Фильтрация воздуха в высокопроизводительных и модифицированных транспортных средствах: технический анализ

Измерение эффективности и защитных способностей воздушные фильтры жизненно важно для сравнения различных стилей и обеспечения их соответствия требованиям высокопроизводительных приложений. Это включает стандартные методы определения эффективности движения и очистки воздуха.

Измерение расхода воздуха: 

Движение воздуха обычно определяется в кубических футах в минуту (CFM) или кубических метрах в час (м TWO/h). Тем не менее, простое указание значения CFM для фильтра требует без определения падения давления, при котором этот расход был достигнут. Более интересной метрикой является связь между потоком воздуха и падением давления во всем фильтрующем элементе и всей системе впуска. Падение давления, обычно измеряемое в дюймах водяного столба (IN H ₂ O) или паскалях (Па), представляет собой сопротивление потоку воздуха. Более низкое падение давления при заданной скорости движения воздуха предполагает гораздо более эффективный, гораздо менее ограничивающий фильтр или систему впуска.

Падение давления в системе впуска воздуха происходит не только из-за аспекта фильтра. Оно также включает вклады от воздухозаборника, корпуса фильтра и датчика массового расхода. Эксперименты показали, что при номинальных расходах двигателя обычный корпус фильтра может добавить около 1,75 кПа снижения напряжения, а датчик массового расхода — около 1,50 кПа. Чистый фильтрующий элемент панельного типа может добавить только 0,22 кПа, в то время как конусообразные фильтры могут иметь даже уменьшенное падение напряжения. Однако, поскольку фильтр покрывается грязью в течение всей процедуры, фильтрующий элемент становится основным источником потери напряжения, при этом конечное снижение напряжения для компонентов, загруженных пылью, обычно составляет от 2,5 до 5,0 кПа.

Стандарты фильтрации: 

Основным требованием к испытаниям воздушных фильтров для двигателей внутреннего сгорания и компрессоров является ISO 5011 (ранее SAE J726). Этот стандарт дает точный протокол для проверки эффективности фильтрации, ограничения воздушного потока при скоплении грязи и общей способности удерживать пыль в регулируемых условиях.

Секретные измерения по ISO 5011 включают в себя:

Ограничение воздушного потока/Падение давления: измеряется в IN H ₂ O или кПа по сравнению с движением воздуха в CFM или м FOUR/h. Это измеряется при разных скоростях циркуляции, обычно около 50%, 75%, 100%, 125% и 150% ранжированного воздушного потока. Первое ограничение чистого фильтра и конечное ограничение (фактор, при котором заканчивается проверка, часто определяемый как увеличение на 10 IN H ₂ O по сравнению с предварительным ограничением) являются важнейшими информационными факторами.

Эффективность пылеулавливания: 

Оценивается путем подачи в фильтр определенного количества стандартной контрольной грязи (например, крупной тестовой пыли ISO или мелкой тестовой пыли ISO) по постоянной цене и потоку воздуха. Абсолютный фильтр, установленный ниже по потоку, улавливает всю проходящую через него грязь. Увеличение веса абсолютного фильтра используется для определения производительности компонента фильтра. Общая производительность определяется по общему количеству удержанной грязи. Совокупная производительность, как правило, единственное число, рекламируемое в автомобильных приложениях, включает в себя любой тип нагрузки и инфильтрации грязи, измеренные во время первого испытания производительности.

Эффективность определяется по формуле:

где A — массовое усиление прямого фильтра вверх по потоку, а B — массовое усиление абсолютного фильтра вниз по потоку.

Пылеемкость: 

Измеряется по разнице между весом фильтра до и после проверки. Это показывает, сколько грязи может удерживать фильтр до достижения конечного ограничения.

ISO 5011 нацелен на воспроизводимость, позволяя сравнивать испытания фильтров, проводимые в разных местах. Тем не менее, он имеет ограничения в прогнозировании реальной эффективности. Процедура не была разработана для того, чтобы распознать, как воздушный фильтр будет работать в автомобиле в течение всей эксплуатации. Она использует заботу о воздушном потоке и часто проводится с фильтром в «испытательном помещении», которое отличается от фактического использования транспортного средства, где рабочие условия, воздушный поток и скорость подачи грязи изменяются. Ориентация установки и геометрия системы впуска могут дополнительно влиять на производительность по сравнению со стендовыми испытаниями.

Существуют различные другие соответствующие требования и методы проверки. Оценка MERV (минимальное значение отчетности об эффективности), установленная ASHRAE, обычно используется для фильтров HVAC, но иногда ссылается на автомобильные фильтры. Она показывает эффективность фильтра в устранении частиц размером от 0,3 до 10 микрон. Более высокие оценки MERV означают гораздо лучшее улавливание частиц меньшего размера, но могут уменьшить поток воздуха. Для высокопроизводительных фильтров бета-пропорция (определенная ISO 16889) сопоставляет разнообразие восходящих фрагментов с нисходящими частицами предлагаемого размера. Различные подходы к проверке включают абсолютный тест воздушного потока, скрининг DOP и PAO (для фильтров HEPA/ULPA), тест натриевого пламени и тест на утечку масляной нити.

Важно помнить, что измерения фильтрации имеют смысл только в том случае, если раскрываются переменные проверки (степень запыленности, скорость движения воздуха, конечное давление проверки). Некоторые производители могут оценивать при действительно заниженном CFM, чтобы искусственно завысить показатели эффективности. Надежные производители фильтров эффективности, такие как K&N и S&B Filters, проводят комплексную внутреннюю проверку, часто используя как стандартные испытательные компоненты, так и настоящие воздушные коробки OEM, чтобы лучше имитировать реальные условия.