某型裝載機進氣系統設計及驗證

李學+鄧英群+陳玉杰+石軍鋒

摘 要：隨著各國對非道路機械排放要求的不斷升級，裝載機進氣系統的布置空間逐步成為各裝載機廠家設計的難點，本文提出一種新的裝載機進氣系統設計思路，對輪式裝載機進氣系統設計具有借鑒意義。

關鍵詞：進氣系統設計

0前言

進氣系統中氣流的阻力過大，會使發動機得不到足夠的空氣進行燃燒，導致排煙增加、功率下降等情況。目前隨著國家對發動機排放要求的不斷升級，空濾的布置空間十分有限，本文提出一種將空濾布置在發動機艙內部，采用隔熱橡膠套防止熱風進入，并在發動機上罩上開有進氣網孔的設計方案。

1進氣系統結構

2確定發動機的空氣需求量

Qaf=V×n×η/2000×60

其中：Qaf—空氣需求量（m3/h）

V—發動機排量（L）

n—發動機轉速（RPM）

η—容積效率

Qaf =6.7×2200×2.2/2000×60≈973m3/h

容積效率系數如下：

渦輪增壓：1.6

渦輪增壓+中冷：1.85

電噴+空空中冷：2.0～3.0

3 確定氣流脈沖系數

由于發動機氣缸間歇性，會導致進氣系統進氣氣流出現脈沖，進而影響發動機的進氣量，因此在計算發動機進氣量的同時，需要考慮氣流脈沖系數（干式空濾脈沖系數如表1）

表1

4確定空氣濾清器的設計流量

4缸及以上的自然吸氣和所有渦輪增壓發動機的空氣需求量是與空氣濾清器的設計流量一致的，即空濾進氣的脈沖系數取1。

Qd = Qaf ×ε

Qd—設計空氣流量（m3/h）

ε—干式空濾脈沖系數

Qd =973×1=973 m3/h

5確定空氣濾清器的進氣阻力

根據前面獲得的設計流量，從空氣濾清器供應商提供的產品系列中選出符合流量要求的空氣濾清器。根據所選空氣濾清器的進氣流量—進氣阻力曲線（空氣濾清器的進氣流量—進氣阻力曲線如圖2所示）確定空氣濾清器的進氣阻力f空。

f空≈1.8kPa

6驗證：

整機裝配完成后，分別對三種工況下的進氣阻力進行測試，測試結果如下。

液壓失速：動力模式2.5kPa，標準模式2.2 kPa，經濟模式2.0 kPa.

變矩器失速：動力模式2.6 kPa，標準模式2.2 kPa，經濟模式2.0 kPa

總和失速：動力模式2.8 kPa，標準模式2.5 kPa，經濟模式2.2 kPa

從結果可以看出，當整機在動力模式的綜合失速狀態下，進氣阻力為2.8kPa，和理論計算基本相同，且符合發動機廠家要求的≤3.7 kPa。

7結論

本文對裝載機采用直流空濾并將空濾布置在發動機艙內部的設計細節進行了闡述，本設計方案可以使裝載機進氣系統布置空間更加靈活，進氣阻力更小，成本更低，也對工程機械其他產品進氣系統設計具有借鑒意義。

作者簡介：

李學（1987—），男，吉林人，學士，助理設計師，研究方向：動力計算與設計。endprint