汽油滤清器设计说明书.doc

温州大学瓯江学院
WENZHOU UNIVERSITY OUJIANG COLLEGE

《汽车零部件设计》
实训

题 目：
专 业： 机械工程及自动化
班 级： 08机械本三
姓 名： 姜超
学 号： 08207013321
指导老师： 龙江启

温州大学瓯江学院教务部制

目录
第1章 引言....................................................1
1.1 汽油滤清器设计的目的.......................................1
1.2汽油滤清器原理和清洗原理....................................1
1.3本次汽油滤清器的组成设计术语定义............................2
1.4本次汽油滤清器设计要求和目标................................4
第2章 汽油滤清器的材料的选择及计算............................5
2.1滤材选择考虑的因素..........................................5
2.2滤纸性能....................................................5
2.3滤材的选定..................................................5
2.4滤纸滤芯参数................................................6
2.5 外壳选用....................................................7
2.6双组分聚氨酯胶粘剂粘接工艺..................................7
2.7 汽油滤清器进出管口安装的确定...............................8
2.8 燃油滤清器滤芯的设计计算...................................9
第3章 汽油滤清器试验..........................................10
3.1气泡试验....................................................10
3.2液力特性试验................................................12
3.3原始滤清效率试验............................................13
3.4试验结果要求................................................15
第4章 实训总结.................................................16

第1章 引言
1.1 汽油滤清器设计的目的
汽油滤清器位于发动机的燃油供给系统，将燃油中的水分和氧化铁、粉尘等固体杂质滤除，向发动机提供无水、无杂质的清洁燃油，保护发动机电喷系统中喷射阀、冷启动阀等精密零部件，提高发动机的性能，延长发动机的使用寿命。
1.2汽油滤清器原理和清洗原理
原理：
汽油滤清器简称汽滤。汽油滤清器主要功能是滤除汽油中的杂质。如果汽油滤清器过脏或堵塞，主要表现为：加油门时，动力起来较慢，或起不来，汽车启动困难，有时候要打火2－5次才能打着。目前多数发动机上装的都是一次性不可拆洗式的纸质滤芯汽油滤清器，更换周期一般为10000公里，如果你加的汽油杂质少，15000－20000公里更换一个也问题不大。滤清器有进出油口箭头标记，更换时切勿装反。
清洗原理：
汽油滤清器的作用是将汽油中的水分和杂质滤除。发动机工作时，燃油在汽油泵的作用下，经过进油管进入滤清器的沉淀杯中。由于此时容积变大，流速变小，比油重的水及杂质颗粒便沉淀于杯的底部，轻的杂质随燃油流向滤芯，而清洁的燃油从滤芯的微孔渗人滤芯的内部，然后经油管流出。

1.3本次汽油滤清器的组成设计术语定义
组成：
污油进口、污油出口、滤清端盖、滤纸滤芯、支撑管、金属外壳
术语定义：
1、容尘量G g 在规定试验条件下,当滤清器的压差达到规定值时滤除的杂质总量
2、过滤精度— μm 滤清器阻留某一尺寸粒子的能力
3、原始滤清效率η %装有新滤芯的滤清器在规定条件下滤除试验杂质的能力,它用被滤除的杂质量与加入杂质总量的相对百分数表示
4 、清洁度W mg 在规定条件下从滤清器清洁侧冲洗出的杂质量
5 、原始阻力△P kPa 装有新滤芯的滤清器,在额定流量时,滤清器进出口之间的压力差
6 、额定流量Q L /h 油液通过滤清器的标定工作体积流量
1.4本次汽油滤清器设计要求和目标
要求：
制定出汽油滤清器的结构方案，确定汽油滤清器的主要设计参数和滤纸。利用计算机辅助设计绘制装配图，布置图和零件图。
目标：
1：具有良好的密封性
2：具有良好的耐振动性
3：具有良好的耐冷热性
4：具有良好的耐腐蚀性
总成密封性:
将滤清器出油口封闭,进油口连接在试验装置上试验。以油为介质，压力不低于100KPa，保压1min，不允许渗漏。以空气为介质，压力不低于100KPa ，将滤清器置于水中，保压1min，不允许有气泡产生。
总成原始阻力：
原始阻力△PkPa 原始阻力△PkPa
＞2.0~3.3 ≤10.00
＞0.8~2.0 ≤7.00
＞0.3~0.8 ≤4.50
≤0.3 ≤1.50
额定体积流量QL/min：
新滤清器或新滤芯的滤清器在额定流量下，原始阻力（滤清器进出油口压力差）符合下表中要求
总成原始滤清效率及堵塞寿命
在固体粒子度为180目和240目时，新滤清器或新滤芯的滤清器在额定流量下的原始滤清效率（按质量计）及实验室寿命
如下表
原始滤清效率η% 堵塞寿命tmin
≥90 30
总成耐振动性能
模拟实车安装方式以加速度98m/s2，振幅为±3.5mm，上下振动1h后，滤清器必须符合上述的密封性能、原始阻力、原始滤清效率的限值。
总成外表面质量
新滤清器或新滤芯的滤清器放置在盐雾试验箱中96h后取出，表面镀、涂层无起泡、脱皮，单边腐蚀不大于2mm。
总成耐冷热试验：
将滤清器置于温度为80℃的恒温箱中1h，然后将滤清器置于低温装置中降温，在-40 ℃时恒温1h。试验结束后，滤清器必须符合上述的密封性能、原始阻力、原始滤清效率的限值。

第2章 汽油滤清器的材料的选择及计算

2.1滤材选择考虑的因素：
过滤精度
原始滤清效果（汽油滤清器>90%）
额定流量的原始阻力不大于9.8kPa
滤芯的阻塞寿命
2.2滤纸性能：
容量120克/平方米
最大孔径 50微米
平均孔径 40微米
透气度 90
格林挺度 2700毫克
耐破度 180kpa
树脂含量 18%
2.3滤材的选定
选定0405型滤纸作为汽油滤清器的滤材
2.4滤纸滤芯参数：
滤纸滤芯参数为∮4cm*6cm
滤纸折宽为1.2cm
高度为6.3cm
折数为42。
带入公式A=n·2b·H中即A=42×2×1.2×6.3=635.04 cm2
2.5 外壳选用：
选用铝质制金属外壳，表面光滑处理后，表面镀膜。内部支撑管处小孔出带有金属丝网。端盖采用铆合式端盖。其厚度均为1mm。
2.6双组分聚氨酯胶粘剂粘接工艺
采用粘接技术是连接材料的新工艺。聚丙烯表面活性比较差,粘接强度较低,无法满足使用要求。选用过硫酸铵对聚丙烯表面进行处理,提高了聚氨酯胶对聚丙烯材料的粘接强度,保证了汽油滤清器滤芯的可靠性。聚丙烯塑料外壳表面处理,将聚丙烯塑料上、下外壳放入60~80℃处理液[m(水)∶m(过硫酸铵)=100∶8]中浸泡15~20 min,取出后用干净自来水冲洗干净、烘干。采用该粘接工艺使该汽油滤清器具有较好的密封性。
2.7 汽油滤清器进出管口安装的确定
滤清器的进出口管接头，其安装油管的连接采用软管接头，查表得：
软管内径D=10mm ，S∮=11.5mm，d1=10mm,d2=8mm,L=32mm,h=10mm.外螺纹为5mm进行啮合端盖。软管可挤动链接。

2.8 燃油滤清器滤芯的设计计算
滤芯有多孔陶瓷和纸质的两种。纸质滤芯由经树脂处理过的微孔滤纸制成，滤清效率高，成本低廉，更换方便，因此得到广泛应用。 滤纸汽油滤清器：
　　在汽油滤清器内部，折叠的滤纸和塑料或金属滤器的两端连接，污油进入后，由滤清器外壁经过层层滤纸过滤后到达中心，洁净的燃油流出。

计算公式：
Q=AF
Q——额定体积流量，L/min
A——0.00027，（min*cm2）
F——滤芯有效过滤面积，cm2。
A=Q/k
A——过滤面积，cm2
Q——额定体积流量，L/min
k——流量常数，m3/h.cm2 通常取0.03
A=n*2b*H=(D-d)H
A=(3.14d/t)*(D-d)H=KDd-Kd2
dA/dd=KD-2kd
当D=2d时，A=Amax
尽可能取d/D>0.5
取d=40mm,D=60mm
代入过滤面积A=4.0cm2
滤纸滤芯参数：
滤纸滤芯参数为∮4cm*6cm
滤纸折宽为1.2cm
高度为6.3cm
折数为24。设计结果如下图

第3章 汽油滤清器试验
3.1气泡试验
为了抽验上海黄浦汽车配件厂提供的一批0304型汽油滤芯是否有漏胶、破裂等缺陷，进行了气泡试验。试验在气泡试验台上进行（见图）。将被试滤芯装在夹持滤芯的装置上，放在装有汽油的油池4内，其时滤芯上表面最高处距油面15mm。管路中通入压缩空气，打开开关1，慢慢打开调压阀2，观察滤芯是否有大的气泡逸出，并观察全面冒泡时U型压力计的压差值。试验结果表明，滤芯全面均匀冒泡的压力都稳定在90一100mm水柱范围，其质量较好。

3.2液力特性试验
经气泡试验合格的纸滤芯装在282型汽油滤清器内，在汽油滤清器试验台(见图)上进行液力特性试验。试验时，将阀门6全开，启动汽油泵，逐渐关闭阀门6使滤清器最后达到一定的压差，此时记录通过滤清器的汽油量G(g)和其所需的时间t(s)。再调整到其他压差下记录同样数据，则可测出各压差下的流量G:(kg/h)。Gt=3.6G/t
由此，可绘制出滤清器的液力特性曲线。
3.3原始滤清效率试验
为测试滤芯的过滤效率的高低，在原始滤清效率试验台(见图)上进行了比较试验。进行试装0405纸芯验时，在油箱2内加人一定量汽油，滤清器内装人一清洁滤芯，然后打开开关4，并通过调节阀5来调节所要求通过滤清器的流量值。调节完毕后，保持调节阀5的位置，并关闭开关4。油箱内重新补充一定量汽油，打开开关8，搅拌油箱内汽油，然后加入称量好的杂质(GBM20氧化铝)，加人浓度以重量计为千分之三。待搅拌均匀后，打开开关4，即可使杂质油按规定的流量通过滤清器，过滤后的油收集在取样瓶内
3.4试验结果要求：
可经过上述试验进行校核，对该滤清器不足的地方进行补正。在汽油滤清器内部，滤芯采用折叠滤纸，配合金属丝网进行过滤。陪合过滤效果>90%，原始阻力△PkPa<9.8mPa，堵塞寿命tmin为30。
将滤清器出油口封闭,进油口连接在试验装置上试验。以油为介质，压力不低于100KPa，保压1min，不允许渗漏。以空气为介质，压力不低于100KPa ，将滤清器置于水中，保压1min，不允许有气泡产生。模拟实车安装方式以加速度98m/s2，振幅为±3.5mm，上下振动1h后，滤清器必须符合上述的密封性能、原始阻力、原始滤清效率的限值。新滤清器或新滤芯的滤清器放置在盐雾试验箱中96h后取出，表面镀、涂层无起泡、脱皮，单边腐蚀不大于2mm。将滤清器置于温度为80℃的恒温箱中1h，然后将滤清器置于低温装置中降温，在-40 ℃时恒温1h。试验结束后，滤清器必须符合上述的密封性能、原始阻力、原始滤清效率的限值>3,<10。
影响：
汽油滤清器是发动机的一个重要部件，滤清的好坏直接影响发动机供油系的正常工作，因而导致发动机经济性的好坏。经调查了解，目前国产汽车发动机的汽油滤清器绝大多数采用陶瓷滤芯，由于这种滤芯过滤效果差，而且容易堵塞，因此用户往往在其堵塞后就拆除，使发动机长期处在无汽油滤清器状态下工作。人们往往以为汽油很干净，因而对汽油滤清器重视不够。据苏联莫斯科等地区有关使用
的汽车燃油箱中汽油的污染度的报导:在肉眼看来很清洁的汽油中，每吨中平均含有13.1g杂质，每毫升汽油中含粒径大于1um。的粒子为20943个。随汽油进人发动机的粒子中粒径大于15um。的粒子是引起气缸活塞组摩擦副磨损的最危险粒子，而这种粒子在每毫升汽油中平均含有1500个。汽车在具体的使用条件下，空气含尘率在相当宽的范围内变化在发动机上的空气滤清器应能保证过滤后的空气含尘率不超过0.001g/m3。然而，据调查数据，长春市使用的汽车燃油箱中机械杂质含量平均为34.86g/t，多数车辆又是在没有汽油滤芯的情况下行驶，这样必然加剧了发动机的磨损。此外，使用情况表明，由于汽油的污染使发动机产生的故障中有50%发生在供油系。进入化油器的污垢杂质，会引起化油器通路和量孔堵塞，使省油器.加速泵工作变坏，结果使化油器工作失调，油耗增加，发动机动力性降低。仅仅由于汽油变脏而破坏了省油器阀的密封性，就使汽油耗量增加10一20%。又因为汽油中污垢杂质引起沉淀物数量增加，会使气门导管卡死和烧蚀气门密封面，从而降低了发动机的动力性和可靠性。
因此，汽油滤清器过滤性能的好坏对发动机的可靠性、经济性、动力性和其使用寿命均有重要影响。
二、国内外采用汽油滤清器情况
1.国内情况
早期国产汽车的汽油滤清器，是采用镀锌铁皮冲成斜孔然后卷成圆筒。这种结构的滤清
器效果很差，而且在汽油内水的作用下生成氧化物可直接进入发动机内，引起气缸活塞组零件的磨损。目前，国产的轿车、吉普车、货车几乎都采用装有陶瓷滤芯的282型汽油滤清器。陶瓷滤清器的过滤效率比镀锌铁皮滤芯好，但是滤料本身就是磨料，当砂粒粘结不牢，常有砂粒掉一下来，这对发动机是很不利的。据调查了解，国内陶瓷滤芯的使用寿命差别较大，一般使用几千公里就堵塞，个别也有
用到一万多公里的。这主要与油料的清洁状况、司机保养情况及滤芯本身的质量等方面的因素有关。使用中发现，陶瓷滤芯的孔隙被胶质和杂质堵塞后，通过清洗的办法不易复原，当买不到滤芯备件时，汽车就处在无汽油滤芯的状态下工作。
2.国外情况
欧美和日本等国的汽油滤清器，由于对汽油过滤性能要求不断提高，由铜网、铜片、多孔纸板发展到了微孔滤纸。因为滤纸过滤效果好而被普遍采用。

第4章 实训总结
本次实训是以某款轿车的制动系统为研究对象，对汽油滤清器的结构和形式进行分析后，对汽油滤清器零部件的布置，滤芯的设计及计算，绘制零部件图纸及装配有了较深的认识，提高了自己的分析能力和绘图能力。同时自己也设计出了比较理想的汽油滤清器，可以提供发动机清洁的燃油，提高发动机的寿命。
此次实训可以说在某种程度上是一种尝试，通过查阅大量的有关汽车制动系统资料后，使我学到了很多先进的汽油滤清器的相关知识，这对我设计的课题起到了十分重要的作用，当然，此次设计并不能称得上是最完美的作品，但至少能在某种程度上了解了设计汽油滤清器时出现的一些问题，并及时得到了解决。当然自己仍有很多不足之处，仍需继续努力。同时，实训也是对我大学四年学习情况的一次检验，使我受益匪浅。

附图：