影响空气滤清器进气阻力的因素

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1、影响空气滤清器进气阻力的因素李 刚（国 防 科 技 工 业 颗 粒 度 一 级 计 量 站 ）摘 要 空 气 滤 清 器 进 气 阻 力 是 评 定 其 性 能 优 劣 的 一 个 重 要 指 标 ，从 其 产 品 特 征 、试 验 参 数 、测试 结 果 等 方 面 进 行 了 对 比 分 析 ，总 结 了 一 些 技 术 要 点 。 本 文 归 纳 了 其 中 的 主 要 影 响 因 素 ，讨 论 了 阻 力 的 变 化 规 律 。关 键 词 过 滤 材 料 透 气 度 厚 度 进 气 阻 力引 言在 汽 车 的 千 千 万 万 个 零 部 件 中 ，空 气 滤 清 器 是 一 个 极 不

2、 起 眼 的 部 件 ，因 为 它 不 直 接 关 系 到 汽 车 的 技 术 性 能 ，但 在 汽 车 的 实 际 使 用 中 ， 空 气 滤 清 器 却 对 发 动 机 的 使 用 寿 命 起 着 决 定 性 的 作 用 。 如 果 没 有 空 气 滤 清 器 的 过 滤 作 用 ，发 动 机 就 会 吸 入 大 量 含 有 尘 埃 、颗 粒 的 空 气 ，导 致 发 动 机 气 缸 磨 损 严 重 。 空 气 滤 清 器 的 进 气 阻 力 直 接 影 响 发 动 机 的 功 率 和 经 济 性 。 现 代 汽 车 发 动 机 的 近 期 发 展 主 要 表 现 在 高 速 化 、轻 量

3、 化 、低 污 染 ，因 此 进 气 阻 力 的 升 高 构 成 了 发 动 机 高 速 化 的 一 大 障 碍 。 降 低 空 气 滤 清 器 的 进 气 阻 力 ，可 以 明 显 降 低 燃 油 消 耗 率 ，提 高 发 动 机 功 率 。 目 前 ，各 国 都 在 努 力 研 究 阻 力 更 小 、 更 经 济 实 用 的 高 效 滤 清 器 ，以 便 产 生 更 高 的 社 会 价 值 。针 对 这 种 情 况 ，本 文 就 对 空 气 滤 清 器 的 产 品 特 征 、试 验 参 数 、测 试 结 果 等 方 面 进 行 了 对 比 分 析 ，总 结 了 一 些 技 术 要 点 ，

4、归 纳 了 其 中 的 主 要 影 响 因 素 ， 讨 论 了 阻 力 的 变 化 规 律 。P P1 P2式 中 ：P1 滤 材 的 阻 力 ，Pa；P2 空 滤 器 的 结 构 阻 力 ，Pa；（1）1下 面 分 别 介 绍 这 两 部 分 对 其 阻 力 产 生 的 影 响 。2.1 滤 芯 材 料空 气 滤 清 器 滤 芯 材 料 的 种 类 繁 多 ，其 中 最 广 泛 应 用 的 是 树 脂 处 理 的 微 孔 滤 纸 ，这 种 滤 纸 经 过 树 脂 浸 渍 热 固 化 处 理 ，不 但 增 强 了 滤 纸 本 身 的 机 械 强 度 和 挺 度 ，也 提 高 了 滤 纸 的 抗

5、 水 性 和 阻 燃 性 。 滤 纸 的 性 能 指 标 与 空 滤 器 进 气 阻 力 密 切 相 关 。 滤 纸 朝 着 定 量 下 降 、 厚 度 减 薄 、 孔 径 缩 小 、 透 气 性 好 的 趋 势 发 展 。 相 同 型 号 的 空 滤 器 ，在 相 同 额 定 空 气 流 量 下 ，结 构 阻 力 相 等 ，总 阻 力 大 小 并 不 一 样 ， 主 要 是 由 于 滤 材 阻 力 不 同 至 使 其 总 阻 力 不 同 。 滤 材 的 阻 力 是 由 气 流 通 过 纤 维 层 时 纤 维 的 迎 面 阻 力 造 成 的 。 下 面 介 绍 滤 纸 与 阻 力 密 切 相

6、关 的 几 个 主 要 技 术 指 标 ：（1）透气度 是 滤 纸 首 要 考 虑 的 性 能 指 标 ，滤 纸 的 透 气 度越大 说 明 透 气 性 越 好 ，原 始 阻 力 也 越 小 ，反 之 则 相 反 。 透 气 度 与 阻 力 之 间 存 在 着 相 反 的 定 性 关 系 。（2） 滤 纸 的 厚 度 能 够 限 制 滤 清 器 的 最 大 过 滤 面 积 ，也 就 是 说 增 大 滤 纸 的 有 效 过 滤 面 积 也 对 滤 清 器 的 阻 力 有 重 要 影 响 ， 这 是 因 为 增 大 有 效 过 滤 面 积 ， 穿 过 单 位 面 积 的 气 流 速 度 就 降 低

7、 ，所 以 空 滤 器 的 阻 力 就 会 变 小 。 为 了 增 大 过 滤 面 积 ，滤 芯 做 成 各 种 形 状 ，使 用 最 多 的 是 圆 柱 形 。（3） 如 果 过 滤 材 料 为 非 织 造 布 ， 它 是 以 化 学 纤 维 为 主 要 原 料 ，它 的 特 点 是 阻 力 低 、过 滤 效 率 高 、储 灰 能 力 大 ,但 是 挺 度 、强 度 差 一 些 ,为 弥 补 这 一 缺 陷 ,分 析空 气 滤 清 器 的 进 气 阻 力 主 要 由 两 部 分 组 成 ，即 滤 芯 材 料 的 阻 力 与 空 滤 器 的 结 构 阻 力 之 和 。 所 以 对 于 本 文

8、的 空 滤 器 而 言 ，全 阻 力 可 表 达 为 ：2空 气 出 口空 气 进 口图 1 空 气 滤 清 器 总 成 试 验 台 示 意 图1 灰 尘 喷 射 器 2 进 口 测 压 管 3 被 试 滤 清 器 总 成 4 出 口 测 压 管 5 绝 对内 燃 机 与 配 件 2011 年 第 1 期2较 纤 维 直 径 也 能 辨 别 阻 力 大 小 ， 纤 维 细 ， 单 位 体 积内 的 纤 维 数 量 就 多 ，气 流 围 绕 纤 维 运 动 产 生 的 阻 力 就 大 ，反 之 ，纤 维 粗 产 生 的 阻 力 就 小 。我 们 对 不 同 型 号 滤 材 的 性 能 指 标 以

9、 及 空 滤 器 的 流 量 阻 力 进 行 了 相 关 试 验 ，前 提 是 空 滤 器 其 结 构 形 式 、 透 气 度 试 验 的 测 试 压 力 、 空 滤 器 的 试 验 流 量 均 为 相 同 试 验 条 件 ，试 验 结 果 整 理 见 下 表 1。（3）若 空 滤 器 出 口 （与 对 方 的 连 接 尺 寸 ）比 空 滤器 内 滤 芯 的 出 口 直 径 小 的 多 ，可 以 采 用 变 径 管 过 渡 并 且 变 径 时 必 须 渐 渐 过 渡 ，这 种 出 气 管 结 构 是 降 低 阻 力 很 有 效 的 方 式 。 具 体 应 用 实 例 见 图 5：表 1 过 滤

10、 材 料 试 验 参 数 与 空 滤 器 阻 力 对 比 分 析图 5 图 6（4）若 空 滤 器 进 气 口 方 便 布 局 的 情 况 下 ，进 气口 可 以 采 用 偏 心 方 式 ，目 的 是 加 大 气 流 通 道 面 积 ， 这 样 能 够 减 小 气 流 在 空 滤 器 进 气 口 所 产 生 的 紊 流 ， 从 而 降 低 阻 力 。 具 体 应 用 实 例 见 图 6：我 们 对 四 种 进 气 口 偏 心 与 同 心 方 式 的 空 滤 器进 行 了 阻 力 试 验 ，前 提 是 空 滤 器 的 试 验 流 量 均 为 相 同 试 验 条 件 ，试 验 结 果 整 理 见

11、表 2。空 滤 器 的 结 构空 气 滤 清 器 的 结 构 种 类 多 种 多 样 ，一 般 我 们 主 要 采 用 改 进 空 滤 器 出 气 管 的 结 构 形 式 来 降 低 进 气 阻 力 。（1）有 时 为 了 满 足 整 车 布 局 需 要 ，空 滤 器 出 气 口 必 须 转 90，这 时 出 气 管 有 三 种 结 构 形 式 见 图 2、3、4：2.2表 2 进 气 口 偏 心 方 式 与 同 心 方 式 阻 力 对 比 分 析3 结 论 与 展 望3.1 结 论从 前 面 的 对 比 分 析 可 以 看 出 ，影 响 空 气 滤 清 器 进 气 阻 力 的 两 个 主 要

12、 因 素 中 ，过 滤 材 料 的 阻 力 对 其 进 气 阻 力 影 响 较 小 ；空 滤 器 的 结 构 阻 力 对 其 进 气 阻 力 影 响 较 大 ， 那 么 选 择 阻 力 低 的 过 滤 材 料 、 改 进 并 优 化 空 滤 器 的 结 构 是 降 低 进 气 阻 力 行 之 有 效 的 方 法 。 并 且 为 主 机 厂 选 择 合 适 的 空 气 滤 清 器 ，提 供 依 据 。3.2 展 望空 气 滤 清 器 不 论 是 采 用 何 种 原 理 、 何 种 形 式 ， 发 展 到 现 在 都 已 经 十 分 完 善 ， 由 于 环 境 保 护 的 要 求 ， 随 着 各

13、国 政 府 颁 布 的 车 辆 排 放 法 规 越 来 越 严 格 ， 进 气 消 音 系 统 已 逐 渐 提 到 日 程 ， 又 给 空 滤 器 提 出 更 高 的 要 求 ，这 无 疑 将 成 为 空 滤 器 发 展 的 主 要 方 向 ，必 然 也 是 我 们 继 续 对 空 滤 器 研 究 的 新 内 容 。参 考 文 献1 内 燃 机 滤 清 器 .中 国 内 燃 机 工 业 协 会 滤 清 器 分 会 ；中 国 汽 车 工 业 协 会 车 用 滤 清 器 委 员 会 ，2004.2 钱 翼 稷 .空 气 动 力 学 .北 京 航 空 航 天 大 学 出 版 社 ，2004.3 JB

14、/T 9747-2005，内 燃 机 空 气 滤 清 器 性 能 试 验 方 法 .图 2 图 3 图 4对 以 上 三 种 结 构 的 出 气 管 进 行 了 进 气 阻 力 试验 ， 前 提 条 件 是 空 滤 器 内 部 结 构 形 式 是 相 同 的 ，根 据 试 验 结 果 得 出 的 阻 力 变 化 见 阻 力 曲 线 图 。我们从阻 力 曲线图中 可 以很直 观 的 看 到 ： 图 2 采用 两节呈 直 角 形 式 的 出 气 管 ， 气 流 经 过 出 气 管 所 产 生 的 紊 流 相 对 比 较 剧 烈 ，所 以 阻 力 最 大 ；图 3 采 用 三 节 过 渡 形式的 出

15、 气 管 ， 气 流 经 过 出 气 管 所 产 生 的 紊 流 相 对 比 较 缓 慢 ，所 以 阻 力 较 小 ；图 4 采 用 圆 弧 过 渡 形 式 的 出 气 管 ，气 流 经 过 出 气 管 几 乎 不 产 生 紊 流 ，所 以 阻 力 最 小 。（2）空 滤 器 出 气 口 的 尺 寸 尽 可 能 的 接 近 空 滤 器 内 滤 芯 的 出 口 直 径 ，也 就 是 说 空 滤 器 出 气 口 与 内 滤 芯 的 尺 寸 尽 量 一 致 。 这 也 是 降 低 阻 力 的 一 种 方 式 。偏 心 方 式 阻 力 （kPa） 同 心 方 式 阻 力 （kPa）2.12 2.442.25 2.572.19 2.362.04 2.28过 滤 材 料 透 气 度 （L/min cm2） 厚 度 （mm） 空 滤 器 阻 力 （kPa）FK3517 空 气 滤 纸 7.21 1.19 2.47P191033 空 气 滤 纸 8.63 0.74 2.34HV 进 口 空 气 滤 纸 9.57 0.45 2.19国 桥 200 空 气 滤 纸 13.35 0.56 2.08