提高汽車空氣濾清器效能途徑

宦棟梁　王強

摘 ? 要：汽車空氣濾清器的效能主要包括過濾發動機進氣中的灰塵等雜質和降低發動機進氣時的吸氣噪音，空氣濾清器的正常工作對于提高汽車的動力性和舒適性具有較大幫助。汽車空氣濾清器作為汽車的三濾之一，其高效的工作對于汽車的正常運行有著直接影響。本文通過對汽車空氣濾清器效能的分析，總結出影響其效能正常發揮的因素，研究提高汽車空氣濾清器效能的有效途徑，希望對今后相關人員提供理論依據。

關鍵詞：汽車 ?空氣濾清器 ?效能

中圖分類號：TK402 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1674-098X（2019）06（b）-0095-02

1 ?汽車空氣濾清器的效能概述

汽車空氣濾清器是發動機進氣系統的主要部件，其效能除了大眾廣為熟知的過濾發動機進氣，凈化空氣中的灰塵等雜質外，還具有降低發動機進氣時的吸氣噪音等作用。空氣濾清器一旦不能正常發揮其效能，一方面會導致進氣阻力變大，進而導致發動機動力性能下降，零部件磨損加劇;另一方面會導致發動機進氣噪音顯著增強，尤其是在空氣濾清器與發動機產生共振時，噪音會更加明顯，從而導致汽車經濟性能和舒適性能的下降。

空氣濾清器過濾空氣雜質的效能主要由其濾芯來保證。隨著汽車的不斷使用，濾芯必然會發生老化現象，最終失效。其老化速度一方面與濾芯的材質有關，另一方面也與汽車使用環境的空氣質量有關。此外，濾芯的日常保養與維護也是保證空氣濾清器過濾空氣雜質的效能正常發揮的重要前提。而空氣濾清器降噪的效能則與空氣濾清器的結構設計、零件材質等有關，此外，也與發動機的外部振動激勵，引起空氣濾清器共振息息相關。

2 ?提高汽車空氣濾清器效能途徑

由于汽車空氣濾清器的效能主要包括過濾發動機進氣中的灰塵等雜質和降低發動機進氣時的吸氣噪音兩種，因此要想提高汽車空氣濾清器效能，可以從這兩大效能的影響因素上進行改善和優化。

2.1 提高空氣濾清器過濾空氣雜質的效能的途徑

（1）選用合適的濾芯。空氣濾清器的濾芯種類繁多，大致可分為紙質、織物和油浴三類，同類型的濾芯其材質也存在一定差異，還需考慮與空氣濾清器外殼的匹配問題，因此切忌盲目更換濾芯。不同車型適用的濾芯種類不同，柴油發動機一般適用油浴式空氣濾清器，而汽油機則一般選用紙質或織物空氣濾清器。同時，為了保證空氣濾清器的良好過濾效能，濾芯需要定期更換，所以選用空氣濾清器的濾芯，還要考慮車主的經濟預算等問題，一般建議車主最好選用原廠的標配濾芯，當然如果車主的汽車專業知識比較豐富，也可以自行選用適用的濾芯，更好地發揮空氣濾清器的效能，獲得更優的駕駛樂趣。

（2）加強空氣濾清器日常的保養維護。對于紙質濾芯，一般無需專門的維護，由于其材質為樹脂包裹的纖維紙，紙質濾芯的強度較差，受到較大的外力作用即會產生不可恢復的形變，導致濾芯破損，一般建議間隔2，3000km取出紙質濾芯清灰即可，清灰時切忌勿用水或油液清洗，輕敲濾芯或用低壓壓縮空氣清灰最佳，且如此維護兩三次后就必須更換紙質濾芯，否則其進氣阻力會顯著增加。對于織物濾芯則可通過專門的清潔劑清洗積灰，然后用水沖洗干凈再陰干即可，切忌不要暴曬或用吹風機快速晾干，否則容易導致紙質濾芯變形。油浴式濾芯在日常保養維護時，重點檢查油液品質是否能繼續使用以及空氣濾清器內部的濾網的堵塞情況，及時進行油液的更換和雜質的清理維護工作。

（3）及時更換濾芯。不同類型的濾芯器更換的周期不同，一般來說大多數的轎車采用紙質或織物濾芯，其更換周期一般在20000km左右，一些品質較差的紙質濾芯更換周期可能縮短至5000～10000km。車主如果不清楚汽車上的濾芯更換周期，可以通過以下幾種方法簡單判斷是否需要更換濾芯。

①檢查濾芯是否有明顯的破損或者變形，如果有，則必須更換濾芯，有時濾芯的破損或變形并不明顯，但是會位于濾芯的邊角位置，會導致空氣不需過濾直接進行進氣管時，也許直接更換濾芯;②觀察濾芯是否有水漬或者油漬，如有，也需要更換濾芯;③觀察濾芯靠近進氣歧管一側是否有變色，正常情況下應為白色，但如果大面積變黑，則說明灰塵已經滲透整個濾芯，也需要更換濾芯。此外，更換濾芯時要注意空氣濾清器外殼上螺釘的裝配力矩，裝配力矩如果太大，容易導致濾芯變形，進氣阻力變大，太小又容易導致濾芯松動，部分空氣可能不經過濾芯過濾直接進行氣缸，造成缸內加速磨損。

2.2 提高空氣濾清器降噪的效能的途徑

（1）優化壁厚設計。空氣濾清器的殼體由于比較薄，其固有頻率相對較低，在汽車運行過程中，發動機在不同轉速下工作時產生的振動很容易與空氣濾清器的殼體固有頻率重合，產生共振噪音。因此，在空氣濾清器的設計階段，研發人員可以通過研究其固有頻率與殼體壁厚的關系，優化壁厚設計。目前一般通過改變空氣濾清器的上下殼體壁厚，改變其固有頻率。據相關試驗表明，空氣濾清器壁厚每增加0.5mm，其固有頻率將大概增加10Hz。通過計算某款發動機的常用轉速下，發動機的振動頻率大小，確定空氣濾清器壁厚，從而避免共振噪音。

（2）優化結構設計。進氣氣流撞擊空氣濾清器的殼體也會產生的振動噪音，此類噪音在汽車高速行駛時噪音尤為明顯。研發人員可以通過總結此噪音的變化規律，優化空氣濾清器的結構設計，改善噪音對駕乘人員的干擾。根據研究發現，空氣濾清器的下殼體由于有車身的固定支撐，因此一般較少因為進氣氣流撞擊而產生振動噪音，而缺乏固定支撐的上殼體是主要的共振聲源，所以目前一般通過在上殼體增設加強筋，提高上殼體的剛度的方式來降低此類噪音的產生。同時，加強筋的設計厚度與殼體壁厚也存在一定關系，一般加強筋的厚度比殼體壁厚略小或等厚度時，可以取得較好的剛度提升和減振效果，太厚的加強筋并不能進一步提升上殼體的剛度，反而會增加制造成本。此外，優化壁厚和殼體結構設計，也有效降低空氣濾清器因為發動機的外部振動激勵，產生共振異響的現象。

（3）選用合適的殼體材質。空氣濾清器的殼體材質不同，其機械性能和耐沖擊強度也不同。目前大多數空氣濾清器殼體采用PP+TD20的原料制成，其機械性能和耐沖擊強度還有提升的空間，部分對于汽車性能要求較高的車型，改為選用PP+GF30的原料制作殼體，以提高殼體的機械性能和耐沖擊強度，同時使用PP+GF30制作的殼體其耐熱性能也會有顯著的提高，有助于延緩殼體老化問題，延長殼體的使用壽命。

3 ?結語

本文通過對汽車空氣濾清器效能的分析，總結出影響其效能正常發揮的濾芯材質、濾芯的日常保養與維護、空氣濾清器的結構設計、零件材質等因素，最后結合筆者工作經驗和專業知識提出選用合適的濾芯、加強空氣濾清器日常的保養維護、及時更換濾芯、優化壁厚設計、優化結構設計、選用合適的殼體材質等提高汽車空氣濾清器效能的有效途徑，希望對今后相關人員提供幫助。

參考文獻

[1] 張續升.汽車空氣濾清器的降噪優化設計[A].河南省汽車工程學會.第十三屆河南省汽車工程科技學術研討會論文集[C].河南省汽車工程學會，2016.

[2] 孟淼，葉福民，周鑫.汽車空氣濾清器的結構分析及優化[J].江蘇科技大學學報：自然科學版，2016（4）：344-348.

[3] 關英俊，張力鋒，李想，等.汽車空氣濾清器的模態分析及結構優化[J].計算機仿真，2015（4）：124-128.

[4] 聶永濤.汽車空氣濾清器的保養與維護[J].汽車工程師，2011（2）：62.