

這篇文章首先對進氣系統的原理和組成部分進行了初步概述并以圖片的形式表現出來，更加直觀。然后介紹了原進氣系統的相關布置及其分析還有一些影響的因素，全部通過表格呈現了出來，再是分析了公司目前擁有和市場上時尚的進氣系統方案，從蓄電池入手，得到適用于公司所有車型的進氣系統開發。經過采用后進行改善之后的方案開始進行實車試驗，會發現車子的動力性有了更加顯著的提高，從而更深一層次的驗證了方案的可行性。因為這個空濾器的方案在長度方向可以進行變化，而原始進氣道和連接管路截面積越大，其彎曲就會越少，管壁越圓滑，那么整個進氣系統性能當然就會更好，而發動機的性能也將越好。因此可以為后續開發更大動力的機器總成所需空濾器容積給與了更多的空間，所以有一定的擴展性的特點，更是可以今后在機艙平臺化中進行廣泛的推廣。

【參考文獻】

[1]梅益飛，戴禮強，趙福全.某轎車進氣系統布置方法探討[J].農業裝備與車輛工程，2013，02：50-52+63.

[2]陳躍偉，龔利全，魏燚，王強，劉健.乘用車進氣系統的研究[C]//四川省汽車工程學會，成都市汽車工程學會.四川省第十一屆汽車學術年會論文集[C].，2013：7.

[3]謝志清，張亮，李銳.汽車進氣系統開發探討[J].大眾科技，2012，07：183-184+169.

[4]楊晉，張現杰，夏云峰.汽車進氣系統聲學模態研究[J].汽車零部件，2014，07：37-39.

[責任編輯：曹明明]