金属滤网在汽车中的应用情况

在汽车里面存在着大量的运动件，为了使这些运动件有一个良好的运行环境，减少磨损，防止功能失效，保证密封，需要在空气及流体通道里面设置过滤装置，拦截系统里面可能存在的各种杂质，以保证过滤后的系统环境的清洁度水平。常用的过滤方式有拦截，吸附，离心分离等，过滤材料有滤纸，无纺布，塑料/金属网，活性炭，分子筛等。本文会着重看一下汽车行业中金属滤网的应用情况。

金属滤网以不锈钢材料为主，生产工艺有多种，比如编制网，冲孔网，蚀刻网等，目前编制网用的最多；在使用时会按照实际应用环境的需求制作成平面过滤网，环形，锥面形或半球形（图1），与塑料骨架组合二次成型后作为一个零件安装到应用环境中。

图1：几种常见的过滤网形式

作为过滤产品，考核主要指标包括过滤精度，储灰量和压力损失，其他的考核指标还包含滤材强度，耐各种介质，耐热性能等其他性能要求。金属滤网，尤其是不锈钢滤网天生具有不易腐蚀，稳定性好，强度高等优点，下面主要关注下在过滤这方面的性能考量。

金属滤网主要依靠控制滤网的孔径大小来实现过滤精度的控制，网孔越小，相对过滤精度越高；如何控制网孔的均一性和稳定性，是实现预定过滤效率的关键；孔径大小一般以金属丝交织成的方形孔的尺寸mm或者μm表征，或者每平方英寸的孔数（目数）计算。孔尺寸越小，目数值越大，过滤精度相对越高。

储灰量来表示滤网储存杂质的能力，在测试过程中一般用持续加灰，直到压力损失上升到一定水平的方式来定义储灰量值。从测试方法来看，我们可以看到储灰量是一个与压力损失相关的值，初始压力损失及加灰后的压力损失值越低，滤网的储灰量可以越高。有些应用领域里面，用维护更换时间带代替储灰量的性能指标，其含义也是类似的。

而压力损失，在同等测试条件下，又与可供流体通过的截面积大小相关。按照伯努利方程，压力损失与流体线速度的平方成正比。在同样的滤网面积下，如果滤网的丝径越小，可用来供流体通过的面积就越大，这样压力损失可以越小。如图2中，图左边的丝径1mm,网孔大小0.244mm，80目，而图右边丝径0.05mm，网孔大小0.1mm，165目，网孔更小，过滤效率更高，同时丝径更细，压力损失却仍可以保持较低水平。 目前的行业水平编制网可以做到开孔大小0.02mm, 丝径0.02mm，可以替代很多用无纺布进行过滤的。

图2：编制网网孔大小与丝径示意图

接下来看下几个典型的过滤网的应用案例。

1. 电磁阀滤网:电磁阀作为汽车里面主要的执行器类型，起到调节控制介质的方向，流量，速度和其他参数的功能。电磁阀通过电磁力作用控制阀芯的移动，而如果阀芯附近有杂质时，会导致阀芯卡滞，无法及时相应控制要求，甚至导致无法移动，完全卡死。电磁阀的滤网，就起到了隔离过滤介质中的杂质，包括外界进入的异物，运动件磨损产生的碎屑，原来附着在机加工件表面的毛刺等或大或小或硬或软的物质。按照应用环境的不同需要，需要采用不同孔径的过滤器，以均衡过滤效率和压力损失的复合要求，例如可变气门正时（VVT）系统中，相位器通过电磁阀出来液压力控制运动，此环境下要求的滤网孔径为0.2mm左右。在自动变速箱的液压控制系统中，在可变排量机油泵中，此种电磁阀大量应用。配合带卡扣结构的塑料骨架，滤网能很方便的安装到电磁阀上，可以大大减少电磁阀厂商组装滤网的时间成本和人工成本，并且安全稳定。

图3：应用于电磁阀的过滤器

2.吸滤器：

     作为吸滤器，金属滤网也被广泛使用。比如在机油泵的吸油侧，一般会有孔径0.8mm的滤网，用于过滤油泵上游存在于油底壳中的大颗粒杂质，可以保证机油泵安全运行不被卡滞，此滤网一般会制成一个半球形形状，以增大流向过滤面积，减小压力损失；

在变速箱中，吸滤器在使用，用以过滤变速箱油循环过程中的杂质，此滤网一般做成平面滤网，网孔尺寸在200目（0.075mm）, 丝径大概0.05mm，并配以一个长方形永磁体以辅助把大颗粒铁质杂质通过磁力吸在变速箱油底壳中；

在油冷电驱系统中，也同样需要一个孔径在0.1mm左右的过滤网，防止硬质杂质进入油冷系统影响电机轴承的运行，干扰减速器齿轮的啮合。在特斯拉Model 3的电驱系统拆解中，我们看到了此类零件的存在（图4），一般制成管状滤网，并加以塑料骨架提供支撑力。

图4：应用于油冷电驱系统的吸滤器

3.刹车系统应用：

在当前车辆的刹车系统中，无论是传统的真空辅助制动的，还是自动驾驶普遍采用线控电机辅助制动，最终实现刹车制动的都是靠制动液的液压制动来最终实现。所以无论是在ESP系统里面还是博世iBooster, 大陆MK C1里面，我们都会看到有制动储液罐以及大量液压管路的存在。如果制动管路长时间工作后，内部会产生氧化腐蚀；或者制动液长期高温工作后会导致分解产生沉淀物。这些制动液中的杂质如果不经过滤，会对制动柱塞的运动产生阻碍，甚至会影响刹车效果，造成安全问题。应用在制动液管路中的滤网尺寸一般在0.03mm左右，做成管状零件可以轻易的装配到系统中去。近期某电动车品牌的刹车门问题也闹得沸沸扬扬，到目前为止其根本原因到底是软件问题还是硬件问题也未得到一个正式的回答。

图5： 刹车系统示意图及过滤器

柯孚纳（KÜFNER）是一家位于德国的专业过滤器厂商，尤其在混合滤网领域（金属滤网与塑料衬圈），保持了领先的技术。柯孚纳在德国有两处工厂，将近350名员工和在相关领域60年的经验，每年交付客户超过3.5亿只滤清器。其80%的业务来自于汽车行业，是众多汽车零部件巨头博世，舍弗勒，博格华纳，海利达的核心供应商，其产品广泛应用于发动机VVT系统，燃油喷射系统，润滑系统，及变速箱离合器控制系统，刹车系统，尿素供给系统等不同的系统领域。作为系统供应商，柯孚纳可设计和制造独立的滤清解决方案，通过金属网和塑料网来过滤金属和塑料杂质。本文中的部分配图来自于柯孚纳的产品序列。