空滤器设计要点

1空滤器设计要点,8.空气滤清器设计计算必须的原始数据是：通过发动机的额定空气体积流量：qe，mh；（可以通过发动机转速n、排量、功率、油耗来计算）。发动机排量Vh；L，ml；发动机极限进气阻力：KPa；滤清效率：，；空滤器保养时工作时间Ts，h；,8.空气滤清器设计时关注的要点：发动机最大转速和最大功率时的工况。进行系统设计计算时，要结合总体布置的可能性，结合进气装置的工作能力，可靠性抽尘以及特殊工作状况有关的附加要求。空滤器的选型要考虑动力装置的特点，以及工作系统提出的相应的技术条件。设计空滤器时首先考虑的因素是计算空滤器空气流量，通常必须了解发动机标定转速时的进气量。,2空气滤清器基本参数的设计计算,9.发动机的进气量，即：额定空气体积流量可按下面推荐公式计算：自然吸气发动机qe按下公式计算：,qe.nVh（适用于二冲程发动机）qe.nVh（适用于四冲程发动机）式中：qe额定空气体积流量，（mh）n发动机转速（rmin）Vh发动机排量（L;ml）脉冲系数，三缸或三缸以上发动机脉冲系数均为发动机冲气系数，汽油机转速在rmin以下，.；汽油机转速在rmin以下，.；汽油机转速在rmin以上，.；柴油机：.,3增压柴油机qe按下公式计算：qegeAo/(1000)式中：qe额定空气体积流量，（mh）；发动机额定功率，；g发动机额定功率时的燃油消耗率，g/KWh(约235g/KWh)；发动机额定功率时的空气系数（增压发动机取.，增压中冷发动机取.）；,3.1进气系统对空滤器布置的要求：空滤器作为发动机进气系统的一部分，在系统布置时，必须从整个进气系统考虑以下几点：空滤器进气口处的温度，不应过高，一般不超过环境温度的，进气温度过高会降低发动机充气系数，应远离排气高温区，应迎风，借助车辆行驶的速度，提高充气量进气应避免吸入雨、雪及发动机排出的废气进气口应避开机仓的负压区，集尘区，甩泥区，轿车空滤器的进气口一般置于汽车的前脸，卡车空滤器的进气口应仅量伸高，放在驾驶室顶部，以降低空气含尘浓度空滤器内壁不应喷漆，管子内壁不许生锈，脏物脱落会吸入发动机内，非常危险空滤器至发动机进气口之间的管子应减少接口的数量，接口的卡箍应沿管壁密封空滤器装在车辆上应便于保养，便于维修，在空滤器外壳上的醒目位子贴上明确的保养说明,3.2空滤器方案的确定,空滤器总体方案，主要考虑车型和机型，是卡车，还是轿车，是拖拉机，还是工程机械，工程车辆；是汽油机，还是柴油机.轿车主要以电控汽油喷射发动机，它留给空滤器空间很有限，一般采用单级板式空滤器由于电控发动机的转速较高，对空滤器阻力十分敏感，确定方案时应尽量降低进气阻力，并针对每个流量下的阻力段误差控制在；考虑降低进气噪声，要控制空滤器的容积V不宜过小并留有降噪、转气空间；美国克莱斯勒公司推荐，空滤器的容积V2.5Vh；日本资料推荐（）；在可能的条件下，应尽量取上限值，以加大空滤器容积3.2中型卡车，吸气量大，在公路或下公路越野行驶，用中负荷的双级空滤器3.3重型车，吸气量较大，额定空气体积流量大于m/h，工作环境恶劣，经常在灰尘严重的环境下工作，用重负荷空滤器，其第一级为旋流管，第二级为干式空滤器,4纸质滤芯设计(以单级空滤器为例）,纸滤芯功用：滤清效率高，进气阻力低，维修保养方便，广泛运用于各种车辆。4.纸质滤芯表面积确定：纸质滤芯属浅表层过滤，为增大过滤面积，减小阻力，把滤芯常做成折扇型、菊花形，使它的过滤面积比普通圆柱表面积大倍，而且制造工艺简单，机械强度好，是最通用的形式。其表面积是根据额定空气体积流量来确定。qe/公式中：纸质滤芯表面积，qe额定空气体积流量m/h表面空气体积流量系数，通常在.之间通常国产纸取上限，进口滤纸取下限。注意：纸质滤芯表面积最后的确定，还要考虑原始进气阻力，使用寿命，储尘能力等。,4.2滤芯折踞的确定折踞(t)通在.mm，折距又由滤纸的厚度限制，最小值为，必须，通常3以上,4.3,折数的确定：,4.4为保证滤芯有一定的挺度设计滤芯时折高的尺寸一般不mm,4.5在额定空气体积流量下，滤芯的容灰量应符合下式要求:C0.02A或C（0.6-0.8）qe,根据经验数据设计滤芯时的实际过滤面积应是：A=1.5-2A；A=2折数折高折宽折数=A/2折高折宽,在额定空气体积流量下进气口的气流速度一般为20-30m/S，因空滤器进气口的结构分为两种形式，1.直接进气；2切向进气；直接进气气流速度一般25m/s以下，切向进气气流速度一般25m/s以上。进气口直径按下公式计算,5进气口的设计,F=Q0/V=(/4)-d2Q0-额定空气体积流量（m3/h）V-进气口的气流速度F-进气口截面积（m2）d-进气口直径mm,6空气滤清器的消音性能为了衰减发动机的进气噪音的手段,往往必须降低空滤器的共振频率,共振频率由下公式表示,一般希望减少进气管截面积加长进气管长度,增大壳体容积.从进气消声的角度验正，容积与单个气缸排量的比值应在15-20之间，但是,由于进气管面积和长度,作为降噪措施,而使进气阻力增大,应综合考虑.,Fr=C/F/LVFr-共振频率(Hz)C-音速m/SF-进气管截面积m3L-进气管长度MV-壳体容积m3,共振频率公式,7列举实例如下：,Q21车型用空气滤清器设计方案项目明称：Q21-1109110空气滤清器车型Q21顾客：芜湖奇瑞汽车制造有限公司生产制造单位：浙江恒勃滤清器制造有限公司,1.顾客要求1.1设计零件结构和制造可行性分析由乙方负责；1.2尺寸要求：产品外型尺寸及误差，按图样执行、满足整车装配要求；1.3材料要求：满足产品材料定义，材料标准、按双方确认图样及材料清单（BOM）执行；1.4性能要求：满足甲方技术条件，图样和标准的要求；1.5外观要求：不允许有明显的凹坑，断裂和划伤。滤芯密封面不允许凹陷、断裂和划伤，不规则的纸摺数量应不超过6%。,8设计输入内容8.1奇瑞汽车有限公司企业标准Q/SQR.04.031-2006空气滤清器总成技术条件2.2佳景公司Q21空滤器三维数模及边界尺寸；2.3相关的发动机参数；A）发动机型号：SQR472WF四缸汽油发动机B）发动机额定功率/转速：n=50KW/6000rpmC）发动机排量：h=1.083LD）发动机功率：50KWE）发动机进气管口径为50mmF）空滤器容积5.3LG）进气系统阻抗3.5KPa,9.Q21用空滤器结构设计和计算9.1额定空气体积流量的确定对于Q21发动机用空气滤清器的额定空气体积流量的计算根据QC/T32-2006汽车用空气滤清器试验方法A2公式如下：Qve=0.03nhvQve=0.0360001.10.71Qve=138.6m/h公式中：n-汽油发动机的额定转速h汽油发动机的排量；v汽油发动机的充气系数；汽油发动机转速在3500r/min以上，v=0.7；脉冲系数；（三缸以上为1）；,根据以上计算并与佳景公司商定Q21用空滤器空气体积流量为170m/h，大于理论计算的1.2倍，这样大大的满足了汽油发动机的工况要求，同时又符合奇瑞汽车有限公司企业标准Q/SQR.04.031-2006空气滤清器总成技术条件中规定的原始阻力值1.8KPa的要求。,10滤芯过滤面积的计算,a.滤纸折数的确定滤芯过滤面积的计算必须考虑折距折距确定以后才能确定折数，我国根据滤纸的特点，取23mm之间（经验数），根据三维数模空滤壳体、壳盖内腔的长度为224mm，如折距取2.8mm，折数为80折。b.滤芯过滤面积的确定根据Qve（m/h）=0.03（m/h）/cmA1Qve-额定空气体积流量A1滤芯最小过滤面积A1=1700.02=8500（cm)计算得到滤芯的有效过滤面积不能小于8500（cm)；根据经验数据设计滤芯实际过滤面积应是：根据三维数模空滤壳体、壳盖内腔的宽度为170mm又，A=2折数折高折宽A滤芯实际过滤面积滤芯实际过滤面积为8704（cm)故AA1折数=A（2折高折宽）=79.6568圆整为80折；,根据经验空滤器进气口气流速度一般在2030m/s范围内，我们取额定空气体积流量下的进气速度为V=25m/S；进气口直径按下式计算F=Qve/VF=170/（360025）=18.89（cm)又：F=/4dd-进气口直径d=（4F）/d=0.049m=49mm进气口直径取d=50mm；（内径）,11空滤器进气口直径的计算,空滤器容积与消声分析,1.根据三维数据分析，空滤器容积5.3L；根据资料记载，美国、日本空滤滤设计的容积一般要求大于发动机排量的2.5倍或3-6倍，就是说Q21空滤器容积应大于3Vh，因此空滤器容积符合其要求。2.从进气消声的角度容积与单个气缸排量的比值应在15-20之间，满足要求。验证：5.3/0.27=19.6合格,根据三维数据结构分析，由于空间限制及考虑以后用户保养滤芯的需要，空滤器壳与壳盖装配采用了单边插入，及单边采用卡扣锁紧的