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[摘 要]经济进步带动了非道路机械柴油发动机的应用提升，其进气系统参数匹配优化方法不断深化。为了保证非道路机械柴油发动机的理想应用，需要加强技术创新，充分提高其整体应用水平，从而实现优化应用匹配的目的。
[关键词]非道路；机械柴油发动机；进气系统；参数匹配
中图分类号：TK423 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）41-0097-01
1前言
非道路机械柴油发动机作为常见的机械设备设施，对当代社会各行业的稳定发展具有极大影响，是推动机械优化运行的保障。我们应该十分重视其进气系统参数匹配的发展设，通过大量的实践和经验的累计，促进其应用的整体效果达到理想水平。
2概述
非道路机械匹配发动机时，必须对进气系统、冷却系统、排气系统和支撑减振装置进行匹配、设计计算，才能保证发动机功率的有效输出，提高整机作业性能。笔者只介绍进气系统的参数匹配、计算。非道路机械是重负荷作业机械，要求充分发挥其功率，节约燃油，提高工作效率；非道路车辆的作业环境和场所复杂，属于重度灰尘环境。故对进气系统设计时精确匹配计算以达到正常的使用寿命。柴油机进气系统由空气滤清器、进气总管、进气歧管、增压器、中冷器、进气阀等组成。向发动机提供清洁、干燥、温度适当的空气进入燃烧室，以最大限度地降低发动机磨损并保持最佳发动机性能。在用户接受的合理保养间隔内有效过滤灰尘，并保持进气阻力在规定限制内。
3空气滤清器的分类
3.1干式空气滤清器
干式空气滤清器是通过一个干式滤芯（如纸滤芯），将空气中的杂质分离出来的滤清器，纸质干式空气滤清器的滤芯采用经过树脂处理的微孔滤纸制成，滤纸多孔、疏松、折叠，有一定的机械强度和抗水性，具有滤清效率高、结构简单、质量轻、成本低、保养方便等优点。
非道路机械柴油机由于工作环境恶劣，它的空气滤清器必须是多级的。第一级为旋流式预滤器（如叶片环、旋流管等），用于滤除粗大颗粒杂质，由于旋风叶片的导向，在内部产生强烈的旋转，在离心力的作用下，空气中混有的大颗粒固体杂质被甩到过滤器壳体内表面上，在重力作用下沿壁面沉降到底部，过滤效率在80%以上。第二级细滤是微孔纸滤芯（一般称作主滤芯），其过滤效率达99.5%以上。主滤芯之后还有一个安全滤芯，其作用是在安装和更换主滤芯时，或在主滤芯偶然损坏时防止灰尘进入发动机。安全芯的材料多为非织造布，也有使用滤纸的。
3.2湿式空气滤清器
湿式空气滤清器包括油浸式和油浴式两种。油浸式是通过一个油浸过的滤芯，将空气中杂质分离出来，其滤芯材料有金属丝织物的，也有发泡材料。油浴式是将吸进的含尘空气导入油池而被除去大部分灰尘，再在带油雾的空气向上流经一个由金属丝绕成的滤芯时作进一步过滤，油滴和被拦住的灰尘一起返回到油池。
4进气系统参数匹配时主要关注的性能指标
4.1进气标定流量
空气滤清器的标定流量是在标准大气压下通过空滤器出气口的空气流量，它应与发动机在标定功率下所需供气量相匹配。单位：m3/h。发动机的标定空气流量可根据其工作容积、标定转速和充气系数等来确定。
4.2滤清效率
滤清效率是空气滤清器最重要的技术指标，它是指试验件滤除特定试验粉尘的能力，以百分数表示。滤清器粗滤器是利用惯性或离心方法在滤芯前去除一部分粉尘的装置。粗滤器的型式有：帽式粗滤器、盆式粗滤器、叶片环式和切向进气式粗滤器、旋流管式粗滤器。
4.3进气阻力限值
进气阻力限值：进气系统所有部件空气流动阻力之和，即空气滤清器进气口与发动机进气口压力差。以帕（毫米水柱）表示。一个标准大气压约10332.227mmH2O。增压式发动机在满负荷状态下，进气阻力限值不超过635mmH2O；自然吸气发动机在满负荷状态下，进气阻力限值不超过600mmH2O。
4.4进气温度
進气系统匹配要求中很重要的一条标准是进入发动机进气口（自然吸气发动）或增压器的空气温度相对环境温度的升高量，应尽力降低此温升。对柴油机来说，理想的进气温度是16～33℃。
5非道路机械将来运行的环境
5.1灰尘环境
轻度灰尘环境：选用单机干式滤清器，去尘能力3gm/CFM。中度灰尘环境：选用两级滤清器，第一级惯性或离心式，第二级干式纸质滤芯，去尘能力10gm/CFM。重度灰尘环境：选用两级滤清器，第一级惯性或离心式，第二级干式纸质滤芯，去尘能力5gm/CFM。
5.2进气温升
柴油机的理想进气温度是16～33℃。进气温度高意味着进入发动机的空气密度下降，这将导致排烟增加，功率下降，向冷却系统散热量增加，发动机温度升高。进气温度超过38℃后，每升高11℃，发动机功率下降2%，准确值参考发动机性能曲线；进气温度超过40℃后，每升高11℃发动机向冷却水散热量增加3%。进气温度过低导致柴油机无法被压燃，发火滞后，燃烧不正常，这可又引起冒黑烟、爆震、运转不平稳（特别是怠速时）和柴油稀释机油。进气温度每降低33℃，燃油温度降低89℃。对不同温度的区域，进气温度可采取加热或冷却来控制。
5.3进气管的结构形式与可用空间布置
进气系统管道设计时，根据可利用的空间合理布置滤清器及管道，管道严禁小于90°的弯曲，管道内壁要光滑，管道截面直径严禁突变，截面突变造成空气流动阻力增大，影响各缸的进气量。各连接部件可靠，决不允许漏气。空气滤清器对振动比较敏感，因为振动对滤芯的可靠密封、定位及纸面的完好都有影响，使用时，应注意空滤器是否牢牢地固定在空滤器支架上，若有松动，应及时紧固。柴油机进气系统漏气会使空气未经滤清器过滤直接进入柴油机气缸参与燃烧，空气中的尘土及机械杂质进入气缸会造成缸套、活塞及活塞环等零件的早期磨损，致使工程机械功率下降，油耗增加。
5.4空气滤清器过滤质量
空气滤清器的过滤精度表示能够滤除灰尘最小颗粒的尺寸值。进口柴油机要求空气过滤精度为5μm，国产柴油机也要求应小于20μm。高效滤纸的过滤精度为2μm，普通进口滤纸为30μm，而国产滤纸仅为80μm。过滤精度的高低与滤芯的通气孔大小有直接关系。孔径越大，过滤精度越低，但阻力损失也低。
5.5预期的维修保养间隔及注意事项
空气滤清器的维修、保养工作，对延长气缸的寿命占有特殊的重要位置，要抓住这个技术环节就能抓住延长发动机使用寿命的真谛。如维修保养的间隔长，就要考虑采用多级滤清器，但进气阻力要增加；在机械使用维修说明书中一定要规定空气滤清器的保养和更换滤芯周期。如工作环境工况恶劣，保养周期必须提前。可根据不同工作环境列出不同保养时间间隔，使用户按要求定时保养。
非道路机械柴油发动机进气系统参数匹配是产品设计中重要的环节，通过对进气标定流量、进气阻力限值、滤清效率、进气温度4项主要参数性能指标的合理匹配计算；根据工作环境选用过滤精度不同的空气滤清器；控制进气温度在理想状态，不能太高或太低；进气管路结构设计时严禁有直角弯头；保证发动机进气系统吸入大量的纯净空气，使发动机处于正常工作状态，延长发动机寿命。
6结束语
总之，随着世界经济格局的不断变化和我国经济水平的持续提高，非道路机械柴油发动机将不断升级、革新，只有不断适应时代的发展和科技的飞速进步，与时俱进，才能将进气系统参数匹配提升至一个新的高度，实现最为理想的应用效果。
参考文献：
[1]吴兆汉.内燃机设计[M].北京：北京理工大学出版社.2016（21）：88-89.
[2]栾新立.WZJ-300履带式隧道挖装机的研究与开发[J].中国工程机械学报，2011，9 （4）：426-430.
[关键词]非道路；机械柴油发动机；进气系统；参数匹配
中图分类号：TK423 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）41-0097-01
1前言
非道路机械柴油发动机作为常见的机械设备设施，对当代社会各行业的稳定发展具有极大影响，是推动机械优化运行的保障。我们应该十分重视其进气系统参数匹配的发展设，通过大量的实践和经验的累计，促进其应用的整体效果达到理想水平。
2概述
非道路机械匹配发动机时，必须对进气系统、冷却系统、排气系统和支撑减振装置进行匹配、设计计算，才能保证发动机功率的有效输出，提高整机作业性能。笔者只介绍进气系统的参数匹配、计算。非道路机械是重负荷作业机械，要求充分发挥其功率，节约燃油，提高工作效率；非道路车辆的作业环境和场所复杂，属于重度灰尘环境。故对进气系统设计时精确匹配计算以达到正常的使用寿命。柴油机进气系统由空气滤清器、进气总管、进气歧管、增压器、中冷器、进气阀等组成。向发动机提供清洁、干燥、温度适当的空气进入燃烧室，以最大限度地降低发动机磨损并保持最佳发动机性能。在用户接受的合理保养间隔内有效过滤灰尘，并保持进气阻力在规定限制内。
3空气滤清器的分类
3.1干式空气滤清器
干式空气滤清器是通过一个干式滤芯（如纸滤芯），将空气中的杂质分离出来的滤清器，纸质干式空气滤清器的滤芯采用经过树脂处理的微孔滤纸制成，滤纸多孔、疏松、折叠，有一定的机械强度和抗水性，具有滤清效率高、结构简单、质量轻、成本低、保养方便等优点。
非道路机械柴油机由于工作环境恶劣，它的空气滤清器必须是多级的。第一级为旋流式预滤器（如叶片环、旋流管等），用于滤除粗大颗粒杂质，由于旋风叶片的导向，在内部产生强烈的旋转，在离心力的作用下，空气中混有的大颗粒固体杂质被甩到过滤器壳体内表面上，在重力作用下沿壁面沉降到底部，过滤效率在80%以上。第二级细滤是微孔纸滤芯（一般称作主滤芯），其过滤效率达99.5%以上。主滤芯之后还有一个安全滤芯，其作用是在安装和更换主滤芯时，或在主滤芯偶然损坏时防止灰尘进入发动机。安全芯的材料多为非织造布，也有使用滤纸的。
3.2湿式空气滤清器
湿式空气滤清器包括油浸式和油浴式两种。油浸式是通过一个油浸过的滤芯，将空气中杂质分离出来，其滤芯材料有金属丝织物的，也有发泡材料。油浴式是将吸进的含尘空气导入油池而被除去大部分灰尘，再在带油雾的空气向上流经一个由金属丝绕成的滤芯时作进一步过滤，油滴和被拦住的灰尘一起返回到油池。
4进气系统参数匹配时主要关注的性能指标
4.1进气标定流量
空气滤清器的标定流量是在标准大气压下通过空滤器出气口的空气流量，它应与发动机在标定功率下所需供气量相匹配。单位：m3/h。发动机的标定空气流量可根据其工作容积、标定转速和充气系数等来确定。
4.2滤清效率
滤清效率是空气滤清器最重要的技术指标，它是指试验件滤除特定试验粉尘的能力，以百分数表示。滤清器粗滤器是利用惯性或离心方法在滤芯前去除一部分粉尘的装置。粗滤器的型式有：帽式粗滤器、盆式粗滤器、叶片环式和切向进气式粗滤器、旋流管式粗滤器。
4.3进气阻力限值
进气阻力限值：进气系统所有部件空气流动阻力之和，即空气滤清器进气口与发动机进气口压力差。以帕（毫米水柱）表示。一个标准大气压约10332.227mmH2O。增压式发动机在满负荷状态下，进气阻力限值不超过635mmH2O；自然吸气发动机在满负荷状态下，进气阻力限值不超过600mmH2O。
4.4进气温度
進气系统匹配要求中很重要的一条标准是进入发动机进气口（自然吸气发动）或增压器的空气温度相对环境温度的升高量，应尽力降低此温升。对柴油机来说，理想的进气温度是16～33℃。
5非道路机械将来运行的环境
5.1灰尘环境
轻度灰尘环境：选用单机干式滤清器，去尘能力3gm/CFM。中度灰尘环境：选用两级滤清器，第一级惯性或离心式，第二级干式纸质滤芯，去尘能力10gm/CFM。重度灰尘环境：选用两级滤清器，第一级惯性或离心式，第二级干式纸质滤芯，去尘能力5gm/CFM。
5.2进气温升
柴油机的理想进气温度是16～33℃。进气温度高意味着进入发动机的空气密度下降，这将导致排烟增加，功率下降，向冷却系统散热量增加，发动机温度升高。进气温度超过38℃后，每升高11℃，发动机功率下降2%，准确值参考发动机性能曲线；进气温度超过40℃后，每升高11℃发动机向冷却水散热量增加3%。进气温度过低导致柴油机无法被压燃，发火滞后，燃烧不正常，这可又引起冒黑烟、爆震、运转不平稳（特别是怠速时）和柴油稀释机油。进气温度每降低33℃，燃油温度降低89℃。对不同温度的区域，进气温度可采取加热或冷却来控制。
5.3进气管的结构形式与可用空间布置
进气系统管道设计时，根据可利用的空间合理布置滤清器及管道，管道严禁小于90°的弯曲，管道内壁要光滑，管道截面直径严禁突变，截面突变造成空气流动阻力增大，影响各缸的进气量。各连接部件可靠，决不允许漏气。空气滤清器对振动比较敏感，因为振动对滤芯的可靠密封、定位及纸面的完好都有影响，使用时，应注意空滤器是否牢牢地固定在空滤器支架上，若有松动，应及时紧固。柴油机进气系统漏气会使空气未经滤清器过滤直接进入柴油机气缸参与燃烧，空气中的尘土及机械杂质进入气缸会造成缸套、活塞及活塞环等零件的早期磨损，致使工程机械功率下降，油耗增加。
5.4空气滤清器过滤质量
空气滤清器的过滤精度表示能够滤除灰尘最小颗粒的尺寸值。进口柴油机要求空气过滤精度为5μm，国产柴油机也要求应小于20μm。高效滤纸的过滤精度为2μm，普通进口滤纸为30μm，而国产滤纸仅为80μm。过滤精度的高低与滤芯的通气孔大小有直接关系。孔径越大，过滤精度越低，但阻力损失也低。
5.5预期的维修保养间隔及注意事项
空气滤清器的维修、保养工作，对延长气缸的寿命占有特殊的重要位置，要抓住这个技术环节就能抓住延长发动机使用寿命的真谛。如维修保养的间隔长，就要考虑采用多级滤清器，但进气阻力要增加；在机械使用维修说明书中一定要规定空气滤清器的保养和更换滤芯周期。如工作环境工况恶劣，保养周期必须提前。可根据不同工作环境列出不同保养时间间隔，使用户按要求定时保养。
非道路机械柴油发动机进气系统参数匹配是产品设计中重要的环节，通过对进气标定流量、进气阻力限值、滤清效率、进气温度4项主要参数性能指标的合理匹配计算；根据工作环境选用过滤精度不同的空气滤清器；控制进气温度在理想状态，不能太高或太低；进气管路结构设计时严禁有直角弯头；保证发动机进气系统吸入大量的纯净空气，使发动机处于正常工作状态，延长发动机寿命。
6结束语
总之，随着世界经济格局的不断变化和我国经济水平的持续提高，非道路机械柴油发动机将不断升级、革新，只有不断适应时代的发展和科技的飞速进步，与时俱进，才能将进气系统参数匹配提升至一个新的高度，实现最为理想的应用效果。
参考文献：
[1]吴兆汉.内燃机设计[M].北京：北京理工大学出版社.2016（21）：88-89.
[2]栾新立.WZJ-300履带式隧道挖装机的研究与开发[J].中国工程机械学报，2011，9 （4）：426-430.