劉闖，王興祖，石春軍，沈陳越

某輕型客車空氣濾清器進(jìn)水分析與改進(jìn)

劉闖，王興祖，石春軍，沈陳越

（南京依維柯汽車有限公司，南京210028）

針對某輕型客車空氣濾清器進(jìn)水問題進(jìn)行分析，確定空濾進(jìn)水原因；分別對車身護(hù)罩和空濾進(jìn)氣口結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)，并在空濾最底部增加排水閥。對改進(jìn)后的輕型客車分別進(jìn)行淋雨試驗(yàn)、洗車試驗(yàn)以及發(fā)動機(jī)進(jìn)氣量測試。結(jié)果表明，空濾改進(jìn)效果較好。

輕型客車；空氣濾清器；結(jié)構(gòu)改進(jìn)；進(jìn)水分析

空氣濾清器是發(fā)動機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)中的重要零部件之一。其主要作用是“悄悄地”為發(fā)動機(jī)提供足量的、干凈的空氣，空濾性能的好壞，直接影響發(fā)動機(jī)的壽命及可靠性［1-3］。

本文主要針對某輕型客車空氣濾清器的進(jìn)水現(xiàn)象進(jìn)行分析，并提出改進(jìn)措施，最終通過相應(yīng)的試驗(yàn)測試，證明了該改進(jìn)方案的可行性，解決了空濾進(jìn)水的問題。

1　問題描述及原因分析

目前，在車輛上使用的空氣濾清器主要有干式、濕式兩種。轎車、輕型客車上主要使用的是干式濾清器，其主要由進(jìn)氣口、排氣口、殼體、端蓋、濾芯、排塵袋等組成［4］，具體如圖1所示。

干式空氣濾清器進(jìn)水后，空氣過濾效果會受到影響，帶有粉塵的空氣進(jìn)入燃燒室，會使發(fā)動機(jī)內(nèi)的燃料燃燒不充分。另外，發(fā)動機(jī)內(nèi)的機(jī)油遇水后發(fā)生乳化，其潤滑作用會被破壞，致使發(fā)動機(jī)內(nèi)部的零部件磨損加??；而且更有可能會造成發(fā)動機(jī)曲軸、連桿等零部件發(fā)生變形，導(dǎo)致發(fā)動機(jī)抖動，最終損害發(fā)動機(jī)，影響其壽命［5-7］。

經(jīng)現(xiàn)場查看，造成空濾進(jìn)水的原因主要有兩方面：一是該車右側(cè)的車身護(hù)罩與空濾進(jìn)氣口存在部分重疊，導(dǎo)致洗車時部分高壓水槍中的水直接從空濾進(jìn)氣口進(jìn)入，具體如圖2所示；二是將空濾拆解后，發(fā)現(xiàn)端蓋下方的排水口由于未在端蓋最底部，導(dǎo)致空濾底部積水，排水功能失效。

2　結(jié)構(gòu)改進(jìn)及測試

為解決該車空濾進(jìn)水問題，擬采取以下措施：對車身護(hù)罩、空濾進(jìn)氣口結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)，以防止水從空濾進(jìn)氣口進(jìn)入。另外，在空濾端蓋底部增加排水閥，從而加強(qiáng)空濾的排水性能。

2.1車身護(hù)罩結(jié)構(gòu)改進(jìn)

為防止水從車身護(hù)罩與空濾進(jìn)氣口重疊部分直接進(jìn)入空氣濾清器，將車身護(hù)罩與空濾進(jìn)氣口重疊部分進(jìn)行密封，具體如圖3所示。

該輕型客車發(fā)動機(jī)要求空氣濾清器進(jìn)出口的最小流通截面面積［8-9］為

式中：Smin為最小流通面積，m2；Q為發(fā)動機(jī)額定進(jìn)氣流量，m3/h；Vmax為允許的最大氣流流速，m/s。

通過公式（1）可計(jì)算得：Smin=0.005 7 m2，而車身護(hù)罩修改后的鏤空面積為0.006 5 m2，大于進(jìn)氣口所需的最小流通截面面積，滿足其工作要求。

2.2空濾進(jìn)氣口結(jié)構(gòu)改進(jìn)

洗車時，工作人員會將高壓水槍直接對著車身右側(cè)的翼子板進(jìn)行沖洗，通過觀察10家洗車場，30位工作人員的工作狀態(tài)及洗車習(xí)慣，發(fā)現(xiàn)在沖洗車身右側(cè)翼子板時，水槍與翼子板的最小角度為20°。

車身護(hù)罩結(jié)構(gòu)改進(jìn)后，當(dāng)水槍與翼子板外板成20°角沖洗車身護(hù)罩時，發(fā)現(xiàn)水流還是能夠直接進(jìn)入空濾進(jìn)氣口。只有當(dāng)空濾進(jìn)氣口向翼子板外板方向延伸19.7 mm時，才能阻擋水流直接進(jìn)入空濾進(jìn)氣口，具體分析如圖4所示。

根據(jù)上述分析，在空濾進(jìn)氣口端部增加一個長20 mm、厚0.8 mm的整圓擋圈，具體如圖5和圖6所示，可以有效地抵擋從車上護(hù)罩鏤空處進(jìn)來的水，從而降低空濾進(jìn)水的幾率。

2.3空濾底部增加排水閥

在端蓋最底部增加新的單向排水閥，其主要作用是將空濾底部積水排出，新增的排水閥具體結(jié)構(gòu)如圖7所示。發(fā)動機(jī)正常工作時，空氣濾清器內(nèi)處于負(fù)壓狀態(tài)，這時排水閥處于閉合狀態(tài)；當(dāng)發(fā)動機(jī)停止工作時，排水閥在自身及積水的重力作用下，處于打開狀態(tài)，將空濾中多余的積水及時排出。

2.4試驗(yàn)驗(yàn)證

1）淋雨試驗(yàn)。根據(jù)QC/T 476-2007《客車防雨密封性限值及實(shí)驗(yàn)方法》要求，對該車進(jìn)行淋雨試驗(yàn)。車身前部平均淋雨強(qiáng)度為12 mm/min，車身側(cè)面、后部、頂部平均淋雨強(qiáng)度為8 mm/min，淋雨試驗(yàn)時間為15 min［10］。

從淋雨試驗(yàn)結(jié)果可以看出，綁在空濾進(jìn)氣口底部的袋子內(nèi)無積水，同時空濾進(jìn)氣口端部內(nèi)壁無水跡，表明通過對車身護(hù)罩及空濾進(jìn)氣口結(jié)構(gòu)改進(jìn)，能夠有效防止水通過進(jìn)氣口進(jìn)入空濾。

2）洗車試驗(yàn)。由于工作人員洗車習(xí)慣，現(xiàn)將高壓水槍以20°的角度沖洗車輛右側(cè)的翼子板，時間持續(xù)30 s。試驗(yàn)結(jié)束后，將綁在空濾底部的袋子取出，發(fā)現(xiàn)袋內(nèi)無積水，同時空濾進(jìn)氣口端部內(nèi)壁處無水跡。

3）發(fā)動機(jī)進(jìn)氣量測試試驗(yàn)。在某汽車試驗(yàn)場高環(huán)路上，通過INCA軟件及相關(guān)儀器測量試驗(yàn)車在不同工況下發(fā)動機(jī)的進(jìn)氣流量，儀器每隔0.1 s記錄一次，測試時間為2 min。試驗(yàn)車發(fā)動機(jī)在額定功率轉(zhuǎn)速3 600 r/min下的額定進(jìn)氣流量為590 kg/h。表1是試驗(yàn)車在4種不同工況下，發(fā)動機(jī)進(jìn)氣流量最大值與最小值的實(shí)測數(shù)據(jù)。

從表中數(shù)據(jù)可以看出，改進(jìn)后的發(fā)動機(jī)進(jìn)氣流量略小于改進(jìn)前，這是因?yàn)樵嚿碜o(hù)罩部分鏤空面積被密封，減小了空濾進(jìn)氣口的進(jìn)氣量；另外，在4種不同的工況下，改進(jìn)后的進(jìn)氣流量平均值均大于590 kg/h，表明改進(jìn)后的結(jié)構(gòu)不影響發(fā)動機(jī)正常工作時所需的空氣量。

表1　結(jié)構(gòu)改進(jìn)前后進(jìn)氣口空氣流量對比

3　結(jié)束語

通過對某輕型客車空濾進(jìn)水問題的分析，找出了該車空濾進(jìn)水的原因，并提出了相應(yīng)的改進(jìn)措施。同時將改進(jìn)后的輕型客車進(jìn)行試驗(yàn)測試。結(jié)果表明，該車空濾無積水，改進(jìn)后效果良好，同時發(fā)動機(jī)的進(jìn)氣量也滿足其設(shè)計(jì)要求?？諡V進(jìn)水問題的解決，不僅保證了進(jìn)氣系統(tǒng)的工作效率，而且為同類問題的解決提供了相關(guān)經(jīng)驗(yàn)。

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［10］QC/T476-2007，客車防雨密封性限值及實(shí)驗(yàn)方法［S］.2007.

修改稿日期：2015-07-03

Analysis and Improvement of Water Inletting for a Light Bus Air Filter

Liu Chuang，WangXingzu，Shi Chunjun，Shen Chenyue
（NanjingIVECOAutomobile Co.，Ltd，Nanjing 210028，China）

The authors analyze the water inletting problem of a light bus air filter，and determine the reason for air filter inletting water.Then，they respectively improve the structures of body shield and air filter inlet，and add the drain valve at the bottom of air filter.Last，they do the rain test，vehicle washing test and engine air intake test to the light bus before and after improvement.The results showthat the effects are good.

light bus；air filter；structure improved；water inlettinganalysis

U464.134+.4

B

1006-3331（2015）06-0041-03

劉闖（1987-），男，碩士研究生；主要從事輕型客車零部件設(shè)計(jì)、分析及優(yōu)化工作。