輕卡某車型燃油濾清器的匹配設計及驗證

趙 兵

（安徽江淮汽車集團股份有限公司輕型車研究所，安徽 合肥 230601）

引言

輕型貨車燃油供給系統分為：燃油儲存模塊、燃油過濾模塊、輸油動力模塊、管路模塊、支架模塊、附件模塊。燃油濾清器屬于燃油過濾模塊，燃油濾清器包括：燃油精濾器、油水分離器、復合式燃油濾清器。

國五及以上發動機，其零部件對燃油品質的要求較高，如果燃油里面有水或雜質沒有過濾干凈，會造成油路堵塞、銹蝕，嚴重的會造成噴油嘴損傷，直到噴油器卡死。噴油器損壞會造成發動機加速不穩定或加速無力，或者排放黑煙等故障，影響車輛的正常運行。水的存在對于柴油機供油系統危害極大，銹蝕、磨損，甚至會惡化柴油的燃燒過程。燃油濾清器中積水造成供油不暢，也會引起發動機冷啟動困難。因此，現階段所用燃油濾清器除帶過濾功能外還需帶電加熱功能，北方地區尤其需要。

1 燃油濾清器總成介紹

燃油濾清器主要功能是從柴油中過濾水和雜質，向發動機提供無水、無雜質、溫度適宜的清潔燃油，保證發動機正常運轉，以保護油泵油嘴、缸套、活塞環等，減少磨損，避免堵塞，延長發動機使用壽命。選配合適的濾清器可以保證供油通暢，保證整車的動力性、經濟性。

圖1 輕卡燃油供給系組成

目前部分輕卡供油系側重于粗濾器+燃油精濾器的過濾形式，燃油精濾器大都由發動機廠家提供，主機廠根據發動機需求匹配合適的粗濾器.

1.1 燃油濾清器主要結構

燃油濾清器包括泵油系統、加熱系統、過濾系統、報警系統，主要由手油泵（或電動泵）、濾座、濾芯、集水杯、放水螺塞、接頭以及加熱元件等組成。

圖2 燃油濾清器組成

泵油系統：手動泵油，將柴油送入并灌滿整個濾清器罐體內部，達到使油路充滿柴油、處在通路狀態的目的。

加熱系統：當環境溫度達到設定溫度時，加熱元件開啟，對罐體進行加熱，使罐體內的燃油處在活躍狀態，同時防止積水杯結冰。

過濾系統：主要由濾芯組成，特殊材料的濾紙可以使燃油時可以濾除大部分的水分以及顆粒雜質，保證燃油的清潔。

報警系統：主要針對積水杯中的水位，提醒司機及時放水。

1.2 燃油濾清器工作原理

手油泵有兩個單向閥，即進油單向閥和出油單向閥，原理為：當用手按下手動泵蓋時，泵室內的壓力升高，出油單向閥的閥片被打開，泵室內空氣被壓出；當我們松手時，泵蓋在回未彈簧的作用下上行，出油單向閥關閉，進油單向閥在產生真空的作用下打開，油被吸進濾清器，完成一次泵油循環。在一次泵油循環中，燃油經濾罐上蓋板四周小孔流入濾罐內，經濾芯過濾后，潔凈的燃油從中心孔流出，大部分雜質以及水分被過濾出來。

圖3 泵油原理

2 輕卡某車型燃油濾清器匹配設計及驗證

2.1 燃油濾清器選型

根據發動機廠家提供的資料，發動機機型為：XX，發動機額定功率112Kw，排量為4.752L。發動機對燃油濾清器的要求見表1。

表1 發動機要求濾清器性能參數

對比其他成熟車型所配燃油濾清器狀態，同級別發動機均采用XX系列粗濾器。所以，此車型初步選定XX型粗濾器產品作為匹配濾清器。相關參數見表2。

表2 XX型粗濾器參數

由表1表2可以看出，初步選定的燃油濾清器在額定流量與壓差上達不到發動機提出的要求。壓差與流量影響發動機油軌的軌壓，壓差偏小、流量不足會造成供油不暢，影響到整車的動力性與經濟性。

為保證參數準確性，對XX型粗濾器流量與壓差關系做相關實驗，試驗數據見表3。

表3 流量阻力關系

圖4 試驗臺架

圖5 流量阻力曲線

從試驗數據可以看出，在流量為360L/h時，還不能滿足發動機對壓差的要求，因此需要進一步的對比試驗與整車匹配試驗。

2.2 燃油濾清器對比試驗

1）試驗時間：2016年11月7日。

2）試驗目的：測量發動機自帶燃油濾清器與濾清器在同一轉速下的流量與壓差值，從而對比出2款濾清器的主要差距 ，為后期匹配濾清器提供依據。

3）試驗設備：壓差儀，精度0.001bar。

試驗過程：將2個燃油濾清器分別安裝于供油管路中，啟動發動機，測量在不同轉速下的濾清器壓差值。

4）試驗結果： 測量發動機不同轉速下的流量和壓差，結果如下：

表4

圖6 第一次測量數據趨勢圖

圖7 第二次測試數據趨勢圖

5）數據分析

根據流體學原理，在相同條件下，濾清器的壓差隨流量的增大而變大，從測試結果看，在轉速800、1600、2600測量的壓差變化不大，可能的原因是卡車空載，轉速變大，但是流量沒有相應增大，導致濾清器壓差變化不大。

單純的看測試結果，型粗濾器的壓差較小，更利于柴油的流動。

由于此次試驗并未加載，試驗數據還不足以說明濾清器的替代性，因此，還需要做進一步的匹配試驗。

2.3 燃油濾清匹配試驗

XX型發動機所用燃油供給系統為BOSCH，根據博士的要求，此款發動機輸油泵進油口壓差應小于0.5-1.0bar（絕對壓力），回油口壓差≤1.2Kp。本次整車匹配測試，主要校核進回油口的壓差值是否滿足要求。

2017年1月15日，發動機廠在整車上對燃油濾清器的匹配度進行試驗。

1）試驗項目

壓差測試：實測發動機扭矩點（1400r/min），怠速點（700r/min），功率點（2500r/min）時的壓差

2）試驗設備：壓差儀，設備編號2020，精度0.001bar

3）試驗過程

將待檢燃油濾清器按照油路布置方式（燃油箱→待檢柴濾器→目標發動機)安裝在目標發動機上，啟動發動機，分別測量在發動機扭矩點，怠速點，功率點時油泵進回油口的壓差。

此次測量過程模擬整車實際運行過程，燃油管路管徑與長度同主機廠車型保持一致，是的試驗數據更加接近整車實際運行時的狀況，可信度高。

圖8 臺架測試

圖9 測試結果

4）試驗結果

從測試結果看，雖然濾清器流阻較大，但在匹配發動機時輸油泵進回油口壓差以及回油口壓差滿足博士需求。燃油濾清器可以匹配此發動機。

表5

2.3.1 燃油濾清器布置原則

燃油濾清器最佳的安裝高度是居于燃油箱滿油位與噴油器之間。如果將濾清器安裝在燃油箱滿油位以下，則會增加濾清器更換過程中燃油濺出的可能性。如果將燃油濾清器高位安裝在發動機上方，就必然會形成向上的環路，從而引起氣體集聚。

燃油濾清器不得安裝在極臟的區域（如輪窩處），以降低濾清器更換過程中系統受到污染的可能性。遠程燃油濾清器座應集成一個單向閥，以減小更換濾清器時濾清器座與發動機之間管路的燃油損耗。

2.3.2 某輕卡供油系布置

圖10

如上圖所示，某輕卡供油系中燃油濾清器的安裝位置符合要求，與各零部件的間隙也滿足要求。

2.4 燃油濾清器維護保養

因整車所用發動機為高壓共軌系統，其高壓泵和噴油器屬于精密設備，對于燃油的清潔度十分敏感，因此除了保證使用符合標準的優質燃油外還應該定期更換燃油濾清器，油箱也應該定期清洗，油水分離器的水量出現報警時應及時將油水分離器的水放掉外，還需定期對燃油濾清器進行保養維護。

首先，根據燃油濾清器瓶體上的更換里程數定期更換失效濾芯，環境惡劣以及油品較差的地區，根據具體情況縮短更換里程數；

其次，定期放掉濾清器積水杯中的水；

最后，定期檢查燃油濾清器是否存在漏油、密封不嚴的情況。

3 結論

本論文通過對輕卡某車型燃油濾清器的匹配過程，講述了燃油濾清器的選型以及匹配設計。為了保證想發動機提供充足潔凈的燃油，發動機廠家會對燃油濾清器提出較高的要求，尤其是實施國三以后。較高的要求對發動機來說是百利而無一害，但是對主機廠來說，卻造成了產品質量過剩，無形之中增加了制造成本。好的不一定是好的，只有適合的才是做好的，本論文通過燃油濾清器的匹配，找到了二者得兼的位置，既可以使發動機保持在最佳狀態，又不會造成資源的浪費。

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