机械车辆空气预滤器研究情况与发展

张　奎

（西南交通大学，四川　成都　610000）



机械车辆空气预滤器研究情况与发展

张奎

（西南交通大学，四川成都610000）

摘要：本次研究主要分析了国内外机械车辆用空气预滤器的实际研究现状，同时还对典型的空气预滤器的原理及其结构特点等进行了分析，描述了各种类型的空气预滤器，与其相关的过滤效能以及优点、缺点等多个方面的内容。

关键词：机械车辆空气预滤器；研究情况；发展情况

预滤与精滤是机械车辆用空气滤清器的两个级别，在实际工作中，使用单级精滤器，如果是在恶劣环境条件下，则在单级精滤器工作的过程中，灰尘颗粒（较大粒径）就会在滤网上大量黏附，这样一来就会直接导致滤清效能明显降低，情况严重的还会堵塞滤芯，直接影响到机械车辆的工作效率及其工作性能。所以，一般在机械车辆单级精滤器之前完成空气预滤器的安装，这样一来进入空气精滤器之前就会提前筛掉空气中的大部分沙尘颗粒［1］，可以促使芯维护保养周期进一步延长，同时还可以进一步延长发动机使用寿命，进而促使机械车辆的动力性、可靠性、经济性得到明显的提升。

1　国内研究进展及相应的应用情况

随着发动机技术实现进一步的发展，逐渐在社会上推陈出新空气滤清器，可以在实际工作中，从根本上满足发动机不同的性能需要。一开始是油浴式空气滤清器及油浸式空气滤清器，逐渐发展至纸质空气滤清器，具有更高的清洁性及高效性。传统形式的单级空气滤清器逐渐发展成为各种形式预滤器的双级空气滤清器［2］。

离心式预滤器最为显著的特征为在使用沙尘的密度大于空气的特点，在通道中空气会出现方向上的转变，同时还会产生旋转的情况。在惯性力和离心力作用的影响下，将沙尘甩到外围，这样就可以与空气实现有效的分离，其比较适合空气中较大颗粒沙尘的清除。一般在多沙尘地区作业机械车辆中使用。就目前来说，切向进气式预滤器、帽式预滤器、旋流管式预滤器、叶片环式预滤器及新型旋转自洁式预滤器等离心式空气预滤器是国内普遍使用的类型。以下举例分析2种：切向进气式预滤器和帽式预滤器。

1.1切向进气式预滤器

切向进气式空气预清器结构紧凑，同时可以实现材料上的节约，如果存在不是很强的进气阻力增加的情况，那么切向进气气流速度就会明显增高，同时还会导致灰尘离心力明显增高，从根本上强化了排尘能力，同时还可以促使粗滤效率实现进一步强化。可以将其划分为以下2种类型：风窗切向进气、圆管切向进气。切向进气式预滤器结构非常简单，但是需要保证进气流速，这样才可以促使过滤效率明显提升。所以，在设计过程中，需要按照实际情况的需要选择最为合适的大小。一般适用于轻型卡车及小缸径农用发动机。

1.2帽式预滤器

帽式预滤器主要构成部分如下：出气管、上罩、导流叶片。导流叶片通过含尘气流产生高速旋转，在预滤器上罩位置设置有排尘切口，在离心作用的基础上，促使灰尘甩到预滤器的上罩壁位置，排尘切口，灰尘排出。那么部分较为干净的气流就会顺利地进入二级精滤过滤。帽式预滤器预滤器结构相对比较简单，实现排尘自动化，但是其缺点为效率最高能达到70.00%，效率相对比较低，同时进风口在排尘口的下方，就存在重新吸入排出尘土的可能。一般适用于小缸径内燃机的农业机械，如拖拉机、收割机、农用运输车等。

2　存在的几点问题及未来的发展趋势

2.1空气预滤器问题分析

有效地使用空气预滤器，可以促使发动机使用寿命得到延长，同时还可以进一步延长机械车辆空气滤清器的维护保养周期。如果在恶劣的工作环境下，那么也可以促使机械车辆的作业效率得到明显的提升。但是，需要按照实际需要从根本上解决过滤效率及进气阻力两者之间存在的矛盾。然而，目前各种各样的空气预滤器会因为种种因素的影响导致其问题的出现。

2.1.1带废气抽尘引射装置的旋流管式预滤器。其是目前在国内机械车辆发动机中使用的一种极具代表性的预滤器。带废气抽尘引射装置的旋流管式预滤器可以提升初滤效率，可以达到80%，并可以促使空气滤芯的更换周期得到明显的延长。但是，其主要的缺点在于旋流管容易堵塞，存在较大的进气阻力，尤其是在保养周期的中期及后期，会因为存在旋流管堵塞情况，直接降低过滤效率。所以，在实际工作中，需要对旋流管进行定期清洁。此外，实际工作中旋流管会存在一些载荷下过滤效率低的问题。

2.1.2选取使用新型旋转自洁式空气预滤器。该类型的空气预滤器可以在设置的基础上完成自行驱动，无需维护，可以实现自动排尘。但是，该类型的空气预滤器发动机转速会直接影响到过滤效率。如果是在非额定工作环境下使用，其过滤效率是比较差的。出现上述问题主要选取以下方法来有效低地解决：选取使用导向叶片进气截面可调技术，对进气截面大小进行有效的控制，之后对气流的速度进行有效的控制，在上述基础上可以控制转子转速。

2.1.3目前较为理想的过滤装置是离心静电式预过滤器。离心静电式预过滤器进气阻力较低，还具有较高的过滤效率，同时还有非常小的能耗。如果是在车载情况下，想要取得较高的静电场电压，那么就需要通过复杂的变压器。所以，在实际工作中，在机械车辆上离心静电式预滤器的有效使用受到了限制。未来的研究重点需要放在结构简单的高压供电设备的研制方面。

2.2未来研究工作方面

在分析相关文献的基础上，总结国内外空气预滤器产的主要特点，同时分析其使用情况，对其产品的性能及工作原理进行分析。由此发现：研究空气预滤器逐渐趋向高效能、长寿命、免维护、轻量化及模块化。所以，需要按照实际情况的需要做好以下几方面的工作。

2.2.1促使预滤器的性能得到明显的提升。离心式空气预滤器是目前使用最为广泛的一种。在非额定工作的情况下，过滤效率低是其主要的缺陷。离心静电式预滤器还存在一定的高压供电困难。所以，需要在实际工作中研发空气预滤器产品，需要保证其具备较低进气阻力，并具备较高的过滤效能，这样就可以促使发动机的性能、安全性、可靠性、寿命得到明显的改善。

2.2.2从根本上解决预滤器与发动机匹配矛盾。在实际工作中，需要严格按照发动机额定进气量的实际情况，完成预滤器的选择。一般会在满足发动机最大允许进气阻力的基础上选取过滤效率高的预滤器。如果每一个预滤器均存在一致的过滤效率时，最好是选择阻力小的预滤器，这样就可以促使维护保养周期得到有效的延长，同时促使发动机使用寿命得到有效的延长。

2.2.3在预滤器产品的研发过程中，需要使用计算流体力学数值分析技术。计算流体力学的使用可以促使空气预滤器内部复杂的三维流动现象得到科学有效的描述，这样就可以在设计的初级阶段完成评价计算，同时针对其问题进行修改，不需要再一次进行测试，有利于促使产品设计效率及产品设计品质得到明显的提升。

3　结语

高效空气过滤装置中空气预滤器是非常重要的一个组成部分，可以延长发动机的使用寿命和滤芯的维护保养周期。这样在多沙尘恶劣环境下工作时，其机械车辆作业效率就会得到明显的提升。由此看来，空气预滤器具有非常显著的使用优势，凭借着其优势将会在未来得到广泛有效的使用，可以取得极大的发展。

参考文献：

［1］王涛，崔岗，刘阳江，等.空气滤清器与空气预滤器的匹配［J］.工程机械，2011（6）：45-47.

［2］谭业发，董贵杨.机械车辆空气预滤器的研究现状及其发展趋势［J］.机械制造与自动化，2012（4）：1-6，9.

中图分类号：U464.134.4

文献标识码：A

文章编号：1003-5168（2016）02-0108-02

收稿日期：2016-01-16

作者简介：张奎（1994-），男，本科，研究方向：车辆工程。

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