汽車發動機進氣系統壓力損失的測試與分析

鄒明森

（江蘇省交通技師學院，江蘇 鎮江 212006）

引言

進氣系統的主要任務是為發動機提供必要的空氣。主要組成部件包括空氣濾清器、空氣流量計、進氣軟管、中冷器、進氣歧管等。如果空氣在進氣系統任何一個部件的流動阻力過大，就會降低充氣效率，從而降低發動機功率[1]。對于不同的進氣系統結構，對進氣壓力損失也不一樣。因此，對進氣系統壓力損失進行測試與分析，從而可以根據壓力損失對進氣系統進行優化[2]。

1 進氣系統壓力損失測試實驗

進氣損失可以用流量、壓差等物理量來表示。測流量比較復雜且成本較高，而測壓差方便且成本較低，所以一般用壓差來表示損失。

本文按照南京依維柯汽車有限公司的《輕型商務車排氣系統檢測標準》（18-7038） 和《進氣系統檢測標準》（16-1021）對南京依維柯汽車有限公司生產的NJ6486DA車輛進行試驗（如圖1所示），分別在空濾器、中冷器前后鉆孔安裝測點，利用四川測功機生產廠商生產的型號為YYU的U型壓力計（精度為0.5%）來測量進氣系統各個點的壓強。

圖1 實驗現場

實驗過程中將汽車開到三擋，待發動機穩定在 1000轉后，迅速記錄下各壓力計的讀數。同樣過程，分別記錄下1200、1600、1800、2000、2300、2700、2990、3100、3500、3900轉時的各組數據；然后做四檔的2900、3100、3500、3900轉時的工況；最后是分別是五檔的1400、1800、2300、2700轉。

2 試驗結果分析

2.1 三檔時各壓差隨發動機轉速的變化

圖2 空濾前后壓差與轉速的關系其中X軸為轉速，Y軸為壓差

圖3 中冷器前后壓差與轉速的關系其中X軸為轉速，Y軸為壓差

從圖2中看出，空濾器前的壓力小于空濾器后的壓力，這可能是因為增壓器工作較慢以致空濾后聚集太多氣體或者是加壓后的氣體脈沖回到空濾器后導致的。而且壓差在1800r/min前，空濾前后壓差增速較慢，這是因為在低速時，排氣能量不足導致增濾壓器工作較慢。1800r/min之后，增壓器工作起來，壓差增大就大幅加快（從圖中斜率即可看出）。當到了 3500r/min時，發動機功率達到最大，此時阻力最大（圖中達到了峰值），之后壓差下降。

從圖3中可以看出，在1800r/min之前，中冷器前后壓差減小，1800r/min之后壓差增大一直到3500r/min時達到峰值，然后壓差下降。同樣是因為在 1800r/min時增壓器工作起來，而 3500r/min時發動機功率達到最大，阻力值達到最大。

2.2 四檔各壓差隨發動機轉速的變化

圖4 空濾前后壓差與轉速的關系其中X軸為轉速，Y軸為壓差

圖4在四檔時，整體上壓差比三擋要高，即損失更大。由于高檔下消耗功率更多，測損失消耗也即更大。不過曲線變化趨勢和三擋是一樣的，從上圖中可以看出，大概在3500r/min時，損失達到峰值。

從圖5中看出，四檔下中冷器前后壓差隨著發動機的轉速增加而增大，也即損失越大。

圖5 中冷器前后壓差與轉速的關系其中X軸為轉速，Y軸為壓差

2.3 五檔各壓差隨發動機轉速的變化

圖6 空濾前后壓差與轉速的關系其中X軸為轉速，Y軸為壓差

圖7 中冷器前后壓差與轉速的關系其中X軸為轉速，Y軸為壓差

圖6五檔下，空濾前后壓差趨勢一樣，只不過壓差更大，從圖中可以看出在 1800r/min后，增壓器工作起來，隨發動機轉速增加，壓差增長速率顯著加大。

圖7中冷器前后壓差先下降后上升，增壓器開始工作起來到1800r/min，壓差隨著增大。

3 結論

（1）進氣系統中空氣過濾器前后壓差、中冷器前后壓差的最大值分別為101mm水柱、639mm水柱，符合EVECO16-1021標準的要求。

（2）雖然該車輛進氣系統的壓力損失符合標準的要求，但是為了提高發動機的性能，該進氣系統的優化還有很大的空間。