汽车售后市场用汽油滤清器开发质量标准比对和试验验证

魏思宇 李旭

摘 要：汽车尾气中含有大量颗粒物，随意排放必将对环境造成严重的污染。将进入发动机的空气通过空气滤清器进行过滤，得到的清洁空气可以使燃料燃烧得更充分，排放的汽车尾气中所含的颗粒物就会减少。此外，发动机气缸的磨损也会得到减轻，进而延长了发动机的使用寿命。但同时，空气滤清器也会增大发动机的能耗，为此，众多学者设法通过改进空气滤清器的结构来获得更小的压力损失。

关键词：售后市场;汽油滤清器;安全性;标准

引言

气滤清器主要用于气动机械、内燃机械等领域，作用是为这些机械设备提供清洁的空气，以防这些机械设备在工作中吸入带有杂质颗粒的空气而被磨蚀和损坏。空气滤清器主要指标为原始进气阻力、原始滤清效率、粗滤效率、实验室寿命，原始进气阻力决定整车油耗，原始滤清效率决定着发动机的寿命周期[1]，现在对原始滤清器效率要求越来越高，粗滤效率及实验室寿命决定空气滤清器整个寿命周期，关系到用户车辆使用成本，而空气滤清器产品开发过程中，必须通过相应措施，确保产品满足要求，本文列出了产品开发过程中要点，从产品设计、分析验证、实验验证进行要点控制，确保产品性能满足要求。

1新型空气滤清器的结构设计

对于现有的传统空气滤清器，其过滤效率与压力损失难以兼顾，通过改进结构提升了过滤效率也会相应增加压力损失，特别对于重型车，进气的压力损失非常大。除此之外，滤清器中滤芯容易破损，这导致了产品寿命较短，不断更换滤芯，也增加了车辆的保养成本。为解决传统空气滤清器中客观存在的上述问题，本文提出了在内部增加锥体结构来构建一种新型滤清器的设想，其几何模型。

当空气从滤清器的入口进入后形成旋流，一部分会分散到主滤芯的四周，该部分空气通过主滤芯进行过滤，清洁空气进入滤筒内部，进而由出口排出;另一部分空气流入到滤清器的底部，该部分气体的过滤任务由锥体结构承担，最后再通过出口排出。很显然，这种过滤方式可有效增加过滤面积，对过滤效率的提升提供帮助，还能减低压力损失。

2汽油滤清器标准比对

2.1汽油滤清器标准分析

目前汽车行业应用较为广泛的汽油滤清器标准主要为QC/T918-2013《汽车用汽油滤清器试验方法》和QC/T48-2013《汽车电喷汽油机汽油滤清器总成试验条件》。QC/T918-2013《汽车用汽油滤清器试验方法》标准的技术内容主要参考日本工业标准JISD1608-1993《汽车汽油机用燃油滤清器试验方法》，并参考了德、日、美多家引进产品对试验条件的要求以及JISD1601-1995《汽车部件振动试验方法》。该标准主要规定了汽车用汽油滤清器总成性能试验方法，增强滤清器性能试验的可比性和可参考性，重点介绍了气压密封性试验、压力降-流量特性试验、滤清效率和储灰能力试验、滤芯耐高压降试验、滤清器耐破损试验、液力脉冲疲劳试验、振动疲劳试验、冷热交变试验、滤清器在汽油和乙醇混合液中的浸泡试验以及滤清器在汽油和甲醇混合液中的浸泡试验，包括试验设备、试验条件和试验步骤等。

2.2原始滤清效率

原始滤清效率是指裝有新滤芯的总成按规定的试验方法滤除特定试验灰尘的能力，以滤除灰尘的质量占加入灰尘的质量百分比（%）来表示。原始滤清效率标准要求仍是采用《QC/T770-2006汽车用干式空气滤清器总成技术条件》[2]中的要求，效率为99.7%，但是好多主机厂对目前效率要求越来越高，阻力要求越来越低，大流量成发展趋势。空气滤清器原始滤清效率要求高于标准要求，提高至99.8%以上;国六阶段车型进气系统更是要求空气滤清器最大通过颗粒直径达到20um;传统滤纸已经无法满足设计需求，纳米滤纸由此而生，设计开发过程中必须充分了解客户需求，注意滤纸的选择。

2.3新型空气滤清器与传统空气滤清器流场的对比

具有一定初速度的气流进入到滤清器时，必然会对滤芯产生冲击，一定时间后，就会造成滤芯破损。相比于传统滤清器，新型滤清器由于增加了一个椎体结构，减小了风速，这将使得滤芯的寿命得到延长。此外，传统滤清器的壳体四周，气流的速度分布很不均匀，而增加了椎体结构以后，起到了分流作用，很好地改善了均匀性，这也意味着气流得到了更好的分布，充满了整个滤清器，过滤效率将会得到提升。

3汽车售后市场用汽油滤清器标准试验验证分析

（1）总成气密性验证试验。T/CPQSA0001-2020要求：在500kPa的气压下，保压时间不少于30s，总成不允许渗漏。验证试验后，原厂配件A、售后零部件B和售后零部件C三者均无泄漏，满足总成气密性要求。（2）软件分析，目前有很大进展，国内技术已经成熟，但是分析结果往往与实际出入较大，我国专业人士，通过不断优化分析条件，但是至今仍未有能够准确定量的方法，特别是在进气系统的CFD分析中，牵扯到产品成型工艺，从而分析结果与实际出入较大;而软件分析能够对产品设计阶段提供有力支撑，但是产品性能最终仍需试验验证。（3）总成的耐高压降验证试验。T/CPQSA00012020要求：将配置好的浓缩杂质油按一定速率加入滤清器，被试滤清器压差达到100kPa时保持5min后停止试验;若中途压力降突然下降，则应终止试验;试验后样品应保持完好，无明显形变。验证试验后，原厂配件A、售后零部件B和售后零部件C样品保持完好，无明显形变，满足总成的耐高压降要求。（4）原始进气阻力，原始进气阻力是额定空气流量时，新的完整试验件的进气阻力/压力损失，原始进气阻力直接关系到整车油耗，为了降低开发费用，需要通过软件进行CFD分析，来确定设计的产品是否可行，而通常进气系统CFD常规软件有ANSYSFluent、STAR-CCM，通过软件对设计的产品进行分析，对产品设计优化提供重要理论支撑。（5）总成的耐腐蚀性验证试验。T/CPQSA00012020要求：将被试滤清器放入体积百分比80%无铅汽油+20%变性燃料乙醇中，在室温下浸泡96h，进行外观检验和气密性检验;再用同样的办法进行50%无铅汽油+50%工业甲醇混合液浸泡试验;试验后，不允许有开裂、变形、渗漏等缺陷。验证试验后，原厂配件A、售后零部件B和售后零部件C样品均无开裂、变形、渗漏等缺陷，满足总成的耐腐蚀性要求。（6）通过数值模拟及仿真研究得出了空气滤清器内、外径为150、170mm时，整体结构优化后流通阻力损失为13.38kPa，降低了68.5%，速度值为137m/s，降低了44.7%，流通阻力损失较低、空气流动均匀度高、过滤效果较好，同时速度产生的速度冲击力较小，空气滤清器使用寿命更长。

结束语

（1）本文提出了的带有内部锥体结构的新型空气滤清器可提升流场的均匀性，这有利于提高过滤效率，减小过滤负荷，延长产品使用寿命;（2）新型空气滤清器可显著降低压力损失，降幅可达20%;（3）采用k-ε模型及多孔介质模型对空气滤清器流场进行模拟具有可行性，模拟结果与实验值之间误差不超过11.32%。

参考文献：

[1]陈琦.以高品质的滤清器产品“征服”售后市场[J].汽车与配件，2019（24）：38.

[2]陈琦.UFI滤清器集团以ARGENTIUM过滤器展现技术风采[J].汽车与配件，2019（24）：39.

[3]吴昊，钟自锋.轻卡燃油滤清器支架振动分析及其优化设计[J].机械强度，2019，41（06）：1509-1514.