浅谈发动机盆式粗滤器的改进

1 概述

空气滤清器总成位于发动机进气系统，作用是滤除空气中的杂质及灰尘等，为发动机提供清洁的空气，保护发动机的气缸、活塞及活塞环等，延长发动机的使用寿命。近些年，随着国家排放标准不断的提高，部分汽车厂对空气滤清器总成的原始滤清效率要求已经不在满足于标准里要求的99.5%，效率要求逐步提高到99.7%，甚至效率要求达到99.8%。同时，考虑到空气滤清器总成配套使用的工作环境条件不同，尤其是配套在农业、工程机械等空气较差的环境条件下，仅靠空气滤清器总成单独过滤，较大的杂质及灰尘很快就会附着在空气滤清器总成内部滤芯表面，在很短时间内就会造成滤芯堵塞，保养周期大大缩短，保养频繁的同时也会降低车辆性能，对发动机寿命也会造成减少。为了保证空气滤清器总成达到更好的过滤效果，减少保养频次，延长发动机寿命，因而在空气滤清器总成进气口处增加粗滤器，使含尘的空气先经过粗滤器过滤，过滤去除较大的杂质及灰尘等，然后较为干净的空气进入到空气滤清器总成中进行更细致的过滤，最后过滤干净的空气进入到发动机，保证发动机正常平稳的运转，提高车辆的工作效率，使客户在使用运行过程中感到舒适满意。随着粗滤器的逐步加装配套，各类粗滤器应市场环境需求逐步应运而生。

2 粗滤器类型特点介绍

目前，市场上较为常见的粗滤器类型分为：盆式粗滤器、转子式粗滤器和旋流管式粗滤器等。上述各粗滤器类型在结构、特点和配套使用环境等方面均有不同，客户可以根据具体需求选择性配套使用。

2.1 盆式粗滤器

盆式粗滤器的工作原理是含尘的空气从粗滤器下方经叶片总成进入到粗滤器内部，叶片总成为塑料件整体注塑成型，包含内圈、叶片及外圈，叶片在内圈与外圈之间，根据设计要求确定叶片数及角度，叶片数及角度的设计直接影响到盆式粗滤器的过滤性能。含尘的空气进入粗滤器内部后因叶片角度迅速改变气流方向，形成高速旋转涡流，将杂质及灰尘等甩进积尘盘内，而较为干净的空气则通过中间的连接管进入到空气滤清器总成中。盆式粗滤器的特点是结构较为简单，成本较低，进气阻力相对较小，但粗滤效率值并不是很高，因而盆式粗滤器在对使用环境要求不是很高的情况下，即空气质量环境不是很差的条件下配套使用的较多，是目前市场上应用较多的粗滤器类型之一。盆式粗滤器在保养时，需要将盆式粗滤器顶部螺栓松开，打开顶盖，取出塑料积尘盘，将积尘盘的杂物及灰尘等清理干净后，再依次装配还原。盆式粗滤器结构见图1示意(箭头代表含尘的空气进气方向和过滤后的杂质及灰尘等流向，后同)。

2.2 转子式粗滤器

转子式粗滤器的工作原理是含尘的空气经过粗滤器下方或周圈侧面的网格进入到粗滤器内部，经过叶片后，因叶片角度迅速改变气流方向，形成高速旋转涡流，带动粗滤器内部转子产生高速旋转，产生离心力，在离心力作用下，含尘的空气从侧面的排尘口直接排入到外面空气中，或含尘的空气从周圈侧面进入的则从转子式粗滤器底部排尘口直接排入到外面空气中，较为干净的空气则通过中间的连接管进入到空气滤清器总成中。转子式粗滤器内部的叶片同样是塑料材质，其角度设计会影响到转子式粗滤器的过滤性能。转子式粗滤器的特点是相较于盆式粗滤器，结构较为复杂，成本相对较高，进气阻力相对较大，但粗滤效率值较高，且可以实现自排尘，即车辆在行驶过程中，经转子式粗滤器过滤出含尘的空气即刻可以通过侧面排尘口排除，减少停机保养粗滤器的频次，保养方便。转子式粗滤器在农机、工程机械上应用较为广泛，适合空气环境较为恶劣的环境条件下配套使用。含尘的空气从转子式粗滤器下方进入到粗滤器内部的结构见图2示意，含尘的空气从转子式粗滤器侧面进入到粗滤器内部的结构见图3示意。

华堂村所在的嵊州市是浙江丝蚕的主产地，历来是当地主要的传统农业项目，当地农户种桑养蚕十分普遍.解放前村内办有缫丝厂，加工当地农户丝蚕生产蚕丝.

2.3 旋流管式粗滤器

企业在进行财务内控精细化管理的同时要制定相应的监管制度和机制，来促进财务内控精细化管理工作高质量、高效率的进行。但是现阶段我国企业财务内控精细化监管力度处于不充足的状态，企业所建立的监管机制与企业自身发展的需求和特点存在一定的差异，再加上企业财务内控精细化监管人员监管的力度较小，导致企业财务内控精细化管理工作的顺利实施难度加大，企业的经营管理水平提升也比较缓慢，财务管理、经营管理的风险因素仍然存在，风险发生的概率也没有下降。由此，强化企业财务内控精细化管理，提升企业经营管理水平是非常必要的。

上述提到的盆式粗滤器、转子式粗滤器和旋流管式粗滤器，通过对它们的简单介绍分析，可以比较直观的了解到它们的类型特点。其中，盆式粗滤器在市场上的应用比较广泛，随着其广泛应用，部分客户便提出了在使用过程中盆式粗滤器的底部进气部位叶片直接与大气相连，缺少防护且叶片容易被较大的杂质堵住，保养频繁，影响使用，另外因为叶片为塑料材质，甚至还会出现叶片损伤的情况。于是部分客户提出在不增加盆式粗滤器成本的条件下，对盆式粗滤器略做改进，以减少上述不良情况的出现。根据转子式粗滤器和旋流管式粗滤器的进气结构特点，可以发现转子式粗滤器和旋流管式粗滤器基本上都会在进气部位处装配带有网孔的防护罩，于是根据上述特点，便对盆式粗滤器采用增加外护罩的方式来提高盆式粗滤器在使用过程中对叶片的保护，同时外护罩又能起到先过滤空气中较大杂质及灰尘等的作用，提升了盆式粗滤器的过滤性能，延长盆式粗滤器使用寿命，并能够缩短保养周期，减少保养频次。

3 盆式粗滤器的改进

“我相信，你一定能够找到你所喜欢的学校，在那里你会学习得很快乐，而该所学校会因为你的加入而受益无穷。”

此种盆式粗滤器增加外护罩的结构见图5示意，其外护罩是由带有网孔的金属网焊接而成。其工作原理是含尘的空气从盆式粗滤器外护罩先进入，后经叶片进入到粗滤器内部后，因叶片角度迅速改变气流方向，形成高速旋转涡流，将杂质及灰尘等甩进积尘盘内，而较为干净的空气则通过中间的连接管进入到空气滤清器总成中。其结构具体为侧壁周圈采用带有网孔的金属网，根据盆式粗滤器叶片总成外径尺寸卷圆焊接成型，其中叶片总成是塑料件注塑整体成型，包含内圈、叶片与外圈，叶片在内圈与外圈之间，根据设计要求确定叶片数及角度。同时外护罩底部同样采用带有网孔的金属网，金属网中间根据盆式粗滤器的接管外径，割去相应同步直径尺寸的网片。然后将侧壁周圈卷圆焊接成型后带有网孔的金属网与底部带有网孔的金属网焊接。最后将焊接成型后的外护罩上端套入盆式粗滤器叶片总成外径端，下端与盆式粗滤器接管外径焊接固定。增加外护罩后的盆式粗滤器，从外观看去犹如“鸟笼”状，无论从侧壁周圈进气还是从底部进气，这样都能从各个进气方向起到初步过滤较大杂质及灰尘等的效果，还起到保护叶片的作用。

旋流管式粗滤器的工作原理是含尘的空气经过粗滤器周圈侧面下部的网格进入到粗滤器内部，粗滤器内部是由多个带有旋流片的塑料导流管组成，含尘的空气经过每个导流管上自带的旋流片，因旋流片角度迅速改变气流方向，形成高速旋转涡流，将含尘空气中的杂质、灰尘等落入下方的积尘口，较为干净的空气则通过中间的连接管进入到空气滤清器总成中。旋流管式粗滤器内部的多个旋流片同样是塑料材质，其角度设计同样会影响到转子式粗滤器的过滤性能。旋流管式粗滤器的特点是内部由于有多个带有旋流片的塑料导流管组成，因而相较于盆式粗滤器结构较为复杂、成本相对较高、进气阻力相对较大，成本及进气阻力同样要略大于转子式粗滤器，但旋流管式粗滤器的粗滤效率值要高于盆式粗滤器和转子式粗滤器。相对于转子式粗滤器的自排尘效果，旋流管式粗滤器则需要定期保养，需要将旋流管式粗滤器底部的积尘口打开，排出杂质及灰尘等。旋流管式粗滤器更多的是在空气环境恶劣的环境条件下配套使用，但在目前市场的综合配套使用率上要低于盆式粗滤器和转子式粗滤器。旋流管式粗滤器结构见图4示意。

这种外护罩采用的网孔金属网，其网孔大小可以根据客户的需要或自身工艺的生产情况来确定尺寸。这种外护罩结构简单，便于实行，可以根据盆式粗滤器接管的长度相对应调整外护罩的金属网高度，且成本增加低，金属网的焊接方式操作起来也较为简单，无需特殊的焊接设备，客户易于接受。同时增加外护罩，可以先滤除较大的杂质及灰尘等，对盆式粗滤器的叶片起到了一定的保护作用。

4 试验验证

对改进前后的盆式粗滤器，即带外护罩与不带外护罩的相同粗滤器进行初始流量阻力实验性能验证，在CNAS认可的国家级实验室下进行产品试验验证，采用相同流量及相同人员的条件下，最终得出的实验结果为改进后的盆式粗滤器，即带外护罩的盆式粗滤器比改进前不带外护罩的盆式粗滤器，其初始流量阻力值仅增加0.1kPa，因而可以看出改进后的盆式粗滤器对初始流量阻力值影响很小，不会造成车辆在使用运行过程中的不良影响。另外，依据国际标准ISO 5011—2020 内燃机和压缩机的进气净化设备 性能试验方法分别对盆式粗滤器、转子式粗滤器、旋流管式粗滤器及改进后的盆式粗滤器进行粗滤效率试验对比，同样在CNAS认可的国家级实验室进行产品试验验证，均采用同一款空气滤清器总成壳体，在使用同一种试验灰尘(270目石英砂)、相同流量及相同人员的条件下进行对比试验，最终得出实验结果见表1。通过粗滤效率对比表可以看出改进后的盆式粗滤器粗滤效率有较大的提高，从而延长客户保养时间，减少保养频次，增加发动机使用寿命。

5 结论

随着市场的需求，各式各样的粗滤器随之出现，相信在将来一定还会出现更具创新的粗滤器，给客户带来了更多地选择，客户可以根据使用环境、安装条件及成本等因素，选择一款适用于自身的粗滤器，从而保证车辆平稳运行，延长发动机使用寿命。本文便针对现阶段市场上常见的粗滤器做了简单介绍，同时根据市场上有部分客户对应用较为广泛的盆式粗滤器提出的建议点，进行了设计改进，采用较为方便且容易实现的方式来实现部分客户提出的建议需求。总之，各式粗滤器是为了更好的服务于车辆进气系统，实现初级过滤，降低进气含尘量，减少保养频次，延长发动机寿命，使车辆及工程机械等能够平稳运行，让客户使用满意。

[1]JB/T9755.1—2011[S]内燃机 空气滤清器 第1部分：干式空气滤清器总成技术条件.

[2]ISO 5011—2020[S]内燃机和压缩机的进气净化设备 性能试验方法.

[3]张奎.机械车辆空气预滤器研究情况与发展[J] 河南科技，2016年第3期.

[4]赵卫东.空气滤清器粗滤器的应用与设计[J] 柴油机设计与制造，2001年第4期.

[5]晓青.汽车空气滤清器的使用和维护[J] 汽车维修，2009年第5期.