不同進氣系統對管路的性能和設計要求

摘 要：就節能和環保來看，我國卡車進氣系統的發展趨勢是應用渦輪增壓技術且發動機曲軸通風箱廢氣閉式排放，從而提高燃油效率和減少廢氣排放。針對不同的進氣系統，其管路應有與之匹配的性能和要求。

關鍵詞：節能和環保;進氣系統;管路要求

0 引言

目前我國卡車的進氣系統可大體按有無渦輪增壓器分為2類，其中部分輕卡和中重卡的進氣系統無渦輪增壓器，大多數中重卡目前已采用渦輪增壓器，其技術日漸成熟，但其發動機曲軸通風箱致使可燃混合氣和廢氣，全部排到大氣中，浪費能源且污染環境，只有少數的高端車型或合資品牌采用了歐美在20世紀末就應用的渦輪增壓且曲軸通風箱廢氣閉式排放的進氣系統。從節能和環保來看，我國卡車進氣系統的發展趨勢是應用渦輪增壓技術且發動機曲軸通風箱廢氣閉式排放，從而提高燃油效率和減少廢氣排放。針對不同的進氣系統，其管路應有與之匹配的性能和要求。

1 無渦輪增壓器的卡車進氣系統管路

無渦輪增壓器的卡車進氣系統管路主要由高位進氣管、高位進氣管接管、空氣濾清器及其接管以及發動機進氣管組成。其中高位進氣管主要是聚乙烯塑料通過注/吹塑成型，高位進氣管接管多采用乙丙橡膠鋼絲夾布或模壓成型，空濾器接管可由鋼絲夾布或模壓的乙丙膠管做成。由于發動機和進氣系統的相對位置的原因，發動機進氣管可由硬管和橡膠軟管組成，也可只用橡膠軟管。硬管可用金屬管也可用塑料管，材質的選擇主要依據硬管需要承受的溫度和壓力，橡膠軟管主要采用鋼絲夾布乙丙橡膠管。目前我國輕卡和少部分中重卡采用此模式進氣系統。該模式進氣系統的管路簡短，成本低廉，性能要求低，僅有發動機進氣管對溫度和負壓有所要求，其他部位的管路基本上常溫常壓，因此管路材質的選擇較簡單。這種進氣系統的缺點是不節能不環保，是傳統的卡車進氣系統。隨著卡車技術的不斷提升，該系統將逐漸被淘汰。

2 有渦輪增壓器且曲軸通風箱廢氣開式排放的卡車進氣系統管路

近幾年，由于卡車在高速和重載方面發展迅速，對發動機的動力性和燃油經濟性提出了更高的要求;與此同時，我國排放法規的日益完善與苛刻，使得發動機進氣增壓技術在卡車上得到大量應用。該進氣系統優點很多，不但能提高發動機的輸出功率，改善發動機的動力性，而且還能提高燃燒效率，提高發動機的經濟性和環保性。目前我國大部分中重卡及部分輕卡已采用廢氣渦輪增壓進氣系統，但曲軸通風箱仍為廢氣開式排放。目前該系統是我國卡車進氣系統的主流。該進氣系統是在傳統的卡車進氣系統的基礎上增加了渦輪增壓器和中冷器，其連接管路也發生了變化，高位進氣管、高位進氣管接管、空氣濾清器及接管基本不變，在空濾器和發動機之間增加了渦輪增壓器及其進氣管、出氣管、中冷器進氣管和出氣管，根據中冷器與發動機的相對位置，發動機進氣管與中冷器出氣管可設計為一體。渦輪增壓器進氣管一般由鋼絲夾布或模壓的乙丙膠管做成，渦輪增壓器出氣管由多層纖維和硅橡膠構成，承受高溫（160～220℃）高壓（0.15～0.3MPa），中冷器進氣管與渦輪增壓器出氣管結構和材質相似，部分車型的渦輪增壓器出氣管和中冷器進氣管被設計成一體。由于考慮到橡膠散熱性差，在不影響裝配的情況下，多數設計是中間用不銹鋼管連接，中冷器出氣管（也就是發動機的進氣管）經中冷器冷卻后的氣體溫度70℃左右，還要考慮發動機周邊環境溫度（100～120℃），多采用夾布橡膠管，布的材質可選用芳綸或聚酯，橡膠可選乙丙橡膠、硅橡膠。

3 有渦輪增壓器且曲軸通風箱廢氣閉式排放的卡車進氣系統管路

卡車進氣系統僅采用渦輪增壓技術，雖然比傳統系統有了大的提高，但還是不能滿足要求。早在20世紀末，歐美一些國家就對卡車的進氣系統進行大的改善，即將曲軸通風箱廢氣排入進氣系統中，進行再循環，通常曲軸通風箱廢氣管的兩端連接曲軸通風箱和渦輪增壓器進氣管歧管，這樣曲軸通風箱廢氣和經空濾器的干凈氣體混合后，進入渦輪增壓器，再經中冷器冷卻進入發動機，既提高了發動機的燃燒效率又不污染環境，實現節能環保。看似不大的變化，除了對汽車的節能和環保能力提升外，對進氣系統管路提出了更為苛刻的要求。由于曲軸通風箱廢氣中含有大量成分復雜的油霧，而且經過渦輪增壓器后，形成了高溫高壓油霧，這就要求進氣管路必須具備抗耐高溫高壓油霧的能力。

該進氣系統與上一系統管路結構上基本相似，最明顯的變化就是曲軸通風箱廢氣管連接到渦輪增壓器進氣管上。該進氣系統管路的性能要求發生了變化：空濾器之前的管路基本不變，熱塑性彈性體在高位進氣接管上的應用在近幾年增多;由于曲軸通風箱廢氣的參與，空濾器之后的管路都要耐油。渦輪增壓器進氣管一般由夾布或模壓的氯丁橡膠、氯醇橡膠、丙烯酸酯橡膠做成，或采用熱塑性彈性體三維擠吹成軟-硬-軟一體的管路，替代橡膠軟管或橡膠軟管加硬管的結構;渦輪增壓器出氣管由耐油襯層、多層纖維和硅橡膠構成，內壁一般為深灰或黑色的含氟彈性體，工作介質為高溫（160～220℃）高壓（0.15～0.3MPa）混合油霧的氣體，中冷器進氣管與渦輪增壓器出氣管結構和材質相似，亦可設計成一體，中間采用不銹鋼管，近幾年也有嘗試用尼龍合金替代，但由于成本高昂，在卡車上的應用較少;中冷器出氣管和發動機的進氣管也可設計為一體，管路的加工工藝、結構以及材質和渦輪增壓器進氣管相似，當然也可以采用渦輪增壓器出氣管的結構和材質，增強層可選用芳綸或聚酯纖維。

4 結論

本文通過對3不同的進氣系統分析，從進氣管路結構和材料等方面對其性能和設計要求進行對比，得出了每種進氣系統的管路設計要求和原則，對整車節油減排提供了參考依據。

參考文獻：

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作者簡介：李靜（1988-），男，遼寧沈陽人，本科，工程師，研究方向：發動機進氣系統匹配開發。