一、問題的提出
      第四港埠公司是天津港主要裝卸公司之一，共有各類港口流動機械140余臺，其中既有進(jìn)口機械又有國產(chǎn)機械，生產(chǎn)廠家不同，車型各異，內(nèi)燃機空氣濾清器紙質(zhì)濾芯尺寸大小、過濾精度、備件數(shù)量都各不相同。公司主要裝卸貨類是化肥、礦粉、煤炭及鋼雜等。港口機械在含塵量高的環(huán)境中作業(yè)，空氣中的粉塵是引起內(nèi)燃機活塞、活塞環(huán)、汽缸套、氣門及氣門導(dǎo)管等零件磨損的主要根源，進(jìn)入內(nèi)燃機燃燒室中的粉塵越多，內(nèi)燃機活塞組件磨損越大。我國空氣濾芯的生產(chǎn)廠家，既有國營大廠、中外合資企業(yè)，同時還有集體、鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)，這些廠家生產(chǎn)的空氣濾芯質(zhì)量不盡相同。因此，正確選用及合理保養(yǎng)空氣濾芯，對延長內(nèi)燃機壽命非常重要。

      二、空氣濾芯的參考技術(shù)指標(biāo)

      對空氣濾清器的總體要求是濾清效率高，進(jìn)氣阻力小，保養(yǎng)周期及使用壽命長。

      2.1濾清效率高

      空氣濾清器總成的濾清效率是指單位時間內(nèi)，被空氣濾清器阻擋住的塵土量與隨空氣進(jìn)入空氣濾清器的塵土量的比值。

      根據(jù)有關(guān)資料介紹，空氣濾清器濾清效率一般取η=99.5%以上。為保證空氣濾清器有足夠的濾清效率，一是空氣濾清器密封要嚴(yán)；二是空氣濾芯過濾精度高，過濾精度越高，其濾清效率越高。

      2.1.1空氣濾清器的密封

      首先濾紙與端蓋、端蓋與密封圈等粘接牢靠，在使用期內(nèi)不應(yīng)出現(xiàn)開裂、脫膠現(xiàn)象；二是濾紙不破裂；三是濾芯在濾清器上裝配要緊固，不應(yīng)發(fā)生氣流短路現(xiàn)象。

      2.1.2空氣濾芯過濾精度

      確定空氣濾清器的精度，首先要了解不同尺寸顆粒對摩擦副的影響，在對發(fā)動機拆檢中發(fā)現(xiàn)，發(fā)動機缸套、活塞環(huán)是磨料磨損危害最嚴(yán)重的部位，圖1所示為固體顆粒對活塞環(huán)磨損的影響。

      飄浮的塵土顆粒大約在1～50um左右，從圖1中可以看出小顆粒對活塞環(huán)不會產(chǎn)生很大的影響，如1um以下顆粒可以含在摩擦面的油膜中自由浮動不會產(chǎn)生影響，但隨著顆粒尺寸的增加磨損也在加劇，當(dāng)顆粒尺

      寸達(dá)到20～30um時，磨損已達(dá)到峰值。表1列舉了幾種柴油機活塞組件配合間隙，一般在20～30um之間，恰與圖1相吻合。這進(jìn)一步說明當(dāng)顆粒尺寸接近摩擦副間隙時磨損最大。當(dāng)顆粒尺寸再增加，這時由于顆粒直徑大于間隙量而難以進(jìn)入摩擦副，其磨損量反而會減小。

      理想的空濾精度應(yīng)小于油膜厚度。發(fā)動機中各部件運動形式不一，變化復(fù)雜，軸承油膜的形成條件不同，軸承油膜厚度最小可達(dá)5um，而凸輪軸油膜不足1um，活塞做往復(fù)運動仍有邊界潤滑條件不易建立油膜。1um以下的空濾精度雖能有效地防止磨料磨損產(chǎn)生，但這種高精度的過濾器透氣性差，空易堵塞，會使濾芯的使用壽命縮短，增加清潔濾芯頻率，成本高。而過濾精度數(shù)值過大，又會把有害直徑的固體顆粒直接放進(jìn)發(fā)動機，因此空濾精度的選擇應(yīng)取空濾造價與磨損經(jīng)濟曲線綜合的最佳點，一般為4～7um。

      2.2進(jìn)氣阻力小

      進(jìn)氣阻力越大，發(fā)動機的功率損失也越大。隨著空氣濾清器污染程度的增加，進(jìn)氣阻力也逐漸增大。因此對空氣濾清器的阻力值有一定要求。一般空氣濾清器總成在額定進(jìn)氣量下原始阻力值低于2500Pa。

      為提高濾清器的濾清效率，就需要縮小濾紙孔徑，保證過濾精度，這樣會使進(jìn)氣阻力增加，導(dǎo)致進(jìn)氣量不足，只有進(jìn)氣量充足，燃燒充分，內(nèi)燃機才能輸出足夠的功率。

      2.2.1內(nèi)燃機額定進(jìn)氣量的確定

      1)根據(jù)燃油消耗率確定額定進(jìn)氣量Le

      Le=Ge×Pe×i÷(1000×60)m3/min

      式中:Ge—燃油消耗率，g/kW.h

      Pe—額定功率，kW

      i—空燃比，對增壓柴油機i取20.2～24.7m3/kg

      對一般高速柴油機i取13.5～20.2m3/kg

      2)根據(jù)內(nèi)燃機排氣量確定額定進(jìn)氣量Le

      Le=V×Ne×i÷(1000×2)m3/min

      式中:V—內(nèi)燃機排氣量，l

      Ne—額定轉(zhuǎn)速n/min

      I-充氣系數(shù)，對增壓柴油機I取1.8～2.2

      對非增壓柴油機I取1.2～1.6

      2.2.2空氣濾芯的有效過濾面積S

      當(dāng)濾紙孔徑和孔密度一定時，為了降低進(jìn)氣阻力，同時又要保證足夠的進(jìn)氣量，只能增加濾芯有效過濾面積。通過對公司8種進(jìn)口車型的空氣濾芯的實際測繪，得出以下算式:

      增壓式內(nèi)燃機:S≈0.053×Pem2

      非增壓式內(nèi)燃機:S≈0.036×Pem2

      式中Pe—額定功率，kW

      三、空氣濾芯的保養(yǎng)周期與使用壽命

      3.1空氣濾芯的保養(yǎng)周期與容塵量

      隨著積聚在濾清器中的灰塵逐漸增多，空氣流經(jīng)空氣濾芯的阻力逐漸增大，壓降逐漸升高，當(dāng)壓降達(dá)到規(guī)定的極限壓降，即濾芯堵塞時，積聚在濾芯中灰塵的最大值，稱為容塵量，它是濾芯保養(yǎng)周期的客觀依據(jù)。進(jìn)口機械的內(nèi)燃機都裝有灰塵指示器，以顯示濾芯的阻塞情況，依此確定濾芯的保養(yǎng)周期。

      合理地增加濾芯的折數(shù)與折寬，會使濾芯的有效過濾面積增加，從而會增加容塵量，達(dá)到延長濾芯保養(yǎng)周期的目的。

      3.2濾芯的使用壽命

      合理增加濾芯的折數(shù)，會使濾芯的強度增加，在使用和清潔保養(yǎng)中，不易被氣流吹癟、吹塌，此外合理提高濾紙的抗破裂能力，二者都可延長濾芯的使用壽命。

      增加濾芯的清潔保養(yǎng)次數(shù)，無疑會增加濾紙破裂和端蓋開膠的概率，因此在空氣濾清器的灰塵指示器沒有顯示堵塞時，盡可能減少空氣濾芯的清潔保養(yǎng)次數(shù)，這樣隨著濾芯表面灰塵的增加，濾紙的孔徑逐漸縮小，對提高濾芯的自濾性和延長濾芯的壽命都有益處。

      四、結(jié)束語

      作為港口機械使用者，我們深刻體會到空氣濾清器紙質(zhì)濾芯的質(zhì)量及合理的清潔保養(yǎng)與內(nèi)燃機的壽命密切相關(guān)，現(xiàn)將我們在此方面的作法簡要介紹如下。

      1)進(jìn)口機械優(yōu)先選用與該類車型相配套的進(jìn)口原裝空氣濾芯；國產(chǎn)機械及性能老舊進(jìn)口機械首選國內(nèi)獲ISO9000系列認(rèn)證廠家生產(chǎn)的空氣濾芯，并向廠家提出質(zhì)量要求。

      2)凡內(nèi)燃機進(jìn)氣系統(tǒng)裝有灰塵指示器的機械，當(dāng)灰塵指示器顯示極限壓降時，需要用0.5～0.7Mpa的壓縮空氣清潔保養(yǎng)空氣濾芯，否則視機械作業(yè)環(huán)境并參考機械保養(yǎng)說明書規(guī)定的保養(yǎng)周期進(jìn)行清潔保養(yǎng)，一般規(guī)定空氣濾芯清潔保養(yǎng)5至6次后更換。