发动机各主要附件系统设计规范

发动机各主要附件系统设计规范进气系统空气滤清器：根据发动机排量、额定转速、增压度等严格按计算结果，确定空滤器额定空气流量（计算公式及方法见附件1）。参照国际标准规定并结合我公司Q/FTA002《干式空气滤清器总成技术条件》的标准要求，确定空滤器的原始进气阻力、最大进气阻力、原始滤清效率、粗滤效率等技术参数。牵引车等公路运输车辆，粗滤效率应不低于75%（卧式安装复合式空滤器）或87%（立式安装复合式空滤器），自卸车等经常在工地上，或在灰尘较多环境下运行的车辆，应配装粗滤效率不低于90%的双级带旋流管的沙漠空滤器。空滤器试验用灰尘应不低于JB/T9747标准要求。根据国内道路状况，空滤器必须加装安全滤芯。并且应配装空滤器阻塞报警装置。确保空滤内部清洁，各焊接或连接部位密封可靠。空滤器出气口为了保证密封，应用圆形管，并要求接口处有一凸缘和止口，以保证密封和不会松动。为了保养和清洁方便，在空滤器最底端部位要加装排尘袋，并保证排尘袋子不靠近污染大的地方。空滤器进出管走向避免肘关节现象。中冷器：2.1根据发动机的有关技术参数先用理论计算公式初步确定中冷器的总散热面积，并在此基础上增加10%~15%的余量（计算公式及方法见附件1）。2.2根据水冷散热器的外形尺寸及整车空间尺寸，确定最合理的中冷器芯体尺寸，并尽可能加大迎风面积。2.3为了提高进气效率，减少增压后的空气压降，应尽量使中冷器进、出气口内表面光滑，并保证各连接和圆角处无死角、急弯。还应考虑气室大小、形状对效率的影响。2.4根据发动机增压后最大空气压力，确定中冷器密封试验的气压。欧Ⅱ发动机取250kPa，欧Ⅲ取300kPa，时间均为不低于2分钟。并保证中冷器进、出气管直径不能小于发动机的进、出气口直径。2.5中冷器技术条件中应明确在生产、运输及使用过程中，确保内部清洁，无残留物。管路：3.1由于中冷器通常与水冷散热器一起通过软垫安装在车架上，而发动机也是通过悬置软垫固定在车架，考虑到两部分振动频率不一致，为了提高进气系统各接口不会由于振动产生松动及泄漏，因此各接口必须安装有一定伸缩量的弹性软管，两个硬管之间的距离不小于管径的2倍。3.2考虑到增压后空气温度最多能高达200°C，压力最高可达到210kPa，为此所用弹性软管、钢管均必须确保满足以上工作要求。3.3所用软管必须确保内、外清洁，无残余物质，另外在运输及储藏过程中要进行密封和包装，以避免污染。3.4另外用来夹紧软管的卡箍必须有足够的强度和良好的防松性能，确保能在210kPa压力下正常工作，推荐T形卡箍。3.5为了确保发动机不出现早期磨损，除了控制各接口及整个进气系统的密封外，还应控制系统内部本身的清洁度如各连接管在运输和保存时都应包装或密封好。3.6要整个进气系统长期使用后，内部不会因腐蚀而生锈，也就是进气系统应尽量使用铸铝或不锈钢等抗腐蚀材料，如要使用钢管类材料，则必须要求其内部喷涂耐高温防锈底漆，并不会脱落。3.7中冷器进、出气钢管零件的焊接处必须清除焊渣，并进行高压或超声波清洗，保证每件零件的清洁度不大于10毫克，另外在运输和安装过程中应采用密封好的包装，以避免污染。3.8为了确保管件不漏气，每件产品都必须进行不少于2分钟300kPa的气压试验。3.9进气系统各管路走向应尽量缩短长度和避免出现小于90°的急弯，避免出现“肘关节”现象，圆弧半径应不小于管子直径。内表面保证圆滑，以减小进气阻力，整个进气系统管路，内截面尺寸应均匀，如要使用变径，则必须采用渐进式圆滑方式。排气系统排气消声器：给冷却液提供一个膨胀空间，及时去除冷却液中积滞的空气以及发动机高温下产生的水蒸气，以便更有效的利用散热器的散热功能，提高冷却效率。3.2副水箱的总容积应包含占冷却系统总容积6%的膨胀容积、占冷却系统总容积10%的储备容积以及必备的残留容积。3.3布置副水箱位置时，它的底平面至少应高出发动机水道顶部或散热器上水室顶部100。4管路：4.1所有的管路都要有一定的柔性，以适应发动机和散热器之间的相对运动，防止散热器的管口振裂。管路尽量短而直，减少弯曲，总布置需要拐弯时，管子的曲率半径应尽可能大，以减少管道阻力，且管路的弯角处或截面变化处必须圆滑过渡。4.2散热器的管路可用成型胶管，如果两接口相隔较远，可采用金属接管加胶管接头的方式。胶管性能应符合HG/T2491标准，具有耐热、耐油性，能在-40。C~120。C温度下长期正常使用，耐压能力超过150kPa。4.3为了避免冷系统内产生气泡，从而对冷系统造成破坏和降低冷却效果，必须使发动机和散热器与副水箱相连的的排气管不形成U字形结构，应采用平顺或逐渐上行方式。附件1：进气系统主要件的计算一、空滤器流量的计算1、发动机空气流量的确定对增压及增压中冷发动机所需空气流量的确定，根据完全气体状态方程式：PV=RT，可知：V0=P/P0*T0/T*V=ε*T0/T*V而式中V：增压后发动机所需的空气量：V=Vh*n/2*60/1000（m3/h）2、发动机增压比ε：发动机增压后空气压力与增压前空气压力的比各种温度的确定：大气环境温度为T0=273+20=293K增压中冷后进气温度为T=T0+25（根据不同发动机的要求）=318K相关系数的选定：因增压发动机在进气过程中，存在充气效率η及扫气效率φ其中η=η{Tk/T}0.25则空滤器：V0=ε{T0/T}0.75*V*η*φ一般取η=0.85φ=1.035、空压机所需空气流量V1：由发动机所带空压机的结构参数确定6、空滤器最终空气流量的确定：空滤器所需流量为V0+V1，考虑到空滤器使用一段时间后，进气阻力会增加，为此需增加一定的储备，一般不少于10%。则最后空滤器所需流量为（V0+V1）×1.1二、中冷器散热面积计算1、有关参数：1.1发动机功率：Ne(kW)1.2中冷器进口空气流量：Gk(kg/s)1.3热端进口温度：Th1(°C)1.4热端出口温度：Th2(°C)1.5冷端出口温度：Tc1(°C)1.6冷端出口温度：Tc2(°C)1.7对数平均温差：△Tma(°C)1.8中冷器传热系数：Ka=47.43kcal/m2.h.°C1.9空气比热：Cpa=0.24kcal/kg.°C2、中冷器计算2.1计算对数平均温差△TmaTma=[（Th1-Tc2）-（Th2-Tc1）]/In（Th1-Tc2）/（Th2-Tc1）2..2中冷器散热量计算：Qa=3600Gk×（Th1-Tc1）×Cpa2.3中冷器散热面积计算：Fa=Qa/(Ka×△Tma)附件2：冷却系统计算公式冷却系统：一、水箱计算发动机发热量QQ=h·Ne·Ge/1000Keal/h其中Ne：发动机功率，KWGe：燃油耗，b/KW·hh:柴油低热值10533Keal/h2.散热冷却系统的热量Qw(Keal/h)Qw=A·Q(Keal/h)A为传给冷却系统的热量占燃料燃烧值的百分比，取为A=0.213.冷却水与冷却空气的平均温差△tw水侧进口tw1（℃）水侧出口tw2（℃）气侧进口ta1（℃）气侧出口ta2（℃）△tw=（tw1+tw2）/2-（ta1+ta2）（℃）4．传热系数K=100kcaj/m2·h·℃5.散热面积A=Qw/（K·△tw）（m2）二、风扇计算冷却空气需要量Va=Qw/（△ta·γa·Cpa·3600）m3/s△ta:空气通过中冷器、水散热器的温升