杨东升，顾海南，窦海燕，李立波

（安徽江淮汽车集团股份有限公司，安徽 合肥 230601）

某种小型卡车进气阻力优化研究

杨东升，顾海南，窦海燕，李立波

（安徽江淮汽车集团股份有限公司，安徽 合肥 230601）

文章以汽车进气系统阻力为研究对象，通过对进气系统的介绍，存在的问题，通过计算机仿真软件辅助分析找出问题部件，通过优化问题部件解决问题以及通过试验对结果进行验证。

汽车进气系统；进气阻力；全速全负荷；油耗

CLC NO.: U472.6 Document Code: A Article ID: 1671-7988 (2017)10-72-03

引言

汽车进气系统是用来向发动机提供清洁、干燥、温度适当、压力正常的空气，以使燃料进行正常充分燃烧。随着排放升级，发动机对进气系统的要求也越来越高。

图1 不进气阻力对发动机油耗的影响

进气系统的结构会对进气压力损失有较大影响，如果结构不合理，会严重影响发动机的性能。因此进气系统阻力应满足车辆所匹配发动机的设计要求，通过发动机台架研究进气阻力升高会使发动机油耗升有不同程度的提高。

1、进气系统的主要部件及功用

图2 某种卡车进气系统的构成

表1 某种卡车进气系统的构成及各部件名称

（1）进气道总成

保证原始取气口的进气比较干净、温度与环境温度接近，并且取气口能阻止一些雨水、雪、较大颗粒的异物进入进气系统。

（2）空气滤清器

保护发动机，滤除空气中的硬质灰尘颗粒，向发动机提供清洁空气，防止灰尘进入发动机造成发动机磨损，对发动机的可靠性和耐久性起到关键作用。

（3）空滤器到发动机连接管路

这段管路连接空气滤清器出气口到发动机增压器进气口，必须保证密封可靠，不然会影响发动机正常工作，并且能消除发动机和底盘之间的相对位移。

2、进气阻力问题描述

图3 进气阻力测试原理

某卡车在开发过程中在转毂上测试车辆在全速全负荷工况下进气阻力达到11.4kPa，严重超出了发动机对进气系统的要求≤7kPa。

表2 进气阻力实验测试结果

3、进气阻力理论分析

图4 进气系统模型几何示意图

图5 进气系统网格模型建立

图6 进气系统阻力分析结果

注：分析时不考虑滤芯压降，滤芯压降一般在1.5kPa。

由图6分析可以看出，截面001的压降（-9.6）+（-1.5）=-11.1kPa与实验结果比较接近。从图6可以看出截面003处压降最后，由分析结果可以得出进气道压降损失达到6.25kPa超出设计要求小于等于2.5kPa的目标。

为了解对进气道总成阻力分布对进气道总成进行CFD流场分析。

解析条件：

①流入条件：压力边界（大气压：0[Pa]）

②流出条件：速度边界（额定流量：480m³/h）

③壁面条件：使用壁面法则

④湍流模型：k－ε模型

图7 进气道总成解析模型

图8 进气道总成各段压力分布

表3 各截面压力数值结果

4、优化整改

4.1 结构优化

优化进气口结构和管路走向，使气流更加平顺。

图9 优化前

图10 优化后

4.2 优化后CAE分析

图11 优化后CAE分析

4.3 优化后零部件台架阻力测试

通过零部件台架验证，优化后进气阻力明显优于优化前。

4.4 整车进气阻力测试

将优化后的部件装配到整车上进行验证，通过整车在转毂上进行验证，进气系统阻力为5.8kPa，满足整车匹配要求。

表4 整车转毂试验结果

5、结论

通过计算机仿真软件分析辅助解决车辆进气系统阻力问题，有针对性的对问题部件进行优化设计，可以大大提高工作效率，降低重复试验，最终方案再进行试验验证仿真的准确性。本文可对解决汽车进气阻力问题起到参考作用。

[1] 汤海娟等.基于GT-Power软件的排气系统噪音分析与改进[J].客车技术与研究,2015,6:20-23.

[2] 李楚林等.HyperWorks 分析与应用实例[M].北京:机械工业出版社,2008.

[3] 朱海林,涡轮增压器原理[M].北京:国防工业出版社,1985年6月第1版.

A small truck air intake resistance optimization research

Yang Dongsheng, Gu Haina, Dou Haiyan, Li Libo
( Anhui Jianghuai Automobile group Co. Ltd., Anhui Hefei 230601 )

The resistance of air intake system of vehicle as the research object, through the air intake system is introduced, the existing problems, through computer simulation software component analysis to find out the problems, solve the problem through optimization of components and the results were validated by experiments.

Automotive induction system; Inlet resistance; Full load at full speed; Oil consumption

U472.6

A

1671-7988 (2017)10-72-03

10.16638/j.cnki.1671-7988.2017.10.025

杨东升，就职于安徽江淮汽车集团股份有限公司。