1、影响空气滤清器进气阻力的因素国防科技工业颗粒度一级计量站 李刚摘要 ： 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
2、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 ， 归纳了其中的主要影响因素 ， 讨论了阻力的变化规律。 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
3、。所以对于本文的空滤器而言，全阻力可表达为： P P1 P2 （ 1）式中： P1 滤材的阻力， Pa； P2 空滤器的结构阻力， Pa；下面分别介绍这两部分对其阻力产生的影响。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 对滤 清器 ； 6 空 气流 量计 ； 7 空 气流 量控 制装 置； 8 抽 气机 ； 9 压 差测 量装 置。（一）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
4、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
5、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，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 ,将滤纸作底衬 ,形成滤纸和非织造布的复合材料 。 比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
6、指标以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。表 1过滤材 料试验参 数与空滤 器阻力对 比分析过滤材 料 透气度 L/min cm2 厚度 mm空滤器 阻力 kPaFK3517空气滤 纸 7.211.192.47P191033空气滤 纸 8.630.742.34HV进口空 气滤纸 9.570.452.19国桥 200空气滤 纸 13.350.562.08（二）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
7、 满足整 车布局 需要， 空滤器 出气口 必须转 900，这 时出气 管有三种结构形式（见图 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 ，
8、 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。 （ 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。具体应用实例见下图（图 5） ：（ 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
9、为相同试验条件，试验结果整理见下表 2。表 2 进气口 偏心方式 与同心方 式阻力对 比分析偏心方 式阻力 （ kPa） 同心方 式阻力（ kPa）2.12 2.442.25 2.572.19 2.362.04 2.28结论与展望结论 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。 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 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。钱翼稷 .空气动 力学 .北京航 空航天大 学出版社 ， 2004。JB/T9747-2005，内燃 机空气滤 清器性能 试验方法 。GB/T458-2008，纸和 纸板透气 度的测定 。GB/T451.3-2002，纸和 纸板厚度 的测定。
