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发动机进气滤清器
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先进的轿车用中型发动机(60KW的输出功率)在运行时,每分钟大约需吸入6m³的空气。按照不同的使用方式和场合，空气中的颗粒含量可在小于0.2至50mg/m³[4]范围内变化。在轿车的整个使用期内进入发动机的污染物或颗粒的总量可按照下法估计：1kg燃油在完全燃烧时，发动机需要14kg或10.8m³的空气。假定每年的行驶里程数为20000km，燃油消耗率约为8L/100Km,发动机每年吸入和空气量应为12400m³。假设车辆使用期为十年，则十年中吸入汽车发动机的灰尘量在24g至6.2kg范围内。发动机进气中尘粒的直径范围为0.01-2000µm。占灰尘总重量75的尘粒直径在5-100µm范围内。在这方面，总体分布和浓度系数取决于周围环境状况。图10所示为不同使用条件下灰尘的平均质量浓度。

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如果空气质量不佳或滤清器效果不佳，这些灰尘颗粒将回进入发动机，并且部分会进入机油内。机油会把灰尘带到一些关键机械区域，例如：缸套，活塞，活塞环和连杆之间的运动间隙中，导致零件的磨损[5]。
空气带入的尘粒不但会导致发动机部件的磨损，而且也会沉积在位于空气滤清器出气端的灵敏的空气流量计上。该传感器主要任务按测得的空气流量向燃油系统给出计量信号。如果所测得的信号发生偏差，将导致系统功率损失并且增加燃油消耗和增加有害气体排放。先进空气滤清器的过滤效率可达99.8%（轿车）和99.5%（商用车）。从而可使灰尘的吸入量和由此产生的磨损显著减少。
评价空滤介质性能的特性参数
人们对先进的空滤介质的期望是过滤介质必须能满足主机客户提出的过滤方面的技术参数，如：在任何工况条件下达到容灰量和总体过滤效率方面的规定。过滤介质必须具有很高的抗脉冲能力，在动态条件下，即在发动机脉冲的影响下，不让灰尘穿透过滤介质。此外，典型的滤芯折叠结构（使滤芯在最小的安装空间内获得很高的过滤面积。（见图11）在水进入滤清器时也不能有任何变化。当车辆在细雨或大雨中驾驶时，经常可能发生类似情况。此外，优质的空滤过滤介质必须能抗御发动机的机油，燃油蒸汽和曲轴箱排气。这些物质均可能经由发动机进气或因气体弥散作用（当发动机停止工作时）进入介质。最后，这类材料必须具有很高的热稳定性，因为在车辆行驶时，滤芯的温度可达90摄氏度。

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有关材料的特性参数
汽车行业用的空滤介质由天然纤维（纤维素）或合成纤维（例如聚酯纤维）层组成。过滤介质的特性参数包括单位面积重量，厚度，透气性（DIN 53 113），阻燃等级（DIN 53 438）和纤维直径及长度等。纤维素和主要合成纤维的直径在10-50µm范围内。熔吹纤维（合成纤维）具有更细的直径。当过滤介质厚度为0.45mm时，一天然纤维为主的空滤介质的单位面积重量约为100g/m²。各种空滤介质的一些特性参数见表2。

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容灰量
在开发新型过滤介质材料时首先要考虑的是滤清器的维护间隔时间要长，即滤芯的容灰量要高。在轿车反面，在安装体积不变的前提下，人们追求的是滤清器维护养护周期为120000km。在商用车方面，上述目标已经通过增加滤清器的体积被达到且远远超过。
达到上述目标的先进过滤介质均有一种分级密度的机构。图13所为一种无纺纤维材料，与进入空气侧相比，它在清洁空气一侧的密度要高得多。鉴于这种可控渐进密度，人们利用这类过滤介质内的不同密度层有选择的对不同大小的尘粒进行最佳的过滤。这类过滤介质由此可获得大大高于传统过滤介质的容灰量。
以天然纤维为住的标准过滤介质的容灰量最多为220g/m²。先比相比之下，具有相同过滤效率ŋ有分级密度结构的无纺纤维材料的容灰量可达900-1100g/m²。当采用合成纤维无纺材料过滤介质时，其滤芯的尺寸要比用天然纤维过滤介质制成的滤芯小。
按照ISO 5011标准，采用合成纤维无纺材料制成的滤芯在容灰量方面要比纸质滤芯高出50%。初步的实验表明，用这类过滤介质容灰量最终比纸质滤芯可增加150%。
纸褶的几何形状对于滤芯的性能有很大影响。只有当纸褶检举不变时实验室中才能获得整个滤清器使用寿命中的灰容量。这种纸褶的稳定性其一可通过浸渍处理获得。它能显著改善天然纤维的抗弯强度，保护纤维不受外界环境影响。此外可对空滤介质进行压印处理，这能使纸褶相互支撑，使滤芯变得更稳固。对于全合成纤维材料不做浸渍处理的过滤介质，压印工艺起着特别重要的作用。例如波纹状结构就是这种工艺成功的证明。

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为了研究纸褶在水的作用下将如何变形和由此引起的滤芯压降变化，我们进行了一项实验，即在进气中喷水来模拟雨天。图表中曲线所示为分别装有浸渍处理纸质滤芯和合成纤维滤芯的空气滤清器的压差变化的比较。水能使纸质滤芯的压差迅速提高，而对合成纤维滤芯而言影响不大。
尽管浸渍保护处理但纸质滤芯会老化和变脆，所以即使车辆的行驶里程数很低滤芯的使用寿命必须限制在五年以内，因为此时在高温和较高机械负荷作用下，不能排除滤芯损伤的可能。
检验空滤介质的方法
空滤介质的性能是在ISO 5011规定的标准测试条件下确定的，即温度为23±5℃，相对湿度为55±15%。过滤效率可通过二种互补的方法给予测定。首先通过比较过滤介质质量的增加和加灰量之间的关系测得总质量过滤效率ŋ。这里采用的是标准灰尘（PTI粗灰/细灰），以便获得重复性高和可比较的不同过滤介质有关容灰量方面的信息。有关过滤介质性能的详情可通过对不同大小级别的颗粒分别测量其过滤效率获得，即分级过滤ŋ（xj）。

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将100%减去总质量过滤效率ŋ即可得到所谓的穿透率D，这就是直接影响发动机的 污染物的含量。如果二种过滤介质的过滤效率分别为99.5%和99.9%，穿透率则分别为0.5%和0.1%。这一结果能立即反映出，影响发动机的颗粒数量在使用后者比前者少4/5。虽然总质量过滤效率ŋ仅高出0.4%，但第二种滤清器的效率是地一种的五倍。
在测定容灰量G时标准灰尘被直接加入流向滤芯的气流，直到滤芯的压差值增加到预定值△p（例如，在额定流量时轿车滤清器的压差增加值为20mbar，商用车为40mbar）。在这种压差增加值的范围内进气管路中的空气滤清器能确保不会在很大程度上影响发动机的输出功率。这种实验室中测得的容灰量G还将用道路试验的结果来修正，以便计算出车用滤清器的可使用期限。为了确定一些重要的数据，实验室的测试结果还得用一系列实际测试加以补充，即和车队做道路试验以及将外界动气引至室内做试验等。通过这些测试最后得到流量不变时压差随时间增加的曲线。
现代动气滤清器系统的技术要求
现代空气滤清器系统由进气管道和带有滤芯的滤清器壳体组成。在某种情况下，它们还可能辅以消音器（共振器）以减少叉管口的噪音。位于滤清器下游的清洁空气管道含有空气流量计，它直接与发动机进气歧管相连。在这管路上还有废气再循环系统和曲轴箱排气导管的接口。

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发动机的各种零部件均按其功能和几何外形安排在有限的空间里。现代的高性能发动机，尤其是轿车发动机，对滤清器安装空间不断赋予新的约束条件。哪怕在欧洲，进一步提高舒适性的期望使一些选配件如空调装置变成标准配置。这些配置，再加上动力转向泵，中冷器（增压发动机），再循环废气冷却器以及为减少废气污染物排放而增添的辅助涡轮增压器进一步减少了滤清器的安装空间。综合上述各种因素导致了开发新过滤介质的需求，新的过滤介质应在保持原有过滤介质性能的前提下可将所需空间减少35%。只有如此，空气滤清器系统才能满足高集成度的需求。
进气管口应选择在最不易吸进灰尘和水的位置。它们最好位于车俩感中不受气流影响的地方，例如，轮罩内或发动机舱内类系的不受气流影响的地方。如果是卡车，进气管口通常位于驾驶室顶上方或在驾驶室的侧面，以便使吸入的灰尘量减至最少，延长滤清器的维护保养周期。

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采用优化流体的滤清器壳体能最大限度地发挥滤芯的容灰量和过滤效率的能力。分布均衡的气流（图）能让滤芯自始至终发挥较高的过滤效率（图24）。滤清器的壳体一般被设计得大于过滤方面的需要，因为这样能很好地改善滤清器的声学特性。这种类型的滤清器由于增加了声学消音效果被称做为消音空气滤清器。另一种选择是外加一个消音器来降低叉管噪声。这种过滤和消音二种功能的分割所带来的益处是每一种滤芯均可按需优化。滤清器为了方便维护必须能让维护者从顶部开启壳体。在此情况下，滤清器壳体设计到最紧凑的程度。

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另一种用来消音的最新的方法是主动噪声控制系统。它收录了相应发动机的噪音特征，并以电子方式加以转化，即将原始信号的相位移动半个波长。在适当的发动机转速下，转换的信号通过扬声器给予发送，从而抑制或抵消原始噪音。与被动式系统相比，这种系统能极大的改善消音效果。
发动机动气滤芯的设计标准
设计发动机空气滤芯时，应按照配有汽油或是柴油发动机的轿车以及商用车滤清器的过滤精度加以区分。过滤介质的面积应依据发动机所需的动气量来计算。根据发动机的功率可得出四冲程汽油发动机所需空气的平均流量为0.07m³/min·KW，四冲程柴油机为0.08m³/min·KW。带涡轮增压器的发动机所需的空气流量相应更高。

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如要将颗粒从进气中过滤出来，滤清器得具有合理的过滤面积，使气流速度不超过某临界值V crit 。滤清器的过滤性能和气流速度有关。过高的流速会显著降低过滤性能以及过滤介质的过滤精度。如果气流速度过高，颗粒不易粘附于纤维，而会从纤维弹回。此外，以被拦截的颗粒会被再次释放。过滤效率会相应降低，发动机磨损会增加。如果选择正确的过滤速度，上述负面效应得以避免，因为颗粒可以在纤维上沉积。各种过滤介质具有不同的特性速度V crit 表3所示为按汽油和柴油发动机对过滤效率的不同要求，不同过滤介质的临界速度。

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滤清器的设计原则可以用实例来更好的解释，以轿车（柴油发动机）所需动气流量（V=5m³/min）为例，可以计算出确保其过滤效率ŋ时所需的过滤面积。杂该实例中ŋ等于99.8%，所需的过滤面积应为A=1.25m²。过滤介质的选择取决于需求的容灰量（例如，200g）或要求的维护周期（60000km）。根据表2可查得一平方米标准过滤介质可满足上述的技术要求。但用这样大小过滤面积的纸质滤清器过滤速度会超过V crit =10cm/s的临界值。所以为了取得所需的过滤效率，过滤介质面积得更大一些，即1.25m²。
商用车中往往安装单级或两级空气滤清器。系统的选择取决于车辆是用于中欧地区作长途公路行驶，还是用于扬尘较大的地区或在南美洲的沙石路上行驶。
单级空气滤清器通常使用星式折叠的圆形滤芯。但也有用矩形滤芯的例外。对过滤介质在技术要求中给定的99.9%的过滤效率比轿车的要求高，灰尘穿透率可减少50%（从0.2%降到0.1%）。其原因是货车发动机的运行时间长，每年可达100000km以上。
空气滤清器中还经常配由安全芯。在更换主芯时，它们能防止清洁空气一侧受到污染。这种通常为圆柱形无纺布材料的滤芯，按环境含尘量的不同，约在每更换三个主滤芯后才需要更换。
对于两极空气滤清器，空气在到达滤芯前已通过旋流作用进行预处理。在离心力的作用下，粗粒灰尘均已被分离。根据不同的设计，粗滤效率可达85%。当气流到达滤清器主滤芯时，气流的含尘量已经显著减少，从而能极大地增加滤芯的使用时间。但在此同时，还需作更精确的优化和配合，因为与含有各种颗粒级别的空气相比，单含细灰的气流反而会更快的阻塞滤芯。对于商用车辆来说一旦压差增加40mbar时，就应更换滤芯。空气预滤器也同样回引起压差，因而这个压差也得计算在总压差内。

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滤清器壳体
设计滤清器壳体时，除了得考虑安装空间外，便于维护也有极其重要的意义，即滤芯的更换必须方便。这项要求与滤清器壳体的密封性能有直接的联系。大多数空滤芯都配有发泡聚氨酯（PUR）密封件。在压差为20mbar时，对于卡车来说的最大允许漏气率为50cm³/min，轿车为200cm³/min。在任何工况下，即温度在-40~100℃之间，有效加速度达到15g（g=9.81m/s²），都应达到这个指标。此外，滤清器壳体如何设计主要取决于满足气流在滤芯表面均匀分布的要求。采用计算机模拟流体动力学（CFD）技术可对滤清器壳体系统地进行几何形状优化，使其最佳地符合流体动力学的要求。
按空气滤清器的不同应用场合，其芯可设计成平面和圆柱形滤芯两大类。对于主要用于轿车的矩形滤清器，发泡聚氨酯（PUR）成型密封条位于壳体的凹槽中，然后盖上滤清器上盖，再轴向卡紧。圆柱型的滤芯由于其径向密封方便和强度较高，主要用于商用车方面。

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当车辆在恶劣天气下行驶时，例如大雨或下雪，甚至有飞溅水时，水可由吸入气流带入滤清器壳体。为了尽量减少进水量，在滤清器前的进气道中可安置一除水器。它们可由环状分离器，导流片组成。如果系统容许增加压差，也可用旋流器或防雪系统。这里需指出，滤芯不能隔水如果水进入到滤芯它必然会进入清洁空气一侧和进入发动机。

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曲轴箱通风的油气分离器
除过滤发动机的进气之外，清洁所有内燃机的曲轴箱排气也是一项重要任务。当发动机在运转时，所谓的‘旁通气体’将无可避免地会经活塞和汽缸套的间隙进入曲轴箱。除了残留的燃油和燃烧产生的废气以及碳黑之外，这些气体还含有不少机油。这些气流会将从旋转组件和用于冷却活塞裙部而滞留在活塞和缸套表面的油膜和油滴带入气流，形成含有油蒸汽和水蒸气的特细气容胶体。
过去通常采用的方法是进行油气分离，并通过一‘开放式排气阀’将旁通气体释放到大气中。如今这种方式已不能为客户和立法人员所接受。现在是通过‘闭式循环排气’来解决排气，即将含有杂质的旁通气体导入发动机的进气管。但是这种含油物质以及碳黑颗粒可能会污染涡轮增压器，空气流量计，中冷器，进排气阀和废气催化器。这些污染物可负面影响燃烧过程和排放值以及上述部件的寿命。为确保在日益增加的使用周期内发动机的可靠性，必须从曲轴箱排气中分离出这些有害成分。
气溶胶体中油滴的平均直径（这对所有气溶胶及其中所含微细及碳黑颗粒都具有代表性）仅为约0.9μm。对这种微粒仅有少数有效的分离方法。按照它们的基本物理性质，可将它们分成弥散型或凝聚型分离器，惯性式或撞击式分离器以及静电分离器等。除此之外汽车行业还要求压差应尽量小，结构紧凑。为了降低车辆用户的使用成本，分离器最好为无需维护的长寿部件。

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基于物理边界条件和用户要求可作出合适的过滤方法。借助上述评估表可定出合适方案。但是该表显示出理想的滤清器是不存在的。为了协调用户在技术和成本方面的要求，必须按不同情况来作出相应的解决方案。
结构最简单，成本最佳的分离装置是旋风式分离器，这是一种利用离心力，即让气体在锥型圆柱体内旋转的离心式分离器。由于油滴的惯性较大，所以它们会从旋转气流中被甩向内壁后分离出来。洁净的气体通过中心管离开旋风分离器。如果旋风分离器的设计得当，就可获得合适的压差，取得较好的分离效率。

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如果让气体通过许多并列设置的旋风式分离器,整个分离装置的尺寸就设计得十分紧凑.此外旋风式分离器实际上就是终身免维护的部件也是一项极重要的决策标准.图31所示为集成在机油滤清器模块中的并列旋风式分离器。
用纤维或弥散分离器（凝聚式滤芯）也可将微细油滴高效地分离出来。但存在旁通气体中的碳黑颗粒阻塞纤维层，随着使用时间的增加压差也会增加。所以在绝大部分情况下，该类分离器不是长寿部件，需设计得足够可靠。

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离心机是一种惯性分离器。分离过程所获得的力能在离心区域获得较大的提升，从而微细的油滴均被分离。分离能力可通过调整离心机的转速来调节，而与发送机的工状无关。这类分离机的压降取决于它们的结构设计，在极个别情况下，它们还可能增加压力。 然而使用离心机会导致增加额外的费用，因为它是一种旋转部件，要有驱动，配轴承并需密封。离心机也是一种终身免维护部件。

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用静电式分离器可获得分离度最高，压降最低的效果。微细的油滴被加上电荷，并在电场的作用下被分离电极析出。同样这里较高的分离效率也是外力取得的，也就是外力是静电。它能保证可靠的分离效果，与发动机的工况无关。静电分离器需要额外的费用，因为这里需要高压电源，电气绝缘和屏蔽。如果旁通气流中有较多碳黑，碳黑颗粒会沉积在电极上。应经常将它们清除，否则会使整个系统失效。油气分离器在设计方面的强劲挑战在于是否能作到功能可靠和安装空间的优化，例如，将其结合在机油滤清器模块或气门事罩盖中。

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润滑油的滤清技术
磨损和过滤
内燃发动机中的润滑油有一系列重要的作用。首先它可减少轴承，润滑间隙和活动部件之间的摩擦，降低金属部件的磨损。同时它带走热量以及防锈腐蚀。薄的油膜能对燃烧室密封，一传递更多的动力。最后，润滑油可清洁发动机，它疏松杂质，使其悬浮在油中，不让它们沉积。
然而集中在机油中的杂质多种多样，并通过多种途径汇集到发动机中。它们包括来自外界空气的有机和无机尘粒，这些尘粒甚至能穿透高效空气滤清器。机油中也含有在发动机及其部件制造和装配时产生的残余污染物，以及金属磨削颗粒和燃油不完全燃烧时产生的碳黑。除此之外还有燃烧过程中产生的水蒸气，酸类物质以及未燃烧的燃油。他们可与机油的分解产物，例如，添加剂的氧化和反应物相结合形成多相的流体混合物。
如果机油得不到充分的过滤或未及时更换，那些会引起机械部件磨损的坚硬颗粒会进入轴和瓦之间的狭窄间隙。鉴于机油被循环使用，上述磨损过程将不断重复，随着时间的推移，这种磨损能导致机油和燃油消耗量的增加，发动机功率的降低以及增加废气排放值从而增加对环境的污染。如果超过磨损极限，甚至会引起发动机的损坏。

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单个颗粒及许多颗粒会产生磨损和发动机的自身状况也相关，如：轴和瓦的公差及间隙大小等。近年来，在这方面已经取得了重大进步。生产方式已经有很大的改善，这使得加工公差，润滑间隙大大减小。结果是，对于直径仅为1µm左右的颗粒，尤其是当颗粒浓度高时也会导致磨损。直径为8-60µm的单个颗粒特别容易造成严重的磨损。发动机中金属的磨削颗粒已可借助跟踪金属的方式加以测量。其测量结果揭示了颗粒磨损程度的影响。大的颗粒（超过60µm）也具有很大的威胁。它们碎裂后的大小会正好进入关键颗粒大小的级别。
图35以三种规格的颗粒为例表明了摩擦及磨损和机油中的颗粒浓度之间的关系。当小颗粒在机油中有较高的浓度，它们所引起的磨损程度与较大的颗粒一样。

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上述章节已说明了对机油进行充分过滤的重要性。与空气滤清器一样深层过滤法机油滤清器来说能有效的降低机油中固体颗粒的含量。图36显示了常用的一些主流机油滤芯。然而必须说明的是，即使高效率的机油滤清器的滤芯也不能延长机油的维护周期或延迟化学反应。颗粒物质的分离会明显减少磨损和颗粒的沉积。但对现代的柴油发动机来说，如果机油中碳黑含量过高，就可能出现问题。

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随着现代发动机的持续发展，其技术要求也会日益增加。工业界现在已为开车者提供更长的滤清器更换周期。图37以欧洲使用的汽油发动机的机油滤清器为例显示了当前的滤清器维护周期的发展趋势。
主流机油的过滤技术
机动车辆配有一主流机油滤清器，用它可靠的过滤精细和较大的颗粒。如果在机油维护期间，能防止机油被大量细微颗粒污染，滤清器的效率就可令人满意。图38为机油油路的结构图。机油泵将机油从油底壳中抽出，必要时，用机油冷却器加以冷却，然后将它们送往主流滤清器。压力调节阀可让多余的机油流回油底壳。因为所有的机油必须经过主流滤清器，所以通常得在过滤精度（过滤介质的过滤精度一般与压差成正比）和滤清器尺寸大小之间作妥协。

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机油也可通过安装在旁通管上的旁通阀绕过主流滤清器。阀的开启是依据滤芯的差压来决定的，这样可确保对发动机的机油供应。与机油的过滤功能相比，向发动机提供机油显得更重要。这种油路的旁通在温度极低，油的黏度很高时是必要的。为此，确保滤芯在更换前其容污量尚未竭尽是十分重要的。否则滤芯在正常工作状态下，旁通阀一直开启，让未经过滤的机油从旁路通过。优良的旁通阀设计和构造是旋装式机油滤清器的主要质量标志，而它通常不是开车者所能控制的。
一般最迟在达到最大压差时，就必须更换机油滤清器。按照不同的汽车制造厂的要求，这个压差值在1.5-2.5bar之间。一般在正常工作状态下，过滤介质也得承受较大的作用力。为防止纸褶层紧贴在一起，过滤介质应采用相应的折叠和压泡技术给予处理。图39所示为典型的旋装式滤清器的剖视图.该图显示,过滤介质经星型折叠后在很小的空间内能提供较大的过滤面积.额外的”之”字型打褶也无法在同样的体积内获得更多的过滤面积.反而由于过滤介质被折叠得过分尖锐,会增加过滤介质破损的危险.在插图中,还能见到一个旁通阀(下方),以及防止发动机停机时滤清器被排空的一体式止回阀.它可以确保发动机一起动即可得到机油的润滑作用.

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另一种较复杂的方案是模块式机油滤清器.除了容易处置,利于环保的无金属滤芯之外,机油冷却器也集成在该模块中.此外,它可配置监视机油油压,温度的传感器.将来它甚至可配置监视机油性能的传感器,可以随时确定机油的性能.它的另一个优点是确保不同流体(机油,水)在模块内的流动。在装配时可免除耗时的软管连接.而且将管道集成在模块中与各部件之间用软管连接的结构相比需空间更小.通过与其他元件结合在一起,例如加热器,旁路机油滤清器,曲轴箱通风的旋风式油气分离器,或者作为其他发动机部件的安装支架等而形成的这些多功能的模块式机油滤清器已经越来越多地取代目前的旋装式滤清器.

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分离率和过滤效率
与发动机进气滤清器和燃油滤清器相反，对于机油的过滤一般不给定最低的过滤效率。各发动机厂商在其发动机技术要求中规定的机油滤清的效率也有很大不同；由此所采用的各种过滤介质的过滤特性曲线也各不同。在此人们将X 3.50的值作为平均过滤精度的标准值。
通常人们将9或12µm作为主流机油滤清器的平均过滤精度。然而这些数值必须与检测标准和规范联系在一起考虑，因为它们是基础。和燃油的过滤一样，用不同的检测方法往往可得出不同的结果。为了能将以不同方式取得的数据加以比较，必须用校准曲线使他们标准化。
由于对机油清洁度方面的要求在日益提高，人们开发了过滤精度极高的过滤介质，例如，X3.50=4µm 。在开发过滤介质和设计主流机油滤清器时，应特别注意使初始压差尽量低。与此同时也有所谓“终身寿命机油滤清器方案”的相反倾向。这种滤清器仅能确保可靠地拦截较大的颗粒（﹥20µm），而牺牲过滤精度。它们对既有的所有成分具有优异的化学稳定性。与相同规格的标准机油滤芯相比，它们的容灰量甚至可达200%，应而能相应延长其维护周期。

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与标准的机油过滤介质相比，新型复合材料或者合成纤维过滤介质的特点是它们有优异的过滤性能，图42所示为它们在过滤直径为10µm颗粒时的效率。这些过滤介质是在恒定的条件下按照ISO 1548-12的标准用多通道测试法给予测定的。在测试时，机油需作循环，被测试滤清器的过滤效率则用颗粒计数器在连续加入污染物的情况下加以确定。与9µm标准过滤介质相比，4µm的复合过滤介质不只是好两倍的概念，由于它是多层结构，它将直径为10µm颗粒（在此用有选择的参考直径）分离出来的能力比标准过滤介质高20倍。经这种过滤介质过滤的机油具有的磨损潜在可能也相应大大降低。

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图43为典型的在多通道试验装置中对各级别颗粒进行的过滤测试结果。总共有16个级别的颗粒（3-50µm）被测量和记录，由此可得出各种滤清器随时间变化的不同过滤效率。压差在初始阶段提升缓慢，在结束时却快速升高。
用多通道测试装置可通过观察某一级别颗粒分离效率的突然下降来察觉滤清器最微小的泄露。在滤清器本身，这些用重量分析难于验证的泄漏仅杂压差值很高时会被察觉。为了尽可能接近实际，将终止测试的时间社顶在压降值为2bar时。

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容积密度
机油滤清器在开发时需考虑的一项重要因素是它的安装尺寸。由于发动机机舱的可用空间越来越小，因而对滤清器的外型尺寸所做的优化工作远比过去的要多。因而在设计和实际使用时要求有更高的过滤速度。无论在开发新型过虑介质还是在滤清器的设计（例如，液体的导流几纸褶层的支撑）时都要求这种高过滤速度。

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为了实现这种远高于常规的过滤速度，目前更多的使用合成纤维的过滤介质。现已采用由多种纤维和无纺材料或熔吹材料以及合成纤维（无纺织物）组成的复合过滤介质来替代纸质或用合成纤维加强的纸质过滤介质。图45所示为含有两层的复合型过滤介质。其中一层是有高容灰量的熔吹纤维，另一层是具有高过滤精度的纸质过滤介质（天然纤维素和合成纤维组成的混合过滤介质），用它还能增加复合过滤介质的机械强度。将那些不同层的过滤介质配合是决定复合过滤介质性能的关键。具有良好过滤性能颇具使用潜力的玻璃纤维过虑介质，目前仍被大部分汽车制造商所拒绝，原因是它们有导致磨损的潜在可能，并且目前尚无法解决玻璃纤维和其他纤维的结合问题。
图46中表示的是图41所述各种复合型过滤介质的容污量。通过比较显示，过滤精度的增加不一定会相应降低容污量。相反，由于复合型过滤介质以及合成纤维过滤介质的特殊结构，即能使过滤精度有极大的改善，也可同时延长它们的使用寿命和维护周期。

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过滤介质的耐化学性
含有新开发的添加剂的全合成低黏度机油具有较长的使用寿命和较久的更换周期，但是他们对过滤介质的侵蚀性要比以前使用的矿物质和半合成机油更强。

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为了测定它们的抗老化性把它们浸泡在140℃的不同机油里。图中显示的是其随浸泡时间变化的击穿强度。这是一种衡量过滤介质机械强度的标准。结果显示合成油对过滤介质的腐蚀作用较之半合成油要高的多。因而对于这类机油建议使用长寿过滤介质，尽管长寿过滤介质的机械强度随着浸泡时间也会变弱，但比纸质过滤介质要好得多。
现代高性能发动机对过滤介质产生的高负荷可通过道路试验加以验证。须指出的是，这些试验结果会受一系列参数的影响，特别要提到的是：机油的质量，机油的化学反应，机油温度，维护时间。
图48所示为装有汽油发动机的轿车所用过滤介质的老化情况；它的结果来自于1980-2000年期间的道路试验。这些数据较大的分布范围是因为道路试验所用的各种发动机以及试验的条件各不相同所致。例如，警察所用车辆一般常用于短途行驶，所以发动机经常冷启动，平均转速较高。除此之外，也对长途行驶的车辆的机油和机油滤清器进行了调查。其结果也列在图表中。另一不能量化的影响是开车者的个人驾驶方式。图中所列为随着行驶里程的增加，过滤介质击穿强度的变化（按DIN 53113或ISO 2758标准）。

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其结果能归纳成二种结论.首先，实验室结果已证实，随着使用时间的增加，过滤介质的机械强度会减小。其次，实测数值显示，在新一代车辆的发动机中的过滤介质受到的负荷较以前更强。虽然在所有被调查的机油滤芯中未发生任何故障，但在极端的情况下，其剩余强度仅刚刚能满足要求（＞0.8bar），所以我们还是推荐使用能承受更高机械负荷的过滤介质。
旁路机油的过滤
正如前面提到的那样，机油中高浓度的微细颗粒可以引起与高浓度的大颗粒一样的磨损。特别需引起注意的是所谓的拉缸现象。发生这种情况时，缸套的某些区域经过一段时间后会变得特别光滑，结果是油膜无法黏附于其表面，润滑油膜开始剥离。最细小的颗粒在缸套的润滑间隙中起到“抛光膏的”作用。当含有超细颗粒的机油在老化时，或在低温下，就会出现问题。它们会增加机油的黏度，使润滑性能下降。

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为克服这些危险，对机油更换周期较长，行驶里程较大和碳黑产生量高的柴油机车辆可以增配一降低超细颗粒含量的滤清器，例如，在油路中增加一个旁路机油滤清器。将主流机油滤清器前即在油路具有较高油压的一端分出一部分机油，使它通往旁路机油滤清器。这一部分的流量应为机油总流量的5-10%。为了能够过滤直径小于1µm的碳黑颗粒，过滤介质必须更精细，而它的过滤速度应比主流滤清器的要低（碳黑的原始颗粒的尺寸仅在纳米范围内，碳黑有自聚性，能结成易于机械分离的团块）。当旁路滤清器滤芯中的污染物增加时，通过滤清器的机油流量将减少，过滤效率将继续增加。图50为新的和使用后的旁路绿清器滤芯的比较。根据滤芯大小的不同，这类用于商用车的滤芯可在两次机油更换期间截留达500g的碳黑和超细颗粒。用此方式，可用旁路滤清器中去除超细颗粒，否则，由于它们的超细粒度，它们会穿透主流机油滤清器，导致在润滑部位的磨损。

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图51所示为半合成机油在恒定的温度下随碳黑含量的变化其黏度的递增。通常，黏度的增加应从大约3%的碳黑质量浓度开始机油黏度的增加会在发动机冷却启动时延迟对发动机的供油，并可因润滑不足，增加磨损。例如，在对公交车辆的调查中发现，在常规的机油保养周期内，碳黑含量在实际情况中甚至高达15%

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另一种将超细碳黑颗粒从旁路油道中去除的有效方法是采用离心机。它采用带金属或塑料转子的自流式离心机来替代旁路机油滤清器的滤芯。塑料转子的特点是重量轻，处理时利于环保。它无须外部能源，能单独依靠油压驱动转子。借助转子上的射流喷嘴，它们可被加速到每分钟10000转。当机油通过转子分离器后，它将在常压下流回油壳底。
由于所产生的离心力相当高，离心机不仅能极有效地分离超细颗粒，同时在转子内壁形成致密的滤渣层。在清洗离心机时，仅需取出充满滤渣的转子，换上新的转子即可。
机油离心机是替代旁路机油滤清器的一种选择。离心机的尺寸大小取决于机油和主流机油滤清器的更换周期的长短。图52所表示为塑料转子在使用前后的横截面。在各栅隔中分离出的滤渣清晰可见。图53为一种结构紧凑型主流和旁路复合式机油过滤方案。这里主流机油滤清器和离心机或旁路机滤，（具体按客户的需要）安装在同一壳体内。

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由于这些离心机安装体积小，还可安装在轿车用柴油发动机上。随着对废气排放日益严格的要求，新的冲突不断出现。发动机燃烧过程仅能以降低氮氧化物或者降低尾气炭粒的排放为宗旨来控制。目前的主要趋向是降低尾气中氮氧化物的含量。人们试图闯出一条比使用SCR（选择性催化还原）技术（用于发电厂排气的除氮）及积聚型氮氧化物催化转换装置更好的路子。但这样势必回增加碳黑的产生。其结果将导致机油以及曲轴箱排气中颗粒浓度的增加。

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在有关旁路机油滤清问题方面人们经常提及的问题是，用此方式后，机油的更换周期是否可相应延长，或者是否能根本不更换机油，对此疑问的回答可明确归纳成三点：
1 任何润滑油均会老化。如果机油中添加剂，酸类缓冲剂及其他能提高润滑性能的成分功能耗尽时，机油必须更换。
2 滤清器是一种机械式分离器，通过截留颗粒，使机油能达到设计的功能要求。对机油的老化现象他们不起任何作用。然而旁路机油滤清器在某种程度上能减轻主流机油滤清器的负担，从而可减缓滤清器压差的增加。
3 使用旁路机油滤清器还有其他积极的效果。由于增加了安装容量，从开始即能添加更多的机油。结果是滤清器的单位负荷减少，使换油的周期稍许延长。

还需提到的是，润滑油应按照车辆制造商建议的定期更换。如果仅因安装了旁路机油滤清器或离心机，而不更换机油会导致发动机严重损坏的风险。

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燃油滤清器
现代燃油滤清器的任务

与其它各种工作流体一样，燃油也会在生产过程，运输和储存期间或者在向油箱加注燃油时受到颗粒物体的污染。在添加燃油的过程完成后，由于颗粒和水可通过油箱通风孔进入油箱，从而继续污染燃油。如果外界空气充满灰尘或非常潮湿，或者如果当天的温度变化很大时，这种继发性污染尤其显得重要。杂质的其它来源还包括燃油供应系统的零部件中所含的剩余污染物以及如果燃油泵是用机油来润滑的话要（这种系统目前仅用于商用车用的直列式燃油泵），碳黑也可通过机油系统进入燃油。
污染物既可以由极硬的矿物质和有机物如碳黑和焦油的颗粒组成。按的国工业标准DIN EN 590的要求，每升柴油中含有的颗粒不得超过24mg。按国际汽车制造业协会的建议，每升燃料中颗粒杂质的含量应低于24mg 。在德国每升柴油中颗粒的含量通常低于10mg 。全世界销售的燃油中，经常发现污染物的含量已大大超过上述限制标准。
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尽管如此，磨损的危险不全单由颗粒的总含量所决定，而主要取决于颗粒大小的分布。如以绝对值表示时，一升柴油中颗粒大小超过15µm的颗粒（粗粒部分）含量为5×10 ，颗粒大小超过5µm的颗粒（细粒部分）含量为5×105 。为了保护先进的柴油机电喷系统，应通过燃油滤清器将所有粗粒部分去除，即至少应使粗粒部分的含量降至5×10²的数量级。就是细粒部分也在磨损试验中被证明起着关键作用。近年来，可用标准试验方法来确定微细级颗粒（3-5µm）的过滤效率作为过滤精度的特征参数。

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现代汽油和柴油发动机中的喷油系统对于燃油中极其微小的杂质均十分敏感。发生损害的主要原因是由于颗粒的磨蚀作用以及对于柴油发动机而言，燃油中含有的过高的水分会引起锈蚀。
汽油滤清器
汽油发动机燃油供给装置中燃油滤清器的配置和功能
现代汽油发动机已配置了电磁控制的喷油嘴，它的作用是将燃油喷入进气歧管内各进气阀门口处（缸外喷射）或者直接喷入汽缸（缸内喷射）。燃油滤清器的功能是保护喷油系统的部件（特别是喷嘴）不受磨损，并阻隔颗粒进入发动机燃烧室，导致磨损。
带有单点和多点缸外喷射系统的发动机目前其喷射压力为3-4bar 。在这些系统中，采用电动燃油泵经燃油滤清器和燃油分配管将燃油送往各喷嘴。这系统还用一小型网式滤清器加以保护（网的孔径至少为200目）。燃油的压力由调压阀调节，保持不变。剩余的燃油经回油管返回油箱。输油泵的输送量应是燃油滤清器的额定流量，它应远高于实际燃油消耗量。

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对直喷系统来说需要较高的喷油压力以便在汽缸中获得所需要的混合气。燃油的供应被分为输油泵的低压回路和高压回路。在直接喷射式发动机中输油泵仅用于在高压回路前维持一个约3.5bar的预压力。燃油滤清器仍然位于输油泵的后端。高压油泵将燃油加压至120bar并输送至与喷油系统直接相连的储压罐。燃油压力是由压力传感器和调压阀来控制。与缸外喷射系统相比，直喷式发动机需要更精细的燃油滤清器来防止磨损。首先，在喷油嘴处的压力要高出30倍，其次，也需要防止颗粒物进入发动机的其它部件，如：储压罐和调压阀等。

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要求的过滤精度
对过滤精度（初始过滤效率应符合ISO/TR 13353，第一部分：1944，参见第85页燃油滤清器的测试法）的要求是由发动机和喷射系统的制造商与滤清器制造商共同根据试验装置和道路试验的结果给予确定的。图55是有关汽油喷射系统所需最低过滤精度的建议。数据显示了当前的情况以及今后的发展趋向。如果发动机使用的燃油或者外界进气含有高浓度的颗粒时，应采用精度更高的燃油滤清器来有效的防止磨损。当车辆在相应的山地行驶时或在欧洲，日本或北美自由贸易区以外的地区添加燃油时就会出现些“较差的应用条件”。

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汽油滤清器的结构
汽油滤清器的首选结构是在线式滤清器。有时压力调节阀也会结合在滤清器盖内。根据它在发动机舱内的位置（防撞击的安全性）和车辆制造商的技术要求，其壳体能由塑料，铝金属或钢板制成。
目前在欧洲，越来越多的汽油发动机在要求使用终身免维护的燃油滤清器。此外，为了减少碳氢化合物总排放量将要求所有低压回路上的外装部件，如：燃油泵，精滤器和调压阀集成在油箱内的模块中。其他部件，如：油箱液位仪，防漏阻尼罐和为保护输油泵选配的网式预滤器等也要求集成在油箱内。
滤芯及其过滤介质的构造
当前对过滤精度和容污量的高要求将促使滤清方案的创新。建议的筛网式滤清器（表面过滤型滤清器）的使用寿命（容污量）与具有同样精细度的现代深层过滤式滤清器相比，仅为后者的十分之一。