機械車輛空氣預濾器研究情況與發展

張　奎

（西南交通大學，四川　成都　610000）

?

機械車輛空氣預濾器研究情況與發展

張奎

（西南交通大學，四川成都610000）

摘要：本次研究主要分析了國內外機械車輛用空氣預濾器的實際研究現狀，同時還對典型的空氣預濾器的原理及其結構特點等進行了分析，描述了各種類型的空氣預濾器，與其相關的過濾效能以及優點、缺點等多個方面的內容。

關鍵詞：機械車輛空氣預濾器；研究情況；發展情況

預濾與精濾是機械車輛用空氣濾清器的兩個級別，在實際工作中，使用單級精濾器，如果是在惡劣環境條件下，則在單級精濾器工作的過程中，灰塵顆粒（較大粒徑）就會在濾網上大量黏附，這樣一來就會直接導致濾清效能明顯降低，情況嚴重的還會堵塞濾芯，直接影響到機械車輛的工作效率及其工作性能。所以，一般在機械車輛單級精濾器之前完成空氣預濾器的安裝，這樣一來進入空氣精濾器之前就會提前篩掉空氣中的大部分沙塵顆粒［1］，可以促使芯維護保養周期進一步延長，同時還可以進一步延長發動機使用壽命，進而促使機械車輛的動力性、可靠性、經濟性得到明顯的提升。

1　國內研究進展及相應的應用情況

隨著發動機技術實現進一步的發展，逐漸在社會上推陳出新空氣濾清器，可以在實際工作中，從根本上滿足發動機不同的性能需要。一開始是油浴式空氣濾清器及油浸式空氣濾清器，逐漸發展至紙質空氣濾清器，具有更高的清潔性及高效性。傳統形式的單級空氣濾清器逐漸發展成為各種形式預濾器的雙級空氣濾清器［2］。

離心式預濾器最為顯著的特征為在使用沙塵的密度大于空氣的特點，在通道中空氣會出現方向上的轉變，同時還會產生旋轉的情況。在慣性力和離心力作用的影響下，將沙塵甩到外圍，這樣就可以與空氣實現有效的分離，其比較適合空氣中較大顆粒沙塵的清除。一般在多沙塵地區作業機械車輛中使用。就目前來說，切向進氣式預濾器、帽式預濾器、旋流管式預濾器、葉片環式預濾器及新型旋轉自潔式預濾器等離心式空氣預濾器是國內普遍使用的類型。以下舉例分析2種：切向進氣式預濾器和帽式預濾器。

1.1切向進氣式預濾器

切向進氣式空氣預清器結構緊湊，同時可以實現材料上的節約，如果存在不是很強的進氣阻力增加的情況，那么切向進氣氣流速度就會明顯增高，同時還會導致灰塵離心力明顯增高，從根本上強化了排塵能力，同時還可以促使粗濾效率實現進一步強化。可以將其劃分為以下2種類型：風窗切向進氣、圓管切向進氣。切向進氣式預濾器結構非常簡單，但是需要保證進氣流速，這樣才可以促使過濾效率明顯提升。所以，在設計過程中，需要按照實際情況的需要選擇最為合適的大小。一般適用于輕型卡車及小缸徑農用發動機。

1.2帽式預濾器

帽式預濾器主要構成部分如下：出氣管、上罩、導流葉片。導流葉片通過含塵氣流產生高速旋轉，在預濾器上罩位置設置有排塵切口，在離心作用的基礎上，促使灰塵甩到預濾器的上罩壁位置，排塵切口，灰塵排出。那么部分較為干凈的氣流就會順利地進入二級精濾過濾。帽式預濾器預濾器結構相對比較簡單，實現排塵自動化，但是其缺點為效率最高能達到70.00%，效率相對比較低，同時進風口在排塵口的下方，就存在重新吸入排出塵土的可能。一般適用于小缸徑內燃機的農業機械，如拖拉機、收割機、農用運輸車等。

2　存在的幾點問題及未來的發展趨勢

2.1空氣預濾器問題分析

有效地使用空氣預濾器，可以促使發動機使用壽命得到延長，同時還可以進一步延長機械車輛空氣濾清器的維護保養周期。如果在惡劣的工作環境下，那么也可以促使機械車輛的作業效率得到明顯的提升。但是，需要按照實際需要從根本上解決過濾效率及進氣阻力兩者之間存在的矛盾。然而，目前各種各樣的空氣預濾器會因為種種因素的影響導致其問題的出現。

2.1.1帶廢氣抽塵引射裝置的旋流管式預濾器。其是目前在國內機械車輛發動機中使用的一種極具代表性的預濾器。帶廢氣抽塵引射裝置的旋流管式預濾器可以提升初濾效率，可以達到80%，并可以促使空氣濾芯的更換周期得到明顯的延長。但是，其主要的缺點在于旋流管容易堵塞，存在較大的進氣阻力，尤其是在保養周期的中期及后期，會因為存在旋流管堵塞情況，直接降低過濾效率。所以，在實際工作中，需要對旋流管進行定期清潔。此外，實際工作中旋流管會存在一些載荷下過濾效率低的問題。

2.1.2選取使用新型旋轉自潔式空氣預濾器。該類型的空氣預濾器可以在設置的基礎上完成自行驅動，無需維護，可以實現自動排塵。但是，該類型的空氣預濾器發動機轉速會直接影響到過濾效率。如果是在非額定工作環境下使用，其過濾效率是比較差的。出現上述問題主要選取以下方法來有效低地解決：選取使用導向葉片進氣截面可調技術，對進氣截面大小進行有效的控制，之后對氣流的速度進行有效的控制，在上述基礎上可以控制轉子轉速。

2.1.3目前較為理想的過濾裝置是離心靜電式預過濾器。離心靜電式預過濾器進氣阻力較低，還具有較高的過濾效率，同時還有非常小的能耗。如果是在車載情況下，想要取得較高的靜電場電壓，那么就需要通過復雜的變壓器。所以，在實際工作中，在機械車輛上離心靜電式預濾器的有效使用受到了限制。未來的研究重點需要放在結構簡單的高壓供電設備的研制方面。

2.2未來研究工作方面

在分析相關文獻的基礎上，總結國內外空氣預濾器產的主要特點，同時分析其使用情況，對其產品的性能及工作原理進行分析。由此發現：研究空氣預濾器逐漸趨向高效能、長壽命、免維護、輕量化及模塊化。所以，需要按照實際情況的需要做好以下幾方面的工作。

2.2.1促使預濾器的性能得到明顯的提升。離心式空氣預濾器是目前使用最為廣泛的一種。在非額定工作的情況下，過濾效率低是其主要的缺陷。離心靜電式預濾器還存在一定的高壓供電困難。所以，需要在實際工作中研發空氣預濾器產品，需要保證其具備較低進氣阻力，并具備較高的過濾效能，這樣就可以促使發動機的性能、安全性、可靠性、壽命得到明顯的改善。

2.2.2從根本上解決預濾器與發動機匹配矛盾。在實際工作中，需要嚴格按照發動機額定進氣量的實際情況，完成預濾器的選擇。一般會在滿足發動機最大允許進氣阻力的基礎上選取過濾效率高的預濾器。如果每一個預濾器均存在一致的過濾效率時，最好是選擇阻力小的預濾器，這樣就可以促使維護保養周期得到有效的延長，同時促使發動機使用壽命得到有效的延長。

2.2.3在預濾器產品的研發過程中，需要使用計算流體力學數值分析技術。計算流體力學的使用可以促使空氣預濾器內部復雜的三維流動現象得到科學有效的描述，這樣就可以在設計的初級階段完成評價計算，同時針對其問題進行修改，不需要再一次進行測試，有利于促使產品設計效率及產品設計品質得到明顯的提升。

3　結語

高效空氣過濾裝置中空氣預濾器是非常重要的一個組成部分，可以延長發動機的使用壽命和濾芯的維護保養周期。這樣在多沙塵惡劣環境下工作時，其機械車輛作業效率就會得到明顯的提升。由此看來，空氣預濾器具有非常顯著的使用優勢，憑借著其優勢將會在未來得到廣泛有效的使用，可以取得極大的發展。

參考文獻：

［1］王濤，崔崗，劉陽江，等.空氣濾清器與空氣預濾器的匹配［J］.工程機械，2011（6）：45-47.

［2］譚業發，董貴楊.機械車輛空氣預濾器的研究現狀及其發展趨勢［J］.機械制造與自動化，2012（4）：1-6，9.

中圖分類號：U464.134.4

文獻標識碼：A

文章編號：1003-5168（2016）02-0108-02

收稿日期：2016-01-16

作者簡介：張奎（1994-），男，本科，研究方向：車輛工程。

The Research Situation and Development of Air Pre Filter for Mechanical Vehicle

Zhang Kui
（Southwest Jiaotong University，Chengdu Sichuan 610000）

Abstract:This study mainly analyzed the actual research status of the domestic and foreign machinery vehi?cle air pre filter,and the principle and structure characteristics of the typical air pre filter were analyzed, and described the various types of air pre filter,and its associated filtration efficiency and advantages,dis?advantages,and other aspects of the content.

Keywords:mechanical vehicle air filter；research situation；development situation