汽车空气滤清器

汽车用空气滤清器王建东研究员级高级工程师2006年6月空气滤清器•空气滤清器的作用•空气滤清器的形式•空气滤清器的主要性能参数•空气滤清器的选型空气滤清器的作用•滤除掉进气空气中的尘土及杂物，保证清洁空气进入发动机，空气滤清器的滤清效率对发动机的磨损和寿命起着决定性的作用，统计显示，机动车和工程机械发动机的早期磨损，70%与空气滤清器有关。空气滤清器的分类•空气滤清器结构种类繁多，其分类方法亦各不相同。•a.按结构形式分为单级，双级和多级，•b.按过滤程度分为粗级滤清、细级滤清；•c.按过滤方式分为过滤式和油浴式；•d.按滤料粘性分为干式滤清和湿式滤清空气滤清器的分类•单级空气滤清器总成•主要由壳体和滤芯组成•现在使用的空气滤清器总成如485、TJ、QD32、KZ218、YC4F等均为单级空气滤清器总成空气滤清器的分类•双级和多级空气滤清器总成空气滤清器的分类空气滤清器的分类空气滤清器的分类•旋流管预滤器（粗滤器)轴向旋流管式切向旋流管式直通旋流管式预滤器滤器预滤器空气滤清器的过滤机理1离心分离•借助进气的旋转气流，灰尘粒子在离心力作用下，从空气中分离出来，离心分离是粗滤器设计的理论基础。空气滤清器的过滤机理•机械过滤•含尘气流通过多孔介质滤芯时，超过一定尺寸范围的粒子，基于筛网原理，被拦截在介质上。按照介质的厚度，又分为表面过滤和深度过滤空气滤清器的过滤机理•粘性吸附•介质浸油湿润，改变了介质的特性，利用拦截和粘性吸附粒子，比如金属丝网、泡沫塑料、湿式滤纸经过油料浸润，均具有这种性能，它是惯性油浴式和湿式空气滤清器的理论基础。空气滤清器的性能指标•进气阻力：原始进气阻力，终了进气阻力•滤清效率：滤清效率表示空气滤清器滤除灰尘的能力•使用寿命（储灰能力）•密封性•空气滤清器的性能指标•进气阻力•空气通过空气滤清器，由于气体的高速流动，形成动压损失，气体与介质的磨擦损失，在空气滤清器进出口之间形成一定的压力降，称为空气滤清器的阻力，用Pa或者kPa表示。•原始阻力•终了阻力。空气滤清器的性能指标•康明斯公司推荐的空滤器性能限值滤清器形式原始阻力kPa储灰能力g/CFM(克/立方英尺)折合成试验寿命h终了阻力kPa自然吸气涡轮增压单级总成2.531.85.06.3中负荷双级3.0105.85.06.3重负荷双级3.82514.75.06.3空气滤清器的性能指标•JB/T51113内燃机空气滤清器总成产品质量分等推荐值•滤清器形式初始阻力kPa试验室寿命h终了阻力kPa单级总成≤1.20≥4≥6.0无旋流管双级≤2.50≥10≥6.0直通旋流管双级≤2.50≥20≥6.0轴向切向旋流管双级≤3.20≥20≥6.0空气滤清器的性能指标•总成原始进气阻力（汽车干式空气滤清器总成技术条件）类别总成型式总成原始进气阻力kPa不带安全滤芯带安全滤芯A具有切向或轴向旋流管预滤器的双级总成≤3.0≤3.5B具有直通旋流管预滤器的双级总成≤2.6≤3.1C具有叶片环或切向进气预滤器的双级总成≤2.4≤2.9D具有帽式、盆式或单筒式预滤器的双级总成≤2.2≤2.7E单级总成≤1.2≤1.7空气滤清器的性能指标•滤清效率：滤清效率表示空气滤清器滤除灰尘的能力•原始滤清效率•全寿命滤清效率•滤清效率与试验灰尘种类有关，ISO5011，SAEJ726，JIS1612，我国QC/T32都规定用AC细灰和AC粗灰，或者日本JIS8907的8号和7号灰。1997年国际标准制定了ISO12103，重新规定A2细粒，A4粗粒，由美国粉尘工业公司用在亚利桑纳州指定沙漠地区采集的沙粒，用干式射流法制造，取代了过去用球磨法制造的AC细粒和AC粗灰。空气滤清器的性能指标•国内外，卡车空滤的原始效率规定不低于99.5%，全寿命效率不低于99%。•轿车情况，美国日本常常规定轿车空滤原始效率不低于97.5%~98.5%，也有规定为99%的，全寿命效率不低于99%。这是因为轿车单级空滤器用的是A2细粒灰尘，保证97.5%~98.5%的原始效率，透过空滤器的灰尘颗粒大部分小于1μm，对发动机不会早期磨损，随着储灰的增多，滤率会提高，能保证全寿命效率达到99%，并且能适当提高储灰能力。卡车双级空滤用的A4粗粒灰尘，所以对效率的要求也有所不同空气滤清器的性能指标•《汽车干式空气滤清器总成技术条件》要求的滤清效率主滤芯的滤材滤清效率%试验灰尘270目石英砂ISO12103-A4(粗粒)ISO12103-A2(细粒)树脂处理微孔滤纸≥99.5≥98.5≥97.5非织造布及其它材料≥98.5≥97.5≥96.0空气滤清器的性能指标•使用寿命(储灰能力)及（空气滤清器达到终了阻力的使用时间）•空气滤清器运行过程中，不断地滤出灰尘，积聚在滤芯里，滤芯堵塞，阻力逐渐上升，当阻力达到一定值时，对发动机性能造成一定的下降，因此，需要对滤芯清理或更换。这段时间，滤清器内储存灰尘的多少，或者经历时间的长短，或者行驶的里程间隔，称为储灰能力或者寿命，道路灰尘浓度相差悬殊，达到同样的储灰量，但车辆间的行驶里程间隔有很大差别，为了使车辆保养同步，卡车空滤保养周期推荐为12000km，轿车推荐定为6000~8000km，固定式发动机定为300h，油浴式定为100h。空气滤清器的性能指标•储灰能力定量地测定方法需要在试验台上进行，以规定的加灰量连续加灰，直至滤清器达到终了阻力值，或者效率下降到规定值，此时加入灰尘的克数g或加灰时间，表示储灰能力或试验室寿命。这是为了缩短试验时间采用的强化试验方法。一般用途发动机空气滤清器的试验室寿命，我国行业标准规定，单级为4h，双级为10h，带旋流管的双级为20h；美国康明斯公司推荐，单级为1.8h，中负荷双级为5.8h，重负荷双级为14.7h（见上表）空气滤清器试验方法空气滤清器失效空气滤清器总成选型•在满足动力舱整体布置要求下：•1、过滤效率要高，有效地效率保证发动机可靠工作•2、进气阻力要低，进气阻力小，可以提供发动机足够的空气•3、储灰能力要长，减少空气滤清器的保养次数，降低使用费用空气滤清器总成选型•路面空气灰尘浓度道路条件空气灰尘浓度g/m3清洁沥青路面0.001土路0.013多灰路面、建筑土地、沙漠车队0.5～7.0空气滤清器总成选型•常规选用：单级空气滤清器总成•工程用车：双级或多级空气滤清器总成（叶片环或直通旋流管式预滤器）•沙漠地区使用的：双级或多级空气滤清器总成（轴向旋流管式预滤器)