摩托车空气滤清器性能检测方法探讨
发动机额定功率--------------------------------------------------------------------------------
新闻来源：摩托车行情    发布时间：2005-8-20 15:11:18    浏览次数：1727次
 
空气滤清器（下简称空滤器）是摩托车发动机进气系统的重要部件，主要是滤去空气中的灰尘、杂物和水份，以减少发动机气缸、活塞、曲轴等运动部件的磨损及防止化油器孔道堵塞，部分空滤器还兼有进气消声作用。空滤器既是性能部件又是功能部件，尤其是滤清效率、通气阻力等性能参数直接影响发动机的动力性、燃油经济性、使用可靠性和耐久性等。很多整车厂和专业厂对空滤器各项检测试验数据不够重视，没有认识到空滤器性能检测不准确会直接影响与化油器的精确匹配。
目前，摩托车空滤器现有技术标准和检测方法执行的是QC/T 230-1997《摩托车和轻便摩托车空气滤清器技术条件》和QC/T 29117.21-93《摩托车和轻便摩托车产品质量检验发动机空气滤清器质量评定方法》。随着摩托车检测技术的发展，这2个标准中的部分技术要求也应进行相应的修改。
1、额定空气流量
1.1 额定空气流量的计算
额定空气流量的计算公式为：
Q＝0.06nVnεη/C  （1）
式中：Q——额定空气流量，m3/h
n——发动机额定转速，r/min
Vn——发动机排量，L
ε——发动机充气系数
η——脉冲系数，取值参照标准
C——发动机冲程系数
求单缸二冲程和四冲程发动机额定空气流量时，（1）式可简化为：
二冲程发动机额定空气流量：Q＝0.054nVn（2）
四冲程发动机额定空气流量：Q＝0.0639nVn（3）
1.2额定空气流量值的选取
额定空气流量是空滤器试验的基础参数，由于空滤器结构型式多样性，要准确计算额定空气流量存在一定的困难，为试验方便和具有对比性，可参照表1数值，以发动机排量为依据，适当选取额定空气流量值。虽然额定空气流量的计算值和选取值有一定偏差，但只要额定空气流量确定后，在试验中就要严格控制，它的变化将直接影响进气阻力和滤清效率的测试准确性。
2、进气阻力
2.1进气阻力的测定
当空气从空滤器的进气口吸入，从出气口流出时，由于能量损失，会产生压力差，称进气阻力。进气阻力必须被控制在一定范围内，按标准测定，只考核进气原始阻力，即额定空气流量下的进气阻力。实际测试中，按额定空气流量的
20％、40％、60％、80％、100％、110％在试验台上检测变流量情况下的进气阻力，它反映了变流量条件下进气阻力随进气量的变化情况。
2.2进气阻力的偏差控制
标准规定，进气原始阻力的极限偏差应控制在规定值的10％以内，根据笔者经验，应控制在7％以内为宜。实际中，当阻力较大时进气较少，混合气偏浓；当阻力较小时进气较多，混合气偏稀，两者都会影响发动机燃烧，并直接反映在发动机输出功率、燃油消耗和排放指标上。随着摩托车排放限值及化油器调整精度的日益提高，对空滤器进气阻力的控制指标也应随之改变，以满足适当空燃比的要求，而这个问题恰恰被很多主机厂忽视。
3、滤清效率
3.1滤清效率的计算
标准规定，滤清效率为空滤器滤出的试验粉尘量W1（以质量计）和供给的试验粉尘量W之比，用百分数表示。绝对滤清器滤出的试验粉尘量为W2，由于空滤器的试验设备为非标准试验设备，故不同厂家在试验设备和试验方法上也不相同，但基本原理是相同的，如图1所示。由于空气流量需要比较准确的检测控制，现在试验设备大多用变频器控制真空泵电动机，用伺服电动机控制流量调节阀（旁通阀），用计算机在变频器和伺服电动机之形成闭环控制，以达到精确的控制空气流量。滤清效率η＝W1/W×100％
现在，有很多主机厂采用另外一种计算方法：滤清效率η＝（W-W2）/W×100％
上述2种计算方法在理论上是一致的，但实际检测中却存在差异，笔者认为第2种方法便于检测，并与实际使用状况相符合。
3.2原始滤清效率
标准规定，在额定空气流量下，加入规定数量的试验粉尘后，所测得的滤清效率为原始滤清效率，即以加入粉尘量来控制试验条件。
另一种方法是，设定初期进气阻力增加值ΔP1，当初期进气阻力增加值达到ΔP1时，计量粉尘量，算出滤清效率。
3.3全寿命滤清效率
标准规定，向空滤器内加入试验粉尘，当进气阻力达到规定值P（定值）时，所测得的值为全寿命滤清效率。
另一种方法是，当进气阻力增加值达到ΔP2时，所测得的值为全寿命滤清效率。由于空滤器结构型式多样，进气阻力相对较多，所以规定进气阻力增加值更为合理。需要明确的是，这里指的全寿命不是指空滤器损坏不能使用为止，而是指发动机仍能达到正常性能条件下的使用寿命。具体表现为，随着空滤器粉尘量的增加，通气阻力增加，当增加到某一阻力增加值ΔP2，而无法满足发动机正常工作时作为寿命结束。
3.4滤清效率曲线
根据计算出的滤清效率，以加入的试验粉尘量为横坐标，以滤清效率为纵坐标，绘制滤清效率曲线，如图2所示，对比不同的空滤器或试验滤芯，曲线上升较缓慢者为佳。
4、储灰能力
空滤器的储灰能力是用来评价空滤器使用中除尘能力的指标，储灰能力越强使用寿命越长，维护保养时间间隔就越长。由于受内部结构设计的影响，有一些颗粒较大的粉尘在惯性或离心力的作用下被分离出来，而不是吸附在滤芯上，这样就大大提高了空滤器的使用寿命。此指标与空滤器结构设计和滤材的选用有密切关系。
5、密封性试验
标准规定，储灰试验结束后，立即分解空滤器检查各密封部位，不能有泄露粉尘的痕迹。在实际密封性试验检查中，由于有些时候粉尘泄露量较少，泄露部位不易察觉，采用淋水试验或浸水试验法便于检查。
6、耐振动性试验
按标准规定的耐振动性强度试验，振动频率和加速度都比国外试验要求低很多。国外多以100～200Hz的频率和15g的加速度为试验要求，而目前国内标准要求对空滤器单独进行耐振动性试验的都较少，主机厂大都采用路试耐久、底盘耐久或整车加振耐久等试验方法测
试，对于耐振动试验而言，上述试验显然不够充分，导致部分空滤器在使用中损坏，这点应引起主机厂的重视。
7、其它注意事项
试验中，额定空气流量的准确性、阻力压差检测的准确性、试验粉尘称量的精确性等都会影响试验结果的准确性。
7.1 加入试验粉尘时的浓度控制
标准规定，单级空滤器为0.5g/m3，双（多）级空滤器为2.0g/m3。上述浓度限值由于试验设备和加灰器的不同有时不便于控制，在测试时可根据额定空气流量换算为g/min后进行。如当额定空气流量为60m3/h时，加灰浓度可换算为
0.5g/min来控制。此外，在很多参考资料上，试验粉尘浓度设定过高，不利于试验，因为浓度过高，加入粉尘速度过快，会影响试验的准确性。
7.2 滤清效率是否达到设计要求的确定
目前，国内很多摩托车车型是由国外引进的，由于试验所用设备和粉尘等不同，滤清效率设计要求值与国内标准不可能完全等同。
国外车型中，滤清效率设计要求值都比较低，这是因为国外试验粉尘颗粒的平均粒径较国内使用的粉尘颗粒的平均粒径要小，所以不能直接判断试验结果是否合格，而应先对比试验条件是否相同。另外，考虑到国内路况的实际情况，适当提高滤清效率的设计要求是必要的。
7.3 滤清效率是否满足使用要求的确定
储灰试验或路试耐尘试验结束后，观察空滤器过滤后干净腔室侧的粉尘程度，尤其是空滤器出气和化油器喉口处的粉尘残留情况。在路试耐久试验结束后，确认发动机热力部分有无早期磨损，是否与滤清效率有关。另外，统计并确认市场故障件中因为空滤器原因导致的热力部分早期磨损情况，用户空滤器维护、滤芯更换的频度，可以综合判断空滤器滤清效率是否满足使用需要，试验是否准确。