淺談進(jìn)氣系統(tǒng)產(chǎn)品性能指標(biāo)

劉阿龍，劉帥帥

（陜西華臻車輛部件有限公司，陜西 西安 710200）

引言

進(jìn)氣系統(tǒng)包括進(jìn)氣扁管總成、波紋管膠管、底座、1/4波長管、空氣濾清器、濾芯、諧振腔、增壓器進(jìn)氣管等[1]，承擔(dān)高效率的空氣濾清工作，不為空氣流動(dòng)增加過多阻力，并能長時(shí)間連續(xù)工作[2]。

新產(chǎn)品開發(fā)必將經(jīng)歷產(chǎn)品設(shè)計(jì)、分析驗(yàn)證、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，但是通過以上方法確定的產(chǎn)品是否可行，仍是未知的，產(chǎn)品的指標(biāo)定義仍然不夠準(zhǔn)確，各個(gè)部件性能指標(biāo)確定上往往存在異議，本文以產(chǎn)品開發(fā)過程為導(dǎo)向，對(duì)進(jìn)氣系統(tǒng)開發(fā)過程中重要部件性能指標(biāo)的定義及提升進(jìn)行探討。

1 原始進(jìn)氣阻力試驗(yàn)

本文依據(jù)實(shí)際試驗(yàn)情況，總結(jié)試驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)，本文提出一款進(jìn)氣系統(tǒng)中進(jìn)氣扁管總成的進(jìn)氣阻力測(cè)定方法，得出進(jìn)氣扁管的性能指標(biāo)定義方法。

首先，我們搭載如圖1 的進(jìn)氣系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)，而常規(guī)的測(cè)定方法是：進(jìn)氣扁管總成的進(jìn)氣阻力，往往會(huì)在進(jìn)氣扁管總成出口部打孔，連接測(cè)壓裝置，直接讀取壓降值。本次試驗(yàn)記錄相關(guān)數(shù)據(jù)如表1。

圖1 進(jìn)氣系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)

表1 試驗(yàn)記錄數(shù)據(jù)

從表1 數(shù)據(jù)可以看出，單獨(dú)測(cè)定進(jìn)氣扁管總成阻力為0.8。但是，針對(duì)進(jìn)氣系統(tǒng)阻力而言，進(jìn)氣扁管總成幾乎沒有對(duì)進(jìn)氣系統(tǒng)造成壓力損失，那么單純要求進(jìn)氣扁管總成阻力，確實(shí)不太合理，而用進(jìn)氣系統(tǒng)來評(píng)判進(jìn)氣扁管是否可行是一個(gè)更合理的辦法，故可以繼續(xù)總結(jié)相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，通過多方面來確定進(jìn)氣扁管總成性能指標(biāo)[3]。

2 粗濾效率

對(duì)進(jìn)氣系統(tǒng)產(chǎn)品而言，標(biāo)準(zhǔn)《QC/T32-2017 汽車用空氣濾清器試驗(yàn)方法》[4]中，對(duì)空氣濾清器的預(yù)濾效率試驗(yàn)方法作出了規(guī)定，在實(shí)驗(yàn)室對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行粗濾效率測(cè)試時(shí)，可以完全依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行；

但是標(biāo)準(zhǔn)中沒有對(duì)進(jìn)氣扁管的效率測(cè)定方法進(jìn)行闡述說明，而本文中，嘗試借鑒空氣濾清器粗濾效率試驗(yàn)方法進(jìn)行進(jìn)氣扁管總成粗濾效率的測(cè)定，存在很大測(cè)定難度，故本文通過實(shí)驗(yàn)室驗(yàn)證，確定了適合于自身產(chǎn)品的進(jìn)氣扁管粗濾效率測(cè)定方法，在此列出，方便此行業(yè)產(chǎn)品開發(fā)人員及試驗(yàn)人員借鑒使用。

首先我們借鑒標(biāo)準(zhǔn)《QC/T32-2017 汽車用空氣濾清器試驗(yàn)方法》中，對(duì)空氣濾清器的預(yù)濾效率試驗(yàn)方法進(jìn)行試驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)如下：

實(shí)驗(yàn)中需測(cè)量重量如表2 所示：

表2 直接稱量法實(shí)驗(yàn)記錄

那么，粗濾效率=（B-A）/加灰量*100%；或粗濾效率=C/加灰量*100%

但是以上實(shí)驗(yàn)過程存在問題：

（1）進(jìn)氣扁管總成體積過大時(shí)，實(shí)驗(yàn)室無法滿足產(chǎn)品重量稱重，進(jìn)氣扁管總成重量無法得到；

（2）由于進(jìn)氣扁管總成結(jié)構(gòu)復(fù)雜，試驗(yàn)后濾除的灰塵無法完成得到收集。

綜合以上，得出結(jié)論：空氣濾清器粗濾效率實(shí)驗(yàn)方法無法應(yīng)用于進(jìn)氣扁管總成粗濾效率；為了能夠測(cè)量并且準(zhǔn)確測(cè)量進(jìn)氣扁管總成的粗濾效率，我們分析了產(chǎn)品的工作原理，因?yàn)榇譃V效率是對(duì)灰塵的初步過濾，是為了減少下游的灰塵量，而沒有過濾掉的灰塵自然進(jìn)入下游，我們可以設(shè)想通過下游增重法，對(duì)進(jìn)氣扁管總成的粗濾效率進(jìn)行測(cè)定，具體試驗(yàn)驗(yàn)證如下：本文以某小型進(jìn)氣扁管總成搭載單級(jí)空濾器（圖1）組成進(jìn)氣系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室驗(yàn)證。

試驗(yàn)過程中相關(guān)數(shù)據(jù)記錄如表3：

表3 下游增重法實(shí)驗(yàn)記錄

通過試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析計(jì)算，進(jìn)氣扁管總成重量增量=B-A；下游空氣濾清器濾芯的重量增量=D-C；進(jìn)氣扁管總成重量增量與下游空氣濾清器濾芯的重量增量之和基本等同于總加灰量，因此，通過下游增重法能夠準(zhǔn)確測(cè)量出上游進(jìn)氣扁管總成粗濾效率。

3 實(shí)驗(yàn)室壽命

在粗濾效率一定的條件下，選用優(yōu)質(zhì)的濾材是提高空氣濾清器實(shí)驗(yàn)室壽命的唯一手段，以雙級(jí)沙漠空氣濾清器為例，要求實(shí)驗(yàn)室壽命為22h，那么在額定流量2000 m3/h，需要加入的灰塵為44kg，按照標(biāo)準(zhǔn)要求，粗濾效率為91%指標(biāo)下，達(dá)到濾芯的灰塵有接近4kg 灰塵，那么就需要對(duì)濾芯的容塵量進(jìn)行分析，設(shè)計(jì)出滿足容塵量的灰塵；研究發(fā)現(xiàn)與試驗(yàn)灰塵雜質(zhì)的粒度有關(guān)。空濾試驗(yàn)用的灰塵，早期參考前蘇聯(lián)標(biāo)準(zhǔn)，為220 目和270 目石英砂，粒度較粗；80 年代，采用美國SAE 灰塵，粒度較細(xì)；到了1997 年國際標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定ISO12103 A4，粒度更細(xì)。旋流管元件的原理是離心分離，其分離效率，是由灰塵粒度決定的，試驗(yàn)灰塵粒子粗，旋流管效率高，壽命相對(duì)長。灰塵粒子越細(xì)，旋流管效率降低，壽命縮短。QC/T770-2006[5]，考慮到國際標(biāo)準(zhǔn)ISO12103 A4 灰塵粒度細(xì)，將軸流式旋流管的粗濾效率由91%調(diào)整到77%，但旋流管試驗(yàn)室壽命仍然按過去的規(guī)定延續(xù)到現(xiàn)在，沒做調(diào)整；用今天的標(biāo)準(zhǔn)灰塵雜質(zhì)達(dá)到22 小時(shí)的試驗(yàn)室壽命[6]，沒有可能。

故實(shí)驗(yàn)室壽命是否能否確定為22h，不能一概而論，在粗濾效率較低的情況下，提高濾芯容塵量，實(shí)驗(yàn)室壽命仍然是有可能達(dá)到的。

4 空氣濾清器性能可靠性提升

通過產(chǎn)品設(shè)計(jì)、分析驗(yàn)證、試驗(yàn)驗(yàn)證，做出的產(chǎn)品是否就一定可靠，這個(gè)是無法定論的，產(chǎn)品是需要不斷持續(xù)改進(jìn)，而為了產(chǎn)品性能指標(biāo)得到保證，需要不斷創(chuàng)新更實(shí)際可靠的評(píng)判辦法。

油浴式空氣濾清器產(chǎn)品性能優(yōu)于其他形式空濾器，產(chǎn)品開發(fā)過程中質(zhì)量得到保證，更得到試驗(yàn)驗(yàn)證，但進(jìn)水問題仍為當(dāng)前行業(yè)瓶頸問題，客戶不知道空濾器何時(shí)進(jìn)水，進(jìn)入多少水，導(dǎo)致空濾器頻繁失效。

圍繞創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展，本著提高客戶滿意度的目的，為了能夠讓客戶直觀的看到空濾器內(nèi)部情況，研發(fā)人員不斷創(chuàng)新，對(duì)空濾器底殼增加視窗結(jié)構(gòu)，讓客戶能后直觀的看到底殼內(nèi)部積水、積灰現(xiàn)象，能夠隨時(shí)掌握空濾器內(nèi)部狀況，避免過早保養(yǎng)或過期保養(yǎng)現(xiàn)象。

本文中對(duì)制作的實(shí)物樣件進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)驗(yàn)證；經(jīng)過試驗(yàn)驗(yàn)證，空濾器增加視窗結(jié)構(gòu)（圖2）確實(shí)隨時(shí)可見內(nèi)部狀況。

圖2 空濾器視窗結(jié)構(gòu)及實(shí)驗(yàn)室驗(yàn)證

將結(jié)合此次試驗(yàn)結(jié)果，進(jìn)一步完善視窗結(jié)構(gòu)、確定最佳視窗位置、密封性保證、增加視窗刻度線等，確保方案可靠實(shí)施。

5 結(jié)論

（1）針對(duì)進(jìn)氣系統(tǒng)阻力而言，進(jìn)氣扁管總成幾乎沒有對(duì)進(jìn)氣系統(tǒng)造成壓力損失，那么單純要求進(jìn)氣扁管總成阻力，確實(shí)不太合理，而用進(jìn)氣系統(tǒng)來評(píng)判進(jìn)氣扁管是否可行是一個(gè)更合理的辦法，故可以繼續(xù)總結(jié)相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，通過多方面來確定進(jìn)氣扁管總成性能指標(biāo)。

（2）通過試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析計(jì)算，進(jìn)氣扁管總成重量增量與下游空氣濾清器濾芯的重量增量之和基本等同于總加灰量，因此，通過下游增重法能夠準(zhǔn)確測(cè)量出上游進(jìn)氣扁管總成粗濾效率。

（3）產(chǎn)品可靠性需要通過不同手段進(jìn)行保證，通過產(chǎn)品設(shè)計(jì)、分析驗(yàn)證、試驗(yàn)驗(yàn)證，做出的產(chǎn)品性能仍無法保證，而為了產(chǎn)品性能指標(biāo)得到保證，需要不斷創(chuàng)新更實(shí)際可靠的評(píng)判辦法。對(duì)空濾器底殼增加視窗結(jié)構(gòu)，讓客戶能后直觀地看到底殼內(nèi)部積水、積灰現(xiàn)象，能夠隨時(shí)掌握空濾器內(nèi)部狀況，避免過早保養(yǎng)或過期保養(yǎng)現(xiàn)象，不失為一種好的辦法，但是更好的辦法仍需相關(guān)專業(yè)人士探索。