空滤器设计要点

4.2
滤芯折踞的确定
折踞(t ) 通在２.５～３.５mm，折距又由滤纸的厚度δ限制， ｔ最小值为２δ，必须>２δ，通常ｔ≥3δ以上．
4.3
折数的确定： 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
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>５０mm．
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。 4.１ 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５～６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。 Ａ＝qνe/ｋ 公式中：Ａ─纸质滤芯表面积，ｃｍ² qνe─额定空气体积流量m³ /h ｋ─表面空气体积流量系数，通常在０.０１～０.０３５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。
1 空滤器设计要点
• • 8.１空气滤清器设计计算必须的原始数据是： ①通过发动机的额定空气体积流量：qνe，m³ ／h；（可以通过 发动机转速n、排量、功率、油耗来计算）。 • ②发动机排量 Vh； L，ml； • ③ 发动机极限进气阻力： KPa； ④ 滤清效率：η，％； • ⑤ 空滤器保养时工作时间Ts，h； 8.２ 空气滤清器设计时关注的要点： ①发动机最大转速和最大功率时的工况。 ②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。 ③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。 ④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。
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%。
共 振 频 率 公 式
Fr=C/Л F/LV Fr-----共振频率 (Hz) C------音速 m/S F------进气管截面积 m3 L------进气管长度 M V-----壳体容积 m3
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
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
3.3. 4空 滤器 装配 及安 装
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 卡扣锁紧的形式，既满足了空滤 器的使用，又满足了保养。 在 滤芯装配方面，利用了PU胶发 泡面作为密封面，并在壳体装配 平面上设计了高1mm，宽1mm 的密封线，这样在壳体、滤芯、 壳盖装配后使密封线嵌入PU胶 结合面，确保了空滤器的滤前、 滤后的密封。出气管装配采用了 卡箍结构进行夹紧，进气管结构 采用了卡套式结构，空滤器与整 车的安装采用了减振套装置，确 保空滤器在整车工作状态下抗振 动。
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． ３.１ 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±８％；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V ＝2.5Vh；日本资料推荐Ｖ＝（３～６）Ｖｈ；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１２００m³ /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．
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2—3mm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 （m³ /h）=0.03×（ m³ /h）/cm² ×A1 Qve-----额定空气体积流量Fra Baidu bibliotekA1———滤芯最小过滤面积 A1=170÷0.02=8500（cm² ) 计算得到滤芯的有效过滤面积不能小于8500（cm² )； 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（cm² ) 故A>A1 折数=A÷（2×折高×折宽）=79.6568 圆整为80折；
F= Q0 / V= (Л/ 4)-d2 Q0------------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.
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 =0.03×n×νh×ηv×ε Qve =0.03×6000×1.1×0.7×1 Qve =138.6m³ /h 公式中：n------汽油发动机的额定转速 νh————汽油发动机的排量； ηv————汽油发动机的充气系数；汽油发动机转速在 3500r/min以上，ηv =0.7； ε——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 170m³ /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。
3增压柴油机qνe按下公式计算：
qνe＝Ｐ•ge•α•Ao/(1000•γα)
式中：qνe─额定空气体积流量，（m³ ／h）； Ｐ─发动机额定功率，ＫＷ； gｅ─发动机额定功率时的燃油消耗率，g/KW•h(约235g/KW•h)； α─发动机额定功率时的空气系数（增压发动机取２.０，增压中 冷发动机取２.１）；
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： ⑴空滤器进气口处的温度，不应过高，一般不超过环境温度的１５℃，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． ⑵进气应避免吸入雨、雪及发动机排出的废气． ⑶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．． ⑷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． ⑸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３６０ °密封． ⑹ 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．
2 空气滤清器基本参数的设计计算
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9.１ 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：
①自然吸气发动机qνe按下公式计算：
qνe＝０.０６•n• Vh •ην•ε（适用于二冲程发动机） qνe＝０.０３•n• Vh •ην•ε（适用于四冲程发动机） 式中： qνe─额定空气体积流量，（m³ ／h） n─发动机转速（r／min） Vh─发动机排量（L ; ml） ε─脉冲系数，三缸或三缸以上发动机脉冲系数均为１． ην─发动机冲气系数， 汽油机转速在２５００r／min以下， ην＝０.８０； 汽油机转速在２５００～３５００r／min以下， ην＝０.７５； 汽油机转速在３５００r／min以上， ην＝０.７０； 柴油机： ην＝０.８５
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: C ≥ 0.0 2 A或 C ≥ （0.6----0.8） qνe
5进气口的设计
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
11空滤器进气口直径的计算
根据经验空滤器进气口气流速度一般在20～30m/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/V F=170/（3600×25）=18.89（cm² ) 又：F=π/4－d² d----进气口直径 d= （4×F）/π d=0.049m=49mm 进气口直径取d=50mm；（内径）
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 /6000rpm C）发动机排量： νh = 1.083L D）发动机功率： 50KW E）发动机进气管口径为Ф50mm F）空滤器容积 5.3L G）进气系统阻抗 >3.5KPa