发动机进气系统设计要求指南

1、发动机进气系统设计要求指南一、总成说明1.1进气系统空气滤清器总成的功用1.2适用范围1.3空气滤清器总成结构图、爆炸图二、各总成设计1设计原则2主要设计参数的决定因素和最优化的目标3环境条件需要满足的工作温度4基本设计要求4.1 一般的布置原则4.2影响装配位置因素4.3修理的方便性5空滤总成零件设计5. 1空滤总成设计（附图）5.1. 1空滤总成的定位、装配工艺5. 1 . 2空滤总成材料要求5. 1 . 3空滤及引气管的主要设计参数、结构的确定5. 1 . 4空滤建模主要步骤、参考文件5.2设计过程中的其他要求一、总成说明1.1进气系统空气滤清器总成的功用进气系统包含了空气滤清器、进气歧

2、管、进气门机构等。空气经空气滤清器过滤掉杂质 后，流过空气流量计，经由进气道进入进气歧管，与喷油嘴喷出的汽油混合后形成适当比例 的燃油混合气，由进气门送入汽缸内点火燃烧，产生动力空气滤清器的作用是在满足空气吸入量的情况下过滤掉最微小的杂质颗粒，保护发动 机。不同的地区因土壤，气候及道路的情况不同，空气中含有的尘土等杂质成分和含量也有 所不同，就其化学成分来说，多数是二氧化硅。当它们进入发动机气缸的摩擦表面时，就会 刺破润滑油膜，加剧发动机气缸的磨损，缩短发动机的使用寿命。安装空气滤清器能减少气 缸、活塞和活塞环等零件的磨损。据有关资料报道：轿车如不安装空气滤清器，气缸磨损将 增加7倍，活塞磨损

3、增加3倍，活塞环磨损增加8倍。因此，现代汽车发动机都在化油器或 电喷发动机的节流阀体前部装有空气滤清器。另外，优质空气滤清器能有效降低发动机吸入 空气时的噪音。1.2适用范围本指南制订了与汽车发动机相匹配的进气系统的设计开发流程；1.3空气滤清器总成结构图、爆炸图进谐振腔空滤器总成二、各总成设计空气滤清器总成设计:1、设计原则该总成的设计要求（功能、法规、布置）:参考标准和相关文件JB/T9755-1999内燃机纸质滤芯空气滤清器总成技术条件JB/T9756-1999内燃机空气滤清器纸质滤芯技术条件JB/T9747-1999内燃机空气滤清器试验方法总成整车上的布置:1、与总布置确定空滤器的布置

4、位置及空间。2、进气软管及谐振腔的布置。3、与总布置确定进气系统固定点。4、空滤器原则上要求布置在靠近发动机节流阀体的一侧。2主要设计参数的决定因素和最优化的目标3环境条件需要满足的工作温度空气滤清器设计时的工作温度在一40C到120C之间，引气口的布置要合理，要考虑雨天不 能进水，进气温度不宜过高，一般要求在40C以下（理想值25C）。4基本设计要求4.1 一般的布置原则空气滤清器在整车布置时：1、首现要确定其体积大小，空滤体积的计算，目前还没有完整的理论，只是有一些经验性 的算法（对一般四缸机来说）：具体见下式W （V/N）*（1520）V-发动机总排量N-缸数结果仅作为设计参考。2、引气

5、口的布置：空滤的引气口的布置关系到进气噪声和进气温度，因此空滤的引气口一 般放在前舱盖或轮罩和车身前翼字板之间，如布置在前舱内部时，在引气口前端60毫米内 不易有物体影响进气或增加进气噪声，同时要远离热原，保证进气温度不要太高。3、由于空滤芯要定期更换，所以在布置和装在车上后的，空滤上壳体与下壳体间要易于拆 卸，便于更换滤芯。4.2影响装配位置因素1、空滤及引气管、谐振腔在整车上必须固定在车身或通过车身上支架进行固定，一般要有 三个定位点，不少于两紧固点。空滤与发动机间通过软管连接。2、紧固螺栓的位置要利于工人装配和装配工具使用。4.3修理的方便性由于空滤芯要定期更换，所以在布置和装在车上后的

6、，空滤上壳体与下壳体间要易于拆卸， 便于更换滤芯。5空滤总成零件设计5. 1空滤总成设计（附图）5.1.1空滤总成的定位、装配工艺5.1.2空滤总成材料要求。材料的成分PP+GF30 或 PP+TD20 等。材料特性空滤壳体系统材料规范。材料标准：空气滤清器材料主要有：PP6或PP10。材料代 号材料密度（g/cm3）熔化温度（C）燃烧残余（%）球压硬度（N/mm2）冲击韧 性耐寒性耐热性（80 C 放置48小 时）抗拉强度（N/mm2）抗老化性（到发脆的 时间h）PP61.05N158C22N80N30-40C不变形N24N700PP101.15N158C30N110N15-40C不变形N5

7、0N10001.3空滤及引气管的主要设计参数、结构的确定主要参数确定前准备工作：1、原样车进气系统噪声摸底试验（进气口风噪声、系统共鸣噪声）对有原车（样车）或样件的进气系统开发初期，对样件进行噪声摸底测试，主要测进气 口的风噪声，同时驾驶原车进行主观感受评价，了解原系统的噪声水平，为以后产品开 发提供主观评价接受标准。2、原件台架性能试验（阻力、效率、寿命、储灰能力）选择有试验能力的供应商，在供应商处与供应商一起对产品结构和工艺分析，并对原件 的阻力、原始滤清效率、台架寿命、储灰能力、密封性等进行测试。为后期产品是设计 提供输入依据。3、发动机在最大功率和最大扭矩时发动机进气量测量进气系统的一

8、个重要指标是发动机的最大空气消耗量（有些外购发动机在说明中给出）, 所以在开发初期要对系统所匹配的发动机进行最大功率和最大扭矩时发动机所消耗的空 气，这是空滤设计时确定额定流量的重要依据。4、无原车、原件只需进行第3项测试。5参数设计计算与发动机的匹配1）、空气滤清器额定空气流量的确定：额定流量（Q）计算（主要计算方法）：Q=0.03*n*n*Vn七:排气量11n:转数/分钟n :充气系数（电喷汽油机n 取：0.80.85）（增压中冷电喷汽油机n约为：1.11.2）额定流量（Q）计算（参考计算方法）：此一般用于柴油机进气流量计算：Q=P*KP：发动机功率K :经验系数（取：40.45）通过以上

9、计算得出的结果都是理论的结果，要结合前期测得以及发动机提供的空气消 耗量（以重量计为多）数据，进行适当的调整。2）、在额定流量下，确定滤芯过虑面积、阻力、效率、寿命：1）滤芯过虑面积：Q=K*FQ:额定流量K:流量系数（经验值：0.03）F:有效过虑面积2）原始阻力：单级总成PW 1.2KPa多级总成PW 1.8KPa3）原始滤清效率：n N 99.5%4）台架试验寿命：在阻力增加到2KPa或滤清效率下降到99%时，试验室寿 命大于4h。3）.进气消声如果空滤器的容积足够大，一般来说，安装空滤器后比不装的进气噪声会降低10-20dB，假如某些个别频率噪声太大，需要有辅助消声装置。通常利用各种不

10、同的谐振装 置可以消取尾管发射出的噪声中扰人的频段区，如根据亥姆霍兹原理把空滤器做成具有反 射吸音装置一抽气式谐振器，在其固有频率区使噪声的相应频率衰减。或可用直通式谐振器， 在固有频率时消声作用增大，可有一个宽广的消声范围。对于空滤的进气噪声问题，目前在设计阶段还没有完整的理论进行计算，在国外一些知名的滤清器公司主要通过一些经验公式初步确定谐振腔的大小及位置再通过专业软件进 行模拟计算和分析,从而不断修改设计以达到最佳效果.鉴于此，空滤器开发出来后，很难保 证进气噪声达到设计要求，因此需要通过试验手段来测定进气系统噪声扰人的频段区，针对 测得的频段，增加或重新设计谐振腔（消声器）来衰减或干扰

11、这部分频率.谐振腔式消声器谐振频率计算公式（如下图）:f0=C/2 n * S/ （L*V），其中：C-为空气中的音速;L-接管长度；S-接管平均断面积;V-谐振腔的容积。4）.空气滤清器的维修保养（滤纸更换）空气滤清器滤芯需定期更换，但在使用过程中需对空滤芯进行保养，一般建议没有至少保养 一次,在保养空气滤清器滤芯时，应取出滤芯轻轻拍打端面，用200300KPa的压缩空气反吹 滤芯，清除灰尘后.保养时要应注意滤芯内、外表面颜色的变化。如果滤纸外表面本色清晰， 而其内表面又鲜艳时，该滤芯可继续使用；若滤纸外表面已失去本色或内表面发暗时，则必 须更换。经常行驶在含尘量多的环境中的汽车，空气滤清器

12、的保养或更换周期就应短些；而 在含尘量多的环境中的汽车，空气滤清器的保养或更换周期就可适当延长。建议更换周期: 轿车每3月左右或行驶8000-10000公里更换，商用车每两月左右或8000公里左右更换一次。 5.1.4空滤建模主要步骤、参考文件根据总布置确定的空间位置，及在车身上的固定点：1、确定空滤的粗滤外形，确定空滤进出气口相对于空滤本体的位置角度。2、确定空滤引气口位置及固定点整车坐标。3、确定空滤固定点的整车坐标。4、根据粗模型，对壳体进行上下壳体分型，按塑料件的结构和工艺特性，进行上下壳体的 详细设计，这过程中要保证空滤的装配性及装配点的正确。5、根据引气口位置和空滤位置，进行引气管

13、建模。6、进行谐振腔建模。7、将设计完的空滤和引气管交总布置进行设计布置验证，进一步完善和冻结数模。5.2设计过程中的其他要求（附图）1、进气系统DFMEAo2、各零部件设计时一般要求。在进行零部件设计时图纸的完成整性和正确性，对后期的开发工作至关重要。图纸中必不可少的技术要求内容（但不仅限以下项目）：1）零件的标识Q/ SQR - 04 - 057标准和Q/SQR04 058标准。2）材料确定。3）对电镀或油漆件要有表面处里。4）产品（或表面处里）执行的标准。5）零件外观要求。6）对于焊接件要规定焊接处的外观、强度等。7）模加工件要规定最大允许拔模角度、外观等。8）未注尺寸公差要求。3、设计输出（评审）对于设计输出的资料：DFMEA、图纸、标准、试验规范应组织评审，同时也要征求供 应商的意见。其他内容技术协议及开发：1、在技术协议内要贵定产品试验内容、试验（或检验）方法。2、签订技术协议。在技术协议内规定必须有但不仅限于以下内容：1）首批样件数量及供货时间：2）产品执行标准：3）产品性能要求：4）产品结构要求：5）外观质量要求：6）材料要求：7）检验方法：8）技术协作方式：9）产品设计寿命规定：10）产品三包期规定：11）产品PPAP要求：12）包装及标识要求：13）技术服务要求：3、样件及供应商督促设计验证、确认：1、供应商试