關(guān)于空氣過濾器濾清器適宜濾清效率的研究

關(guān)于空氣過濾器濾清器適宜濾清效率的研究

1. 適宜空氣過濾器濾清效率的概念

目前，各國空氣過濾器濾清器的濾清效率是指單位時間內(nèi)被空氣濾清器濾除的塵土量與隨空氣進(jìn)入空氣濾清器的塵土量的比值的百分?jǐn)?shù)。這種傳統(tǒng)的概念是用重量法來衡量濾清效率的。實質(zhì)上，進(jìn)入發(fā)動機(jī)的顆粒大小與數(shù)量直接影響發(fā)動機(jī)的使用壽命。小顆粒的塵粒進(jìn)入發(fā)動機(jī)是不會造成發(fā)動機(jī)損壞的，只有塵粒達(dá)到一定尺寸時，才會造成發(fā)動機(jī)損壞。因此，須改變原來傳統(tǒng)的濾清效率概念，而引用一個新的概念，即適宜濾清效率。所謂適宜濾清效率就是保證發(fā)動機(jī)可靠工作的zui低濾清效率。適宜濾清效率采用被空氣濾清器濾除的塵粒直徑大小和數(shù)量與隨空氣進(jìn)入空氣濾清器的塵粒直徑大小和數(shù)量之比。

適宜濾清效率把空氣濾清器的濾清能力與對發(fā)動機(jī)的保護(hù)程度統(tǒng)一起來?？諝鉃V清器就可以專門控制影響發(fā)動機(jī)使用壽命的大塵粒，對小的塵粒不予濾清。這樣，對降低空氣濾清器的進(jìn)氣阻力，減小體積，降低成本都大有好處。

2. 發(fā)動機(jī)對空氣過濾器濾清器的要求

為了充分發(fā)揮發(fā)動機(jī)的潛力，發(fā)動機(jī)廠家對空氣濾清器提出了許多要求，包括進(jìn)氣阻力、濾清效率、使用壽命、維修保養(yǎng)、尺寸、重量和成本等。

一種空氣濾清器不管應(yīng)用如何，都難免一系列彼此的折衷和讓步，但核心是濾清效率。發(fā)動機(jī)廠家往往對空氣濾清器提出過高的要求，濾清器廠家難以達(dá)到。根據(jù)適宜濾清效率的概念，現(xiàn)在工業(yè)界當(dāng)務(wù)之急是確定出不同的發(fā)動機(jī)對空氣濾清器(http://www.klcfilter。。ｃｏｍ )適宜濾清器效率值的要求，即到底多大粉塵顆粒和數(shù)量能對發(fā)動機(jī)提供可靠保護(hù)。

3. 內(nèi)燃機(jī)的磨損和微粒

內(nèi)燃機(jī)的磨損是個很復(fù)雜的問題。內(nèi)燃機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)和燃料系統(tǒng)分別裝有空氣濾清器、機(jī)油濾清器和燃油濾清器。空氣濾清器未濾除的各種塵粒和燃燒生成物主要促使氣環(huán)和氣缸上部的磨損。機(jī)油濾清器未濾除的金屬屑、通過曲軸箱通風(fēng)口進(jìn)入的大量空氣中的塵粒和從燃燒室進(jìn)入油底殼的雜物等，則主要是促使油環(huán)和氣缸下部的磨損。

各國對內(nèi)燃機(jī)的磨損作了大量的科學(xué)研究。

3.1俄羅斯

俄羅斯和前蘇聯(lián)軍方和工業(yè)部門的研究表明，灰塵顆粒的尺寸大小對發(fā)動機(jī)氣缸的磨損有重要影響。當(dāng)塵粒尺寸從3～5μm增加到15～30μm，活塞環(huán)磨損增加1～3倍；塵粒尺寸超過40μm，活塞環(huán)磨損反而下降，這主要是活塞環(huán)和氣缸之間的間隙決定的，粒子尺寸過大，進(jìn)不了間隙，就造不成磨損。

按前蘇聯(lián)國家標(biāo)準(zhǔn)гO(shè)CT8002“內(nèi)燃機(jī)空氣濾清器試驗方法”規(guī)定的石英粉，將粒子分組，研究對內(nèi)燃機(jī)氣缸與活塞環(huán)的磨損關(guān)系。粉塵粒子分成6個組別：0～4μm、4～7μm、7～10μm、10～20μm、20～40μm、40～63μm，對發(fā)動機(jī)進(jìn)行磨損試驗，每個試驗的試驗條件相同，發(fā)動機(jī)工況固定。試驗結(jié)果見圖1。

圖1 不同尺寸的石英粒子引起發(fā)動機(jī)氣缸套的徑向磨損率

1—0～4μm、2—4～7μm、3—7～10μm、4—10～20μm、5—20～40μm、6—40～63μm

圖1中，磨損率φ為氣缸的磨損值除以加入氣缸的粉塵量。

從圖1中可以看出，曲線1、2的氣缸磨損量較小，是因為7μm以下粒子尺寸?。磺€6的氣缸磨損量zui小，是因為超過40μm的粒子進(jìn)不到氣缸與活塞環(huán)之間。曲線3、4、5的粉塵粒子尺寸7～40μm，對氣缸磨損zui嚴(yán)重。

俄羅斯收集了世界各主要國家的道路粉塵和教練場的粉塵，對粉塵的成份和粒子分布進(jìn)行了分析，道路粉塵的粒子分布10～40μm的粒子占60%以上，對氣缸磨損的影響zui大。

3.2 日本

日本對發(fā)動機(jī)的磨損作了大量研究試驗。粉塵粒度與活塞環(huán)氣缸的磨損關(guān)系見圖2塵粒大小對磨損的影響。

圖2塵粒大小對磨損的影響

從圖2可以看出，20μm左右的粉塵粒子對內(nèi)燃機(jī)的磨損zui大，他們認(rèn)為應(yīng)該控制10～45μm的粉塵粒子進(jìn)入內(nèi)燃機(jī)。

4. 燃?xì)廨啓C(jī)

4.1 粉塵對燃?xì)廨啓C(jī)的影響

與活塞環(huán)式發(fā)動機(jī)不同，燃?xì)廨啓C(jī)是葉片機(jī)械，粉塵會造成燃?xì)廨啓C(jī)的壓氣機(jī)葉片、滑輪業(yè)等的侵蝕和磨損。燃?xì)廨啓C(jī)的特點是轉(zhuǎn)速高、進(jìn)氣速度高，粉塵會堵塞空氣道，降低傳熱效率，造成功率下降、過熱或者失去平衡，損壞發(fā)動機(jī)。

美國的試驗表明，粉塵1～2μm不會發(fā)生沖擊，而會造成沉積。5～7μm將導(dǎo)致腐蝕，造成壓氣機(jī)損壞。大于10μm的粉塵粒子會造成壓氣機(jī)葉片表面的沖擊，20μm的粉塵粒子對壓氣機(jī)造成的損壞zui嚴(yán)重。

4.2 對空氣濾清器過濾精度的要求

4.2.1法國某公司燃?xì)廨啓C(jī)脈沖自動清洗空氣濾清對過濾精度的要求

表1法國某公司燃?xì)廨啓C(jī)脈沖自動清洗空氣濾清對過濾精度的要

要求過濾效率：ACF 99.9%，ACC 99.99%。

從以上數(shù)據(jù)看，要求相當(dāng)苛刻，空氣濾清器很難滿足。

4.2.2美國某公司燃?xì)廨啓C(jī)脈沖自動清洗空氣過濾器濾清的要求

表2美國某公司燃?xì)廨啓C(jī)脈沖自動清洗空氣濾清的要求

5. 小結(jié)

    根據(jù)適宜濾清效率的新概念，即對發(fā)動機(jī)提供可靠保護(hù)的zui低濾清效率，空氣濾清器應(yīng)濾出對發(fā)動機(jī)造成損壞的粉塵顆?！，F(xiàn)在的關(guān)鍵是確定某一種空氣濾清器到底需要有多大的過濾精度。普遍認(rèn)為，空氣濾清器應(yīng)濾除6μm以上的粉塵顆粒，就不會造成發(fā)動機(jī)的磨損和損壞。因為一種空氣濾清器只能滿足某一種發(fā)動機(jī)的需求，這就要求發(fā)動機(jī)廠家和濾清器廠家通力合作，發(fā)動機(jī)廠家設(shè)計耐灰塵的材料，能減小磨損，并選擇合適的進(jìn)氣口位置，使進(jìn)入發(fā)動機(jī)的塵土zui少。