張 莉，馬 巖

（1.德州學(xué)院汽車工程學(xué)院，山東 德州 253023；2.東北林業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150040）

空氣濾清器是汽車發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)中的一個(gè)重要部件，影響著發(fā)動(dòng)機(jī)的可靠性和使用壽命。發(fā)動(dòng)機(jī)排放標(biāo)準(zhǔn)的提高也對車用發(fā)動(dòng)機(jī)提出了更高更嚴(yán)的要求，濾清器雖然不能直接減少排放，但它起到的保護(hù)共軌系統(tǒng)的作用仍舊不可忽視，一些創(chuàng)新型空氣濾清器應(yīng)運(yùn)而生。

目前，最常見的發(fā)動(dòng)機(jī)空氣濾芯是經(jīng)樹脂浸漬的折疊濾紙，它能將絕大多數(shù)灰塵隔離，紙質(zhì)濾芯的壽命取決于紙面大小及空氣本身的清潔程度。但是紙質(zhì)濾芯不能重復(fù)使用，使用壽命較短，嚴(yán)重沾污時(shí)必須更換而且在惡劣工作環(huán)境下工作不可靠。如何在現(xiàn)有理論研究和材料應(yīng)用的基礎(chǔ)上，對空氣濾芯進(jìn)行有效改進(jìn)以克服這一問題，并達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求的過濾效果，使得空氣濾芯在保證性能的同時(shí)降低制作成本，延長使用壽命，以便更好地應(yīng)用于汽車空氣濾清器上。

1 過濾芯木基處理方法確定

汽車用空氣濾芯的木基材料采用紅松，選取60mm×60mm紅松木方，在保證木材橫截面完整的前提下，用裁板鋸將木方橫截面按1～3mm切下，對紅松橫截面薄片逐一進(jìn)行編號(hào)并對其基礎(chǔ)參數(shù)進(jìn)行測量。由于天然的木基薄片透氣量較小，所以需要通過化學(xué)方法去除部分木材纖維以提高透氣性。

對木材纖維水解的方法主要有酸水解和堿水解，酸水解以無機(jī)酸鹽酸溶液為主，堿水解以氫氧化鈉溶液為主。依據(jù)資料經(jīng)驗(yàn)，最終以鹽酸為水解劑，通過對木基中纖維素及半纖維素等碳水化合物的酸水解減少薄片中的非結(jié)構(gòu)物質(zhì)含量，然后通過冷凍干燥，在基本保持薄片結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的基礎(chǔ)上提高薄片的透氣度。

2 過濾芯木基處理過程

2.1 試驗(yàn)因素水平確定

在確定試驗(yàn)方法后確定試驗(yàn)因素水平，如表1所示。

（1）完全實(shí)驗(yàn)。按鹽酸溶液濃度不同分為4組，每組又按不同浸漬時(shí)間分為4組，共16組。相同浸漬液濃度與浸漬時(shí)間的組間設(shè)置兩片木基薄片，總計(jì)32片。

（2）4種鹽酸濃度溶液分別對應(yīng)10%、15%、20%、25%鹽酸溶液。浸漬溫度35℃。

表1 試驗(yàn)因素水平

2.2 處理步驟

（1）用96%固體NaOH粗略確定純鹽酸濃度。設(shè)鹽酸藥品濃度12mol/L，精確量取20mL，擴(kuò)容至200mL，預(yù)計(jì)濃度 1.2mol/L；取 10mL，約 10/1000×1.2=0.012mol，需使用0.012molNaOH，純品質(zhì)量根據(jù)相關(guān)公式計(jì)算。通過計(jì)算分析，純HCL濃度平均12.9824mol/L，按照13mol/L計(jì)算，則13mol/L=46.8g/100mL，按照47g/100mL計(jì)。

（2）配制鹽酸溶液。根據(jù)需要配制的鹽酸溶液參數(shù)見表2。

表2 不同濃度的鹽酸溶液

（3）浸漬。將試驗(yàn)?zāi)净∑唇M別分別放在不同濃度的鹽酸溶液中浸漬，鹽酸溶液濃度分別為12.7g/100mL、19.1g/100mL、25.4g/100mL、31.8g/100mL。每一種濃度的浸漬時(shí)間分別為 10min、20min、30min、40min。取出浸漬樣品后流水浸泡沖洗0.5h；然后用吸水紙吸去大部分游離水，吹風(fēng)機(jī)吹干5min；然后將木基薄片進(jìn)行冷凍干燥（溫度-21℃～-11℃）24h；最后封閉平衡水分 24h。

3 木基薄片透氣量檢測與分析

3.1 透氣量檢測

試驗(yàn)過程中用YG461E數(shù)字式透氣量儀對濾芯木基透氣量進(jìn)行檢測。分別測量未經(jīng)處理的原片透氣量及浸漬凍干處理后的透氣量，每片樣品測量三次取其平均值。測量結(jié)果表明，通過鹽酸的浸漬處理，木基整體透氣量提高率的平均值為109.30%。但是隨著浸漬時(shí)間的延長，透氣量提高率并沒有呈現(xiàn)出明顯的規(guī)律性變化。

3.2 浸漬溶液濃度對透氣量的影響

不同浸漬溶液濃度對透氣量提高率整體平均值的影響呈現(xiàn)出一定的規(guī)律性，其變化規(guī)律如圖1所示：

圖1 浸漬液濃度對透氣量提高率的影響

由圖1可以看出，隨著浸漬溶液濃度的提高，樣品透氣量提高率呈現(xiàn)上升趨勢，相比于浸漬時(shí)間，浸漬液濃度對透氣量提高率的影響更為明顯。當(dāng)鹽酸浸漬液濃度為31.8g/100mL時(shí)，此濃度下處理的木基薄片透氣量提高率平均值最大。

3.3 木基厚度對透氣量的影響

根據(jù)試驗(yàn)樣品的初始厚度與透氣量的測量結(jié)果，可以得出厚度與透氣量的關(guān)系，其散點(diǎn)圖線性關(guān)系見圖2。

由圖2可以看出，隨著厚度增加透氣量是下降，但趨勢并不十分明顯。由于切削位置對厚度與透氣量的關(guān)系影響較大，所以在大量散點(diǎn)數(shù)據(jù)下才能得出厚度與透氣量之間的線性關(guān)系。

圖2 厚度與透氣量散點(diǎn)分布圖

4 結(jié)論

以鹽酸為水解劑對試驗(yàn)用木基薄片進(jìn)行了化學(xué)處理。結(jié)果表明，經(jīng)過化學(xué)HCL溶液試驗(yàn)處理的木基薄片的透氣量可以提高一倍左右。當(dāng)鹽酸浸漬液濃度為31.8g/100mL時(shí)，此濃度下處理的木基薄片透氣量提高率平均值最大，而浸漬時(shí)間對透氣量提高率影響并不明顯。