东风日产阳光轿车空气滤清器的设计.docx

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东风日产阳光轿车空气滤清器的设计

东风日产阳光轿车空气滤清器的设计

摘要

空气滤清器的作用是向发动机提供清洁空气，减少发动机的早期磨损。

另外，空气滤清器对进气噪声、整车经济性及动力性都起着至关重要的作用。

本文对汽车用空气滤清器的工作原理、结构形式等进行了较全面的介绍。

从进气阻力、滤清效率、储灰能力等几方面说明了其主要性能参数的设计计算过程。

通过对空气滤清器的各种性能进行分析，确定了东风日产阳光轿车所用空气滤清器的尺寸及材料，并设计一款东风日产阳光轿车用空气滤清器。

本次设计的空气滤清器包括一个上壳体，一个下壳体和一个滤芯。

上壳体和下壳体通过六角螺栓相连接，空气滤清器的整体形状为长方形，可以有效利用发动机机舱内部空间，使发动机机舱内部狭小的空间得到合理布置。

最后对空气滤清器的维护和保养进行了简单说明。

关键字：

东风日产阳光轿车；空气滤清器；设计

THEDESIGNOFTHEDONGFENGNISSANSUNNYCARAIRFILTER

ABSTRACT

Theairfilter'sroleistoprovidecleanairtotheengineandreduceengineearlywear.Inaddition,itgreatlyaffectstheintakenoise,fueleconomyandpower.Thispapertakeacomprehensivelyintroduceabouttheworkingprincipleandautomobileairfilterstructure.Fromtheaspectsoftheintakeresistance,filteringefficiencyandashstoragecapacitycalculationtheprocessdesignofitsmainperformanceparameters.Throughananalysisofthevariouspropertiesoftheairfilter,IdeterminedthesizeandmaterialoftheDongfengNissansunnycaranddesignedaNissansunnycarairfilter.Theuppershellandthelowershellconnectedbysixcornerbolt,theoverallshapeoftheaircleanerisarectangle,itcaneffectivelyusetheenginecabininteriorspaceandmaketheenginecabininteriorspacereasonablelayout.Finally,itgivesasimpledescriptionaboutmaintenanceandmaintenanceoftheaircleaner.

KEYWORDS:

DongfengNissansunnycar;Airfilter;Design

1绪论

1.1空气滤清器

空气滤清器主要应用在气动机械、内燃机械等领域，作用是为这些机械设备提供清洁的空气，以防这些机械设备在工作中吸入带有杂质颗粒的空气而增加磨蚀和损坏的机率。

在汽车行业里，空气滤清器是汽车进气系统的一个重要组成部分，随着发动机性能的不断强化，研究表明发动机的性能、磨损及寿命与空滤装置的性能和结构有很大的关系。

汽车空气滤清器主要负责清除空气中的微粒杂质的装置。

汽车发动机是非常精密的机件，极小的杂质都会损伤发动机。

因此，空气在进入气缸之前，必须先经过空气滤清器的细密的过滤，才能进入气缸。

空气滤清器是发动机的守护神，空气滤清器状态的好坏关系着发动机的寿命。

如果汽车行驶中使用过脏的空气滤清器，会使发动机进气不足，使燃油燃烧不完全，导致发动机工作不稳定，动力下降、耗油量增加的现象发生。

因此，汽车必须保持空气滤清器的清洁。

空气滤清器由滤芯和壳体两部分组成。

空气滤清器的主要要求是滤清效率高、流动阻力低、能较长时间连续使用且无需保养。

随着中国汽车行业的稳步持续发展，汽车配件业也随着发展起来，作为易耗品的汽车配件滤清器，市场需求量很大。

中国的汽车行业一直处于发展阶段，滤清器行业也处于上升趋势中。

2013年，我国汽车销量接近2200万辆，滤清器的需求量由2006年的3.9亿套增至2013年的约9亿套。

中国的汽车每年平均增长率基本保持在15%左右，因此，滤清器行业的增长点在未来几年将更成为一个持续、稳定、上升发展的产业。

据统计国内现有滤清器企业虽已达到1000多家，但其中多数属小型企业，整个行业中列入国家统计的主要企业仅有20多家，国内现有合资滤清器企业10多家，外商独资滤清器企业也有近10家。

而其中拥有自主品牌和完善销售网络渠道的企业少之又少[1]。

1.2空气滤清器国内现状

近年来，中国汽车产业快速发展，拉动了汽车零部件市场需求，当然不可避免地也给滤清器行业带来了商机。

在中国，滤清器行业是一个需要集中力量着重发展的行业。

据统计国内现有滤清器企业虽已达到两千多家，但其中多数属小型企业，整个行业中列入国家统计的主要企业仅有30多家，而其中拥有自主品牌和完善销售网络渠道的企业少之又少。

目前国内滤清器行业市场竞争十分激烈，虽然民族品牌和自主品牌在售后市场上占有相对而言比较明显的优势，但是国内的滤清器高端市场却主要由外资和合资企业占领。

国内滤清器厂家在产品的价格、品质的提高以及技术研发方面等缺乏明显的竞争优势。

使得滤清器行业直至今日仍然没有形成垄断或近乎垄断的超大型企业。

1.3课题研究目的及意义

随着汽车发动机的不断改进和车辆使用环境的极不相同，促使对各种滤料、各种滤清器的结构及其组合的研究蓬勃开展，是现代车用空气滤清器的结构和性能达到十分完善的地步。

近年来由于环境保护对车用发动机提出的新要求，能适应各种环境的环保型的空气滤清器将是一种新的发展趋势。

对空气滤清器的要求概括来说是：

滤清效率高、过滤阻力小、储灰能力大、结构简单、容易保养、体积小、重量轻。

很明显，这些要求是相互制约、相互矛盾的，必须全面考虑上述的要求，妥善处理它们之间的矛盾，才能研制出理想的空气滤清器。

课题为东风日产阳光轿车空气滤清器的设计，本文对该车型所匹配的空气滤清器进行了性能、结构、过滤方式的等进行了详细认真地分析，最后设计出一款适合该车型的空气滤清器。

2空气滤清器的设计分析

车用空气滤清器的结构和性能好坏主要取决于汽车行驶的环境。

灰尘浓度随着道路状况和气候条件的不同而不同。

良好的公路为0.0003g/m3～0.001g/m3，大多数城市公路为0.0003g/m3～0.0084g/m3，农村石子公路为0.01g/m3～0.13g/m3，恶劣条件下的土路为0.4g/m3～0.45g/m3，建筑工地为0.5g/m3～1g/m3。

研究表明，当空气含尘量为0.8g/m3～1.2g/m3时，就失去了能见度[2]。

就目前来说，国内空气滤清器行业存在以下问题：

（1）国内滤清器企业研发能力和创新能力比较薄弱。

国外一些著名滤清器生产企业都有自己的研发中心，具备很强的自主开发能力，并且能够与主机厂同步开发，甚至能先期开发。

（2）我国滤清器生产设备、试验设备、过滤材料、试验材料、胶粘剂等相关工业相对落后，尤其是过滤材料在很大程度上依赖进口。

（3）大多数滤清器企业规模较小，生产集中度低，低水平重复建设现象严重，低端产品产能过剩。

（4）目前国内滤清器行业专业技术人员、管理人员和髙水平技术工人十分短缺，难以满足行业高速发展对人才的需求，严重制约了滤清器行业技术进步和产品品质提高。

为解决这些问题，尤其是为改变企业分散、资源配置不合理等现象，滤清器行业应以市场需求为导向，在政府引导下，通过联合、重组，培育“龙头企业”，加快大企业和产业群的发展。

因此，要想解决以上各种问题，我国必须在引进国外技术的前提下，提高我国自主研发能力，同时还要多培训一些专业技术人员、管理人员和高水平技术工人。

2.1空气滤清器的分类

空气滤清器的型式有二种，即干式空气滤清器和湿式空气滤清器。

干式空气滤清器是通过一个干式滤芯，将空气中的杂质分离出来的空气滤清器。

轻型车所用的空气滤清器一般为单级滤清。

它的形状有扁圆、椭圆及平板式。

过滤材料为滤纸或非织造布。

滤芯端盖有金属或聚氨脂的，外壳材料为金属或塑料。

在额定空气体积流量下，滤芯的原始滤清效率应不低于99.5%。

重型车由于工作环境恶劣，它的空气滤清器必须是多级滤清的。

第一级为旋流式预滤器（如叶片环、旋流管等），用于滤除粗大颗粒杂质，过滤效率在80%以上，第二级细滤是微孔纸滤芯（一般称作主滤芯），其过滤效率达99.5%以上。

主滤芯之后还有一个安全滤芯，其作用是在安装和更换主滤芯时，或在主滤芯偶然损坏时防止灰尘进入发动机[3]。

安全芯的材料多为非织造布，也有使用滤纸的。

湿式空气滤清器包括油浸式和油浴式两种。

油浸式是通过一个油浸过的滤芯，将空气中杂质分离出来，其滤芯材料有金属丝织物的，也有发泡材料。

油浴式是将吸进的含尘空气导入油池而被除去大部分灰尘，再在带油雾的空气向上流经一个由金属丝绕成的滤芯时作进一步过滤，油滴和被拦住的灰尘一起返回到油池。

油浴式空气滤清器一般用于农业机构和船用动力等。

按照过滤方式空气滤清器又分为惯性式、过滤式和油浴式3种方式。

（1）惯性式：

由于杂质的密度比空气的密度大，当杂质随空气旋转或急转弯时，离心惯性力的作用可以使杂质从气流中分离出来。

（2）过滤式：

引导空气流过金属滤网或滤纸等，再将杂质阻挡并粘附在滤芯上。

（3）油浴式：

在空气滤清器底部设有机油盘，利用气流急转冲击机油，将杂质分离并粘滞在机油里，而被激荡起的机油雾滴随气流流经滤芯，并粘附在滤芯上。

空气流过滤芯时能进一步吸附杂质，从而达到滤清的目的。

2.2空气滤清器的性能

发动机在工作过程中要吸入大量的空气，如果空气不经过滤，空气中悬浮的尘埃被吸进气缸中，就会增加活塞和气缸的磨损。

较大的颗粒进入活塞与气缸之间，会造成严重的拉缸现象，这在干燥多沙的工作环境中尤为严重。

空气滤清器必须在尽可能少降低发动机功率的条件下，供给发动机干净、充足的空气，减少进气噪声，同时其寿命、耐久性也要好。

这些要求是相互矛盾的，不能都达到最佳，通常通过专门的试验台、发动机台架及实车试验等作出最终结论。

空气滤清器的基本性能有额定空气流量下的进气阻力、滤清效率和储灰能力3项。

2.2.1进气阻力

空气滤清器的进气阻力直接影响发动机的功率和经济效率，同时还关系到空气滤清器的寿命。

发动机进气系统的阻力多由空气滤清器，进气管道和气缸盖上的进气门组成，现在汽车发动机的特点及其发展主要表现在高速化和轻量化。

实现发动机高速化的主要障碍是进气阻力。

现在汽车发动机有采用3气门、4气门和5气门。

通过采用多气门结构来降低进气阻力已被学者们认为是现代轻型汽车发动机发展的新方向。

因此，要求与之配套的空气滤清器和进气道的流动压力损失应尽可能的降低。

相同型号的空气滤清器，在相同额定空气流量下，结构阻力相等，但总阻力大小并不一样，主要是由于滤材阻力不同至使其总阻力不同。

滤材的阻力是由气流通过纤维层时纤维的迎面阻力造成的。

下面介绍滤纸与阻力密切相关的几个主要技术指标：

（1）透气度是滤纸首先考虑的性能指标。

滤纸的透气度越大说明透气性越好，原始阻力也越小，反之则相反。

透气度与原始阻力之间存在着相反的定性关系。

（2）滤纸的厚度能够限制空气滤清器的最大过滤面积，也就是说增大滤纸的有效过滤面积