空气滤清器设计.doc

空气滤清器的结构及设计计算 概述： 空气滤清器（以下简称空滤器）是摩托车进气系统的一个重要组成部分， 随着发动机性能的不断强化，研究表明发动机的性能、磨损及寿命与空滤装置的性能和结构有很大的关系。 滤清装置需要处理的灰尘尺寸范围1~200um，大于200 um的灰尘在空气中很快沉降，小于1 um的灰尘对机械磨损不起影响。1~5 um的灰尘过于微小，普通惯性油浴式空滤器和旋流管很难清除；5~30 um的灰尘效率高的空气滤清器很容易清除；30~200 um的灰尘，一般的粗滤器可以清除。 1、空滤器的作用： 1）净化空气，使进入发动机的空气尽可能干净，减少空气的尘砂，延长发动机寿命。 2）降低进气噪声。 3）优化匹配，使发动机发挥出最佳是性能。 2、空滤器的结构特性及工作原理： 1）空滤器的整体构造 空滤器的结构大体上分为两个部分，一是空滤器的壳体，二是滤芯（包括过滤芯元件 与支承）。有的空滤器还带有进气消声结构。空滤器壳体和空滤器盖一般由具有一定强度的塑料注塑而成，还有少部分采用金属板冲压件焊接组成。空滤器的滤芯滤材主要有3种：纸质滤芯、泡沫塑料滤芯和金属丝网滤芯。在壳体内滤芯把空滤器分为两部分，一是前腔，二是后腔。空滤器前腔入口装有进气管，外界空气通过进气管，经过滤芯的过滤，进入空滤器后腔出口，用导管与化油器相接。 2）空滤器结构形式 空滤器有单级滤清和双级滤清两种型式，对多尘砂区使用的发动机或功 率较大的摩托车应装置双级滤清系统。 可根据吸入空气的容积流量和用途，参考表一选择空滤器的结构形式。 表一 空气滤清器分类 发动机排量 （ml） 空气滤清器型式 过滤体 用途 比例数 （%） 50~125 干式 泡沫塑料滤芯 助力车、轻便摩托车 85 湿式 泡沫塑料滤芯 摩托车 65 干式 纸质滤芯 摩托车 30 125~750 湿式 泡沫塑料滤芯 摩托车 60 干式 纸质滤芯 摩托车 30 惯性油浴式 铁丝网 三轮摩托车 10 3）空滤器的过滤机理 a) 离心分离 借助旋转气流，使灰尘粒子在离心力的作用下从空气中分离出来，达到滤清目的。离心分离是粗滤器设计的理论基础。 b) 机械过滤 气流通过多孔介质滤芯，超过一定尺寸的灰尘留在介质内，类似筛网原理。按介质厚度，分为表面过滤和深度过滤。表面过滤的介质薄，滤清仅发生在表面并在表面形成灰饼，性能降低很快。如：滤纸、无纺布、滤网。 深度过滤在整个介质体积内都起作用。滤芯阻力增长慢，储灰能力增加，寿命延长。 c) 粘性吸附 介质浸油后沥干，利用油的粘性吸附粒子。如金属丝网，发泡聚氨酯等。 d) 静电沉析 静电沉析的滤清效率很高，可以除去小于0.01um的灰尘，但空滤的体积过大，在车辆上不易使用。 4)空滤器的过滤方式 常见的空滤器过滤方式有以下3种型式： 惯性式 是利用尘砂与空气质点的质量差，当空气作旋转运动或使气流急速转弯 时，尘砂因惯性力较大而被抛出。 b) 过滤式 使空气透过滤纸或金属网、丝织物等多孔性物质进行滤清，这种滤清方法能滤掉细小的尘砂。 油浴式 滤清器壳底上有机油盘，利用气流把油带到滤芯上，对空气中的尘砂起 吸附作用而过滤。 5）空气滤清器的性能 a) 流量——阻力特性 空气滤清器的阻力：由于气体流动损失和介质的粘性阻力，在空滤器进出口之间形成的压力降。 原始阻力：新空滤的阻力称为原始阻力，设计时总是希望该阻力尽可能的低。 终了阻力：空滤器在使用过程中，随着滤芯储灰量的增加，阻力不断上升，当阻力达到规定值时，空滤器需要保养，这一值称为终了阻力。终了阻力应按空滤器的储灰量和发动机允许的阻力值来确定。 空滤器的阻力受出气口尺寸影响较大。一般来说，空滤器出气口一定，通过加大空滤器容积和进口，对降低阻力作用并不明显。 c)储灰能力 空滤器达到终了阻力时所储存的灰尘量称为储灰能力（g）。储灰能力是空滤滤芯使用寿命的标志，储灰能力需在空滤试验台上测定。 6) 原始滤清效率 原始滤清效率是指在额定空气流量下，新空滤器总成所滤出的试验供给的灰尘量之比，计算公式如下： η=（ΔMS/Mf）100% 式中：η——空滤器总成原始滤清效率，%； ΔMS——试验空滤器总成滤出的试验灰尘量，g； Mf——加尘装置供给试验空滤器的灰尘量，g； 试验空滤器的原始滤清效率应符合表二的规定。 表二 空滤器总成原始滤清效率规定值 滤芯材料 原始滤清效率（%） 合格品 一等品 优等品 泡沫塑料 ≥98.0 ≥99.0 ≥99.5 纸质 ≥99.0 试