車輛中心 技術服務處 賴文光

近年來，世界各國對於汽、柴油車之排放污染法規日益嚴苛(圖1)，各大車廠面對日益嚴苛之車輛排放汙染法規，無不費盡心思地投入資源因應。車廠為了因應更嚴苛的排放污染法規，目前大多以開發高壓噴射引擎、使用超低硫油品及使油品更為潔淨等三大方向著手。其中，在使油品更潔淨的方向，則為過濾器開發商可努力的目標。

圖1. 世界各國汽油車污染法規推動時程

汽車上所使用之濾清器，其種類十分眾多，一般而言，主要可分為空濾與油濾二大類。其主要功能不外乎在於過濾流體中不必要的雜質，以避免其進入運轉的系統中進而造成損壞或降低其效能，故過濾器之過濾效率最被重視。其次，過濾器是由殼體與濾材所組成，在流體進出流動的過程中勢必會產生阻抗作用，倘若阻抗太大則會造成流體不易流動或增加驅動馬達的負荷，因此過濾器在設計過程中，要如何設計出濾效佳且壓降低的產品，這無疑是過濾器廠商最迫切想瞭解的議題。
在進行濾材特性模擬分析之前，取得模擬分析模型建立所須之濾材基本特性。過濾器之濾材主要是由粗細不一的纖維交織而成的，難以肉眼直接判斷，因此利用掃描式電子顯微鏡(SEM)及水銀測孔儀進行纖維直徑、孔徑大小及孔隙度等濾材基本特性量測，再輸入至模擬分析軟體進行濾材纖維之分析模擬結構建立(圖2)並進行濾效模擬分析(圖3)。

圖2. 纖維之分析模擬結構建立
 
圖3. 濾材過濾效率之模擬分析結果

除了濾材特性模擬之外，也可針對過濾器系統之流場及壓損進行分析研究(圖4)，並透過殼體外型、管徑大小及管路曲率的變化來改善降低壓損。

圖4. 過濾器之流場及壓損模擬分析

目前國內過濾器製造商，其產品開發過程大多還是倚靠工程人員的經驗，利用試誤法(Trial and Error)的方式來進行。因此，國內廠商所開發之過濾器，其性能往往不如國外產品優異。透過CAE分析工具手法，可以於產品開發的各個階段，藉由建立CAE分析模型進行分析及改良，若需要進一步瞭解相關內容細節，歡迎洽詢車輛中心/技術服務處/工程分析中心/賴文光工程師。
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