挖掘机发动机进气系统由预滤器、空气滤清器、中冷器和进气管路组成，其作用是为发动机提供清洁、干燥、充足的空气。进气系统的安装、布置，直接影响发动机工作的可靠性、定性。本文分析 1 起挖掘机发动机进气胶管脱落故障，并提出改进措施。

故障现象

1 台工作了 200h 的挖掘机出现无法启动故障。经检查发现，发动机空气滤芯与涡轮增压器连接处的进气胶管脱落，拆下进气胶管接头，发现进气管路内部有大量灰尘，其他部位均正常。由此判断，发动机无法启动的原因是进气管脱落，使大量灰尘进入发动机，造成其内部严重磨损，导致其无法启动。

该挖掘机在可靠性试验期间，就曾出现过该进气胶管脱落的故障，整改时加装了胶管固定管夹，如图 1 所示。但是加装管夹后，该进气胶管仍出现脱落故障。

排查及分析

分析认为，发动机运转时会产生剧烈振动和摆动，加装的管夹虽然将该进气胶管卡住，但实际上仅限制了该进气胶管径向活动，并未限制其轴向活动。发动机长时间的振动和摆动，仍可造成该进气胶管松脱现象发生。
经检查和测量，发现涡轮增压器与进气胶管连接处长度仅为 20mm，外径为 76mm，没有凸缘。而进气胶管接头处的内径也是 76mm。
分析认为，进气胶管与涡增压器连接处的上述结构，在发动机振动和摆动作用下，很容易造成进气胶管产生松动和脱落。改进前涡轮增压器与进气胶管连接处结构如图 2 所示。

继续检查发现时，进气胶管结构比较复杂，空气滤清器布置在发动机飞轮 端，使得进气胶管必须设置 2 处 90°弯头，才能与涡轮增压器连接，与涡轮增压器连接的这截进气胶管中心线，恰好与发动机振动方向平行。
分析认为，由于进气胶管中心线与发动机振动方向平行，在发动机振动作用下，进气胶管始终沿其轴向反复振动。增加的管夹虽然限制了进气胶管径向活动，由于未能限制其轴向活动，无法将胶管充分固定。改进前发动机进气系统布置如图 3 所示。
 

改进措施

（1）针对已出厂挖掘机
根据以上排查及分析结果，经研究，我们决定对已出厂挖掘机采取以下3 项改进措施：

一是增加进气胶管的刚度。即在进气胶管管夹位置的内层及外层各增加1 个尼龙管，如图 4 所示。

二是重新设计进气胶管与涡轮增压器连接的管夹，使该管夹将胶管外层的尼龙硬管夹紧，以使进气胶管轴向和径向可靠固定。
三是与发动机生产厂家协商，在涡轮增压器与进气胶管连接处增设凸缘，使胶管接头配合紧密，如图 5 所示。

（2）针对未出厂挖掘机
改进前空气滤清器布置在发动机左后端靠近消声器处，在吸风式散热风扇作用下，空气滤清器吸入的是热风；进气管路弯头多、进气阻力大，使发动机进气量受到影响。经研究，我们决定对未出厂挖掘机发动机进气系统采取以下 2 项改进措施：
一是改进进气系统布置位置。对挖掘机整机研究后发现，可通过调整油箱位置，将空气滤清器布置在发动机右侧。这样空气滤清器就可布置在发动机水散热器前部，处于冷风侧，使进气温度与环境温度基本一致。
二是简化进气管路结构。将空气滤清器布置在发动机水散热器前部，重新设计进气管路。新进气管路取消了 2 处 90°弯头，缩短了进气管路，取消了其与发动机振动方向平行的那段进气管路，使发动机进气阻力减小、进气量增加。改进后进气系统布置情况如图 6 所示。
 
进气系统设计注意事项

从以上故障现象可知，进气系统设计时考虑不周，往往会留下问题和隐患。笔者认为在进气系统设计中要考虑以下 5 点：
一是合理布置空气滤清器。应将其布置在易于维护的位置，进气口应远离粉尘，可通过增添防护帽的方法避免吸入雨雪；进气口与发动机排气口不能太近，以避免吸入废气。
二是发动机进气阻力不应超过发动机要求限值。进气阻力每增加6kPa，功率就会降低 3kW，因此要尽可能减小进气阻力。设计时应计算进气系统阻力值，该阻力值可采取经验公式法、查表法、CFD 法进行计算。
三是空气滤清器的进气温度不能过高。一般不应比环境温度高出15℃，要尽可能将空气滤清器布置在发动机冷风侧。进气管路与高温件的距离应大于 60mm。
四是进气管路走向应与发动机振动方向垂直。若无法做到与振动方向垂直，应在与发动机振动方向平行段增加硬管，并用管夹固定。
五是管路设计应尽可能避免拐弯处过多或拐急弯。硬管接头应有凸缘，并使用 T 型卡箍紧固。
对已出厂挖掘机，采取加强胶管固定处刚度、使用管夹对进气胶管充分夹紧的改进措施，可有效防止进气胶管脱落；对未出厂挖掘机，采取调整空气滤清器布置位置、简化进气管路结构的措施，可彻底根除进气胶管容易脱落的隐患。我们对实施上述改进措施的挖掘机进行了半年时间跟踪检验，跟踪检验结果表明，上述措施非常有效，再未发生进气胶管脱落故障。