汽车发动机匹配技术的研究

黄海洋

摘 要：伴随着时代的发展，汽车发动机的选择备受人们的关注，文章通过对某轻型卡车发动机匹配应用，从技术经济角度进行分析，通过各方案比较，提取最优化方案。以轻量化、高可靠性、低制造成本和减少开发周期为设计的原则，经过计算分析确定参数、分析方案可行性，并通过实车验证考察，为现阶段轻卡发动机匹配设计开发工作提出了有效参考。

关键词：轻型卡车；发动机匹配；设计开发

1 前言

随着能源短缺及整车排放控制日益严格，发动机在整车上的优化匹配越发重要，出于技术经济层面的考虑，基于国内成熟的内燃机轻卡技术和产业链，如何将成熟技术、成熟产品与整车有机结合，来提高产品价值呢？本例介绍供给系统匹配来实现轻量化、高可靠性、低能耗，降成本和减少开发周期的方案，希望能给各位同行一个切实可行的参考。某轻型卡车匹配的是排量2.8L的高压共轨直喷国Ⅳ发动机，额定功率96kW，本文侧重介绍与之匹配的进气系统、排气系统、冷却系统、燃油系统。

2 进气系统匹配

匹配原则：在规定的温度和阻力极限值内，进气系统能向发动机供应充足的清洁、干燥空气；在客户可接受的保养间隔内，空气滤清器能有效地过滤有害的灰尘颗粒物，使进气阻力保持在极限值以内；系统能有效去除随进气吸入的水分，以防空气滤清器和下游发动机部件损坏；连接系统各部件的接头以及所有连接（如连接空气压缩机的接头）都能保持有效的密封，以防在车辆的整个使用寿命中灰尘或其它污染物进入过滤后的气流。空气滤清器对于空气中的灰尘颗粒物的过滤效率达到了99.9%，滤芯储灰量可达到1527.2g。空气滤清器的设计能保证滤芯在车辆使用环境中具有足够长的使用寿命（1.2万公里）。空滤额定流量560m3/h，系统在使用清洁滤芯时的阻力不超过3.7kPa，系统配备一个阻力指示装置，其通过一个带过滤的管接头与进气系统相连，可以指示出何时达到规定的“使用脏污滤清器时的最大进气阻力”。

该系统进气口位置比较高，防止吸入发动机舱的热空气，防止直接吸入雨水和路面溅起的液体，防止吸入排气烟尘；高位进气管空气流通面积为85cm2，保证整车大负荷运动下的进气量。进气通过进气系统时的温度升高不超过规定的（环境温度与发动机进气温度之间的最大温升）15℃；系统能去除吸入的80%的湿气；连接滤清器与涡轮增压器进口的进气管路由非腐蚀性材料制成；所使用的卡箍采用T形螺栓式设计，可保证在车辆整个使用寿命中具有始终如一的360度密封；系统能保证在无需打开空气滤清器与涡轮增压器之间的任何一部分进气系统的情况下实现常规的发动机维护保养。

3 排气系统匹配

车辆排气系统是将发动机废气从涡轮增压器出口送到一个或多个消声器，然后使其远离车辆。排气管路和消声器产生的排气阻力小于（最大背压值）20kPa；系统能够阻止雨水或洗车时有水进入到发动机；对于排气系统出口垂直向上的汽车应用类型，消声器必须有一个冷凝水排放孔，以防截留的水在消声器内累积；排出的废气不影响进气系统、冷却系统、车辆驾驶员；经过精心设计和支撑，采用三点吊挂，设计波纹管，使其不会向发动机涡轮增压器施加过大的弯矩，从而超出发动机规定的最大弯矩。该系统保证了排气制动器（限流型）在开启的状态下，排气系统背压不超出规定的極限值20kPa。使用过程中，不允许发动机在正常供油的情况下，排气制动器关闭或部分关闭；发动机排气歧管和涡轮增压器都不用材料包裹。

4 冷却系统匹配

对于车辆不同的应用、总重和使用地区，车辆冷却系统必须符合相对于环境温度的发动机出口冷却液温度技术规范要求；当以规定的迎面风速进行测试时，发动机冷却系统必须要符合发动机相对于环境温度的空-空中冷器出口温度；当按照规定的测试步骤进行测试时，发动机冷却系统必须要符合所要求的涡轮增压器空气出口至空-空中冷器出口的最大允许压降的要求；冷却液流量不得超出规定的值。按照规定的测试步骤进行测试时，为满足发动机暖机要求，整车部件从发动机吸收的热量不超过规定的数值；空-空中冷系统由防腐蚀性材料制成的管路（镀铝钢管）连接；焊接而成的管路的焊缝经过能防腐蚀的油漆处理，系统高温侧使用带外部加强环的4层高熔点芳香族聚酰胺加强的硅树脂制波纹式软管；空-空中冷器采用铝质钎焊结构，中冷系统符合规定的清洁度要求，设计未超过规定的泄漏量。该轻卡使用发动机ECM中的风扇控制及冷却液报警温度；使用管带式散热器，散热面积13.2m2，无百叶窗，散热器两侧增加密封海绵防止热气回流，采用用硅油式离合器风扇，风扇直径460mm，风扇安装不超过允许的风扇隔块距离和风扇轮毂的悬臂弯矩极限，开口区域在空-空中冷器和风扇轮毂的正前方。精确匹配膨胀水箱、补水系统、正压除气系统，保证发动机内部无气体，杜绝汽蚀危害，延长使用寿命。

5 燃油系统匹配

该轻卡燃油系统布置见图四，采用85L塑料油箱，燃油双级过滤，按照规定的测试程序测试时，系统能保证流动阻力低于规定的使用清洁滤清器时的燃油泵进口最大阻力；回油系统采用内直径8mm的尼龙管，能使流动阻力低于规定的最大回油管阻力；在世界上燃油质量不符合“发动机用燃油”要求的地区，需要使用额外的燃油过滤。燃油箱符合所有法律要求，并包括如下要求：符合规定的最低燃油箱通气能力要求的通气装置，燃油箱满油位上方具有最小5%的膨胀空间，对于排量低于10L的发动机，发动机回油液流进入油箱的位置在油箱中燃油液位以下，并与油箱中的供油进口分开为305mm，有定期排放油箱中的水和沉淀的孔。

结束语

经过数据分析，以技术可行为前提，有的放矢地对设计方案进行优化，得出最优设计方案，通过实车验证，证明匹配方案是完全可行的。这一匹配应用旨在保证产品质量、减少开发风险、降低制造成本和缩短开发周期，这符合广大汽车用户和汽车制造厂的期望。

参考文献

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