發(fā)動機設計匹配

［設計匹配］發(fā)動機各主要附件系統(tǒng)設計規(guī)范系統(tǒng)設計,發(fā)動機,規(guī)范,附件發(fā)動機各主要附件系統(tǒng)設計規(guī)范進氣系統(tǒng)空氣濾清器：根據(jù)發(fā)動機排量、額定轉速、增壓度等嚴格按計算結果，確定空濾器額定空氣流量（計算公式及方法見附件1）。參照國際標準規(guī)定并結合我公司Q/FTA002《干式空氣濾清器總成技術條件》的標準要求，確定空濾器的原始進氣阻力、最大進氣阻力、原始濾清效率、粗濾效率等技術參數(shù)。牽引車等公路運輸車輛，粗濾效率應不低于75%（臥式安裝復合式空濾器）或87%（立式安裝復合式空濾器），自卸車等經(jīng)常在工地上，或在灰塵較多環(huán)境下運行的車輛，應配裝粗濾效率不低于90%的雙級帶旋流管的沙漠空濾器。空濾器試驗用灰塵應不低于JB/T9747標準要求。根據(jù)國內道路狀況，空濾器必須加裝安全濾芯。并且應配裝空濾器阻塞報警裝置。確?？諡V內部清潔，各焊接或連接部位密封可靠?？諡V器出氣口為了保證密封，應用圓形管，并要求接口處有一凸緣和止口，以保證密封和不會松動。為了保養(yǎng)和清潔方便，在空濾器最底端部位要加裝排塵袋，并保證排塵袋子不靠近污染大的地方?？諡V器進出管走向避免肘關節(jié)現(xiàn)象。中冷器：根據(jù)發(fā)動機的有關技術參數(shù)先用理論計算公式初步確定中冷器的總散熱面積，并在此基礎上增加10%?15%的余量（計算公式及方法見附件1）。根據(jù)水冷散熱器的外形尺寸及整車空間尺寸，確定最合理的中冷器芯體尺寸，并盡可能加大迎風面積。為了提高進氣效率，減少增壓后的空氣壓降，應盡量使中冷器進、出氣口內表面光滑，并保證各連接和圓角處無死角、急彎。還應考慮氣室大小、形狀對效率的影響。根據(jù)發(fā)動機增壓后最大空氣壓力，確定中冷器密封試驗的氣壓。歐n發(fā)動機取250kPa,歐ni取300kPa,時間均為不低于2分鐘。并保證中冷器進、出氣管直徑不能小于發(fā)動機的進、出氣口直徑。中冷器技術條件中應明確在生產(chǎn)、運輸及使用過程中，確保內部清潔，無殘留物。管路：由于中冷器通常與水冷散熱器一起通過軟墊安裝在車架上，而發(fā)動機也是通過懸置軟墊固定在車架，考慮到兩部分振動頻率不一致，為了提高進氣系統(tǒng)各接口不會由于振動產(chǎn)生松動及泄漏，因此各接口必須安裝有一定伸縮量的彈性軟管，兩個硬管之間的距離不小于管徑的2倍?？紤]到增壓后空氣溫度最多能高達200°C，壓力最高可達到210kPa，為此所用彈性軟管、鋼管均必須確保滿足以上工作要求。所用軟管必須確保內、外清潔，無殘余物質，另外在運輸及儲藏過程中要進行密封和包裝，以避免污染。另外用來夾緊軟管的卡箍必須有足夠的強度和良好的防松性能，確保能在210kPa壓力下正常工作，推薦T形卡箍。為了確保發(fā)動機不出現(xiàn)早期磨損，除了控制各接口及整個進氣系統(tǒng)的密封外，還應控制系統(tǒng)內部本身的清潔度如各連接管在運輸和保存時都應包裝或密封好。要整個進氣系統(tǒng)長期使用后，內部不會因腐蝕而生銹，也就是進氣系統(tǒng)應盡量使用鑄鋁或不銹鋼等抗腐蝕材料，如要使用鋼管類材料，則必須要求其內部噴涂耐高溫防銹底漆，并不會脫落。中冷器進、出氣鋼管零件的焊接處必須清除焊渣，并進行高壓或超聲波清洗，保證每件零件的清潔度不大于10毫克，另外在運輸和安裝過程中應采用密封好的包裝，以避免污染。為了確保管件不漏氣，每件產(chǎn)品都必須進行不少于2分鐘300kPa的氣壓試驗。進氣系統(tǒng)各管路走向應盡量縮短長度和避免出現(xiàn)小于90°的急彎，避免出現(xiàn)“肘關節(jié)”現(xiàn)象，圓弧半徑應不小于管子直徑。內表面保證圓滑，以減小進氣阻力，整個進氣系統(tǒng)管路，內截面尺寸應均勻，如要使用變徑，則必須采用漸進式圓滑方式。二、 排氣系統(tǒng)排氣消聲器：根據(jù)國內外經(jīng)驗，以及所配發(fā)動機的排量等參數(shù)，按發(fā)動機排量的6?10倍來確定消聲器的容積。由于消聲器越大其消聲效果將越好，而且排氣背壓也能有效降低，為此在上述范圍中，應盡量取上限。根據(jù)國內資源及整車空間位置確定消聲器的形狀和主要外形尺寸。根據(jù)我公司Q/FTE002和QC/T630標準，明確消聲器的插入損失和功率損失。建議重型車按插入損失三18dB(A),功率損失W2%額定功率。為了能確保發(fā)動機在額定功率點工作時，整個排氣系統(tǒng)的背壓不允許大于10kPa。消聲器生產(chǎn)用材料，根據(jù)不同要求可采用鋼板加涂耐高溫銀粉漆，或使用內外表面鍍鋁的鋼板。2、排氣管路由于重型車用發(fā)動機最大排氣溫度可達到600°C,因此在整個排氣系統(tǒng)中，在與周圍怕熱零件，如進氣管路、橡膠件、塑料件和油箱等相距較近時，必須在中間增加隔熱板，并盡可能將距離加大，對于中間無庶檔物的，最小距離應不小于120毫米，有庶檔物的應不小于60毫米。為了能盡量減少排氣阻力，所選用排氣管內徑應不小于發(fā)動機排氣口內徑，另外管子的彎曲半徑應盡可能加大，以使轉彎處減小變形。因消聲器通常安裝在車架上，而發(fā)動機則是通過懸置軟墊固定在車架，兩者之間在行駛中存在相對運動，為此要保證排氣系統(tǒng)能長期有效的工作，應在消聲器與發(fā)動機之間安裝彈性接管，并保證各固定支架等件的可靠性。為了提高排氣系統(tǒng)抗腐蝕能力，對采用鋼管制成的排氣管，外表面應使用涂耐高溫的銀粉漆，或者使用成本較高的內外表面鍍鋁的鋼管生產(chǎn)。為了達到國家整車自由加速車外噪聲的相關要求，除了要保證消聲器本身的性能外，還應保證排氣系統(tǒng)各接口的加工精度，以確保整個系統(tǒng)密封完好，不漏氣。排氣尾管的出口方向應避開怕高溫的零件，如輪胎、容器等。根據(jù)不同車型，整個排氣系統(tǒng)的零件離地間隙應滿足使用要求。牽引車等公路用車應不小于350毫米，自卸車等工程用車應不小于450毫米。（分中、重卡描述）三、供油系統(tǒng)油箱：根據(jù)不同車型，并參照國內外同類產(chǎn)品，確定油箱的最小容積，盡量減少車輛進加油站的次數(shù)。一般加滿一次油應能保證續(xù)駛里程公路用車不低于800公里，工程用車不低于500公里，對于有特殊用途的車輛可增加副油箱。為了能保證發(fā)動機供油系統(tǒng)的正常工作，油箱的安裝高度要滿足最低油面不低于發(fā)動機進油口1.4米。為了減小油路中阻力，油箱安裝應盡量離發(fā)動機近一些，最好使油箱出油口至發(fā)動機進油口的距離控制在3米以內。燃油的清潔度對發(fā)動機非常重要，油箱在運輸、保存及使用時必須按國家有關標準執(zhí)行。為了保證油箱在使用過程中清潔度，加油口和吸油管口都應加裝不大于80口的過濾網(wǎng)。油箱中進、回油管口都應低于最低油面，并保證進油管口離油箱最低面位置為3?5cm。油箱必須安裝放油螺孔，以保證對油箱的清潔需要。燃油箱的防腐性能、密封性能、內部清潔度等必須滿足以下標準要求：QC/T644 汽車金屬燃油箱技術條件GB18296 汽車燃油箱安全性能要求和試驗方法QC/T572 汽車清潔度工作導則測定方法QC/T644 汽車金屬燃油箱技術條件Q/FTB039 車輛產(chǎn)品油漆涂層技術條件管路：油管應使用內表面光滑，阻力小，并能耐油的材料，如使用尼龍類軟管類，為了避免急彎處增加供油阻力，應采用成形加工。油管內徑根據(jù)不同發(fā)動機供油量的大小，其內徑應不小于發(fā)動機進油口內徑，對于進油管長度超過4米，還應在此基礎上把內徑加大2毫米。對于使用軟管類油管，在與其它零件相接觸時應加護套，以避免產(chǎn)生動態(tài)干涉后會出現(xiàn)磨擦并漏油。如果油路中進入空氣或其它臟物，將嚴重影響發(fā)動機的作用效果，為此應確保各接口連接可靠，并保證密封要求。四、冷卻系統(tǒng)水冷散熱器：根據(jù)有關計算公式及所配發(fā)動機的相關參數(shù)，如功率，油耗等，確定水冷散熱器的總散熱面積（見附件2）。根據(jù)風扇大小及整車空間尺寸確定散熱器迎風面積，再根據(jù)散熱器面積計算公式選取散熱器芯厚尺寸。風扇外徑掃過的環(huán)形面積不得小于散熱器芯子迎風面積的55%。散熱器芯體所用材料，目前在國際上有銅質和鋁質兩種，歐洲普遍采用鋁質材料，也是將來的發(fā)展趨勢?？紤]到鋁質散熱器重量輕，焊接強度高和散熱效果好，應盡量使用鋁質散熱器。為了提高散熱的散熱效果，其進、出水管口內徑尺寸應與發(fā)動機出、進水管口尺寸一致，另外還應保證進出、水口在上下位置盡量錯開，處于對角線上最好，不要在同一側。散熱器安裝時，必須牢靠，與車架的連接必須采用減振墊，這樣是為了隔離和吸收來自車架的部分振動和沖擊，使散熱器在車輛運行中，不致發(fā)生振裂、扭曲等正常損壞。根據(jù)國內外設計經(jīng)驗，水冷散熱器芯體與風扇前端尺寸應控制在風扇直徑的20%為宜。護風罩：護風罩是為了提高風扇的冷卻效率，使通過散熱器芯部的氣流均勻分布，并減少發(fā)動機艙內熱空氣回流而設計的。如有可能，應盡量采用布圈與發(fā)動機帶風扇護風罩軟性連接結構，因這種結構能使風扇與護風罩間的單邊間隙控制在7毫米左右，這樣可有效提高散熱效果。采用護風罩獨立結構。護風罩的內徑根據(jù)風扇直徑以及護風罩與風扇間隙一般控制在風扇直徑的（3?4）%左右（或者15?25mm）；護風罩的寬度根據(jù)散熱芯體前端面至風扇前端面大于等于0.15d（d為風扇直徑）以及風扇葉片的投影寬度應伸入護風罩內2/3為宜來綜合確定。護風罩的結構不應有阻擋風扇氣流的尖角或死角。副水箱：當冷卻系采用低位密封式散熱器時，必須增設高位副水箱，他的主要功能是給冷卻液提供一個膨脹空間，及時去除冷卻液中積滯的空氣以及發(fā)動機高溫下產(chǎn)生的水蒸氣，以便更有效的利用散熱器的散熱功能，提高冷卻效率。副水箱的總容積應包含占冷卻系統(tǒng)總容積6%的膨脹容積、占冷卻系統(tǒng)總容積10%的儲備容積以及必備的殘留容積。布置副水箱位置時，它的底平面至少應高出發(fā)動機水道頂部或散熱器上水室頂部100。管路：所有的管路都要有一定的柔性，以適應發(fā)動機和散熱器之間的相對運動，防止散熱器的管口振裂。管路盡量短而直，減少彎曲，總布置需要拐彎時，管子的曲率半徑應盡可能大，以減少管道阻力，且管路的彎角處或截面變化處必須圓滑過渡。散熱器的管路可用成型膠管，如果兩接口相隔較遠，可采用金屬接管加膠管接頭的方式。膠管性能應符合HG/T2491標準，具有耐熱、耐油性，能在-40。C~120。C溫度下長期正常使用，耐壓能力超過150kPa。為了避免冷系統(tǒng)內產(chǎn)生氣泡，從而對冷系統(tǒng)造成破壞和降低冷卻效果，必須使發(fā)動機和散熱器與副水箱相連的的排氣管不形成U字形結構，應采用平順或逐漸上行方式。附件1：進氣系統(tǒng)主要件的計算一、空濾器流量的計算1、發(fā)動機空氣流量的確定對增壓及增壓中冷發(fā)動機所需空氣流量的確定，根據(jù)完全氣體狀態(tài)方程式：PV=RT,可知:V0=P/P0*T0/T*V=￡*T0/T*V而式中V：增壓后發(fā)動機所需的空氣量：V=Vh*n/2*60/1000（m3/h）2、發(fā)動機增壓比￡:發(fā)動機增壓后空氣壓力與增壓前空氣壓力的比各種溫度的確定：大氣環(huán)境溫度為T0=273+20=293K增壓中冷后進氣溫度為T=T0+25（根據(jù)不同發(fā)動機的要求）=318K相關系數(shù)的選定：因增壓發(fā)動機在進氣過程中，存在充氣效率n及掃氣效率”其中n=n{Tk/T}0.25貝U空濾器：V0=￡{T0/T}0.75*V*n*@一般取n=0.85 @=1.035、空壓機所需空氣流量V1：由發(fā)動機所帶空壓機的結構參數(shù)確定6、空濾器最終空氣流量的確定：空濾器所需流量為V0+V1,考慮到空濾器使用一段時間后，進氣阻力會增加，為此需增加一定的儲備，一般不少于10%。則最后空濾器所需流量為（V0+V1）X1.1二、中冷器散熱面積計算1、有關參數(shù)：

發(fā)動機功率：中冷器進口空氣流量：發(fā)動機功率：中冷器進口空氣流量：熱端進口溫度：熱端出口溫度：冷端出口溫度：冷端出口溫度：對數(shù)平均溫差：中冷器傳熱系數(shù)：空氣比熱：2、中冷器計算2.1計算對數(shù)平均溫差ATmaNe(kW)Gk(kg/s)Th1 (°C)Th2 (°C)Tc1 (°C)Tc2 (°C)ATma(°C)Ka=47.43kcal/m2.h.°CCpa=0.24kcal/kg.°CTma=[(Th1-Tc2)-(Th2-Tc1)]/In(Th1-Tc2)/(Th2-Tc1)2..2中冷器散熱量計算：Qa=3600GkX(Th1-Tc1)XCpa2.3中冷器散熱面積計算：Fa=Qa/(KaXATma)附件2：冷卻系統(tǒng)計算公式冷卻系統(tǒng)：一、水箱計算1. 發(fā)動機發(fā)熱量QQ=h?Ne?Ge/1000 Keal/h其中 Ne：發(fā)動機功率，KWGe：燃油耗，b/KW?hh:柴油低熱值10533Keal/h.散熱冷卻系統(tǒng)的熱量Qw (Keal/h)Qw=A-Q(Keal/h)A為傳給冷卻系統(tǒng)的熱量占燃料燃燒值的百分比，取為A=0.21.冷卻水與冷卻空氣的平均溫差AtwTOC\o"1-5"\h\z水側進口tw1 (℃)水側出口 tw2 (℃)氣側進口 tai (℃)氣側出口 ta2 (℃)△tw=(tw1+tw2)/2-(ta1+ta2)(℃).傳熱系數(shù)K=100kcaj/m2?h?℃.散熱面積A=Qw/(K-△tw) (m2)二、風扇計算1. 冷卻空氣需要量Va=Qw/(△ta-ya-Cpa-3