淺談發(fā)動(dòng)機(jī)盆式粗濾器的改進(jìn)

1 概述

空氣濾清器總成位于發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)，作用是濾除空氣中的雜質(zhì)及灰塵等，為發(fā)動(dòng)機(jī)提供清潔的空氣，保護(hù)發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸、活塞及活塞環(huán)等，延長發(fā)動(dòng)機(jī)的使用壽命。近些年，隨著國家排放標(biāo)準(zhǔn)不斷的提高，部分汽車廠對(duì)空氣濾清器總成的原始濾清效率要求已經(jīng)不在滿足于標(biāo)準(zhǔn)里要求的99.5%，效率要求逐步提高到99.7%，甚至效率要求達(dá)到99.8%。同時(shí)，考慮到空氣濾清器總成配套使用的工作環(huán)境條件不同，尤其是配套在農(nóng)業(yè)、工程機(jī)械等空氣較差的環(huán)境條件下，僅靠空氣濾清器總成單獨(dú)過濾，較大的雜質(zhì)及灰塵很快就會(huì)附著在空氣濾清器總成內(nèi)部濾芯表面，在很短時(shí)間內(nèi)就會(huì)造成濾芯堵塞，保養(yǎng)周期大大縮短，保養(yǎng)頻繁的同時(shí)也會(huì)降低車輛性能，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)壽命也會(huì)造成減少。為了保證空氣濾清器總成達(dá)到更好的過濾效果，減少保養(yǎng)頻次，延長發(fā)動(dòng)機(jī)壽命，因而在空氣濾清器總成進(jìn)氣口處增加粗濾器，使含塵的空氣先經(jīng)過粗濾器過濾，過濾去除較大的雜質(zhì)及灰塵等，然后較為干凈的空氣進(jìn)入到空氣濾清器總成中進(jìn)行更細(xì)致的過濾，最后過濾干凈的空氣進(jìn)入到發(fā)動(dòng)機(jī)，保證發(fā)動(dòng)機(jī)正常平穩(wěn)的運(yùn)轉(zhuǎn)，提高車輛的工作效率，使客戶在使用運(yùn)行過程中感到舒適滿意。隨著粗濾器的逐步加裝配套，各類粗濾器應(yīng)市場環(huán)境需求逐步應(yīng)運(yùn)而生。

2 粗濾器類型特點(diǎn)介紹

目前，市場上較為常見的粗濾器類型分為：盆式粗濾器、轉(zhuǎn)子式粗濾器和旋流管式粗濾器等。上述各粗濾器類型在結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)和配套使用環(huán)境等方面均有不同，客戶可以根據(jù)具體需求選擇性配套使用。

2.1 盆式粗濾器

盆式粗濾器的工作原理是含塵的空氣從粗濾器下方經(jīng)葉片總成進(jìn)入到粗濾器內(nèi)部，葉片總成為塑料件整體注塑成型，包含內(nèi)圈、葉片及外圈，葉片在內(nèi)圈與外圈之間，根據(jù)設(shè)計(jì)要求確定葉片數(shù)及角度，葉片數(shù)及角度的設(shè)計(jì)直接影響到盆式粗濾器的過濾性能。含塵的空氣進(jìn)入粗濾器內(nèi)部后因葉片角度迅速改變氣流方向，形成高速旋轉(zhuǎn)渦流，將雜質(zhì)及灰塵等甩進(jìn)積塵盤內(nèi)，而較為干凈的空氣則通過中間的連接管進(jìn)入到空氣濾清器總成中。盆式粗濾器的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)較為簡單，成本較低，進(jìn)氣阻力相對(duì)較小，但粗濾效率值并不是很高，因而盆式粗濾器在對(duì)使用環(huán)境要求不是很高的情況下，即空氣質(zhì)量環(huán)境不是很差的條件下配套使用的較多，是目前市場上應(yīng)用較多的粗濾器類型之一。盆式粗濾器在保養(yǎng)時(shí)，需要將盆式粗濾器頂部螺栓松開，打開頂蓋，取出塑料積塵盤，將積塵盤的雜物及灰塵等清理干凈后，再依次裝配還原。盆式粗濾器結(jié)構(gòu)見圖1示意(箭頭代表含塵的空氣進(jìn)氣方向和過濾后的雜質(zhì)及灰塵等流向，后同)。

2.2 轉(zhuǎn)子式粗濾器

轉(zhuǎn)子式粗濾器的工作原理是含塵的空氣經(jīng)過粗濾器下方或周圈側(cè)面的網(wǎng)格進(jìn)入到粗濾器內(nèi)部，經(jīng)過葉片后，因葉片角度迅速改變氣流方向，形成高速旋轉(zhuǎn)渦流，帶動(dòng)粗濾器內(nèi)部轉(zhuǎn)子產(chǎn)生高速旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生離心力，在離心力作用下，含塵的空氣從側(cè)面的排塵口直接排入到外面空氣中，或含塵的空氣從周圈側(cè)面進(jìn)入的則從轉(zhuǎn)子式粗濾器底部排塵口直接排入到外面空氣中，較為干凈的空氣則通過中間的連接管進(jìn)入到空氣濾清器總成中。轉(zhuǎn)子式粗濾器內(nèi)部的葉片同樣是塑料材質(zhì)，其角度設(shè)計(jì)會(huì)影響到轉(zhuǎn)子式粗濾器的過濾性能。轉(zhuǎn)子式粗濾器的特點(diǎn)是相較于盆式粗濾器，結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，成本相對(duì)較高，進(jìn)氣阻力相對(duì)較大，但粗濾效率值較高，且可以實(shí)現(xiàn)自排塵，即車輛在行駛過程中，經(jīng)轉(zhuǎn)子式粗濾器過濾出含塵的空氣即刻可以通過側(cè)面排塵口排除，減少停機(jī)保養(yǎng)粗濾器的頻次，保養(yǎng)方便。轉(zhuǎn)子式粗濾器在農(nóng)機(jī)、工程機(jī)械上應(yīng)用較為廣泛，適合空氣環(huán)境較為惡劣的環(huán)境條件下配套使用。含塵的空氣從轉(zhuǎn)子式粗濾器下方進(jìn)入到粗濾器內(nèi)部的結(jié)構(gòu)見圖2示意，含塵的空氣從轉(zhuǎn)子式粗濾器側(cè)面進(jìn)入到粗濾器內(nèi)部的結(jié)構(gòu)見圖3示意。

華堂村所在的嵊州市是浙江絲蠶的主產(chǎn)地，歷來是當(dāng)?shù)刂饕膫鹘y(tǒng)農(nóng)業(yè)項(xiàng)目，當(dāng)?shù)剞r(nóng)戶種桑養(yǎng)蠶十分普遍.解放前村內(nèi)辦有繅絲廠，加工當(dāng)?shù)剞r(nóng)戶絲蠶生產(chǎn)蠶絲.

2.3 旋流管式粗濾器

企業(yè)在進(jìn)行財(cái)務(wù)內(nèi)控精細(xì)化管理的同時(shí)要制定相應(yīng)的監(jiān)管制度和機(jī)制，來促進(jìn)財(cái)務(wù)內(nèi)控精細(xì)化管理工作高質(zhì)量、高效率的進(jìn)行。但是現(xiàn)階段我國企業(yè)財(cái)務(wù)內(nèi)控精細(xì)化監(jiān)管力度處于不充足的狀態(tài)，企業(yè)所建立的監(jiān)管機(jī)制與企業(yè)自身發(fā)展的需求和特點(diǎn)存在一定的差異，再加上企業(yè)財(cái)務(wù)內(nèi)控精細(xì)化監(jiān)管人員監(jiān)管的力度較小，導(dǎo)致企業(yè)財(cái)務(wù)內(nèi)控精細(xì)化管理工作的順利實(shí)施難度加大，企業(yè)的經(jīng)營管理水平提升也比較緩慢，財(cái)務(wù)管理、經(jīng)營管理的風(fēng)險(xiǎn)因素仍然存在，風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生的概率也沒有下降。由此，強(qiáng)化企業(yè)財(cái)務(wù)內(nèi)控精細(xì)化管理，提升企業(yè)經(jīng)營管理水平是非常必要的。

上述提到的盆式粗濾器、轉(zhuǎn)子式粗濾器和旋流管式粗濾器，通過對(duì)它們的簡單介紹分析，可以比較直觀的了解到它們的類型特點(diǎn)。其中，盆式粗濾器在市場上的應(yīng)用比較廣泛，隨著其廣泛應(yīng)用，部分客戶便提出了在使用過程中盆式粗濾器的底部進(jìn)氣部位葉片直接與大氣相連，缺少防護(hù)且葉片容易被較大的雜質(zhì)堵住，保養(yǎng)頻繁，影響使用，另外因?yàn)槿~片為塑料材質(zhì)，甚至還會(huì)出現(xiàn)葉片損傷的情況。于是部分客戶提出在不增加盆式粗濾器成本的條件下，對(duì)盆式粗濾器略做改進(jìn)，以減少上述不良情況的出現(xiàn)。根據(jù)轉(zhuǎn)子式粗濾器和旋流管式粗濾器的進(jìn)氣結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，可以發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)子式粗濾器和旋流管式粗濾器基本上都會(huì)在進(jìn)氣部位處裝配帶有網(wǎng)孔的防護(hù)罩，于是根據(jù)上述特點(diǎn)，便對(duì)盆式粗濾器采用增加外護(hù)罩的方式來提高盆式粗濾器在使用過程中對(duì)葉片的保護(hù)，同時(shí)外護(hù)罩又能起到先過濾空氣中較大雜質(zhì)及灰塵等的作用，提升了盆式粗濾器的過濾性能，延長盆式粗濾器使用壽命，并能夠縮短保養(yǎng)周期，減少保養(yǎng)頻次。

3 盆式粗濾器的改進(jìn)

“我相信，你一定能夠找到你所喜歡的學(xué)校，在那里你會(huì)學(xué)習(xí)得很快樂，而該所學(xué)校會(huì)因?yàn)槟愕募尤攵芤鏌o窮?！?/p>

此種盆式粗濾器增加外護(hù)罩的結(jié)構(gòu)見圖5示意，其外護(hù)罩是由帶有網(wǎng)孔的金屬網(wǎng)焊接而成。其工作原理是含塵的空氣從盆式粗濾器外護(hù)罩先進(jìn)入，后經(jīng)葉片進(jìn)入到粗濾器內(nèi)部后，因葉片角度迅速改變氣流方向，形成高速旋轉(zhuǎn)渦流，將雜質(zhì)及灰塵等甩進(jìn)積塵盤內(nèi)，而較為干凈的空氣則通過中間的連接管進(jìn)入到空氣濾清器總成中。其結(jié)構(gòu)具體為側(cè)壁周圈采用帶有網(wǎng)孔的金屬網(wǎng)，根據(jù)盆式粗濾器葉片總成外徑尺寸卷圓焊接成型，其中葉片總成是塑料件注塑整體成型，包含內(nèi)圈、葉片與外圈，葉片在內(nèi)圈與外圈之間，根據(jù)設(shè)計(jì)要求確定葉片數(shù)及角度。同時(shí)外護(hù)罩底部同樣采用帶有網(wǎng)孔的金屬網(wǎng)，金屬網(wǎng)中間根據(jù)盆式粗濾器的接管外徑，割去相應(yīng)同步直徑尺寸的網(wǎng)片。然后將側(cè)壁周圈卷圓焊接成型后帶有網(wǎng)孔的金屬網(wǎng)與底部帶有網(wǎng)孔的金屬網(wǎng)焊接。最后將焊接成型后的外護(hù)罩上端套入盆式粗濾器葉片總成外徑端，下端與盆式粗濾器接管外徑焊接固定。增加外護(hù)罩后的盆式粗濾器，從外觀看去猶如“鳥籠”狀，無論從側(cè)壁周圈進(jìn)氣還是從底部進(jìn)氣，這樣都能從各個(gè)進(jìn)氣方向起到初步過濾較大雜質(zhì)及灰塵等的效果，還起到保護(hù)葉片的作用。

旋流管式粗濾器的工作原理是含塵的空氣經(jīng)過粗濾器周圈側(cè)面下部的網(wǎng)格進(jìn)入到粗濾器內(nèi)部，粗濾器內(nèi)部是由多個(gè)帶有旋流片的塑料導(dǎo)流管組成，含塵的空氣經(jīng)過每個(gè)導(dǎo)流管上自帶的旋流片，因旋流片角度迅速改變氣流方向，形成高速旋轉(zhuǎn)渦流，將含塵空氣中的雜質(zhì)、灰塵等落入下方的積塵口，較為干凈的空氣則通過中間的連接管進(jìn)入到空氣濾清器總成中。旋流管式粗濾器內(nèi)部的多個(gè)旋流片同樣是塑料材質(zhì)，其角度設(shè)計(jì)同樣會(huì)影響到轉(zhuǎn)子式粗濾器的過濾性能。旋流管式粗濾器的特點(diǎn)是內(nèi)部由于有多個(gè)帶有旋流片的塑料導(dǎo)流管組成，因而相較于盆式粗濾器結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜、成本相對(duì)較高、進(jìn)氣阻力相對(duì)較大，成本及進(jìn)氣阻力同樣要略大于轉(zhuǎn)子式粗濾器，但旋流管式粗濾器的粗濾效率值要高于盆式粗濾器和轉(zhuǎn)子式粗濾器。相對(duì)于轉(zhuǎn)子式粗濾器的自排塵效果，旋流管式粗濾器則需要定期保養(yǎng)，需要將旋流管式粗濾器底部的積塵口打開，排出雜質(zhì)及灰塵等。旋流管式粗濾器更多的是在空氣環(huán)境惡劣的環(huán)境條件下配套使用，但在目前市場的綜合配套使用率上要低于盆式粗濾器和轉(zhuǎn)子式粗濾器。旋流管式粗濾器結(jié)構(gòu)見圖4示意。

這種外護(hù)罩采用的網(wǎng)孔金屬網(wǎng)，其網(wǎng)孔大小可以根據(jù)客戶的需要或自身工藝的生產(chǎn)情況來確定尺寸。這種外護(hù)罩結(jié)構(gòu)簡單，便于實(shí)行，可以根據(jù)盆式粗濾器接管的長度相對(duì)應(yīng)調(diào)整外護(hù)罩的金屬網(wǎng)高度，且成本增加低，金屬網(wǎng)的焊接方式操作起來也較為簡單，無需特殊的焊接設(shè)備，客戶易于接受。同時(shí)增加外護(hù)罩，可以先濾除較大的雜質(zhì)及灰塵等，對(duì)盆式粗濾器的葉片起到了一定的保護(hù)作用。

4 試驗(yàn)驗(yàn)證

對(duì)改進(jìn)前后的盆式粗濾器，即帶外護(hù)罩與不帶外護(hù)罩的相同粗濾器進(jìn)行初始流量阻力實(shí)驗(yàn)性能驗(yàn)證，在CNAS認(rèn)可的國家級(jí)實(shí)驗(yàn)室下進(jìn)行產(chǎn)品試驗(yàn)驗(yàn)證，采用相同流量及相同人員的條件下，最終得出的實(shí)驗(yàn)結(jié)果為改進(jìn)后的盆式粗濾器，即帶外護(hù)罩的盆式粗濾器比改進(jìn)前不帶外護(hù)罩的盆式粗濾器，其初始流量阻力值僅增加0.1kPa，因而可以看出改進(jìn)后的盆式粗濾器對(duì)初始流量阻力值影響很小，不會(huì)造成車輛在使用運(yùn)行過程中的不良影響。另外，依據(jù)國際標(biāo)準(zhǔn)ISO 5011—2020 內(nèi)燃機(jī)和壓縮機(jī)的進(jìn)氣凈化設(shè)備 性能試驗(yàn)方法分別對(duì)盆式粗濾器、轉(zhuǎn)子式粗濾器、旋流管式粗濾器及改進(jìn)后的盆式粗濾器進(jìn)行粗濾效率試驗(yàn)對(duì)比，同樣在CNAS認(rèn)可的國家級(jí)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行產(chǎn)品試驗(yàn)驗(yàn)證，均采用同一款空氣濾清器總成殼體，在使用同一種試驗(yàn)灰塵(270目石英砂)、相同流量及相同人員的條件下進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)，最終得出實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表1。通過粗濾效率對(duì)比表可以看出改進(jìn)后的盆式粗濾器粗濾效率有較大的提高，從而延長客戶保養(yǎng)時(shí)間，減少保養(yǎng)頻次，增加發(fā)動(dòng)機(jī)使用壽命。

5 結(jié)論

隨著市場的需求，各式各樣的粗濾器隨之出現(xiàn)，相信在將來一定還會(huì)出現(xiàn)更具創(chuàng)新的粗濾器，給客戶帶來了更多地選擇，客戶可以根據(jù)使用環(huán)境、安裝條件及成本等因素，選擇一款適用于自身的粗濾器，從而保證車輛平穩(wěn)運(yùn)行，延長發(fā)動(dòng)機(jī)使用壽命。本文便針對(duì)現(xiàn)階段市場上常見的粗濾器做了簡單介紹，同時(shí)根據(jù)市場上有部分客戶對(duì)應(yīng)用較為廣泛的盆式粗濾器提出的建議點(diǎn)，進(jìn)行了設(shè)計(jì)改進(jìn)，采用較為方便且容易實(shí)現(xiàn)的方式來實(shí)現(xiàn)部分客戶提出的建議需求?？傊?，各式粗濾器是為了更好的服務(wù)于車輛進(jìn)氣系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)初級(jí)過濾，降低進(jìn)氣含塵量，減少保養(yǎng)頻次，延長發(fā)動(dòng)機(jī)壽命，使車輛及工程機(jī)械等能夠平穩(wěn)運(yùn)行，讓客戶使用滿意。

[1]JB/T9755.1—2011[S]內(nèi)燃機(jī) 空氣濾清器 第1部分：干式空氣濾清器總成技術(shù)條件.

[2]ISO 5011—2020[S]內(nèi)燃機(jī)和壓縮機(jī)的進(jìn)氣凈化設(shè)備 性能試驗(yàn)方法.

[3]張奎.機(jī)械車輛空氣預(yù)濾器研究情況與發(fā)展[J] 河南科技，2016年第3期.

[4]趙衛(wèi)東.空氣濾清器粗濾器的應(yīng)用與設(shè)計(jì)[J] 柴油機(jī)設(shè)計(jì)與制造，2001年第4期.

[5]曉青.汽車空氣濾清器的使用和維護(hù)[J] 汽車維修，2009年第5期.