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空气滤清器的设计与计算 霍玉荣:空气滤清器的设计与计算9 空气滤清器的设计与计算 Designamp;CalculationofAirFilter 霍玉荣 (河北亿利橡塑集团有限公司) [摘要]本文的题目较大,不可能面面具到详尽论述,作为发动机进气系统,只是其中的一环, 本文打算作为《柴油机卡车进气系统的设计及技术条件的确定》一文的姊妹篇.文中提出了空滤设 计的前提条件,分别叙述了盆形粗滤器,叶片环,旋流管等各种粗滤器的结构计算;对油浴式空滤 器,干式纸质空滤器设计做了介绍,文中列出了有关的标准数据的图表. [关键词]空气滤清器;粗滤器;油浴空气滤清器;纸质空气滤清器 1空气滤清器设计的必要条件 空滤器总体方案,主要考虑车型机型,是卡车, 还是轿车,拖拉机,工程车辆;是汽油机,还是柴油 机.总体空间控制尺寸,由车辆总布置提出. 要求提供发动机下列参数: 汽油机或柴油机,汽缸数,缸径,冲程,总排量, 额定功率下转速,额定功率,总功率曲线最大功率点 对应的燃油消耗率;柴油机是否增压中冷,要求达到 的排放法规的标准.重要的是,要提供额定空气流量. 额定空气流量,应由发动机主机厂家通过台架 试验测定.如果没有实际测量的话,对于四缸及四 缸以上增压中冷柴油机建议用下列方法计算: (1)Q=O.03×Vh×n.11……………………1—1) 式中:Q一发动机额定空气流量,m3/h; Vh一发动机总排量.L: n一一发动机额定功率下转速,r/rain 一 进气充气系数,推荐取1.60; 笔者在《柴油机卡车进气系统的设计及技术条 件的确定》一文中,使用这个公式,充气系数取的 是1.85,系引用SAEJ726:2002的数据.后来美国 唐纳森资料中,将该公式的充气系数11有意从1.85 改为1.60.这表明1.60更接近实际.建议用这个公 式计算空气流量时,取=1.60; (2)按QC/T32--2006 Q=P.ge.Ot.AO/(1000.a)………………1一(2) 式中:Q一额定体积空气流量,m3/h; P一发动机额定功率,kW; ge一发动机额定功率时的燃油消耗率, 约235g/kW.h: 仅一额定功率时的过量空气系数,增压中冷 发动机取2.1 A0一燃烧lkg燃油所需的理论空气量.kg/k~ (柴油为14.3kg/kg);,取14.3; a一空气密度,k~m3,标准状况下取1.205kg~ m.※(1): 将公式中ge和的推荐值带入公式化简,得到: Qve=O.097xP 式中:Q.一额定体积空气流量,mJmin; P-_发动机额定功率,kW; 如果额定功率按马力※②计算,得到: Qve=0.072xP………………………………1一(3) 式中:Qve一额定体积空气流量,m3/min; P一发动机额定功率,马力: ※①:1.QC/T32--2006,a值取1.2005kg/m, 恐系有误; ※②:功率的国际标准单位为千瓦,各国(包括我 国)对汽车发动机功率单位经常用马力,人们非常熟 悉,1马力近似等于0.735千瓦;所以把千瓦换算威 马力.好记. (3)作者推荐的经验公式: QVe=0.081xP 式中:QVe一额定体积空气流量,m3/min; 0.081一表示一个常数,单位:m3/min(kW)～,表 示每lkW的功率需要的空气流量; 10内燃机与配件2011年第7期 P一发动机额定功率.kW; 如果额定功率按马力计算.近似得到: Qve=O.06xP…………………………1一(4) 式中:Qve一额定体积空气流量,m3/min; P一发动机额定功率,马力; 公式推导过程.建立在发动机台架试验数据的 基础上,根据发动机额定功率,额定功率下燃油消 耗率,空燃比.计算出来的. 经调查.必威体育精装版柴油机燃油系统的空燃比F= 26,过去空燃比一直认为在28以上,有些偏高.发 动机额定功率时的燃油消耗率,实际测量为225g/ kW.h;现代电控高压共轨柴油机,供油量和空燃比, 能够精确控制.根据供油量和空燃比,计算的额定 空气流量,是准确的. 公式推导思路与QC/T32—2006是一致的. QC/T32—2006推荐0【一额定功率时的过量空气系 数,增压中冷发动机取2.1,ge一发动机额定功率时 的燃油消耗率,约235g/kW.h; 根据对世界三十几家着名的柴油机公司l00 多个型号柴油机进排气系统数据统计,折合每lkW 的空气流量,大部分机型接近公式1一(4)范围内,与 美国唐纳森计算方法得到的结果也比较接近.而公 式1一(3)计算的结果.比公式1一(4)高12%,接近统 计结果的上限 归纳起来,用公式l—(1),充气系数取值范围 1.60~1.85,但多数应取1.60;用公式1—(3)和1—(4),每马 力的空气流量.取值范围0.06--0.072