提高汽車空氣濾清器效能途徑

宦棟梁　王強(qiáng)

摘 ? 要：汽車空氣濾清器的效能主要包括過濾發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣中的灰塵等雜質(zhì)和降低發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣時(shí)的吸氣噪音，空氣濾清器的正常工作對(duì)于提高汽車的動(dòng)力性和舒適性具有較大幫助。汽車空氣濾清器作為汽車的三濾之一，其高效的工作對(duì)于汽車的正常運(yùn)行有著直接影響。本文通過對(duì)汽車空氣濾清器效能的分析，總結(jié)出影響其效能正常發(fā)揮的因素，研究提高汽車空氣濾清器效能的有效途徑，希望對(duì)今后相關(guān)人員提供理論依據(jù)。

關(guān)鍵詞：汽車 ?空氣濾清器 ?效能

中圖分類號(hào)：TK402 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：1674-098X（2019）06（b）-0095-02

1 ?汽車空氣濾清器的效能概述

汽車空氣濾清器是發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)的主要部件，其效能除了大眾廣為熟知的過濾發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣，凈化空氣中的灰塵等雜質(zhì)外，還具有降低發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣時(shí)的吸氣噪音等作用?？諝鉃V清器一旦不能正常發(fā)揮其效能，一方面會(huì)導(dǎo)致進(jìn)氣阻力變大，進(jìn)而導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力性能下降，零部件磨損加劇;另一方面會(huì)導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣噪音顯著增強(qiáng)，尤其是在空氣濾清器與發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生共振時(shí)，噪音會(huì)更加明顯，從而導(dǎo)致汽車經(jīng)濟(jì)性能和舒適性能的下降。

空氣濾清器過濾空氣雜質(zhì)的效能主要由其濾芯來保證。隨著汽車的不斷使用，濾芯必然會(huì)發(fā)生老化現(xiàn)象，最終失效。其老化速度一方面與濾芯的材質(zhì)有關(guān)，另一方面也與汽車使用環(huán)境的空氣質(zhì)量有關(guān)。此外，濾芯的日常保養(yǎng)與維護(hù)也是保證空氣濾清器過濾空氣雜質(zhì)的效能正常發(fā)揮的重要前提。而空氣濾清器降噪的效能則與空氣濾清器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、零件材質(zhì)等有關(guān)，此外，也與發(fā)動(dòng)機(jī)的外部振動(dòng)激勵(lì)，引起空氣濾清器共振息息相關(guān)。

2 ?提高汽車空氣濾清器效能途徑

由于汽車空氣濾清器的效能主要包括過濾發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣中的灰塵等雜質(zhì)和降低發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣時(shí)的吸氣噪音兩種，因此要想提高汽車空氣濾清器效能，可以從這兩大效能的影響因素上進(jìn)行改善和優(yōu)化。

2.1 提高空氣濾清器過濾空氣雜質(zhì)的效能的途徑

（1）選用合適的濾芯?？諝鉃V清器的濾芯種類繁多，大致可分為紙質(zhì)、織物和油浴三類，同類型的濾芯其材質(zhì)也存在一定差異，還需考慮與空氣濾清器外殼的匹配問題，因此切忌盲目更換濾芯。不同車型適用的濾芯種類不同，柴油發(fā)動(dòng)機(jī)一般適用油浴式空氣濾清器，而汽油機(jī)則一般選用紙質(zhì)或織物空氣濾清器。同時(shí)，為了保證空氣濾清器的良好過濾效能，濾芯需要定期更換，所以選用空氣濾清器的濾芯，還要考慮車主的經(jīng)濟(jì)預(yù)算等問題，一般建議車主最好選用原廠的標(biāo)配濾芯，當(dāng)然如果車主的汽車專業(yè)知識(shí)比較豐富，也可以自行選用適用的濾芯，更好地發(fā)揮空氣濾清器的效能，獲得更優(yōu)的駕駛樂趣。

（2）加強(qiáng)空氣濾清器日常的保養(yǎng)維護(hù)。對(duì)于紙質(zhì)濾芯，一般無(wú)需專門的維護(hù)，由于其材質(zhì)為樹脂包裹的纖維紙，紙質(zhì)濾芯的強(qiáng)度較差，受到較大的外力作用即會(huì)產(chǎn)生不可恢復(fù)的形變，導(dǎo)致濾芯破損，一般建議間隔2，3000km取出紙質(zhì)濾芯清灰即可，清灰時(shí)切忌勿用水或油液清洗，輕敲濾芯或用低壓壓縮空氣清灰最佳，且如此維護(hù)兩三次后就必須更換紙質(zhì)濾芯，否則其進(jìn)氣阻力會(huì)顯著增加。對(duì)于織物濾芯則可通過專門的清潔劑清洗積灰，然后用水沖洗干凈再陰干即可，切忌不要暴曬或用吹風(fēng)機(jī)快速晾干，否則容易導(dǎo)致紙質(zhì)濾芯變形。油浴式濾芯在日常保養(yǎng)維護(hù)時(shí)，重點(diǎn)檢查油液品質(zhì)是否能繼續(xù)使用以及空氣濾清器內(nèi)部的濾網(wǎng)的堵塞情況，及時(shí)進(jìn)行油液的更換和雜質(zhì)的清理維護(hù)工作。

（3）及時(shí)更換濾芯。不同類型的濾芯器更換的周期不同，一般來說大多數(shù)的轎車采用紙質(zhì)或織物濾芯，其更換周期一般在20000km左右，一些品質(zhì)較差的紙質(zhì)濾芯更換周期可能縮短至5000～10000km。車主如果不清楚汽車上的濾芯更換周期，可以通過以下幾種方法簡(jiǎn)單判斷是否需要更換濾芯。

①檢查濾芯是否有明顯的破損或者變形，如果有，則必須更換濾芯，有時(shí)濾芯的破損或變形并不明顯，但是會(huì)位于濾芯的邊角位置，會(huì)導(dǎo)致空氣不需過濾直接進(jìn)行進(jìn)氣管時(shí)，也許直接更換濾芯;②觀察濾芯是否有水漬或者油漬，如有，也需要更換濾芯;③觀察濾芯靠近進(jìn)氣歧管一側(cè)是否有變色，正常情況下應(yīng)為白色，但如果大面積變黑，則說明灰塵已經(jīng)滲透整個(gè)濾芯，也需要更換濾芯。此外，更換濾芯時(shí)要注意空氣濾清器外殼上螺釘?shù)难b配力矩，裝配力矩如果太大，容易導(dǎo)致濾芯變形，進(jìn)氣阻力變大，太小又容易導(dǎo)致濾芯松動(dòng)，部分空氣可能不經(jīng)過濾芯過濾直接進(jìn)行氣缸，造成缸內(nèi)加速磨損。

2.2 提高空氣濾清器降噪的效能的途徑

（1）優(yōu)化壁厚設(shè)計(jì)?？諝鉃V清器的殼體由于比較薄，其固有頻率相對(duì)較低，在汽車運(yùn)行過程中，發(fā)動(dòng)機(jī)在不同轉(zhuǎn)速下工作時(shí)產(chǎn)生的振動(dòng)很容易與空氣濾清器的殼體固有頻率重合，產(chǎn)生共振噪音。因此，在空氣濾清器的設(shè)計(jì)階段，研發(fā)人員可以通過研究其固有頻率與殼體壁厚的關(guān)系，優(yōu)化壁厚設(shè)計(jì)。目前一般通過改變空氣濾清器的上下殼體壁厚，改變其固有頻率。據(jù)相關(guān)試驗(yàn)表明，空氣濾清器壁厚每增加0.5mm，其固有頻率將大概增加10Hz。通過計(jì)算某款發(fā)動(dòng)機(jī)的常用轉(zhuǎn)速下，發(fā)動(dòng)機(jī)的振動(dòng)頻率大小，確定空氣濾清器壁厚，從而避免共振噪音。

（2）優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。進(jìn)氣氣流撞擊空氣濾清器的殼體也會(huì)產(chǎn)生的振動(dòng)噪音，此類噪音在汽車高速行駛時(shí)噪音尤為明顯。研發(fā)人員可以通過總結(jié)此噪音的變化規(guī)律，優(yōu)化空氣濾清器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，改善噪音對(duì)駕乘人員的干擾。根據(jù)研究發(fā)現(xiàn)，空氣濾清器的下殼體由于有車身的固定支撐，因此一般較少因?yàn)檫M(jìn)氣氣流撞擊而產(chǎn)生振動(dòng)噪音，而缺乏固定支撐的上殼體是主要的共振聲源，所以目前一般通過在上殼體增設(shè)加強(qiáng)筋，提高上殼體的剛度的方式來降低此類噪音的產(chǎn)生。同時(shí)，加強(qiáng)筋的設(shè)計(jì)厚度與殼體壁厚也存在一定關(guān)系，一般加強(qiáng)筋的厚度比殼體壁厚略小或等厚度時(shí)，可以取得較好的剛度提升和減振效果，太厚的加強(qiáng)筋并不能進(jìn)一步提升上殼體的剛度，反而會(huì)增加制造成本。此外，優(yōu)化壁厚和殼體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，也有效降低空氣濾清器因?yàn)榘l(fā)動(dòng)機(jī)的外部振動(dòng)激勵(lì)，產(chǎn)生共振異響的現(xiàn)象。

（3）選用合適的殼體材質(zhì)?？諝鉃V清器的殼體材質(zhì)不同，其機(jī)械性能和耐沖擊強(qiáng)度也不同。目前大多數(shù)空氣濾清器殼體采用PP+TD20的原料制成，其機(jī)械性能和耐沖擊強(qiáng)度還有提升的空間，部分對(duì)于汽車性能要求較高的車型，改為選用PP+GF30的原料制作殼體，以提高殼體的機(jī)械性能和耐沖擊強(qiáng)度，同時(shí)使用PP+GF30制作的殼體其耐熱性能也會(huì)有顯著的提高，有助于延緩殼體老化問題，延長(zhǎng)殼體的使用壽命。

3 ?結(jié)語(yǔ)

本文通過對(duì)汽車空氣濾清器效能的分析，總結(jié)出影響其效能正常發(fā)揮的濾芯材質(zhì)、濾芯的日常保養(yǎng)與維護(hù)、空氣濾清器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、零件材質(zhì)等因素，最后結(jié)合筆者工作經(jīng)驗(yàn)和專業(yè)知識(shí)提出選用合適的濾芯、加強(qiáng)空氣濾清器日常的保養(yǎng)維護(hù)、及時(shí)更換濾芯、優(yōu)化壁厚設(shè)計(jì)、優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、選用合適的殼體材質(zhì)等提高汽車空氣濾清器效能的有效途徑，希望對(duì)今后相關(guān)人員提供幫助。

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