RTC咨詢公司的業(yè)務(wù)發(fā)展顧問Richard Canepa報告稱，關(guān)于濾殼的設(shè)計，現(xiàn)在的趨勢是開發(fā)緊湊的過濾系統(tǒng)，例如Z形褶過濾器。Richard Canepa說：“更利于生態(tài)環(huán)保的濾殼也是一種設(shè)計趨勢，它旨在將回收過程中所廢棄的材料減至最少，例如濾油器的濾芯，其外殼已成為發(fā)動機的一部分?！?
Richard Canepa補充說：“隨著汽車從內(nèi)燃機時代發(fā)展到電子化時代，需要將空氣和氣體過濾二者結(jié)合起來，特別是在使用燃料電池的情況下。還有許多關(guān)于新技術(shù)的研發(fā)工作也在進行中，例如HCCI（均質(zhì)壓燃）發(fā)動機，此外直接射油技術(shù)的應用也越來越多。因為采用廢氣再循環(huán)，所以愈發(fā)需要高溫過濾系統(tǒng)，以便在直噴發(fā)動機上過濾再循環(huán)廢氣。”
下面集中闡述汽車發(fā)動機制造中用到的過濾工藝，而不考慮發(fā)動機運轉(zhuǎn)涉及的過濾問題，所以現(xiàn)在我們集中介紹三種創(chuàng)新的技術(shù)，它們分別用于油霧的清除、冷卻液的磁過濾和發(fā)動機零件的清洗。
發(fā)動機技術(shù)和制造技術(shù)的發(fā)展顯然已經(jīng)使機加工零件的公差變緊。這加大了其對過濾和分離技術(shù)的需求，以便從冷卻液、潤滑液和切削液中清除顆粒和碎片。通過采用有效的過濾，能夠避免刀具使用壽命過短的問題，從而減少機加工零件的缺陷和重新加工。
油霧的清除
對于許多汽車制造商而言，油霧過濾現(xiàn)在已成為越來越受關(guān)注的問題之一。由于機床高速運轉(zhuǎn)，冷卻液輸送壓力更高，傳統(tǒng)的靜電和離心油霧回收系統(tǒng)會使冷卻液油霧隨著其他污染物（如微小的碎屑和細菌等）一起逃逸到車間的大氣中。這已經(jīng)驅(qū)使有關(guān)人士著手進行健康和安全調(diào)研，旨在研究油霧和嚴重的呼吸系統(tǒng)疾?。ㄈ缏殬I(yè)性哮喘和外源性過敏性肺泡炎）之間的潛在聯(lián)系。
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Vokes Air集團公司已經(jīng)研發(fā)出一種清除油霧的新方法。該公司的ScandMist技術(shù)采用三級過濾工藝。前兩級過濾消除空氣中的油霧，最后一級過濾器可以清潔空氣，使其能夠回到當?shù)氐拇髿猸h(huán)境中。
一臺高性能風扇將受污染的空氣從各級過濾器中吹出。濾油器回收油霧或者冷卻液，并排放到ScandMist設(shè)備底部（如圖2所示）。受污染的空氣穿過過濾介質(zhì)，油霧粒子被吸附到疏油纖維上；油滴不斷碰到纖維，不斷變大。隨著油滴變大，它逐漸變重滴下，被氣流吹落到ScandMist設(shè)備底部，在那里，油霧可被回收或者直接排回機床油池。
圖2. 一家德國汽車制造商所使用的油霧清除系統(tǒng)
（圖片致謝：Vokes Air Group）。
凈化后的空氣接著通過一臺高效凝結(jié)器，在那里重復凝結(jié)過程。Vokes-Air集團公司稱，經(jīng)過二級過濾之后，空氣中的油霧平均已被清除95%-98%。
設(shè)計第三級過濾是為了徹底清潔剩余的空氣，使其達到遠高于周圍大氣清潔度的標準。最后這一級過濾通過使用HEPA過濾器，捕集超細微粒（例如微量的油、煙霧、細菌、花粉和孢子），杜絕它們返回車間。這里所用的HEPA過濾器的工作效率達99.95%，過濾等級為0.3 微米。
這意味著在車間環(huán)境中，所有有害粒子都被有效收集，確保只有潔凈的空氣返回車間內(nèi)。
許多汽車制造商已經(jīng)在他們的生產(chǎn)設(shè)備上安裝了油霧過濾系統(tǒng)。盡管這段時期經(jīng)濟低迷，Vokes-Air集團公司報告稱它們?nèi)匀唤拥搅舜罅康腟candMist系統(tǒng)訂單。
冷卻液的過濾
Eclipse Magnetics公司生產(chǎn)的Micromag磁濾器目前廣泛應用于絞孔和鏜孔工藝中，用以清除顆粒和碎屑，它不僅能減少加工成本，還能改善加工產(chǎn)品的質(zhì)量、精度和表面質(zhì)量。
本田公司在其位于英國Swindon工廠內(nèi)的一臺定制鏜絞機上應用了Eclipse Magnetics公司的Micromag技術(shù)。這臺機床由本田公司工程部設(shè)計并制造，用于生產(chǎn)發(fā)動機閥座——這是一個對產(chǎn)品精度和表面質(zhì)量要求都相當高的發(fā)動機零件。
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本田公司的工程師們發(fā)現(xiàn)，機床冷卻液中攜帶的細小金屬微粒會對加工出的閥座的表面質(zhì)量造成不良影響，進而削弱發(fā)動機效率。
負責該工藝的現(xiàn)場工程師Peter Jones認為，磁過濾是可行的解決方案。Peter Jones 說：“自從在我們的工藝中引入了Micromag磁濾器，我們發(fā)現(xiàn)，它不僅有效地清除了潛在的有害金屬微粒，而且該設(shè)備的易維護特性還確保我們的機床檢修停工期減至最短?！?
Micromag內(nèi)的磁芯由釹鐵硼磁鐵構(gòu)成，可以產(chǎn)生高強度磁場。冷卻液進入外殼，沿著錐形流道均勻地分布到一個鋁蓋的四周。液流向下流經(jīng)磁芯外部，磁性微粒在那里被高強度磁場吸附。
位于中心的磁芯利用了一個幾何磁路。磁鐵圍繞著一個中心磁通量返回罩排列，以確保利用到全部磁性，即使當磁芯由于污染而完全飽和時，依然能使不受影響的冷卻液繼續(xù)流動。
零件的清洗
水洗或者化學清過程依賴于精細的過濾，以確保發(fā)動機零件上沒有其他微粒。水溶液需要利用高純度水來配置，反滲透膜（RO）技術(shù)可以達到所需的規(guī)范。
正電性反滲透預處理技術(shù)已經(jīng)被廣泛應用在高純度水處理系統(tǒng)中，以延長滲透膜的使用壽命。實際上，所有反滲透膜制造商都對其系統(tǒng)的給水規(guī)定了一個最低標準，以保持系統(tǒng)完整性和投資的回報率。一般規(guī)定給水濁度應小于 1.0 NTU（比濁法濁度），污染密度指數(shù)（SDI）應小于3.0。
Argonide公司將它的NanoCeram 正電褶式濾芯與市場上現(xiàn)有的幾種商用反滲透預濾器進行了對比試驗。Argonide稱，NanoCeram濾芯比這幾種現(xiàn)有的商用濾芯在清除亞微粒方面優(yōu)勢更加明顯。在極端負載下，NanoCeram產(chǎn)出的NTU值低于可檢測的極限值，SDI值堪比超濾膜——假設(shè)容易提前污染的反滲透膜已得到長久的保護。
NanoCeram過濾器已經(jīng)安裝于豐田汽車制造工廠的一套反滲透系統(tǒng)中，該系統(tǒng)使用的是市政水源。在安裝這些正電過濾器之前，系統(tǒng)給水的SDI平均值為4.42。在安裝NanoCeram濾芯之后，SDI平均值為1.19。
在安裝NanoCeram過濾器之前，由于反滲透膜的提前和不可逆的污染問題，豐田公司每1-2周就需要清洗反滲透膜，每2-3個月就需要更換這些膜。在安裝了NanoCeram濾芯，經(jīng)過2個月的初始啟動期之后，這些反滲透膜已運行了一年，而且無需清洗。
車輛的生產(chǎn)
在這一節(jié)，我們集中討論在車體零件的生產(chǎn)、清洗、表面處理和后續(xù)多層噴漆過程中所采用的一些創(chuàng)新技術(shù)。我們介紹了鑄模生產(chǎn)中二氧化硫的清除、預處理磷酸鹽溶液中固體的分離，以及磁濾器在噴漆車間的另一種創(chuàng)新應用，從而延長了現(xiàn)有的筒式和袋式過濾裝置的使用壽命。
鑄造
生產(chǎn)車身面板需要加工特殊的砂模。在砂模固化處理中，需要清除二氧化硫氣體。Gotaverken Miljo公司向Volvo Powertrain公司位于瑞典Skovde地區(qū)的鑄造車間交付了一套二氧化硫清潔系統(tǒng)（如圖3所示）。待清潔的氣流含有大量二氧化硫，濃度大約為70 g/Nm3。因為鑄造工藝中使用的砂模需要用二氧化硫來固化，因此氣體的處理需求日益增長。
圖3. Volvo Powertrain公司位于瑞典Skovde的鑄造車間使用了一套二氧化硫清潔系統(tǒng)
（圖片由Gotaverken Miljo公司提供）。
鼓風機抽送系統(tǒng)可用來去除砂模中受污染的二氧化硫。在反應器內(nèi)，鼓風機為氣體增壓，氣體和石灰混合在一起發(fā)生反應，形成石膏。少量二氧化硫從砂模中擴散出去，進入周圍的腔室。這些氣體會被收集并通入一個洗滌器內(nèi)，二氧化硫在這里轉(zhuǎn)變成硫酸。在另外的處理過程中，這些硫酸會轉(zhuǎn)變成石膏。
該工藝并不向水中排放硫酸鹽，并且排放到空氣中的二氧化硫的濃度非常低。石膏是形成的唯一殘留產(chǎn)物，它可以回收用于水泥行業(yè)。
表面處理
汽車車體組裝需要幾個步驟，每一步工作都會產(chǎn)生廢棄的顆粒，導致污染，影響接下來的噴漆工藝。將汽車面板和側(cè)柱焊接到車架上會產(chǎn)生焊接金屬飛濺物，同時精磨也會帶來磨削微粒和碎渣。車間大氣中的灰塵也可能沾染在面板上。因此必須在初次表面處理之前清除這些污染物，以便為噴漆工藝提供一個光滑的表面。
筒式和袋式過濾系統(tǒng)廣泛應用在汽車制造工藝和許多處理工藝中，用于去除粗大及細小的顆粒。在汽車行業(yè)，它們主要用于表面處理和過濾噴漆車間里的各種油漆和涂料。
初次表面處理通常使用磷酸鹽涂料。在后續(xù)的噴漆工藝中，要噴涂多種涂料（一般有5層）來達到最終的外觀。在第一層磷酸鹽涂料之前的金屬表面污染會導致成品車輛在噴涂五層涂料之后出現(xiàn)明顯的瑕疵。盡管業(yè)內(nèi)已經(jīng)建立有標準，允許每塊車體面板上存有一定數(shù)量的瑕疵，但是如果瑕疵數(shù)量超過了可接受的極限值，則需要人工檢查和手工拋光，這會導致汽車制造商的成本增大、效率下降。
磷酸鹽涂層之前的預清洗
位于美國底特律的一家大型汽車制造商由于目前的袋濾系統(tǒng)處理能力不足，導致其汽車成品存在著令人不滿的噴涂缺陷和明顯的瑕疵。
盡管他們采用的袋濾方式曾經(jīng)能有效地清除細小纖維（大約在150-400 祄的范圍），但是它們不能清除導致瑕疵的其他大顆粒污染物，例如焊球和磨削碎粒。使用更精細等級的濾袋會帶來維護和成本方面的問題，而使用較粗大等級的濾袋則會引起許多潛在的噴涂缺陷。顯然，袋濾器在消除焊球和磨削碎粒方面不起作用。
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該汽車制造商意識到，要在噴涂磷酸鹽涂料之前的車體預清洗操作中去除所有的固體雜質(zhì)。他們在袋濾器之前的洗滌水循環(huán)管路上安裝了Lakos分離器作為預處理系統(tǒng)，有效地進行預濾，去除大顆粒，例如焊球、磨削細粒和碎渣。
使用分離器去除這些較重的固體顆粒，使得袋濾器能夠承擔由小微粒構(gòu)成的更大負載，去除纖維和密封劑，延長袋濾器使用壽命，提高微米級濾袋的效率。因此，Lakos公司稱，在一些汽車工廠，噴涂缺陷已經(jīng)減少了多達85%。該汽車制造商現(xiàn)在已經(jīng)在全世界范圍內(nèi)采用該項工藝。
油漆和涂料的過濾
Amazon FerroStik公司的磁性預濾器是對磁力的另一項創(chuàng)新的應用，其設(shè)計旨在延長油漆和涂料過濾應用中的袋濾器和筒式過濾器的使用壽命。通過在這些過濾器的上游應用磁性預過濾技術(shù)來保護它們，能夠顯著提高它們的性能，而且可清潔的FerroStik系統(tǒng)能夠延長過濾器的使用壽命，提高濾出液的質(zhì)量。
圖4. 用于處理油漆和涂料的磁性預過濾系統(tǒng)
（圖片由Amazon Filters有限公司提供）。
Amazon公司的這一系統(tǒng)由一個標準的袋式濾殼和懸掛其中的四根高強度磁棒組成（如圖4所示）。磁性過濾器可以清除大大小小的鐵粒子，否則它們會堵塞最終的過濾器或者穿過它們殘留在液體中。當磁鐵表面沾滿鐵粒子之后，能夠在線進行清理，接著繼續(xù)工作。
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Amazon FerroStik系統(tǒng)能夠固定安裝，或者連接軟管作為便攜式設(shè)備使用。磁性過濾系統(tǒng)可以在單通道模式下使用，或者用在循環(huán)系統(tǒng)中，以便最大程度地清除雜質(zhì)微粒。Amazon公司指出該系統(tǒng)的主要優(yōu)點包括，改善濾出液質(zhì)量，增強對下游設(shè)備的保護，延長過濾器使用壽命，減少運營成本。
組裝
當汽車的基本構(gòu)造完成之后，無數(shù)的零件被安裝到車輛上，在它們的制造、安裝和操作中，用到了許多過濾和分離工藝。我們在此集中討論一項創(chuàng)新技術(shù)，它應用氣體分離技術(shù)，可用于生產(chǎn)車間和當?shù)仄迯S。
用于輪胎充氣的氮氣
派克漢尼汾（Parker Hannifin）公司研發(fā)的TyreSaver系統(tǒng)專門用于為輪胎充氮氣。該系統(tǒng)可以安裝在生產(chǎn)線上或者較小規(guī)模的地方，供汽車維修人員用在輪胎裝配和維修工藝中（如圖5所示）。派克漢尼汾司稱，與輪胎充氣通常所用的普通壓縮空氣相比，干氮氣從輪胎中的泄漏比前者慢3-4倍，這帶來了多種好處，包括胎壓長期穩(wěn)定，阻力更小，磨損更少（25%），耗油率更低（8%），二氧化碳排放量更少，性能更優(yōu)，安全性更高。
圖5. TyreSaver公司的氮氣分離設(shè)備
（圖片致謝：Parker Filtration和Separation B.V公司）
我們看到一些傳統(tǒng)的過濾技術(shù)現(xiàn)在已經(jīng)得到升級，用以提高現(xiàn)有的性能不佳設(shè)備的運轉(zhuǎn)性能。這為汽車制造商們提供了節(jié)約成本的解決方案，他們可以安裝包括分離器、磁濾器和正電反滲透預處理設(shè)備在內(nèi)的各種先進的預處理裝置。這不僅可以節(jié)約成本，還有利于環(huán)保，因為過濾元件的損耗減少了。
因為我們開始減少內(nèi)燃機的使用，對清除發(fā)動機生產(chǎn)和工作中產(chǎn)生的廢棄微粒的相關(guān)規(guī)定變得日趨嚴格，這使得在現(xiàn)有生產(chǎn)線上廣泛應用預處理技術(shù)的需求變大。車輛電子系統(tǒng)的發(fā)展、電動機和燃料電池的使用、HCCI發(fā)動機的引入，以及廢氣循環(huán)技術(shù)，這些因素需要具有較高清除規(guī)范的優(yōu)秀過濾產(chǎn)品。這很可能會推動納米涂料技術(shù)的發(fā)展，并推動更加緊湊和完整的過濾解決方案的發(fā)展。
