国Ⅲ及以上排放柴油机用柴油滤清器的性能要求探讨.pdf

4 内燃机与配件2 0 1 0 年第8 期 国 及以上排放柴油机用 柴油滤清器的性能要求探讨 方雯 沈红节2 1 蚌埠市昊业滤清器有限公司2 上海内燃机研究所 摘要 本文阐述了国m 及以上排放柴油机采用的燃油电控喷射技术及为其配套的柴油滤清 器的主要性能指标要求 提出了研发配套国m 排放柴油机用柴油滤清器存在的问题和解决的意 见 以推动研发高性能的柴油滤清器 满足国 及以上排放柴油机的配套要求 关键词 性能要求 国 排放柴油机柴油滤清器 0 概述 随着国家对发动机排放要求的逐步提高 主机 对燃油供给系统中的过滤部件 柴油滤清器 的性 能提出了更高的要求 由于我国尚未制定该类产品 的技术标准 目前大多数主机厂都只得借鉴采用国 外电控系统公司的企业标准作为该类柴油滤清器 的技术条件 发动机实施国 排放标准后 其采取的技术进步 措施中 最重要的就是采用高压共轨 电控单体 组合 泵等不同类型的高压喷射燃油电控系统 柴油滤清器 作为燃油系统的重要部件 其作用是通过清除柴油中 的有害颗粒杂质和水分 有效地保护电喷系统的柱塞 出油阀 针阀偶件 避免非正常磨损 l 对保护电控系统 从而保证发动机的性能及排放达标起着十分重要的 作用 采用不同电控系统的柴油机 其选用的柴油 滤清器有 单级柴油滤清器总成 柴油粗滤器总 成 柴油精滤器总成 等不同的结构型式 不同电控 系统对不同结构型式柴油滤清器的性能要求也不 尽相同 这就给柴油滤清器的研发 配套和产品性 能的评定带来一定的困难 柴油机采用电控燃油喷射系统后 燃油系统零 件和偶件的制造精度要求越来越高 且经过选配 柱塞偶件 出油阀偶件 针阀偶件等偶件的间隙通 常为 1 3 斗m 偶件及控制活塞 计量小孔 凸轮 滚 轮 等精密零部件的加工精度达到纳米级 精密 韵电控系统对燃油过滤的要求很高 否则燃油中微 小的机械杂质 将会使上述零部件产生擦伤 拉伤 等磨粒磨损 引起油嘴漏油 雾化不良 燃烧恶化 冒烟严重 油耗增加等 从而使供油量严重下降 各 缸工作均匀性严重恶化 发动机出现动力不足 排 放恶化 工作不稳等现象 燃油中的水分会对电控 元件产生锈蚀作用并降低对电控系统的润滑作用 因此柴油滤清器应对燃油中的机械杂质和水分进 行有效地过滤或分离 通过柴油滤清器的流量要满 足柴油机燃烧和电控系统的润滑及冷却需要 因此 一般应按柴油机燃油耗的4 6 倍来确定柴油滤清 器的额定流量 1国 及以上排放柴油机采用的燃 油电控喷射技术 1 1 高压共轨一一国 排放的主流技术 该技术先进且利于排放升级 其喷射灵活 各 缸均匀性好 低速时有较高的喷油压力 低速动力 性好 油耗可降低 5 7 喷射量 喷油正时 喷射 压力 喷射次数灵活可调 对油品要求高 即对杂质 颗粒和水敏感 技术基本被外方垄断 产品成本 高 一般采用双级柴油滤清器 1 2 电控单体 组合 泵 国 排放的主流技术 每缸有独立的喷射系统 单体泵内置由电磁控 制的溢油伐将柴油供给喷油器 单体泵与喷油器之 间用高压油管连接 其最高喷射压力可达2 0 0 b a r 其缺点是无法做到自由控制燃油喷射压力 柴油机 低速性能欠佳 它比高压共轨对油品的杂质敏感性 较低 尤其是喷射压力较大 大功率柴油机的敏感 方雯沈红节 国 及以上排放柴油机用柴油滤清器的性能要求探讨5 性相对更弱 电控组合泵是把电控单体泵组合成一体的形 式 目前成都威特和亚新科南岳公司已进行生产 电控组合泵已经覆盖重 中 轻型所有商用车柴油 机的配套 1 3H 泵 E G R 技术 国 排放的非主流技术 淘汰技术 成本较低 对油品清洁度不敏感 但 不能进行排放升级 用户还可自行去除外置E G R 从而使国 排放失效 1 4 电控泵喷嘴技术 对于单体泵而言 喷油泵与喷油嘴之间用一根 很短的高压油管相连 而对于泵喷嘴而言 喷油泵 与喷油嘴组合为一体 直接安装在柴油机气缸盖 山 由顶置凸轮轴驱动 该项技术在我国应用较少 1 5 国 升级国I V 排放的二种技术途径 电控燃油喷射 优化燃烧过程 可降低P M 排 放 但N O x 排放增加 需再增加S C R 降低N O x 排 放 以达到国 排放标准 电控燃油喷射 E G R 可降低N O x 排放 但P M 增加 需增加D P F 降低P M 排放 以达到国 排放 标准 2配套国 及以上排放柴油机用柴 油滤清器的主要性能要求 2 1 对燃油的过滤精度 粒度 要求 过滤精度是配套国 及以上排放柴油机用柴 油滤清器最主要的性能指标 轿车 轻卡 中卡 重 卡的发动机 由于其寿命指标不同 其对燃油的过 滤精度 粒度 要求也应不相同 一般来说 单级柴 油滤清器和柴油精滤器 其对电控系统磨损影响最 大的 3 5 m 杂质粒子的滤清效率 分别应达到 9 5 轿车 轻型车 9 7 中型车 9 8 5 重型 车 燃油的过滤精度 粒度 试验方法按I S O 1 9 4 3 8 2 0 0 3 2 J 2 2 燃油的水分离效率要求 单级柴油滤清器总成和柴油粗滤器总成的水 分离效率 9 3 9 5 试验方法按S A EJ1 8 3 9 1 9 9 0 I3 1 2 3 总成的原始阻力要求 柴油精滤器总成 带滤座 A P 1 0 1 5 k P a 旋装式柴油精滤器a P 1 0 一1 2 k P a 柴油粗滤器总成 带滤座 P 1 0 1 2 k P a 旋装式柴油粗滤器A P 8 1 0 k P a 单级柴油滤清器总成 带滤座 P 2 5 3 0 k P a 2 4 总成的密封性要求 柴油粗滤器 密封性试验压力P 为4 0 0k P a 保 压时间为1 m in 各密封部位无泄漏现象 柴油精滤器 单级柴油滤清器 密封性试验压 力P 为8 0 0k P a 保压时间为I m in 各密封部位无泄 漏现象 2 5 其它 柴油滤清器的容尘能力 清洁度 脉冲疲劳性 能等可由供需双方协商确定 双级柴油滤清器 粗滤 精滤 根据使用要求 其粗滤器可带手压泵 液位传感器和加温装置 应 分别提出相应的技术要求 3研发配套国 排放柴油机用柴油 滤清器存在的问题和解决的意见 3 1 我国国 及以上排放柴油机研发的核心技术 燃油电控系统 其关键技术多为国外公司控制 国 内主机厂和电控企业尚不能提出经试验验证的对 柴油滤清器的具体要求 这也在一定程度上导致了 我国目前还没有制定配套国 排放柴油机用柴油 滤清器的技术标准 大多数主机厂都借鉴采用国外 电控系统公司的企业标准作为该类柴油滤清器的 技术条件 它不利于我国滤清器企业的产品研发 配套 也不利于对柴油滤清器的性能评定 为解决这一问题 应尽快组织制定配套国 排 放柴油机用柴油滤清器的产品技术条件 制定该标 准的原则 a 先进性 应从燃油及其过滤角度上综合 考虑 以满足保护发动机电控燃油系统的要求 b 可行性 应尽可能多地了解国内外现行 柴油滤清器的实际试验结果 并进行相应的产品性 能试验 在此基础上 对为不同工况柴油机 轻型 车 中型车 重型车 配套的 不同结构的柴油滤清 器 单级柴油滤清器 柴油粗滤器 柴油精清器 的 主要性能 原始阻力 过滤精度 容尘能力 水分离 效率 清洁度等 提出相应的要求 3 2 产品的性能试验 是验证产品性能和质量的重 要手段 其试验方法可等同采用I S O1 9 4 3 8 2 0 0 3 但进口试验台费用很高 国内滤清器企业极少有试 下转第9 页 王树青郑洪国 汽油机活塞结构设计及分析 9 表3 活塞温度测试结果 测点1 缸2 缸3 缸4 缸 l点2 8 92 8 92 8 62 8 6 2 点2 5 82 6 02 5 92 5 l 3 点2 5 52 5 92 5 42 5 5 4 点2 4 22 5 02 5 12 4 5 5 点2 5 0 2 6 0 2 5 6 2 5 9 6 点 2 4 02 3 42 3 92 3 7 7 点 2 3 12 3 22 3 02 2 9 8 点2 3 32 3 32 3 22 3 4 常复杂的过程 在活塞可靠性的各种因素中 热负 荷 材料性能 润滑不良所产生的粘着现象等对活 塞可靠性产生较大的影响 更主要的因素则是活塞 结构设计的合理性 活塞设计过程中采用热负荷与 机械负荷的协调性设计原则有利于提高产品的可 靠性 提高设计开发成功率 降低产品研发成本及 使用成本 三维有限元计算能有效地表征高速汽油机活 塞的温度 应力和应变情况 为设计提供理论依据 利用有限元计算对活塞的热负荷和机械负荷状况 进行预先评估是一种有效的手段 参考文献 1 W o o d w a r dAJ H o h mP M a b b e yA E n g in e I n s t r u m e n t a t io nf o rP is t o nS y s t e mD e v e lo p m e n t C T N S y m p o s iu m1 9 9 5 P a p e r l 8 2 张朝 汽油机轻型活塞 经验交流 1 9 8 4 1 5 3 7 3 图1 1 测点布置图 3 赵士博 冯增建等 陶瓷纤维增强铝基复合材料活塞的研 从结果看 测量数据与有限元分析数据基本一究 材料 工 设簟 2 0 1 1 2 5 2 8 致 基本反映了所测部位的活塞温度场 验证了有 竺嚣譬篙 萼言内燃机设计申的应州m 北裁机械 限元分析边界条件输入的合理性和计算的准确性 1 5 郑永刚甫限元分析活塞温度场 山东内燃机 1 9 9 5 4 活塞能够满足该温度下的使用要求 作者简介 5 树青 1 9 7 4 一 男 汉族 山东利津人 硕士 工程 5 结语师 主要研究方向为发动机 活塞 试验及活塞优化设计 海工 活塞的机械变形及热变形情况分析是一个非 行业大型模块的吊装模拟及分析 上接第5 页 验手段 国产试验台一直存在问题 建议组织相关 科研院所 滤清器企业和试验台制造企业立项联合 攻关 尽快解决这一问题 3 3高性能的国 柴油滤纸是研发国 柴油滤清 器的关键原材料 目前国内滤纸生产企业尚不能生 产高精度 大容尘量 高水分离效率的复合柴油滤 纸 这导致目前国内使用的国 柴油滤纸 基本上 都是从国外进口 随着市场的逐步扩大 滤纸的用 量逐渐增加 全部依赖进口 不仅增加了产品的成 本 也制约了滤清器企业的发展 有必要组织相关 大专院校 科研院所和滤清器企业 共同攻关研发 国 柴油滤纸 4结语 国 及以上排放柴油机 对为其配套的柴油滤 清器的过滤精度 水分离效率等项性能提出了更高 的要求 制定国 排放柴油机用