空气中的有害物质
大气尘（气溶胶） - 火山灰 - 海盐粒子 - 灰尘 - 沙土 - 花粉 - 细菌、病毒
大气尘空气动力学直径: 0.01100 µm
总数99.9%的灰尘小于1 µm 大于1 µm的灰尘重量占了总重量
的70% 灰尘粒径不同，运动方式不同 不同的地区和环境，灰尘浓度相
进气系统阻力对发动机性能的影响试验结果
机型
TA1 4DC2 DEUTZ 6DL 6DN
进气阻力每
增加1kPa 功率降低
1.0
0.2
（%）
0.3 0.2 0.3
进气阻力每
增加1kPa 油耗升高
0.3
0.2
（%）
0.3 0.2 0.3
16
除水机理
防止进水是发动机进气系统重点关注的问题。针对不同车型结构特点，采用惯性沉降、凝聚、 离心、拦截等分离除水方案；
定位销
卡扣
空滤器发动机布置实例
唯一的空滤器配不同轿车系列 发动机罩和空滤壳体集成一体 空滤体积与整机体积一致不变 开发成本低 节省机舱空间 减少装配工作
结构简单 低阻力 容易实现声学控制 低温度材料要求 材料便宜 大的空滤体积具有高噪声衰减，车机不
同空滤通用性差 发动机罩和消声装置分离
防雪实例
base dirty air duct进气口
商用车部分
滤芯实例
空滤器结构-模块化
NLG Piclon系列
Europiclon系列
Europiclon系列
MAHLE
双联滤清器
IQORON系列
DonaldsonEPG系列
PowerCore系列
油浴空滤器系列
STG Donaclone系列
气流速度 纤维直径
纤维数量
扩散效应
气流速度
纤维直径
小于 1 m的灰尘粒子不 随气流运动，而是因空气 分子的撞击做无规则运动 ，称为“布朗扩散运动” 。如果撞在过滤器纤维上 就被捕获。粒子越小，扩 散运动越剧烈，撞击纤维 的机会越多，过滤效果越 好纤。维数量
惯性效应
气流速度
纤维直径
较大的灰尘粒子在气流 中做惯性运动。当气流 绕过纤维时，惯性大的 粒子来不及绕过而直接 撞到纤维上。
空滤器车身布置实例
车身布置空滤器
机罩
V8-V12发动机空滤器布置
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奔驰V12空滤器布置
2个不固定的滤清器系统 2个热膜空气质量传感器 高质量盖 独立降噪装置 吸音膜
除水实例
智能控制阀 副进气口 湿度传感器 除水在阀打开时
Flap
Inlet 2. Air Inlet
噪声衰减：进气噪声是发动机的主要噪声源，不仅对 车外噪声有严重影响，在发动机低转速时，对车内噪 声影响也很大。
计量空气 ：集成MAF、温控、压力、控制阀等功能；
空气质量的影响
灰尘是内燃发动机部件磨损的基本原因，而大多数灰尘是通过进气系统进入发 动机的。 水会损坏 / 阻塞空气滤清器滤芯，并且可能使发动机和进气系统发生腐蚀。 进气温度高意味着进入发动机的空气密度下降，这将导致排烟增加、功率下降、 向冷却系统散热量增加、发动机温度升高。.
灰尘越大，惯性力越强 ，撞击纤维的可能性越 大，过滤效果越好
纤维数量
筛分效应
气流速度
纤维直径
灰尘直径如果大于 纤维之间的间隙， 就会被拦住。
一般来说，灰尘直 径远小于纤维间隙 ，也就是说，筛效 应很少发生。
纤维数量
机械过滤综合效应
筛分
扩散
惯性
拦截
最易穿透粒径点 MPPS
滤料与效率寿命
要使过滤器对小灰尘粒子效率高: 穿过滤料的风速低 = 所用滤料面积大 滤料中含有数量多的细纤维 静电 (只对新过滤器)
• 滤料中含有粗细不等的纤维
• 滤料中的细纤维起主要过滤作用 • 纤维间隙远比要过滤的灰尘大 • 过滤器是深层过滤
滤料 - 使用寿命 蓬松的滤料比密实的滤料能容纳的灰尘多，因 此使用寿命长。 滤料中少量的粗纤维就是为了提高蓬松度和强 度。
过滤器结构与阻力
几种不同的过滤效应同时 起作用。
过滤器效率随粒径不同而 变化，效率最低点的称为 MPPS（最易穿透粒径）， 它随滤料种类、过滤风速 而变化。 好的过滤器 - 纤维细、蓬 松、滤料面积大。
low
body mounted module
+
-
+
+
engine mounted
styling
+
integrated
+
-
-
engine mounted - module
++
++
-
-
-
low
+
high
+
high
材料回收利用
再生材料利用
模块设计 易于拆卸 减少多样性 标准件应用
体系建立
体系、能力、技术
No. 1 2 3 4
综合水平
复杂度
噪声
阻力
价格成本
Type
Integration
Pressure
lev el
Complexity Acoustics
drop
body mounted -
stand-alone
--
--
+
+
system
Costs of complete
v ehicle
-
材料等级
Material grade
发动机缸筒的正常磨损速率，应该在4～6 （微米/万公里），超过20 ～ 25（微米/万 公里），则说明发生了严重的早磨问题。
环境灰尘分级
轻度灰尘环境 永久铺设地面或草地，没有含灰尘 的风。 典型尘埃含量 0.35mg /m3。
中度灰尘环境 庄稼地，风中含灰尘的地区，临时 局部未铺设地面。 典型尘埃含量3.5 － 123.5 mg/ m3 。
进气系统消声能力
进气系统充气效率对发动机的影响
扭矩，Nm
600
500
400
系列1
300
系列2
200
系列3
100
系列4
0
700 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 56转00 速
空滤器中心频 率200-300Hz
谐振器中心频 率500Hz
空气计量管理
重型空滤 两级滤清器，第一级为惯性或离心式，第二级是干式纸质滤芯，去尘能力参考值 800 g/ m³/min。 通常用于在重度灰尘环境中作业的建筑、采矿和农业机械。 这类空滤还包括“安全” 滤芯或第三级滤芯，用来在更换主滤芯时保护发动机
乘用车空滤 单级干式滤清器，去尘能力参考值20～30g/m³/min 。
开发流程
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有限元计算
Idea
流场声场计算
设计优化
样件验证
空滤器产品简介
轻型空滤 单级干式滤清器，去尘能力,参考值100g/m³/min。通常用于公路车辆。
中型空滤 两级滤清器，第一级为惯性或离心式，第二级是干式纸质滤芯，去尘能力参考值 350 g/m³/min 。 通常用于中度灰尘环境中作业和偶尔进入重度灰尘环境的公路车辆。
脉动气流对扭矩的影响 脉动气流对功率的影响
法国雷诺 （KERAX自卸车）
DAF-XF和CF系列
DAF-XF欧VI系列
SCANIA-R系列（牵引）
SCANIA-G系列（自卸）
ISUZU-CYH52Y
商用车系统小结
针对发动机马力增大趋势（达到650ps），低阻力 的进气直流设计是理想结构; 空滤器车身驾驶室下方布置成为主流，总成3D空 间受到挤压； 预滤器的合理设计布置及其除尘效率的提高，是用 户期望的空滤器维护里程保证的关键； 系统防水措施多级、多技术策略； 针对发动机脉动气流的影响采取相应对策； 系统材料选择满足环保、节能、降重目标； 空滤器总成技术平台化、产品平台化、模块化设计。 20万公里/2年的使用寿命是设计追求的目标； 提高对Soot炭黑的滤除能力，排除对SCR+EGR方 案的欧Ⅵ法规影响。
重度灰尘环境 建筑工地，矿山，采石场；风沙大 的地区。 典型尘埃含量35－ 353.5 mg/ m3 。
发动机正常磨损的必要条件 路面灰尘型普
大气尘的累计粒径分布
粒径小于 1 m 的 灰尘： • 占灰尘总数量的
99.9% • 只占灰尘总重量
的30%
小于1µm的灰尘
油烟 香烟烟雾 金属尘粒 碳黑 病毒和某些细菌
Fleetguard-OptiAir系列
Fleetguard-DirectFlow系列
复合滤系列
Fleetguard-RSPD系列
除尘预滤器实例
福田-欧曼GTL 东风天龙
重汽-HOWO A7
整车 实例
上汽依维柯红岩-杰狮
Mercedes-Benz (Actros 4060)
Mercedes-Benz (New Actros 1842LS)
进气系统阻力的影响
进气系统阻力对发动机功率、油耗的影响特性；应用CFD 计算，优化空滤器等进气系统供气能力，保证对整机功率、 油耗的影响分别不超过1% 和 2%；
空滤器CFD计算结果
进气系统阻力对发动机油耗的影响规律
4%
油
耗 增
3%
加
百
分 2% 比
非增压 汽油机
1% 增压发 动机
2.5 3.7 5.0 6.2 7.5 进气阻力，kPa
差很大。
花粉: 10 m 灰尘: 0.5 m 病毒: 0.2 m