英國威爾斯大學空濾研究報告解析

(以下內容、圖片均引用自研究報告 “Air filter Elements Flow Analysis /University of Wales”)

研究介紹與方法

此篇研究選用當今汽車後市場常見的幾款空濾,以相同流程與方法進行氣流的測試,並進一步以顯微鏡探究不同款空濾的材質與結構。

主要測試樣本有:SF P08、SF P08 WP、BMC Road、BMC race、K&N Road、K&N Race、DNA、MWR、Pipercross

測試主要以SuperFlow的SF600氣流測試平台進行,該機器可以檢測在不同壓力吸取下所通過的氣流,進而算出流量(公升/每秒),同時團隊以CAD建模並3D列印打造一個95mm*95mm的固定尺寸底座來安放測試樣本,以求公平性。

研究結果

於研究測試結果中,我們將X軸定義為壓力值,Y軸定義為流量,代表在不同壓力變數(英吋水柱)下通過不同樣本的流量值(公升/秒),整理出以下圖表:

研究團隊將圖中的數據整理成三個族群:單層聚酯纖維、多層棉質(含SF防水系列)、油浸式海綿。

可以看到SF P08單層聚酯纖維的流量在任何壓力值都是最高,是通透性最好的款式,其次是多層式棉質,最差是油浸式海綿。

進階材質研究

團隊進一步透過顯微鏡來探究各個樣本材質與結構的差異。

BMC Race (三層棉)

  • 各層交錯編織以提高過濾能力
  • 纖維粗細:105μm
  • 孔隙面積:86,982μm²

BMC Road (四層棉)

  • 各層交錯編織以提高過濾能力
  • 纖維粗細:103.77μm
  • 孔隙面積:143,352μm²

SF P08 (單層聚酯纖維)

  • 單層固定結構
  • 纖維粗細:68μm
  • 孔隙面積:8,184μm²

SF P08 WP (單層聚酯纖維)

  • 單層固定結構加上防水處理
  • 纖維粗細:35μm
  • 孔隙面積:14,80μm²

MWR (海綿)

  • 不規則海綿形成
  • 沒有固定結構,無法測量

K&N Road (四層棉)

  • 各層交錯編織以提高過濾能力
  • 纖維粗細:100μm
  • 孔隙面積:118,800μm²

K&N Race (雙層棉)

  • 同K&N Road款,僅是層數差異
  • 纖維粗細:117μm
  • 孔隙面積:130,192μm²

Pipecross (海綿)

  • 雙層不規則海綿形成
  • 沒有固定結構,無法測量

DNA (四層棉)

  • 各層交錯編織以提高過濾能力
  • 纖維粗細:133μm
  • 孔隙面積:106,096μm²

小結:SF P08 WP孔隙面積最小,其次為SF P08,且SF單層、大小一致的設計在顯微鏡下更突出,這是它過濾能力好且通透性高的原因。

總結

下表為各樣本的最高流量值:

此篇研究給了我們在材質結構與通透性上有了更深入的見解,結合前面研究結果數據與上表可以看到:

  • SF P08在通透性上領先其他款式樣本
  • SF P08 WP即使做了防水處理,其通透性甚至還位居第三名
  • 在聚酯纖維以外的材質如棉質、海綿等樣本中,K&N Race是通透性相對好的

另外,此篇研究雖然沒有針對過濾能力進行測試,但在顯微鏡探究下,相信SF其一致的孔隙與更小的面積可以證明其優勢所在。

最終SF聚酯纖維其固定結構與可測量的特性,一反過去在模擬測試中,空濾常被視為不確定因素的情況,可望在汽車的引擎模擬測試像是Ricardo Wave,帶來新的篇章!

Francesco, C., George, D., &Craig S. (2015). Air Filter Element Flow Analysis : Comparison of Aftermarket Air Filter Flow Rates. Retrieved from https://issuu.com/sprintfilter/docs/air-filter-element-flow-analysis_wa_b9b4f7976f1b38

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