影響空氣濾清器進(jìn)氣阻力的因素技術(shù)交流

1、影響空氣濾清器進(jìn)氣阻力的因素國防科技工業(yè)顆粒度一級計量站李剛摘要：空氣濾清器進(jìn)氣阻力是評定其性能優(yōu)劣的一個重要指標(biāo)，從其產(chǎn)品特 征、試驗參數(shù)、測試結(jié)果等方面進(jìn)行了對比分析，總結(jié)了一些技術(shù)要點。本文歸 納了其中的主要影響因素，討論了阻力的變化規(guī)律。關(guān)鍵詞：過濾材料 透氣度 厚度 進(jìn)氣阻力引言在汽車的千千萬萬個零部件中，空氣濾清器是一個極不起眼的部件，因為它 不直接關(guān)系到汽車的技術(shù)性能，但在汽車的實際使用中，空氣濾清器卻對發(fā)動機(jī) 的使用壽命起著決定性的作用。如果沒有空氣濾清器的過濾作用，發(fā)動機(jī)就會吸 入大量含有塵埃、顆粒的空氣，導(dǎo)致發(fā)動機(jī)氣缸磨損嚴(yán)重?？諝鉃V清器的進(jìn)氣阻 力直接影響發(fā)動機(jī)的功率和經(jīng)

2、濟(jì)性。現(xiàn)代汽車發(fā)動機(jī)的近期發(fā)展主要表現(xiàn)在高速 化、輕量化、低污染，因此進(jìn)氣阻力的升高構(gòu)成了發(fā)動機(jī)高速化的一大障礙。降 低空氣濾清器的進(jìn)氣阻力，可以明顯降低燃油消耗率，提高發(fā)動機(jī)功率。目前， 各國都在努力研究阻力更小、更經(jīng)濟(jì)實用的高效濾清器，以便產(chǎn)生更高的社會價 值。針對這種情況，本文就對空氣濾清器的產(chǎn)品特征、試驗參數(shù)、測試結(jié)果等方 面進(jìn)行了對比分析，總結(jié)了一些技術(shù)要點，歸納了其中的主要影響因素，討論了 阻力的變化規(guī)律。分析空氣濾清器的進(jìn)氣阻力主要由兩部分組成，即濾芯材料的阻力與空濾器的結(jié) 構(gòu)阻力之和。所以對于本文的空濾器而言，全阻力可表達(dá)為： P=A P1+A P2(1)式中：P1濾材的阻力，

3、Pa；P2一空濾器的結(jié)構(gòu)阻力，Pa；下面分別介紹這兩部分對其阻力產(chǎn)生的影響。業(yè) .圖1空氣濾清器總成試驗臺示意圖1一灰塵噴射器；2進(jìn)口測壓管；3被試濾清器總成；4出口測壓管；5一絕對濾清器；6一空氣流量計；7空氣流量控制裝置；8一抽氣機(jī)；9一壓差測量裝置。(一)濾芯材料空氣濾清器濾芯材料的種類繁多，其中最廣泛應(yīng)用的是樹脂處理的微孔濾 紙，這種濾紙經(jīng)過樹脂浸漬熱固化處理，不但增強(qiáng)了濾紙本身的機(jī)械強(qiáng)度和挺度，也提高了濾紙的抗水性和阻燃性。濾紙的性能指標(biāo)與空濾器進(jìn)氣阻力密切相關(guān)。 濾紙朝著定量下降、厚度減薄、孔徑縮小、透氣性好的趨勢發(fā)展。相同型號的空 濾器，在相同額定空氣流量下，結(jié)構(gòu)阻力相等，總阻力

4、大小并不一樣，主要是由 于濾材阻力不同至使其總阻力不同。濾材的阻力是由氣流通過纖維層時纖維的迎 面阻力造成的。下面介紹濾紙與阻力密切相關(guān)的幾個主要技術(shù)指標(biāo)：（1）透氣度是濾紙首要考慮的性能指標(biāo)，濾紙的透氣度越大說明透氣性越 好，原始阻力也越小，反之則相反。透氣度與阻力之間存在著相反的定性關(guān)系。（2）濾紙的厚度能夠限制濾清器的最大過濾面積，也就是說增大濾紙的有 效過濾面積也對濾清器的阻力有重要影響，這是因為增大有效過濾面積，穿過單 位面積的氣流速度就降低，所以空濾器的阻力就會變小。為了增大過濾面積，濾 芯做成各種形狀，使用最多的是圓柱形。（3）如果過濾材料為非織造布，它是以化學(xué)纖維為主要原料，它

5、的特點是 阻力低、過濾效率高、儲灰能力大，但是挺度、強(qiáng)度差一些，為彌補(bǔ)這一缺陷，將 濾紙作底襯，形成濾紙和非織造布的復(fù)合材料。比較纖維直徑也能辨別阻力大小， 纖維細(xì)，單位體積內(nèi)的纖維數(shù)量就多，氣流圍繞纖維運動產(chǎn)生的阻力就大，反之， 纖維粗產(chǎn)生的阻力就小。我們對不同型號濾材的性能指標(biāo)以及空濾器的流量阻力進(jìn)行了相關(guān)試驗，前 提是空濾器其結(jié)構(gòu)形式、透氣度試驗的測試壓力、空濾器的試驗流量均為相同試 驗條件，試驗結(jié)果整理見下表1。表1過濾材料試驗參數(shù)與空濾器阻力對比分析過濾材料透氣度L/min cm2厚度mm空濾器阻力 kPaFK3517空氣濾紙7.211.192.47P191033空氣濾紙8.630.

6、742.34HV進(jìn)口空氣濾紙9.570.452.19國橋200空氣濾紙13.350.562.08（二）空濾器的結(jié)構(gòu)空氣濾清器的結(jié)構(gòu)種類多種多樣，一般我們主要采用改進(jìn)空濾器出氣管的結(jié) 構(gòu)形式來降低進(jìn)氣阻力。（1）有時為了滿足整車布局需要，空濾器出氣口必須轉(zhuǎn)900，這時出氣管 有三種結(jié)構(gòu)形式（見圖2、圖3、圖4）。對以上三種結(jié)構(gòu)的出氣管進(jìn)行了進(jìn)氣阻力試驗，前提條件是空濾器內(nèi)部 結(jié)構(gòu)形式是相同的，根據(jù)試驗結(jié)果得出的阻力變化見阻力曲線圖。圖2 圖3 圖4我們從阻力曲線圖中可以很直觀的看到：圖2采用兩節(jié)呈直角形式的出氣 管，氣流經(jīng)過出氣管所產(chǎn)生的紊流相對比較劇烈，所以阻力最大；圖3采用三節(jié) 過渡形式的出

7、氣管，氣流經(jīng)過出氣管所產(chǎn)生的紊流相對比較緩慢，所以阻力較小; 圖4采用圓弧過渡形式的出氣管，氣流經(jīng)過出氣管幾乎不產(chǎn)生紊流，所以阻力最 小。（2）空濾器出氣口的尺寸盡可能的接近空濾器內(nèi)濾芯的出口直徑，也就是 說空濾器出氣口與內(nèi)濾芯的尺寸盡量一致。這也是降低阻力的一種方式。（3）若空濾器出口（與對方的連接尺寸）比空濾器內(nèi)濾芯的出口直徑小的 多，可以采用變徑管過渡并且變徑時必須漸漸過渡，這種出氣管結(jié)構(gòu)是降低阻力 很有效的方式。具體應(yīng)用實例見下圖（圖5）：阻力曲線圖2. 53一- 2.17-一86一1.811. uu_1. 548009001000圖圖圖結(jié)結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)構(gòu)試驗流重（m7h）（4）若空濾器進(jìn)氣

8、口方便布局的情況下，進(jìn)氣口可以采用偏心方式，目的 是加大氣流通道面積，這樣能夠減小氣流在空濾器進(jìn)氣口所產(chǎn)生的紊流，從而降 低阻力。具體應(yīng)用實例見圖6。我們對四種進(jìn)氣口偏心與同心方式的空濾器進(jìn)行了阻力試驗，前提是空濾器 的試驗流量均為相同試驗條件，試驗結(jié)果整理見下表2。表2 進(jìn)氣口偏心方式與同心方式阻力對比分析偏心方式阻力（kPa）同心方式阻力（kPa）2.122.442.252.572.192.362.042.28結(jié)論與展望結(jié)論從前面的對比分析可以看出，影響空氣濾清器進(jìn)氣阻力的兩個主要因素中， 過濾材料的阻力對其進(jìn)氣阻力影響較??；空濾器的結(jié)構(gòu)阻力對其進(jìn)氣阻力影響較 大，那么選擇阻力低的過濾材料、改進(jìn)并優(yōu)化空濾器的結(jié)構(gòu)是降低進(jìn)氣阻力行之 有效的方法。并且為主機(jī)廠選擇合適的空氣濾清器，提供依據(jù)。展望空氣濾清器不論是采用何種原理、何種形式，發(fā)展到現(xiàn)在都已經(jīng)十分完善， 由于環(huán)境保護(hù)的要求，隨著各國政府頒布的車輛排放法規(guī)越來越嚴(yán)格，進(jìn)氣消音 系統(tǒng)已逐漸提到日程，又給空濾器提出更高的要求，這無疑將成為空濾器發(fā)展的 主要方向，必然也是我們繼續(xù)對空濾器研究的新內(nèi)容。參考文獻(xiàn)內(nèi)燃機(jī)濾清器.中國內(nèi)燃機(jī)工業(yè)協(xié)會濾