汽车滤清器设计

欢迎共阅欢迎共阅欢迎共阅汽车滤清器目录简介4过滤的基本知识9微粒分离的机理10滤清器的性能参数12发动机的进气过滤(空气滤清器)20空滤过滤介质的性能21空滤过滤介质的检验26现代空滤系统的要求滤芯的设计要素空滤壳体曲轴箱通气滤清器机油的过滤(机油滤清器)磨损与过滤全流式机油滤清器分流式机油滤清器燃油滤清器现代燃油滤清器的作用汽油滤清器柴油滤清器燃油滤清器的试验方法燃油滤清器的性能参数结束语简介随着现代发动机的进步,环保立法的加强以及乘客对汽车舒适度要求的提高,滤清器在汽车中扮演着越来越重要的角色。在最初的汽车中，只配备最原始的机油滤清器，然后是空气滤清器，燃油滤清器，现在，大量的特殊功能的滤清器也出现在汽车上。只有这样，发动机与其他部件才可能在汽车使用过程中不发生问题。图1是滤清器在汽车各部分的分布，一眼可以看出，它们所起的作用非常广泛，不仅是安装位置的不同，也因为各种各样的要求，所以需要针对这些因素进行专门设计。现在，这些滤清器还有着千丝万缕的联系，它们作为系统的模块，分工协作，保证汽车正常运转。例如，空气滤清器，除了我们所熟悉的分离发动机进气杂质的功能外，在欧洲，95%以上的汽车都配有空调滤清器，它可以去除车厢中的杂质颗粒与异味。同样，燃油箱都接有过滤杂质的燃油滤清器。以前在加注燃料中挥发到空气中的油料，都会被新的油箱通风滤清器所吸收。在发动机缸体中所产生的持续的高压脉动会通过活塞，活塞环，缸体之间的间隙进入曲轴箱中，并产生极细的油雾，由于环保的要求，这些油雾在通过离心式油雾分离滤清器后进入发动机进气系统。同时，该种滤清器还可以避免柴油发动机涡轮增压器的叶片积碳。在商用车的空气刹车系统中，为保持低温下的刹车性能，其中的压缩空气必须在经过干燥器后进入系统。尽管我们已在柴油发动机的技术与设计手段上取得了长足进展，但柴油发动机排放仍是滤清器图1行业的一个主要课题。除了极小的烟炙，不断对陶瓷滤芯进行升级换代始终是我们应对的挑战。图2各种液体的滤清器如图3所示，其中机油滤清器是最重要的部分。此外，变速箱机油及液压系统中所使用的长效滤清器，可以抵抗各种化学药品的侵蚀。同样，还有燃油滤清器，它们也是此书的重点之一。近年来，随着喷射系统的发展，直喷的柴油机及汽油机中所使用的燃油滤清器也发展迅猛。图3当更严格控制氮氧化合物的EURO-4，EURO-5标准实施时，在商用车上发展起来的冷却液滤清器，有可能被用来过滤液体排放物。当然，此书不可能对图1所列的所有滤清器都面面俱到，除了一些最重要的原理，为了能使读者对过滤过程有一个清楚的认识，在本书的第一章还介绍了过滤材料和介质的结构与性能。然后是具体应用。空气滤清器（包括曲轴箱通风滤清器），机油滤清器，燃油滤清器是此书的重点。同时，也涉及了近十年来的最新进展。本书的重点是过滤与分离技术，过滤介质和由此而来的滤芯。同时，还将滤清器与其它的相关部件结合起来，形成在滤芯设计工作中应考虑的整体。与发动机，汽缸盖，机油模块，燃油模块，进气系统相关的滤芯成为一个完整的体系，保证发动机以最佳状态运行。过滤的基本理论为了方便对过滤过程有一个更清晰的理解，下面列出一些最基本的概念。绝大部分的汽车所使用的是深层滤清器。当杂质大小不一，深层滤清器是最经济的选择。滤芯的作用是尽可能地将固体颗粒从连续的气相或液相中分离出来。例如，固体颗粒被原封不动地从进气，机油，燃油中过滤出来。杂质颗粒有各种各样的来源，可能是有机或矿物颗粒，磨损的金属颗粒，或是不完全燃烧所产生的烟炙。它们并不完全表现为固态，例如，经过曲轴箱滤清器的油雾，以及柴油中的水分。杂质颗粒的形态也是多种多样，圆形的，方形的，尖状的，平的，光滑的，粗糙的。一般来说，我们可以按大小来把它们加以区别。根据不同来源，它们的大小范围差异很大。在进气系统中的典型杂质是无机矿物颗粒，主要是SiO2，它们的平均直径为0。1微米到2000微米不等。图4分别表示了杂质微粒数量及质量在尺寸上的分布。而绝大部分烟炙中的微粒可以是几纳米的个体，也可以形成0。1微米至2微米的聚集颗粒。这种颗粒大小会引起严重的磨损。微粒的分离机理图4根据杂质颗粒以及流体的性质，过滤的方法也不尽相同。图5描述了过滤过程中滤材与杂质的相互作用。滤材在图中被抽象成与流向垂直的单层纤维网。图5连续相（如机油或燃油）能够以层流的状态通过滤材（图中以流线来表示），此时流体的速度会发生变化。那些质量较大的颗粒便由于惯性作用而被纤维捕获。其他质量较小的颗粒却可以随流体继续运动。如果它们的直径过大，也会被纤维拦截下来。另外一些更小的颗粒也会由于范德华力的作用被滤材所粘着。拦击作用是牛顿流体（如通常状态下的机油与燃油）中最基本的分离机制。由于空气的粘度较低，惯性捕获与紊流时的吸附在过滤的过程中也起着相当大的作用。由于细小的颗粒逐渐地被深层滤材所吸附，过滤分离的效率也会随之变高。在当代汽车行业，表面过滤的筛分作用只是起一个辅助作用。滤清器的性能参数今天，汽车中的过滤材料几乎全部是深层滤材，也就是说，过滤作用不仅发生在材料的表面，而且深入组织内部。在过滤过程开始时，单个的颗粒慢慢地堆积在纤维表面，随着时间，堆积的程度变得剧烈，它们象枝状晶体一样四处蔓延（如图5）。滤材内部的孔隙（最初会达到95%）被逐渐添满，滤材两边的压差也越来越大。滤清器的容尘量越来越小。这时候，便要更换滤清器了。图6表示了滤清器的压差随时间的变化而增加。对深层滤材来说，这是一根典型的曲线。只是在一段时间以后，由于大量的孔被杂质堵塞，压差才会显着上升。为了稳定发动机的工作状态，当滤芯达到最大设计压差时，必须更换新的滤芯。过滤效率我们可以有很多方法来评价滤芯的效率。一般说来，我们常用过滤精度η（常指颗粒分离的精度级别）来表示去除的杂质比例。在本书中，它可分为分级过滤效率，总过滤效率。分级过滤效率与杂质颗粒大小及分布有关，而总过滤效率则指滤清器对所有微粒的过滤状况。举例来说，η（3-5μm）=87%表明平均直径在3微米与5微米之间的颗粒87%被过滤。而η=95%则意味着流体中95%的颗粒被滤清器截获。另一个重要的概念是原始过滤效率，它表示一个新滤芯的过滤性能。如果我们忽略深层滤材的静电效应，它的值一般比一个旧滤芯要低一些。由于纤维的实际直径较小，杂质颗粒被拦截的可能性也要小。图7表示的是由合成纤维制成的空滤芯对大小不同的杂质颗粒的过滤效率。由于紊流状况下的吸附（小于0.5微米）及惯性捕获（大于0.5微米）至今对0.5微米左右的颗粒无能为力,我们可以发现，这条曲线在0.5微米处出现了极小值。而大于6微米的微粒则因为拦截与惯性捕获的同时作用被全部过滤掉。杂质大小的分布通常，我们很难确定实际工况中的杂质大小的具体分布。为了能对不同的滤清器进行比较，我们使用了标准的试验用灰,并且规定了测试方法，取样，评估结果（包括在线与离线测试，颗粒计数器的目视评估，重量分析测试等等）的标准。图7为了对滤芯的性能进行对比,我们必须了解过滤效率数值所对应的涵义。一般来说，除了微粒总数量（用下标i=0来表示），更多时候，我们还用微粒的等效体积或总质量来表示。根据试验结果，我们将这些颗粒按不同大小进行统计，绘成如图8a所示的累积分布图，Qi（Xj）的值表示颗粒直径小于Xj的数量在所有微粒中的比例。其大小介于0到100%。我们还可以根据图8a，把这些杂质颗粒按其大小转变成微分的形式（如图8b），图中的Xj，m是微分区间的平均直径。该曲线被称为杂质颗粒分布密度曲线。每一个小区间的面积表示分布密度。我们也可以通过颗粒记数器直接地绘出此图。图上，没有小区间都是等分的。于是，我们便可以用上述方法来表示一个滤清器的效率了。图9a中，Qa（Xj）曲线代表的是初始杂质颗粒的分布密度，g。qg（Xj）图8表示被过滤的杂质的分布密度，而f。qf（Xj）则代表通过滤清器的杂质颗粒。f与g分别代表了较细与较粗的颗粒，它们分布图的和是初始的颗粒分布。分级过滤效率曲线从上述的结果中，我们还可以派生出分级过滤效率曲线，如图9b，它直观地说明了过滤过程的效果。这条曲线的起点是Xj，0，直到被100%过滤的最小杂质颗粒Xj，100。我们有时也会用其他的值来描述滤清器的过滤效率，例如，我们通常把Xj，50时的颗粒大小，即有一半颗粒被过滤时的颗粒尺寸Xj，来表示过滤效率。在上述体系中，我们用q3（Xj）来表示杂质颗粒的质量或体积的分布曲线，用q0（Xj）来表示杂质颗粒的数量分布。从不同的杂质得出的分布曲线也各不相同。我们一般用颗粒的质量分布曲线q3来表示杂质的分布，此时，i=3便可以省略。图9β值由于以上方法不是特别直观,人们越来越广泛地使用β值来表示滤芯的性能。对于某一特定大小（Xj）的微粒，其值等于滤清器入口处的微粒数量与出口处的微粒数量的比例。运用此概念，我们立刻可以看出，特别是两个高效率滤清器之间的差别。一个对于10微米的微粒，其β值=200的滤清器，它的过滤效率是对于相同颗粒，其值为50的滤清器的4倍。总之，正是过滤材料形成了滤清器的性能，因此，我们便可以在滤清器生产过程中对其进行检查，避免滤芯的破损或粘接问题。空气滤清器在正常行驶时，一台60KW左右功率的发动机每分钟要消耗大约6立方米的空气。根据环境不同，每立方米空气中的灰尘质量从0.2毫克到50毫克不等。假设一辆汽车一年的行驶里程为12500哩，汽油的耗用为30哩/加仑，那么汽车在一年中所吸如的空气为12400立方米，这就是说，该车在10年中吸入24G到6。2KG的灰尘。空气中灰尘的颗粒大小介于0.01到2000微米之间,而其中75%质量的灰尘的大小为5到100微米。所有这些数值，都取决于所在的环境。图10表示了各种环境下的灰尘的分布。如果空气中的灰尘未能有效地去除，那么它们会进入发动机内部，甚至于机油中。这样一来，灰尘就会侵入一些关键部位，如活塞，活塞环，活塞杆，缸套之间，引起严重磨损。不仅如此，灰尘还会在质量流量传感器上沉积下来。如果它的信号与实际值偏离，便会引起油耗增加，动力下降，排放超标。现代滤清器可以达到99.8%(乘用车)和99.95%(商用车)的过滤效率.因此大大地降低了进入发动机中的灰尘以及随之而来的风险.滤材的参数目前,空气滤清器的滤材不仅要满足传统意义上的过滤性能的指标,如容尘量,全面的过滤精度，而且它们还需要在承受脉动压力时，保持上述性能，阻止任何灰尘在动态状况下溜进发动机内部。并且，当汽车在涉水或雨中行驶时，滤芯的折叠结构（如图11）也不会因为浸水而改变。同时，滤芯还可以抵抗机油，发动机烟气，曲轴箱油雾的能力。最后，过滤材料还要具有良好的高温稳定性。图11过滤材料的相关参数汽车空滤的材料是由天然纤维与合成纤维组成（如图12）。它的性能参数有：克重，厚度，透气度（DIN53887），以及孔径。其他一些参数与强度有关，如撕裂强度，破裂强度（DIN53113），弯曲强度，阻燃性能（DIN53438），纤维长度与直径。天然纤维与合成纤维的直径介于10到50微米之间。而熔喷纤维（MELT-BLOW）可以做到更细。如果滤纸的厚度是0。45毫米的话，那么它的克重便在100克/平方米左右。表2是一些滤材参数的大致情况。图12表2容尘量新型滤材的优先发展方向是延长滤芯的更换周期，也就是说，更高的容尘量。在不增加尺寸的前提下，我们已经可以把滤芯的寿命延长至75，000哩（125，000公里）。对于商用车来说，由于成比例地扩大了尺寸，甚至还可以做得更高。图13由于滤材结构的飞速发展，带动了滤芯的寿命的增加。如图13中的无纺布材料，从图片中我们可以清晰地看到，出口侧的材料明显比进口侧要致密。采用这种结构的一个显而易见的好处是：我们能够在滤材的不同深度获得不同的过滤精度。籍此，我们也便能够取得比普通材料更高的容尘量。天然纤维滤纸的容尘量一般为220G/平方米，而由上述方法制成的无纺布的容尘量可以达到900-1100G/平方米（见表3）这就是说，一个相同大小，具有同等容尘量的滤芯所耗用的无纺布比滤纸要小得多。表3根据ISO5011，合成纤维无纺布滤芯的容尘量要比天然纤维滤纸的滤芯大50%。实际上，测定的结果表明，这个值可能达到150%。折纸与浸渍折纸是另一个影响过滤精度的方面。只有滤芯在使用过程中保持原状，它才能达到理论寿命。对于天然滤纸来说，可以通过浸渍树脂来提高其弯曲强度，降低外界环境的影响。另外，制筋也可以提高滤纸的强度。对于合成纤维滤芯，由于无法对其浸渍，制筋便显得特别重要。波纹滤纸也是非常有效的手段之一。为了了解水分以及其所引起的压降对滤芯的影响，我们用水湿润滤纸来模拟雨水的作用。图14是经过浸渍的滤纸空滤芯与无纺布滤芯压降的对比。可以看出，纸滤芯的压降会因此明显增加，而无纺布滤芯则变化不大。图14尽管经过了浸渍，天然纤维滤芯仍会老化变脆。即使行驶里程不多，它们最长使用时间不能超过5年。热应力与机械应力的交互作用，使得损坏无法避免。滤材的测试ISO5011中规定了滤材标准测试状态：温度23±5℃，相对湿度55±15（如图15），通过两个互补的实验测定过滤效率。首先，通过计算滤芯重量的增加与放入的灰尘重量（PTI粗/细标准灰），得出滤芯的过滤效率η（图16），在更进一步测量灰尘大小后，我们还可以知道过滤效率曲线η（X）。（图17）图15图16图17进入发动机中的灰尘的比例可以直观地从过滤效率的余数（灰尘通透率D）中看出。如果两个滤芯的过滤效率分别为99.5%和99.9%,那么它们的灰尘通透率分别为0.5%和0.1%。这就是说，虽然它们的过滤效率只有0.4%的差异，实际上，效率较高的滤芯比低的滤芯多去除了4倍的灰尘。确定容尘量的方法如下：向滤芯中不断地加入灰尘，同时保持空气流量不变，这时，滤芯两侧的压差逐渐增加，直至定值（乘用车为20毫巴，商用车为40毫巴），在这种压差情况下，发动机的性能不会发生显着变化。在实验室中测得的容尘量与实际路试的结果基本吻合，据此，我们可以确定滤芯的使用里程。所有这些试验均显示了压差随时间逐渐增大的过程。（图18）图18空滤系统的性能空滤系统包括进气口，进气管，空滤壳体，滤芯，某些情况下，在前端，还装有降低进气噪音的谐振器，以及滤清器后方，安装空气质量流量传感器的空气管。它们最终被连接到进气歧管上。废气循环系统与曲轴箱通气管也连接于此。这些部件彼此匹配，一般安装在发动机仓盖下。（图19）图19目前，许多高性能的发动机，特别是乘用车发动机，不断地降低空滤系统的空间。例如，空调系统，转向助力泵，中冷器，以及旨在降低排放污染的热交换器都已成为汽车的标准配置，这些装置无一不在挤压空滤系统的空间（如图20）。这种要求与其他要求一起，迫使空滤滤材不断改进，以缩小体积并保持原有的技术指标。由下图21的对比中可以看见，系统的集成度越来越高。进气位置必须选择在灰尘和水份较少的地方，同时，进气口要避免受到汽车行驶气流的影响。如车轮拱形的封闭腔内或是机仓中类似的地方。对于卡车，进气位置一般位于驾驶仓上方（图22）这样可以减少灰尘的吸入，延长滤芯寿命。图20图21图22通过优化进气气流的滤芯壳体，我们充分发挥了滤芯的潜能，以期获得最大容尘量与过滤效率。壳体所形成的均匀气流从最初便保证较高的过滤效率（图23，24）。同时，远大于滤芯空间的壳体也能轻易获得良好的声学特性。这就是我们常指的滤清器的消声性能。有时，我们也会用一个单独部件来消除进气入口处的躁声。这种设计的好处是每一个部件都可以最大程度地发挥各自作用，同时，滤清器壳体可以做得更小。图23图24近年来，另一种控制噪音的办法是主动噪音控制系统。它通过电器装置对发动机的特征频谱噪音进行反相半波补偿来降低噪音。对于某一发动机转速，产生的电信号通过扬声器与初始的噪声相互作用，比之被动降噪，这种主动降噪的效果要显着得多。空滤的设计要点首先，我们要考虑车辆的类型，是汽油轿车，还是柴油轿车，或是商用车（参见表3）。滤材的面积由发动机的空气消耗量算出，根据发动机输出功率，一个四冲程的汽油发动机每千瓦需要0.07立方米的空气,而柴油机则为0.08立方米。很明显，涡轮增压发动机还要更大一些。为了过滤进气中的灰尘，滤清器必须足够面积来保证空气流素低于某一临界速度（图24）。过滤精度有赖于气流速度，过大的流速会急剧降低过滤效率，如果流速过大，杂质颗粒不会粘附在滤材纤维上而被吹开，甚至于已被截获的颗粒也被重新裹入空气中，滤清器便失去作用，加剧了发动机的磨损与应力。如果我们正确地选择进气速度，杂质颗粒便会沉积在纤维表面（图25）。不同的滤材它们的临界速度也不一样，表3列出了汽油发动机与柴油机的不同滤材的临界速度。图25下面举例说明，对于一个V=5立方米/分的空气流量的柴油机来说，假设过滤效率为99.8%，这就要求滤芯的过滤面积有1.25平方米。我们首先根据容尘量（200克）或行驶里程（37500哩）来选择滤材，根据表2，只需要一平方米的滤纸便可满足要求，然而，却不能满足临界速度小于10CM/S的限制。因此，我们将其面积增加为1.25平方米。商用车上有时会用到两级滤芯，是否采用该设计涉及使用环境，如中欧地区，或南美洲的泥路上。单级滤芯通常为星形折纸滤芯（图26），在某些特定场合，也会用到方形滤芯。商用车的过滤精度一般要达到99.9%，比乘用车高50%，这是由于商用车每年的行驶时间比乘用车要长，里程可达到60000哩以上。商用车中经常会安装安全滤芯。当更换主滤芯时，安全滤芯可以防止灰尘进入净气口。这种滤芯一般由无纺布制成。通常在主滤芯更换第三只时，才会更换安全滤芯。图26在双级过滤中，空气首先由于切向进气而被初步过滤。一些较粗的颗粒，由于离心力的作用被分离出来。从设计来看，预滤的效率可以达到85%，这就极大地延长了滤芯寿命。因为细灰更易阻塞滤芯，在设计上，要对细节作出优化。当压差达到40毫巴时，就要立刻更换滤芯。压差同时也会影响预滤，在设计滤芯寿命时，也要考虑该因素的作用。空滤壳体适应空间与容易更换是空滤壳体设计中的两大要素。当然，壳体的密封也是必不可少的。绝大多数滤芯均采用聚氨酯来密封。卡车与轿车在20毫巴压差下最大允许泄漏分别为50立方厘米和200立方厘米每分钟，在任何条件下都要满足该要求，即使是-40℃或100℃时，或是以15g加速度在20Hz到250Hz振动时。另外，壳体的设计基于一个稳定流量，须采用计算流体力学（CFD）对壳体的细节进行优化，使之与各种可能发生的情况吻合。（图27）图27出于不同的应用场合，空滤可分为方形空滤和圆形空滤。轿车中广泛应用的是方形空滤，空滤上盖将空滤的聚氨酯边框紧压在下壳体上产生密封。而对于卡车中的圆形空滤，它们依靠周向的边框产生轴向密封（图28）。车辆在恶劣天气诸如雨雪中行驶时，吸入的空气中携带大量的水份，此时，安装在空滤壳体前方进气管中的水分离器的作用便显现出来了。它包括环形的分离器，缓冲片，如果压差允许的话，还可以安装旋转分离器和防雪系统。需要再次强调的是；滤清器中不能有积水的结构，以免水进入发动机。图28曲轴箱通风机油滤清器除了进气系统的过滤，还需要对发动机曲轴箱通气进行过滤。发动机在运转时，从活塞环与缸体，气门挺杆，涡轮增压器轴橙的间隙中，不可避免地会有高压气体流入到曲轴箱中。除了燃料气体，中间产物和碳粒外，还带有大量的机油。这些悬浮在旁通气体中的油雾，有的来自活塞表面的润滑层，有的来自高速旋转的部件，还有的来自活塞裙的冷却油，它们一起与水蒸气一起形成极细的雾滴。过去，我们一般把混合气体直接通过机油后释放到空气中。现在，客户与法规不能同意这种简单的处理。于是，便采取了一种“闭式呼吸”的方法，即将混合气体引入进气系统中。如果不经过过滤，混合物可能会污染涡轮增压器，流量传感器，中冷器，气门，以及催化器，同时，也会影响燃烧过程与排放，降低某些部件的性能与使用时间。为了保证发动机的正常工作，必须对旁通气体进行分离。机油液滴（包括其他悬浮颗粒和碳粒）的平均直径只有0.9微米（图29），只有很少几种方法可以对其进行过滤（图30）。包括扩散分离，惯性分离和静电分离。对汽车的使用来说，最小压差（曲轴箱中会出现负压），较长寿命及较小体积是其设计时考虑的重点。图29图30接下来,我们根据物理性质及客户的要求选择合适的过滤方法。表4是一个辅助的评估矩阵。由此可以看出，并不存在十全十美的过滤器。我们必须具体分析每一种情况，平衡客户需求与成本之间的矛盾。表4性价比最高，最简单的过滤器是旋风分离器。旁通气体通过一个螺旋形的中心管时，发生强烈的旋转，油滴由于离心作用分离出来。惯性作用使得油滴甩开并沾在容器壁上，清洁气体从中心管中离开分离器。如果设计合理，压降合适的话，旋风分离器可以达到极高的分离效率。如果我们把许多层旋风分离器平行布置的话，那么这种结构便会非常紧凑。设计时，该种类型的旋风分离器将会被作为一个终身寿命的零件。图31是两个平行旋风分离器，它们与机油滤清器模块集成在一起。而纤维或烧结滤芯，即使对最微小的液滴也有很高的分离效率。但是，气体中的碳粒也会粘附在纤维上，使压降升高，降低滤芯寿命。绝大多数情况下，这种滤芯是消耗品，只提供一定期限内的质量保证。图31离心机是惯性分离器，在离心区域，离心力明显增加，即使细小的液滴也会从气体中分离出来。调整离心机的速度可以改变分离的效果。该速度与发动机运动状态无关。设计方案决定了分离机的压差。在此情况下，压力甚至还会增加。由于驱动机构，密封零件，分离机显然会增加额外费用。它也是一个终身寿命的零件。图32是一个片状分离机的示意图。在所有油雾分离器中，静电分离器的压降最小，而过滤效率最高。通过对油雾加载电荷，由于外加电场的作用，液滴向分离电极移动。同样是外力提供了高效分离效果，而且它也与发动机工况无关。由于高压发生装置，绝缘与屏蔽的费用，产生了额外的成本。如果混合气体中含有大量的碳粒，碳粒便会在电极上沉积下来，这时候，就要对电极进行清理，否则，系统便会完全失效。对油雾分离器来说，最基本要点还是在设计方面，以及可靠性，安装位置等，是将它们集成在机油滤模块内还是放置在汽缸盖顶部。图32机油的过滤磨损与过滤在内燃发动机中，润滑油扮演着非常重要的角色。首先，它降低了轴承，配合间隙，及其他运动部件间的摩擦，减轻了它们之间的磨损。其次，它还具有散热与抑制腐蚀的功能。同时，油膜封闭了燃烧室，传递着动力。最后，机油带走了杂质颗粒，避免了它们在发动机内部沉积，保持了发动机的洁净。尽管如此，各种各样的杂质，包括有机，无机颗粒，它们甚至会透过空气滤清器进入发动机，并在内部聚集起来。而且，机油中也带有生产过程中遗留下来，或是运转时磨损产生的杂质及碳粒。同时，燃烧过程中产生的水分，酸性化合物和不完全燃烧的燃料都可能进入机油中。所有上述的杂质与机油的分解产物，氧化物，添加剂反应生成物一起，构成了多相的混合物。如果机油没有经过适当过滤或及时更换，磨损1的微粒可能进入发动机轴承内部的狭小间隙内造成损坏。机油由于一直在发动机中循环，磨损便会反复发生，一段时间以后，机油与燃油的消耗上升，降低发动机功率，排放中污染物超标。最终会引起发动机严重破坏。图33是磨损后的活塞，它就是因为杂质进入活塞间隙中引起的。产生磨损的起因是单个微粒还是微粒的聚集物，这取决于发动机本身如轴承处的间隙等。近年来，在这一方面取得了明显进展。制造手段变得更加精细，加工公差的缩小带动润滑间隙的减小。结果，特别是杂质集中分布时，即使1微米左右的微粒都会产生重要影响。单个的在8到60微米会产生严重磨损。借助与金属探测仪，我们对发动机磨损产生的微粒进行研究后发现了引起磨损的微粒与磨损量的相互关系（如图34），即使是直径大于60微米的颗粒仍然有严重危害，当它们按晶粒尺寸碎裂时，其大小正好处于危险范围内。图33图34图35揭示了3种不同大小聚集程度颗粒引起的磨损与发动机寿命的关系。如果小颗粒集中在一起，也会象大颗粒一样，对发动机造成严重危害。通过以上几个方面，我们可以很清楚看出机油高效过滤的重要性。机滤与空滤一样，也采用深层过滤方式来对固体杂质进行有效清除。图36是一些全流式机油滤清器的实样。值得注意的是，即使是最高效率的全流式机油滤清器也不能延长机油的更换周期或抑制化学反应的发生。当过滤作用将磨损与沉积减小到一定程度时，机油中过量的碳粒会引发其他问题，正如一些现代柴油机中所发生的那样。（参见61页）。图36针对发动机更新换代所提出越来越高的要求，我们已经可以在某种程度上延迟滤清器的更换周期。图37是欧洲某种汽油发动机机油滤清器更换周期的趋势。全流式机油滤清器几乎所有车辆均装有能过滤大小不同颗粒杂质的全流式机油滤清器。在机油中不含有大量极细杂质时，它的过滤效率还是相当高的。图38是机油回路示意图。机油泵从油底壳中吸入机油，通过油冷器冷却后，送入全流式机油滤清器。压力调节阀将过量的机油返回油底壳中。由于全流式机油滤清器是所有进入发动机中机油的必经之路，我们需要对滤清器的效率（以及压差：一般与滤芯大小有关）与其大小进行权衡。图37图38有时，全流式机油滤清器会在油路中与旁通阀并联。旁通阀的开启取决于滤芯两侧的压差。它保证了发动机的正常供油，而这一点比过滤更至关重要。在极低温度下，汽车冷启动时，机油粘度过高，此时旁通阀必须开启，对发动机进行正常供油。由于旁通阀具有这样功能，就必须保持滤芯良好的工作状态，否则，在正常工作时，旁通阀也会开启，使滤芯失去作用。由于旁通阀不受驾驶人员控制，对于旋装机油滤来说，设计方案与规划是最基本的质量要点。当且仅当最大压差达到前的最终时刻，才应更换滤芯，这个最大压差是由不同车厂自行制定的，一般在1.5巴到2.5巴之间。但即使在正常工作状况下，滤材上始终有压力存在。为了防止每一折互相粘附在一起，在加工成滤芯之前，滤纸要经过浸渍与烘干过程。图39是一个旋装机油滤清器的剖面，滤纸的星形排列可以在较小的空间中获得较大的过滤面积，人字形折纸无助于增大滤纸面积，反而会增加滤纸破损的可能性。在这个剖视图中，我们还可以看到滤芯底部的旁通阀与上部单片式的止回阀。止回阀可以防止发动机停机时，机油倒流回油底壳中，从而保证发动机刚一启动时，便获得全面的润滑。图39图40是一个机油滤模块，它是成本较高的一种类型。它的滤芯中不含有金属，因而不会对环境造成污染。同时，上面还装有机油冷却器，另外，监控机油压力，温度及油质的传感器也被一起集成，这可以使我们随时随地了解它们的工作状况。它的另一个优点是可以在模块内可靠方便地控制流体（机油和冷冻液），省却了安装连接管路的时间，节约了空间位置。该模块还可以与其他部件，如加热系统，旁流式机滤，曲轴箱通风滤清器配合在一起，或成为发动机其他部件的安装平台。所有这些优点，使得机油滤模块成为当今的一种趋势，正在取代传统的旋装式机油滤。图40分级过滤精度和总过滤精度与空滤和燃油滤相比，机油滤至今没有一个统一的公认标准，各发动机厂的规定千差万别，不同滤材的分级过滤精度也互不相同。通常我们用标准值χ3.50来作为平均过滤效率的判别标准。在很多情况下，9-12μm的χ3,50的值被作为全流式机油滤清器的特征过滤效率.不同的测试结果对应着不同的测试方法。在燃油滤中，新的测试方法通常会得到不同的结果。为了使测量结果具有可比性，我们会将这些数据进行转换，然后将它们绘制在标准的图表中。图41当今，机油滤的要求日趋严格，基于此点，我们开始采用X3,50=4微米的标准。在新滤材的开发与全流式机滤的设计中，必须特别注意将原始阻力降到最低水平。同时，全寿命机滤的设计也日渐成为趋势。这些滤清器牺牲了过滤精度，只对较大的颗粒进行过滤（＞20微米）。它们可以抵抗所有化学物质的侵蚀。与一般滤芯相比，容尘量增大了3倍以上，因此也相应地增加了使用寿命。与普通机滤滤材相比，新型滤材的突出的性能源于它们的构成—多层复合材料或合成纤维。我们从图42中可以看出，不同滤材对于10微米杂质颗粒的不同过滤性能。我们在相同状况下，按照ISO1542-12对滤材进行多次测试。在测试过程中，不断向循环油中加入试验用灰，借助于粒子计数器，我们发现；与9微米的标准滤材相比，对于10微米的杂质颗粒，4微米的复合滤材可以将过滤效率提高20倍以上。这一切都有赖于复合滤材的结构，相应地，磨损也降低了20倍以上。图43是某种滤材全尺寸范围内所有16种典型大小（3-50微米）杂质的分级过滤效率曲线，从中我们可以看出随时间的推移，它们过滤精度变化的情况。滤芯两侧的压差最初缓慢上升，最后速度会变得非常快。另外，我们还会发现这是一个12微米的滤芯。图42我们还可以从这个实验中发现滤芯出现损坏的时刻；对于某一特定大小的颗粒，其过滤效率突然下降，这就说明滤芯出现了破坏。然而对滤芯自身来说，只有当压力较高时，才会发现损坏的迹象。为此我们设定了试验中断的临界压力-2巴，图44是试验设备的照片。图43堆积密度（容尘量）机滤的大小是开发过程中一个重要环节。由于发动机的空间限制，机油滤清器的体积受到更苛刻的限制。因此在设计与应用中，就要采用更高的过滤速度，为此，要采取相应的预防保护措施（液体流向的分配与滤芯的支撑）。图44为了匹配更高的过滤速度，我们越来越多地使用合成纤维材料。复合材料的滤芯包括多层天然纤维与无纺布或熔喷纤维复合滤芯，纯合成纤维滤芯，它们正在逐渐替代以往的纯天然纤维滤芯或合成纤维增强的纤维滤芯。如图45中的滤芯，她它由两层构成，第一层是熔喷纤维层，它提高了滤芯的容尘量，第二层是天然纤维与合成纤维组成的滤纸滤芯，它保证了较高的过滤精度，同时还起着加强滤芯强度的作用。滤芯的性能参数直接取决于其复合制造过程的控制。玻璃纤维本该是另一种大有前途的滤材（更小的纤维直径），却囿于它们自身破裂强度，被大多数车厂拒之门外。至今我们尚未找到较好的应用方法。图46列举了图41中各种不同类型滤材的容尘量，通过此图，我们也会发现：过滤效率的提高并不等同于容尘量的降低，恰恰相反，由于复合材料的飞速发展，我们已经可以在延长滤芯寿命的同时，提高过滤精度。图45图46滤材的耐蚀性低粘度合成机油及其中的添加剂，在延长机油更换周期的同时，带来了新的困扰。它比以往的矿物油或半合成机油更具腐蚀性，从图47两个滤芯的对比中我们可以看得很清楚。我们将试验用滤芯浸泡在140℃的热油中，根据时间的变化，对耐破强度进行测定（滤芯机械性能的标准），以此来表示它们的抗机油老化的能力。对合成机油来说，长寿滤材显得尤为合适。虽然，它的强度也会有所降低。现代高性能发动机进行路试结果也向机油滤清器的材料提出了更高的要求，在路试时，很多参数会影响强度，例如机油的品质，机油的反应产物，保养时的油温以及保养周期等等。图47图48是对汽油发动机机油滤清器寿命的调查结果。它涵盖了1980-2000的路试数据，是从多个城市不同条件下采集的。例如，警车，它的使用比较频繁，但往往是短途行驶，发动机经常从冷态启动后便立即投入高速运转；数据中也包括了那些长期使用的滤清器。只有驾驶人员的驾驶方式没有被量化在其中。该图根据使用后滤芯的耐破强度（DIN53113，ISO2758），模拟出实效时里程数的函数方程。这个结果可以用两句话来进行概括，首先，滤芯的强度随使用时间而降低，这一点也已被实验室结果所证实。其次，新型发动机的滤材比以往受到更大的压力。虽然，统计中没有发生一例实效事件，滤芯的残余强度都在最低点以上，我们还是建议使用高强度滤材。图48旁流式机油滤清器以前我们曾经提到，高度集中的细小杂质颗粒也会造成与大颗粒杂质相当的破坏。这就是所谓的抛光作用。在这种情况下，缸套表面会被慢慢地磨光，随时间的推移，油膜无法附着，润滑层被破坏殆尽。对于缸套间细小的润滑间隙来讲，杂质颗粒会变得象抛光膏一样，同样，在低温时或长期使用后的机油中的极细微粒也会引起同样问题。这些微粒都会增加机油粘度，降低其润滑性能。那些里程数较高的重型柴油发动机不可避免地会在机油中积聚了大量的碳粒，为避免此类风险，绪言在油路中加装一个过滤极细颗粒杂质的旁流式机油滤清器（图49）。在全流式机油滤之前，压力的最高点处，一小部分机油（5%-10%）会进入一个旁流式机油滤清器。为了获得对1微米以下碳粒的过滤性能，滤材必须足够精细，过滤效率（粒度）低于全流式机油滤清器（单个碳粒的直径只能以纳米来衡量，但由于它们聚集在一起后会形成较大的容易过滤的颗粒）。随着旁流式机油滤芯中积聚的杂质越来越多，流经的机油也慢慢变少，过滤精度却不断提高。图50是两个新旧滤芯的对比，在更换时，它的容尘量可能达到500克。许多极细的颗粒被过滤出来，否则，它们会透过全流式机油滤清器，导致磨损或增大油液的粘度。图49图50图51是在相同温度下，碳粒的密集程度对半合成机油粘度的影响状况。当机油中的碳粒质量超过3%时，其粘度便会升高。这会导致发动机润滑的滞后，特别在冷启动时尤为明显，从而引起磨损加剧。根据对城市公交车辆正常维护的调查发现，机油中的碳粒可能达到15%。图51去除机油中碳粒的另一种行之有效的方法是离心分离技术。我们将机油通过一个可以自由旋转的离心式喷射器，上面开有很多喷射孔。借助于这些小孔，它的转速可以达到10000RPM。这些喷射器可以由金属或塑料构成，塑料离心器很容易从重量上识别，而且不会污染环境。当机油流经分离器后，油压降低为零，流回油箱中。在高速旋转时产生的巨大离心力使得机油中的碳粒达到了很高的过滤精度，同时，由此而形成的滤饼也会变得非常致密。转子中的空间可以容纳大量的碳粒。在维护保养时，只需用一只新的转子替换下旧的转子即可。转子的大小取决于维护保养的时间间隔。图52是一个塑料转子使用前后的剖面。从中我们可以看到过滤后所产生的滤饼。图53是全流式机油滤清器和旁流式机油滤清器的集成，它们被放入同一个壳体中。图52除了重型车辆，柴油机轿车也逐渐采用了小的离心分离装置来过滤碳粒。由于EURO4和EURO5标准的实施，排放的控制日趋严格。针对其中减少氮氧化物或是不完全燃烧碳粒的要求，我们对燃烧过程进行优化后发现：不可能同时减少二者的比例，只能选择其一。目前的趋势是：尽量减少氮氧化物的排放浓度。围绕此点，我们开发了SCR技术（由电站的技术衍生而来）与NOx催化转换装置。然而，我们却增加了碳粒的生成，也因此提高了机油及曲轴箱中碳粒的比例。与旁流式机油滤清器相关的问题常常是机油的定期维护，对此，我们有如下几点说明：即使机油具有较强的耐老化性能，如果其中添加了诸如添加剂，缓蚀剂以及其他影响过滤性能的成分时，必须定期更换机油。滤清器只是杂质进行机械分离，保证机油正常工作的零件。它们并不影响机油的老化。旁流式机油滤清器可以在一定程度上减轻全流式机油滤清器负担，部分地延缓压差的升高。旁流式机油滤清器还有另外一个作用：旁流回路管道增加了额外的流动空间，提高了系统回路的流量，因而降低了单位负荷，这可以稍微延长机油的更换时间。图53还需要强调一点，必须在车厂建议的期间内更换机油，不可以因为安装了旁流式机油滤清器而忽略机油的更换，这会给发动机带来严重损害。燃油滤清器现代燃油滤清器的功能与其他工作流体一样，燃油也会由于生产，运输，储存及加注过程受到污染。在加注后，水分，灰尘也会从油箱通风管中进入油箱中。在充满灰尘，湿度较高，或温差较大的地区，这种扩散的效应会更加显着。管路系统制造过程中的杂质，机油润滑燃料泵带入的杂质（仅出现在商用车机油润滑的直列泵）也会进入燃油中。杂质可分为无机矿物颗粒和有机杂质两类。根据DINEN590，每升柴油中所含的杂质不得超过24mg，而国际汽车工业协会的推荐值为小于24mg，在德国，每升柴油中所含的杂志通常不超过10mg。而在世界范围内，污染物超标的柴油却与日俱增。由杂质污染而引起的磨损，不仅取决于杂质总量，而且取决于它们的分布密度。以绝对数值的概念来讲，一升柴油中含有超过50,000个大于15微米的颗粒（粗颗粒），500,000个大于5微米的微粒（细颗粒）。为了保护日益精细的柴油喷射系统，粗颗粒必须被悉数去除，其β值至少达到100以上。根据对磨损起因的研究发现，西颗粒也会引起严重的后果。近年来，已经建立起细颗粒杂质的过滤效率的试验方法（3-5微米）现代汽油发动机与柴油机的喷射系统即使对很微小的杂质也非常敏感。由于杂质颗粒的侵蚀，很容易造成损坏。而柴油发动机，柴油中所含的水分也会引起锈蚀。汽油滤清器汽油滤清器的位置与功能现代汽油发动机均装有电磁驱动的喷油嘴，有的位于气门前的进气歧管中，有的位于汽缸内（缸内直接喷射），汽油滤清器的作用便是保护喷油系统（主要是电喷嘴），杜绝杂质的侵入油嘴或进入汽缸中，引起关键部件的破坏。一般的汽油发动机电喷系统的喷油位置在进气歧管内,工作压力在3-4巴之间。汽油经燃油泵压入滤清器中，然后经过燃油分配器输送至喷油嘴（如图54）。喷油嘴内的小滤网（一般小于50目）起保护喷嘴的作用。压力调节阀保持系统中的油压恒定，多余的汽油由此进入回油管而回到油箱。汽油泵流量，即滤清器的额定流量，一般说来远远大于消耗量。图54对于直接喷射系统来说，为了获得所需的雾化程度，系统中的压力要比上述系统要高得多。在此，燃油管路可分为低压管路与高压管路两部分。汽油泵仅用来保持高压泵3.5巴的入口压力，汽油经过滤清器过滤后，被高压油泵压入高压油轨，从这里，依此进入各喷嘴。此时，汽油的压力会达到120巴。汽油压力传感器与调节阀共同对压力进行控制。与低压喷射系统相比，直喷系统对细微的颗粒更为敏感。首先，系统中的压力要比低压系统高30倍。其次，要防止微小杂质以渗透方式进入系统中的其他部件如高压油轨，压力调节阀等。过滤效率的规定发动机制造商，车厂，滤清器供应商经过协商，共同制定了电喷系统汽油滤清器过滤效率的标准（ISO/TR13353）。图55表示了当前不同系统中汽油滤清器的不同要求。这种要求，在今后几年中，还会相应地提高。如果汽车在恶劣条件下运行时，还要使用更高精度的滤清器。尤其是欧洲，日本，NAFTA以外的地区。图55汽油滤清器的设计一般我们将汽油滤清器以串联的方式接入管路中（如图56），有时，压力调节阀会集成在滤清器的顶部。根据具体的安装位置，以及车厂的标准，滤清器的壳体材料可分为铝制壳体，塑料壳体，钢制壳体。图56图57在欧洲，目前已出现全寿命，免维护的汽油滤。而环保要求减少碳氢化合物的排放，汽车制造商便千方百计地把汽油泵，精滤器，及压力调节阀集成进油箱内部，其他一些零件同样可以放入油箱中。图57是这种结构的一些实例。滤芯的结构对过滤效率及容尘量要求的提高呼唤着滤清器设计的革命。简单的丝网过滤器（表面过滤）的寿命只有深层滤材的十分之一，星形分布的折纸可以容纳更多的杂质。这种滤芯，由一个抗牙的中心管支撑，汽油由外向内流动。另一种是卷纸滤芯，其所形成的过滤腔自外往内向心排列。今天，汽油滤清器滤材主要有：极细的天然纤维滤纸，或是天然纤维与涤纶纤维的合成滤纸，出厂前，均经过耐油的酚醛树酯的浸渍，当滤纸成形后，在固化炉中，其中的聚氯乙烯与酚醛树酯发生聚合交链反应，将滤纸定形。最新一代的滤材则采用了多层结构复合的形式，其中包括一种极细的熔喷纤维层，较细的过滤层一般位于粗滤层之后，这种结构可以比传统结构增大一倍以上的容尘量，只能采用星形的折纸方式。滤清器的整体设计滤材的选择是首先要考虑的环节，而其中决定因素是原始过滤效率。然后，我们通过以下两个步骤得到滤纸的面积，在获得使用地区的燃油污染程度及滤清器最大压差的数据后，根据标准灰试验的容尘量计算滤纸的面积。柴油滤清器柴油滤清器的作用柴油发动机技术在当代得到了飞速发展。目前，无论是乘用车还是商用车，大量的柴油发动机都在发挥着积极的作用。几乎所有的柴油机都采用了直接喷射系统。这样，我们便可以通过细化柴油喷射的粒度，喷射过程的电子控制技术来对其过程进行有效地控制，提高其工作效率。与此同时，喷射压力随技术的进步不断提高。目前，泵喷嘴系统（UIS）压力可以达到200MPa以上。每一个汽缸均配有独立的喷嘴，这些喷嘴由凸轮轴通过摇臂带动，并由电磁阀控制其喷射过程。而对于偏置凸轮轴，我们用一根短管将泵与喷嘴相连，这种偏置凸轮轴的系统，被称为单体泵系统，广泛地使用在商用车发动机中。另外，还有一种所谓的共轨系统（CR），产生压力的部分（通过径向或轴向柱塞泵）与喷射部分保持相对独立。由一根公共油轨向每个喷嘴供油。这种系统中的油压比泵喷嘴系统要小。在此系统中，可以实现喷射过程的单独控制。由电磁阀控制的分配式喷射泵其直喷系统内的压力也可以达到160MPa以上。此外，还有直列泵系统。上述的这些系统，除了泵喷嘴系统，共轨系统之外，都逐渐被淘汰。目前，共轨系统在乘用车中占主导地位，而泵喷嘴系统则在商用车方面更胜一筹，但同时共轨系统的份额也在慢慢增加。与汽油滤清器相同，柴油滤清器的作用也是保护高压喷射系统的工作部件。基于此点，柴油滤清器可以放置在低压油回路的燃油泵的吸入口或是高压油泵与低压油泵之间。图58是共轨系统的管路示意图。图58如果是布置在压力侧，滤清器所承受的压力会比布置在吸入口处的滤清器高6巴。商用车广泛地应用这种方案，同时在乘用车发动机中，这种布局也越来越普遍。低压油路的流量比高压油路要大一些，多余的燃油经过压力调节阀回到油箱中，这种压力调节阀也可以与滤清器集成在一起。而高压回路中过量的燃油在油轨上限压阀的作用下流入其他回路。由于这些高压回油的温度可能达到70℃过滤效率的规定现代柴油发动机的喷射系统主要由电磁阀来控制，过滤精度必须提高到一个更高的水平才能与之相适应。图59是一个电磁阀座的放大图（商用车泵喷嘴系统）。按照ISO/TR13353，这个系统所采用的滤清器的原始过滤效率是η（3-5μm）=45%，这已是当时欧洲（1997年）最高过滤指标。我们可以清楚地看到杂质在阀座上摩擦所产生的纵向分布的沟槽。这种沟槽会导致泄漏，降低喷油量。在实际操作中，我们可以通过发动机功率的降低，运转不平稳，以及排气中的黑烟判别此类问题的发生。图59无论是台架试验还是路试的结果都说明了磨损与ISO/TR13353中所规定的滤清器原始过滤精度（3-5微米）有着密不可分的联系。我们对北美商用车中所使用的单体泵系统进行了调查，结果也证实了5微米的杂质颗粒会对系统所产生相当大的磨损。图60针对一些不同的系统，推荐了适合它们的过滤精度。与于55类似，我们也将它们分为正常使用状态与极端状态两种情况。油水分离如果水分进入了柴油喷射系统中，系统会因失去了润滑而损坏，甚至腐蚀。在许多时候，柴油滤清器还要实现油水分离的功能。在此过程中，细小的水珠逐渐沉积在滤材纤维表面，形成较大的水滴后，由于重力的作用，向下掉落在贮水腔内。贮水腔中的水可经由放水旋塞排出滤清器外。图60在分配式喷油泵与共轨系统中，必须绝对禁止水分的渗入，为此要采取必要的保护措施。而单体泵系统，水分与喷射系统接触时间相对较短，一般不会造成很大影响。但如果柴油中含水量较大，还是要安装油水分离装置。目前，世界各地的柴油中含水量有很大的不同，尚未收集到足够全面的数据。一些特殊状况如：直接从油桶中添加燃料，加油站的维护欠缺，以及在一些湿度较高，昼夜温差较大的地区。柴油中的水分可能会从通常状况下的200ppm上升到2%。我们通常会用2%的乳浊液来测定柴油滤清器的油水分离效率（ISO4020）。在试验中，我们用一个隔膜泵来获得我们所需的2%的乳浊液，而各汽车制造商则使用一个标准的电动燃油泵（如滚柱式燃油泵）进行此项试验。按照ISO4020，其油水分离的效率至少要达到90%以上。柴油滤清器的设计柴油滤清器可分为两大类，一类是可开式并需要更换。它们串联在油路中，外壳可以由铝，塑料或钢材制成。人们对安全性要求的提高使得钢制外壳的滤清器重新广泛使用。另外一些部件如：放水装置，水位传感器（导电性传感器），温度调节阀（高温回油），及加热系统也可以一起集成在滤清器上（如图61）。图61另一类广泛使用的滤清器是旋装滤（如图62），不可开式。它们旋装在滤清器座的螺栓上，并通过外密封圈保持密封。柴油滤清器在满足最高过滤精度与最大水分离效率的同时，还要尽可能延长使用寿命（尤其对于商用车）。仅用单级滤芯不可能满足这样的要求，为此，便要采用多级滤芯的结构。预滤器装在压力油路或吸入端，其作用是进行油水分离及柴油的初级过滤。然后，燃油进入压力油路侧的精滤器中，完成微小杂质的过滤。图63是一个商用车上使用的旋装式预滤器。图62图63燃油滤模块属于可拆卸的类型。为此，滤盖与壳体用螺丝连接，维护时只更换滤芯。同时为了方便更换，滤芯盖须位于筒体上方。该滤芯的结构中不能含有金属物质，可以毫无问题地以燃烧的方式回收利用。更新的设计中涉及许多附加集成的功能，着包括传感器，压力控制阀，温度感应器，及加热系统，热交换器，水位传感器，自动放水装置等。图64是一个最新轿车用燃油滤模块。并行布置的两只折纸滤芯有效地利用了空间，它是维护保养时唯一需要更换的零件。图64滤芯与滤材的结构今天，柴油滤清器几乎无一例外地采用星形的折纸滤芯（参见图56），与前文同样，基于过滤效率及寿命的原因，也需要采用复合滤材。得益于细小的纤维直径与滤材对水分的不润湿作用，熔喷纤维层可以轻易地将细小的水分凝集成较大的水滴。熔喷层一般位于进油侧，以便水分的分离。玻纤复合层滤纸也具有类似令人满意的结果，这种滤纸中含有5%-20%直径在1微米左右的玻璃纤维。但由于这种纤维容易断裂，形成的碎片极易透过滤纸，进入喷射系统引发问题，所以，在欧洲，一直未能在汽车中得到应用。而一些以往的设计，例如：涤纶无纺布制成的滤环，以及螺旋形的线绕滤芯，正逐渐被淘汰。柴油滤清器的整体设计不同喷射系统过滤效率的要求参见图60，而滤纸的面积的计算则基于野外试验及标准测试中得到的杂质含量的数据。如果涉及油水分离的要求，绝不可以超出滤