汽车过滤器讲解课件

1、汽车过滤器简介分类其中，前三种过滤器用于发动机的过滤，机油过滤器作用于汽车的润滑系统，燃油过滤器作用于汽车的动力系统，第四种用于空调系统的过滤。机油过滤器 机油过滤器位于发动机润滑系统中，它的上游是机油泵，下游是发动机中需要润滑的各零部件。其作用是防止发动机因为杂质颗粒的作用而磨损和破坏。这些杂质颗粒有从外面空气中通过空气过滤器进入的一些微细颗粒、有发动机运行过程中因为磨损产生的金属碎屑以及燃料燃烧产生的煤烟颗粒。机油可以减少轴承、部件的间隙以及运动部分之间的摩擦。如果清洁油液中含有杂质颗粒，会引起发动机部件之间的磨损，造成发动机性能的破坏。机油过滤器 机油过滤器的工作原理一般按杂质过滤方法分

2、为三种：机械分离、离心分离和磁性吸附。 离心分离指机油通过一个高速旋转的转子，使油中杂质受离心力作用被甩向转子内壁，从而从机油中分离出来。 磁性吸附是利用永久磁铁的磁性力将机油中的铁质粒子吸附，不让它们在机油润滑系统中来回循环，危害发动机零部件。 机械分离按其作用形式又可分为纯机械分离、架空分离和吸附分离等三种，纯机械分离常见的有滤网过滤，即以一定孔径滤材过滤机械杂质和油泥，粒径大于滤孔的杂质被滤材阻拦而过滤掉。架空分离是指有n个小粒子附着于滤孔内壁上粒子并逐渐增多，使滤孔逐渐变小，形成架空现象，使过滤出来的粒子尺寸小于滤孔尺寸。由于机油中粒子形状多数是不规则的，所以架空现象易于形成。另外对于

3、机油中的胶性物质，常粘附在滤材表面或滤孔内壁形成吸附。而真实的过滤情况，一般来说不是单一原理的作用，而可能是上述几种的组合。机油过滤器性能指标：流量阻力特性。在额定的流量下过滤器前后产生的压差，也是压力损失值，它的数值越小表示过滤器通过性越好。额定流量一般这样取：如果用户提供机油泵设计流量或新机油泵实测流量，则过滤器流量可取机油泵流量值的5060%；也有用户向过滤器设计者提供内燃机主油道的设计流量。在这种情况下，过滤器的流量值应定在主油道设计流量的1.52.0倍。一般要求全流式过滤器在通过额定流量时的原始阻力不应大于0.025MPa。 发动机在工作和冷却过程中，机油的温度变化范围很大，一般是从

4、0300不等，在剧烈的温度变化下，机油的浓度也会发生相应的变化，这将影响到机油的过滤流量。优质机油过滤器的过滤材料能够在剧烈的温度变化下，不但有效的过滤机油中的杂质同时还能保证足够的流量。机油过滤器原始过滤效率特性。过滤器必须能滤出一定尺寸一定数量的杂质粒子，对新滤芯测定其过滤效率，称为原始过滤效率。在使用中由于滤芯表面上逐渐堆积起来杂质层，过滤效率愈来愈高，所以，滤芯在整个使用寿命期内的累积平均效率要大于原始效率。 汽车机油过滤器要求能滤除所有30m的颗粒，所以对于一般的机油过滤器而言，其过滤效率要达到80%及以上。机油过滤器寿命特性。一个新滤芯从开始使用到堵塞，即滤芯前后压力差达到过滤器旁

5、通阀开启压力的70%（一般开启压力为100kPa20kPa）。在堵塞寿命试验台上测定过滤器寿命时，需在试验油中匀速加入试验杂质，倍速地模拟滤芯实际使用条件下堵塞。在试验过程中，每隔20 或30min记录过滤器前后压力差，当压力差达到70 kPa 时，试验终止，到这时为止的小时数（寿命时间）或已加入的试验杂质总量（容灰量），即作为评价过滤器寿命的指标，在寿命试验过程中，还可以定时测定过滤器的过滤效率，称为累积过滤效率，代表过滤器在堵塞过程中过滤效率的变化。机油过滤器汽车机油过滤器要求：能滤除所有30m的颗粒机油流量符合发动机的机油需求量更换周期长于机油的寿命过滤精度符合保护发动机和减少磨损的要求

6、容灰量大，适合恶劣环境，能适应较高的机油温度和腐蚀（一般机油里含有硫、磷等杂质，呈微酸性）过滤机油的压差越低越好，使机油通过顺畅除了以上的要求以外，汽车机油过滤器在机械强度也有一定要求:抗压能力，机油过滤器在使用中要受到发动机冷却状态下波动压力的作用，这就要求过滤器壳体、密封圈及滤芯高压波动的抗压能力抗震能力，发动机在工作时易和过滤器安装结构产生共振现象，这就要求过滤器具有一定的抗震能力，能防止漏油和疲劳损坏的现象机油过滤器 市场上常用的汽车机油过滤材料有植物纤维(棉木浆纸)、无机纤维(玻璃纤维非织造布)和化学纤维(各种化纤非织造布)。目前使用量最大的机油过滤材料是棉木浆纸，主要因为棉木浆纸是

7、植物纤维，绿色、环保，并且可降解，符合低污染和环保的要求。机织物和非织造布可以实现杂质颗粒的过滤效果。与机织物过滤材料相比，非织造布具有较大的透气率、较多的单位面积孔数、较好的过滤效果，这些优越性能使得非织造布过滤材料的使用量呈现快速增加的趋势。 随着过滤材料的进一步发展，多层复合过滤材料逐渐出现，两层复合结构的过滤材料是由PP溶喷纤维形成的表层和化学粘合PET纤维形成的底层,并且通过PE粉末利用热粘合方法加固制备两层复合过滤材料。三层复合结构的过滤材料是由纺粘PET层、溶喷PP层、化学粘合PET层,通过超声波进行粘合。 以下是十种市场上常用的汽车机油滤清器滤芯：国产的聚醋非织造布1#、韩国科

8、龙ICOLON的聚酯非织造布2#、韩国奥斯龙AHLSTROM的棉木衆纸3#、美国兰德公司LYPORE的玻璃纤维非织造布4#、意大利奥斯龙公司AHLSTROM的玻璃纤维非织造布5#、国产的聚酯非织造布6#和7#、美国HV公司的棉木奖纸8#、韩国奥斯龙AHLSTROM棉木装纸9#、国产棉木叛纸10#。接下来将就这10种常见的过滤材料讨论机油过滤材料的相关性质。 机油过滤器 下图中(a)、(b)、(c)、(d)、(e)、(f)、(g)、(h)、(i)、(j)分别是 1#、2#、3#、4#、5#、6#、7#、8#、9#、10# ，(k)是实际样品。可以看出这些机油过滤材料均是多孔材料,具有较好的孔隙特

9、点,纤维呈现三维杂乱排列 将这十种机油过滤材料比较后发现,5#玻璃纤维非织造布具有最小的过滤精度。5#玻璃纤维非织造布具有最好过滤效果,是由于具有较小的纤维直径、较小的孔径、较大的孔隙率、较小的厚度和定量、较大的透气率，不足之处是断裂强力及伸长较小。9#棉木浆纸的过滤精度最大，过滤效果最差。主要原因是纤维直径较大、孔径较大，孔隙率较小。 由此可以推断出，开发新的汽车机油过滤材料要具备:(1)较小的纤维直径;(2)较小的孔径;(3)较大的孔隙率;(4)较小的厚度和定量;(5)较大的透气率;(6)较大的断裂强力及断裂伸长(满足后期将过滤材料制备成滤清器的折叠和使用要求)。机油过滤器机油过滤器机油过

10、滤器 过滤材料的不同制备方法，其中非织造布的制备工艺有干法成网和湿法成网，干法成网主要有气流成网、梳理成网、纺粘法、培喷法和静电纺丝法，湿法成网主要是纸。机油过滤器燃油过滤器 燃油滤清器有汽油滤清器、柴油滤清器和天然气滤清器三类，汽车发动机使用的是汽油过滤器。油箱中的燃油或多或少都含有水分和氧化铁、粉尘等固体杂质,若不将它们除去,最终将会造成发动机磨损、油路堵塞等故障,甚至出现熄火现象，燃油过滤器的作用就是去除燃油中的杂质成分，从而能减少机械磨损,保护油泵油嘴、活塞环等,防止燃油系统堵塞特别是喷油嘴的阻塞,确保发动机稳定运行,进而提高系统的可靠性。结构 滤清器从其结构形式上来讲可分为三类:直进

11、直出式、带回油管路式和集成油泵总成式，其结构形式下图所示。直进直出式汽油滤清器比较简单,其结构一端为进油口,一端为出油口。带回油管路式的汽油滤清器与直进直出式相比,它自身带有一个回油管,回油管主要是把喷油导管内剩余的燃油回流到油箱。集成油栗总成式汽油滤清器它是由汽油泵、泄压阀、滤清器与浮子感应器组成。其优点在于直径大、燃油通过率高、不易堵塞;其缺点主要是成本较高、更换难度大。就目前的汽车市场来讲,应用最广的是直进直出式,因为其结构简单、成本低、更换和维修均方便。 左图为直进直出式过滤器产品的基本结构,一般来讲它主要由外壳、端盖、过滤腔、滤芯、弹簧、进油管、出油管、防尘盖、密封垫、出油口、进油口

12、等组成。通过对大多数该类产品的结构解剖可知,一般均是将密封圈、端盖和壳体铆合在一起,滤芯的一端紧贴在壳体内的出口端,滤芯的另一端与密封圈粘结为一体。再由弹賛将其来固定滤芯,并确保滤芯与进口端靠紧,最终通过煙接方式将所有的各组件组装为一体,确保整体的功能要求。其中,外壳主要是通过旋压技术加工而成,外壳材料常选择锅合金、铁、塑料。滤芯主要起到过滤燃油中的杂质,其材质多为纸质滤芯,也有化纤、陶瓷、不锈钢等。结构燃油过滤器 电喷式发动机的燃油过滤器位于输油泵的出口一侧，工作压力较高，通常采用金属外壳。一般它的燃油供给系统主要包括输油栗、燃油箱、汽油滤清器、压力调节器、喷油器等装置，如图所示。一般电喷式

13、汽油滤清器的工作满足的条件:其承受的压力一般为250-400KPa,进出口压差不应超过一定的极限值10KPa,滤清效率为50%6m，75%11.0m，90%17m,过滤精度4-10m,爆破强度800KPa,过压密封性及负压密封性,有一定的滤水能力。燃油过滤器 使用化油器的汽油发动机，燃油过滤器位于输油泵进口一侧，工作压力较小，一般采用尼龙外壳，如图所示,化油式滤清器的工作过程是从输油栗输出的汽油经油管进入壳体,通过滤芯过滤后进入滤芯内腔,再由出油管接口输送到化油器,通过此输送过程,在滤芯的作用下有效地将燃油中的杂质和尘土除去,以达到滤清燃油的效果。电喷式和化油式滤清器两者不能互换的,主要原因就

14、是两者工作时输送的燃油压力不同,其中电喷式滤清器一般可承受200-300KPa的燃油输送压力,化油滤清器耐压强度较低。燃油过滤器有化油器和电喷式之分燃油过滤器 如图所示为汽车发动机系统的工作原理图,汽油油箱中的汽油被汽油泵吸出后,正常可将燃油加压至0.3MPa左右,被加压后的燃油经过滤清器将燃油中的杂质与水分去除后被送至燃油分配管。燃油分配管与其他安装在进气管上的喷油器相通,在分配管的末尾端装有燃油调节器,通过该装置来保证燃油的输送压力恒定,同时由回油管将多余的燃油回收至油箱中。 汽油在系统中的流动方向如图中表明方向, 因为在该系统中,汽油滤清器的工作过程要过滤的燃油是在较高的压力下通过的,一

15、方面它能有效地去除燃油杂质,另一方面它还可保证过滤后的燃油仍保持在高压下输送。燃油过滤器燃油滤清器的主要性能指标有:额定流量、过滤效率、气泡点压力和原始阻力等。额定流量：额定流量是指油液通过滤清器的标定工作流量额定流量计算：Q = 0.00027 F (L / min)F-滤芯有效过滤面积 过滤效率：过滤元件对某一尺寸颗粒被滤除的数量对该尺寸总加入数量所占的百分比称为这一尺寸颗粒的过滤效率过滤效率计算：Ec = (A-B+C)/A 100% A-试验液污染液中加入的试验用粉尘, 每100 ml中所含某尺寸颗粒数B-污染液通过过滤元件后每100ml中所含某尺寸颗粒数C-清洁液过滤元件后每100m

16、l中所含某尺寸颗粒数某一尺寸颗粒的过滤之前总数量与过滤后通过滤芯的该尺寸颗粒数量之比称为的过滤比率： = A /(B-C) 过滤效率为 Ec = 1 1 / 要求名义过滤度的值应不小于20， 绝对过滤度的值应不小于75。 燃油过滤器气泡点压力：按规定的深度和内压力将滤芯浸入试验油中, 测量滤芯总成开始冒出第一串气泡时的压力值原始阻力：对于旋装式滤芯, 原始阻力p应符合如下规定: 对于纸质滤芯, 原始阻力p应符合如下规定: 汽车发动机的燃油供给系统在工作时,当燃油通过燃油菜输送至滤清器后,滤清器中的滤芯不但要将燃油杂质颗粒去除,且还尽可能的将系统的压力损失降低,以此来保证系统输送能力。即在额定流

17、量的基础上，在保证足够高的过滤精度同时，气泡点压力值越大，原始阻力越小越好。燃油过滤器汽油滤清器的滤芯大多采用滤纸材料,其它材料,如尼龙布、高分子材料等应用较少。燃油过滤器燃油过滤器汽车空气过滤器 汽车空气过滤器位于发动机进气系统中，它是由一个或几个清洁空气的过滤器部件组成的总成。汽车发动机是非常精密的机件，极小的杂质都会损伤发动机。因此，空气在进入气缸之前，必须先经过空气过滤器的细密的过滤，才能进入气缸。空气过滤器是发动机的守护神，空气过滤器状态的好坏关系着发动机的寿命。如果汽车行驶中使用过脏的空气过滤器，会使发动机进气不足，使燃油燃烧不完全，导致发动机工作不稳定，动力下降、耗油量增加的现象

18、发生。 总的来说，空气过滤器的作用是滤除将要进入汽缸的空气中有害杂质，以减少汽缸、活塞、活塞环、气门及气门座的早期磨损，延长发动机的使用寿命。汽车空气过滤器从空气滤清器的过滤方式来分，有过滤式、油浴式和惯性式。 过滤式：通过对其进口设计，使得进入发动机的空气流充分流过金属网或滤纸等能起到过滤作用的物件，将粉尘等杂质成功截留并粘附在滤纸等上。 油浴式：早期滤清器的常用过滤形式。该种形式的滤清器底部设置有机油盘，当空气通过特殊设计的进口时，会引起气流的急速旋转并冲击机油盘里的机油，此时，杂质就会被粘附在机油表面，从而达到与空气流分离的目的；被高速冲击的机油并不会静止而是形成机油雾滴继续随空气流流经

19、滤芯，并粘附在滤芯上，此时的空气流又可以通过滤芯进一步过滤，过滤后的干净空气进入进气系统。 惯性式：空气中的灰尘、金属粒等大部分杂质密度要远大于空气密度，通过设置空气流的进气方式，形成空气流的旋转或急转弯等运动，随着气流运动的杂质就会因不同的离心惯性力而与空气流分离，从而达到滤除杂质的目的。一般的小汽车上采用单级的纸质滤空气滤清器或油浴-过滤综合式空气滤清器！汽车空气过滤器 空气过滤器的相关指标和前面提及的机油过滤器、燃油过滤器一样，也包括流量-阻力特性 、滤清效率、容灰量、使用寿命等。流量-阻力特性：空气通过空气滤清器时，由于气体的高速运动而形成的动压损失以及气体与介质的摩擦损失，在空气滤清

20、器进出口之间形成一定的压力降，称为空气滤清器的阻力。阻力决定着发动机的进气量，如果阻力过高，进气量下降，就会导致发动机燃烧不完全，功率下降，燃油消耗率增加。 采用多气门结构来降低进气阻力已被认为是现代汽车发动机发展的新战略。因此，要求在设计空气滤清器时，尽量使其阻力小，压力损失小，并要求滤清器流量阻力特性曲线愈平坦愈好。汽车空气过滤器汽车空气过滤器 滤纸、无纺布制备的空气滤清器滤芯在市场中的占有率很高,应用比较广泛并且具备各自不同的特点。空气滤清器性能的好坏,首先是与它所采用的滤料有关,同时也与滤清器本身的结构及滤芯的加工质量有关。 对空滤器滤料的要求首先是透气性好,以保证滤芯的流动阻力小,其

21、次是孔隙度适当,以保证有足够的过滤效率和过滤细度。这两项要求是相互矛盾的,滤芯就是这一对矛盾的统一体。可以采用不同的滤料以满足不同要求的空滤器的需要。无纺布：与以木纤维为主的滤纸不同,无纺布的主要原料是化学纤维,因此可以根据设计需要任意选择纤维特性、纤维度和纤维长度,甚至可以制成具有很好耐久性的低阻力的薄片。但是,其纤维原料难以精制并且成本费用较高应用前景并不被看好。汽车空气过滤器滤纸：滤纸滤芯是空气滤清器中应用最多的滤材, 滤纸的纸浆经过丝光化处理,纤维卷曲柔软,制成的滤纸多孔而疏松。现代造纸技术还可采用皮革纤维、植物单纤维、合成化学纤维等多种原料选配,与木浆一起得到任意的孔径分布和所要求的

22、技术条件。最后经过树脂处理成型,具备了一定的抗水性和较好的机械强度,但是不能重复使用并且储灰能力有限。 当今世界上生产空气滤纸的主要厂家有美国HO LINGSWO RT H& VOSZ公司、德国GESSN ER公司和意大利BOSSO公司。下表列出他们的典型空气滤纸的技术水平汽车空气过滤器纤维：近年来开发的纤维滤芯是的一种属于深度式滤清的滤料, 并且根据制造方法的不同可以分为不同的种类:(1)低卷曲纤维椭球过滤材料。特点是纤维缠绕紧密,加工工艺简单,但是使用一段时间以后会有部分短纤维脱落而且捕捉的粒子不易被反洗掉。(2)短纤维单丝随机过滤材料。通过设置隔离丝将随机分布的短纤维单丝固定在滤床上,通

23、过气水联合的方式进行反洗。这种过滤材料的最大缺点是短纤维单丝易缠挂在隔离丝网上或者流出滤芯。(3)中心结扎纤维球。用细绳将纤维丝束以纤维球直径的长度为节距扎起来,然后切断各结扎球之间的连接,形成大小一致亦称纤维球。(4)“布帛片”过滤材料。可以保证在使用的过程中没有纤维的流失,但是对于反冲洗的效果却没有明显改善。(5)实心纤维球。特点是可以通过改变实心体的密度而改善过滤材料床的特性,加工方法是釆用静电植绒法将长250mm的纤维植与实心体上。汽车空气过滤器玻璃纤维工艺：玻璃纤维是把玻璃球置于约 1500的温度下熔融,然后利用高压熔喷或者拉丝等方式加工为纤维状材料，其纤维直径和长度都有一定的分布。

24、通过湿法造纸的方法,加入相应的化学试剂,将玻璃纤维在水中均匀分散形成悬浮液,然后在成形网上滤水成形,从而制备玻璃纤维纸。玻璃纤维是否能在分散介质中得到较均匀的分散,从而促进实现纤维之间的良好交织,是影响玻璃纤维空气过滤纸过滤性能的重要因素。优点：高效率、低阻力效率影响因素：玻璃棉直径、玻璃棉含量汽车空气过滤器随着玻璃棉直径的降低,纸页的过滤效率迅速提高，纸页的过滤阻力呈现增长较快，阻力的增长速度总是大于效率。汽车空气过滤器 随着玻璃棉含量的增加,纸页的过滤效率显著增加，最终趋于平稳。过滤阻力呈现近似线性增长的趋势。在玻璃棉含量增至 40%以上时,过滤效率的提升是以过滤阻力更加迅速的增长为代价的

25、。因此在滤纸设计时,玻璃棉含量并非越高越好。汽车空气过滤器复式过滤材料 近年来,国外出现一种复合形式的空气过滤材料,在一层滤纸或无纺布的背面贴附一层绒毛状的纤维体,可以大大提高滤芯的使用寿命。 选用4种常用的空气滤纸和1种很松软的非织造布与滤纸贴合构成复合材料,分别进行储灰能力的测定。从下表可以看出,复合材料与单层滤纸相比,在透气度和最大孔径数值上几乎相等。但前者的储灰能力却有大幅度的提高。汽车空气过滤器纯大麻机织物汽车空气过滤器大麻非织造布过滤材料 由于大麻纤维比较刚硬，使用 100%大麻纤维生产非织造布时，机器难于加工，所以考虑采用一种比较柔软的纤维进行混合，可以用大麻纤维和棉纤维进行混合

26、，分别用干法成网中的水刺及针刺工艺制备，成品如图。在开发产品过程中，也是让厚度和面密度尽量接近棉木浆滤纸。由表可知，与水刺非织造布相比，大麻 /棉针刺非织造布的平均孔径、最大孔径和过滤精度均较大，所以大麻 /棉水刺非织造布具有较好的过滤性能。汽车空气过滤器纳米材料 纳米材料进行空气净化可分为化学过程和物理过程,化学过程是指纳米材料的表面效应,使表面光生载流子的浓度加大,增大了光催化的效率;物理过程则指纳米材料的小尺寸效应使材料的比表面积变大,从而提高了材料对空气中微粒的阻隔和吸附作用。纳米纤维具有较大的比表面积、表面能和表面张力,增加了空气中悬浮微小颗粒在其表面沉积的概率,从而提高了其过滤效率。与传统植物纤维相比较,在同等气压损失下,纳米纤维在过滤过程中具有更为显著的栏截效应和惯性效应,因此能提高过滤效率,降低阻力,延长使用寿命。静电纺丝法是目前制备纳米纤维最重要最直接的方法,制得的纳米纤维由于其直径小,纳米纤