刘闯，王兴祖，石春军，沈陈越

某轻型客车空气滤清器进水分析与改进

刘闯，王兴祖，石春军，沈陈越

（南京依维柯汽车有限公司，南京210028）

针对某轻型客车空气滤清器进水问题进行分析，确定空滤进水原因；分别对车身护罩和空滤进气口结构进行改进，并在空滤最底部增加排水阀。对改进后的轻型客车分别进行淋雨试验、洗车试验以及发动机进气量测试。结果表明，空滤改进效果较好。

轻型客车；空气滤清器；结构改进；进水分析

空气滤清器是发动机进气系统中的重要零部件之一。其主要作用是“悄悄地”为发动机提供足量的、干净的空气，空滤性能的好坏，直接影响发动机的寿命及可靠性［1-3］。

本文主要针对某轻型客车空气滤清器的进水现象进行分析，并提出改进措施，最终通过相应的试验测试，证明了该改进方案的可行性，解决了空滤进水的问题。

1　问题描述及原因分析

目前，在车辆上使用的空气滤清器主要有干式、湿式两种。轿车、轻型客车上主要使用的是干式滤清器，其主要由进气口、排气口、壳体、端盖、滤芯、排尘袋等组成［4］，具体如图1所示。

干式空气滤清器进水后，空气过滤效果会受到影响，带有粉尘的空气进入燃烧室，会使发动机内的燃料燃烧不充分。另外，发动机内的机油遇水后发生乳化，其润滑作用会被破坏，致使发动机内部的零部件磨损加剧；而且更有可能会造成发动机曲轴、连杆等零部件发生变形，导致发动机抖动，最终损害发动机，影响其寿命［5-7］。

经现场查看，造成空滤进水的原因主要有两方面：一是该车右侧的车身护罩与空滤进气口存在部分重叠，导致洗车时部分高压水枪中的水直接从空滤进气口进入，具体如图2所示；二是将空滤拆解后，发现端盖下方的排水口由于未在端盖最底部，导致空滤底部积水，排水功能失效。

2　结构改进及测试

为解决该车空滤进水问题，拟采取以下措施：对车身护罩、空滤进气口结构进行改进，以防止水从空滤进气口进入。另外，在空滤端盖底部增加排水阀，从而加强空滤的排水性能。

2.1车身护罩结构改进

为防止水从车身护罩与空滤进气口重叠部分直接进入空气滤清器，将车身护罩与空滤进气口重叠部分进行密封，具体如图3所示。

该轻型客车发动机要求空气滤清器进出口的最小流通截面面积［8-9］为

式中：Smin为最小流通面积，m2；Q为发动机额定进气流量，m3/h；Vmax为允许的最大气流流速，m/s。

通过公式（1）可计算得：Smin=0.005 7 m2，而车身护罩修改后的镂空面积为0.006 5 m2，大于进气口所需的最小流通截面面积，满足其工作要求。

2.2空滤进气口结构改进

洗车时，工作人员会将高压水枪直接对着车身右侧的翼子板进行冲洗，通过观察10家洗车场，30位工作人员的工作状态及洗车习惯，发现在冲洗车身右侧翼子板时，水枪与翼子板的最小角度为20°。

车身护罩结构改进后，当水枪与翼子板外板成20°角冲洗车身护罩时，发现水流还是能够直接进入空滤进气口。只有当空滤进气口向翼子板外板方向延伸19.7 mm时，才能阻挡水流直接进入空滤进气口，具体分析如图4所示。

根据上述分析，在空滤进气口端部增加一个长20 mm、厚0.8 mm的整圆挡圈，具体如图5和图6所示，可以有效地抵挡从车上护罩镂空处进来的水，从而降低空滤进水的几率。

2.3空滤底部增加排水阀

在端盖最底部增加新的单向排水阀，其主要作用是将空滤底部积水排出，新增的排水阀具体结构如图7所示。发动机正常工作时，空气滤清器内处于负压状态，这时排水阀处于闭合状态；当发动机停止工作时，排水阀在自身及积水的重力作用下，处于打开状态，将空滤中多余的积水及时排出。

2.4试验验证

1）淋雨试验。根据QC/T 476-2007《客车防雨密封性限值及实验方法》要求，对该车进行淋雨试验。车身前部平均淋雨强度为12 mm/min，车身侧面、后部、顶部平均淋雨强度为8 mm/min，淋雨试验时间为15 min［10］。

从淋雨试验结果可以看出，绑在空滤进气口底部的袋子内无积水，同时空滤进气口端部内壁无水迹，表明通过对车身护罩及空滤进气口结构改进，能够有效防止水通过进气口进入空滤。

2）洗车试验。由于工作人员洗车习惯，现将高压水枪以20°的角度冲洗车辆右侧的翼子板，时间持续30 s。试验结束后，将绑在空滤底部的袋子取出，发现袋内无积水，同时空滤进气口端部内壁处无水迹。

3）发动机进气量测试试验。在某汽车试验场高环路上，通过INCA软件及相关仪器测量试验车在不同工况下发动机的进气流量，仪器每隔0.1 s记录一次，测试时间为2 min。试验车发动机在额定功率转速3 600 r/min下的额定进气流量为590 kg/h。表1是试验车在4种不同工况下，发动机进气流量最大值与最小值的实测数据。

从表中数据可以看出，改进后的发动机进气流量略小于改进前，这是因为原车身护罩部分镂空面积被密封，减小了空滤进气口的进气量；另外，在4种不同的工况下，改进后的进气流量平均值均大于590 kg/h，表明改进后的结构不影响发动机正常工作时所需的空气量。

表1　结构改进前后进气口空气流量对比

3　结束语

通过对某轻型客车空滤进水问题的分析，找出了该车空滤进水的原因，并提出了相应的改进措施。同时将改进后的轻型客车进行试验测试。结果表明，该车空滤无积水，改进后效果良好，同时发动机的进气量也满足其设计要求。空滤进水问题的解决，不仅保证了进气系统的工作效率，而且为同类问题的解决提供了相关经验。

［1］刘义智，何健.客车发动机进气系统的设计［J］.客车技术与研究，2012，34（4）：36-38.

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［4］陈家瑞.汽车构造：上册［M］.北京：机械工业出版社，2005.

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［6］何志霞，蒋兆晨，王硕，等.空气滤清器的空气动力学仿真及优化［J］.中南大学学报：自然科学版，2012，43（3）：1179-1184.

［7］仲平，仲文静.空气滤清器失效因素浅谈［J］.材料工程，2003，（Z1）：345-346.

［8］高延奎.浅谈汽车发动机进气系统空气滤清器的设计［J］.辽宁交通科技，2005，（5）：95-96.

［9］霍玉荣.空气滤清器的设计与计算［J］.内燃机与配件，2011，（7）：9-16.

［10］QC/T476-2007，客车防雨密封性限值及实验方法［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

刘闯（1987-），男，硕士研究生；主要从事轻型客车零部件设计、分析及优化工作。