不同进气系统对管路的性能和设计要求

摘 要：就节能和环保来看，我国卡车进气系统的发展趋势是应用涡轮增压技术且发动机曲轴通风箱废气闭式排放，从而提高燃油效率和减少废气排放。针对不同的进气系统，其管路应有与之匹配的性能和要求。

关键词：节能和环保;进气系统;管路要求

0 引言

目前我国卡车的进气系统可大体按有无涡轮增压器分为2类，其中部分轻卡和中重卡的进气系统无涡轮增压器，大多数中重卡目前已采用涡轮增压器，其技术日渐成熟，但其发动机曲轴通风箱致使可燃混合气和废气，全部排到大气中，浪费能源且污染环境，只有少数的高端车型或合资品牌采用了欧美在20世纪末就应用的涡轮增压且曲轴通风箱废气闭式排放的进气系统。从节能和环保来看，我国卡车进气系统的发展趋势是应用涡轮增压技术且发动机曲轴通风箱废气闭式排放，从而提高燃油效率和减少废气排放。针对不同的进气系统，其管路应有与之匹配的性能和要求。

1 无涡轮增压器的卡车进气系统管路

无涡轮增压器的卡车进气系统管路主要由高位进气管、高位进气管接管、空气滤清器及其接管以及发动机进气管组成。其中高位进气管主要是聚乙烯塑料通过注/吹塑成型，高位进气管接管多采用乙丙橡胶钢丝夹布或模压成型，空滤器接管可由钢丝夹布或模压的乙丙胶管做成。由于发动机和进气系统的相对位置的原因，发动机进气管可由硬管和橡胶软管组成，也可只用橡胶软管。硬管可用金属管也可用塑料管，材质的选择主要依据硬管需要承受的温度和压力，橡胶软管主要采用钢丝夹布乙丙橡胶管。目前我国轻卡和少部分中重卡采用此模式进气系统。该模式进气系统的管路简短，成本低廉，性能要求低，仅有发动机进气管对温度和负压有所要求，其他部位的管路基本上常温常压，因此管路材质的选择较简单。这种进气系统的缺点是不节能不环保，是传统的卡车进气系统。随着卡车技术的不断提升，该系统将逐渐被淘汰。

2 有涡轮增压器且曲轴通风箱废气开式排放的卡车进气系统管路

近几年，由于卡车在高速和重载方面发展迅速，对发动机的动力性和燃油经济性提出了更高的要求;与此同时，我国排放法规的日益完善与苛刻，使得发动机进气增压技术在卡车上得到大量应用。该进气系统优点很多，不但能提高发动机的输出功率，改善发动机的动力性，而且还能提高燃烧效率，提高发动机的经济性和环保性。目前我国大部分中重卡及部分轻卡已采用废气涡轮增压进气系统，但曲轴通风箱仍为废气开式排放。目前该系统是我国卡车进气系统的主流。该进气系统是在传统的卡车进气系统的基础上增加了涡轮增压器和中冷器，其连接管路也发生了变化，高位进气管、高位进气管接管、空气滤清器及接管基本不变，在空滤器和发动机之间增加了涡轮增压器及其进气管、出气管、中冷器进气管和出气管，根据中冷器与发动机的相对位置，发动机进气管与中冷器出气管可设计为一体。涡轮增压器进气管一般由钢丝夹布或模压的乙丙胶管做成，涡轮增压器出气管由多层纤维和硅橡胶构成，承受高温（160～220℃）高压（0.15～0.3MPa），中冷器进气管与涡轮增压器出气管结构和材质相似，部分车型的涡轮增压器出气管和中冷器进气管被设计成一体。由于考虑到橡胶散热性差，在不影响装配的情况下，多数设计是中间用不锈钢管连接，中冷器出气管（也就是发动机的进气管）经中冷器冷却后的气体温度70℃左右，还要考虑发动机周边环境温度（100～120℃），多采用夹布橡胶管，布的材质可选用芳纶或聚酯，橡胶可选乙丙橡胶、硅橡胶。

3 有涡轮增压器且曲轴通风箱废气闭式排放的卡车进气系统管路

卡车进气系统仅采用涡轮增压技术，虽然比传统系统有了大的提高，但还是不能满足要求。早在20世纪末，欧美一些国家就对卡车的进气系统进行大的改善，即将曲轴通风箱废气排入进气系统中，进行再循环，通常曲轴通风箱废气管的两端连接曲轴通风箱和涡轮增压器进气管歧管，这样曲轴通风箱废气和经空滤器的干净气体混合后，进入涡轮增压器，再经中冷器冷却进入发动机，既提高了发动机的燃烧效率又不污染环境，实现节能环保。看似不大的变化，除了对汽车的节能和环保能力提升外，对进气系统管路提出了更为苛刻的要求。由于曲轴通风箱废气中含有大量成分复杂的油雾，而且经过涡轮增压器后，形成了高温高压油雾，这就要求进气管路必须具备抗耐高温高压油雾的能力。

该进气系统与上一系统管路结构上基本相似，最明显的变化就是曲轴通风箱废气管连接到涡轮增压器进气管上。该进气系统管路的性能要求发生了变化：空滤器之前的管路基本不变，热塑性弹性体在高位进气接管上的应用在近几年增多;由于曲轴通风箱废气的参与，空滤器之后的管路都要耐油。涡轮增压器进气管一般由夹布或模压的氯丁橡胶、氯醇橡胶、丙烯酸酯橡胶做成，或采用热塑性弹性体三维挤吹成软-硬-软一体的管路，替代橡胶软管或橡胶软管加硬管的结构;涡轮增压器出气管由耐油衬层、多層纤维和硅橡胶构成，内壁一般为深灰或黑色的含氟弹性体，工作介质为高温（160～220℃）高压（0.15～0.3MPa）混合油雾的气体，中冷器进气管与涡轮增压器出气管结构和材质相似，亦可设计成一体，中间采用不锈钢管，近几年也有尝试用尼龙合金替代，但由于成本高昂，在卡车上的应用较少;中冷器出气管和发动机的进气管也可设计为一体，管路的加工工艺、结构以及材质和涡轮增压器进气管相似，当然也可以采用涡轮增压器出气管的结构和材质，增强层可选用芳纶或聚酯纤维。

4 结论

本文通过对3不同的进气系统分析，从进气管路结构和材料等方面对其性能和设计要求进行对比，得出了每种进气系统的管路设计要求和原则，对整车节油减排提供了参考依据。

参考文献：

[1]李智明.重卡发动机进气系统设计与标定[J].中国科技博览，2014，0（43）：61.

[2]王成志，李永明.进气系统设计应注意的两个问题[J].摩托车信息，1999（08）：24-25.

[3]鲁会.卡车进气系统设计与计算[J].轻型汽车技术，2014（03）：22-28.

作者简介：李静（1988-），男，辽宁沈阳人，本科，工程师，研究方向：发动机进气系统匹配开发。