自動變速箱油濾器基本過濾性能試驗方法改進研究

李開放

(航空工業(新鄉)計測科技有限公司，河南新鄉 453019)

0 引言

隨著汽車工業的飛速發展，汽車用戶和廠家對自動變速箱的可靠性越來越重視，使得市場上對自動變速箱油濾器的基本過濾性能進行檢定的需求越來越多。變速箱油濾器是專門用于清除潤滑油中的金屬顆粒、碳沉積物等雜質，以減少變速箱運轉部件摩擦的過濾器，其過濾性能的優劣直接決定了變速箱的穩定可靠性和使用壽命。作為變速箱潤滑系統的關鍵部件，自動變速箱油濾器的基本過濾性能已成為自動變速箱的核心指標之一。

過濾器基本過濾性能主要是過濾精度、納污容量、冒泡點壓力、壓差[1]，其中最重要的是過濾精度和納污容量。如何準確、有效地對兩種自動變速箱油濾器的基本過濾性能進行對比，目前各實驗室和油濾器生產商普遍采用的試驗標準為SAE J 2312-2013《自動傳輸進氣口過濾器試驗規程》[2]。其試驗原理與GB/T 8243.12-2017[3]、ISO 19438-2003[4]、GB/T 18853-2015[5]等多次通過試驗方法相同，針對采用SAE J 2312-2013對自動變速箱油濾器的基本過濾性能進行多次通過實驗時遇到的問題探究,并對試驗程序進行改進，從而使試驗結果的可比性更高。

1 改進前試驗方法

為了評定兩種不同濾材制作的變速箱油濾器(1號和2號)的基本過濾性能優劣，某主機廠將兩款油濾器送至此實驗室，要求按照SAE J 2312-2013的試驗程序進行基本過濾性能試驗(平均過濾效率，納污容量)，其他試驗條件相同，試驗要求及試驗參數見表1。

表1 SAE J 2312-2013試驗參數

最終由于試驗時間過長，油濾器在遠未達到其極限壓差的情況下，系統中殘留的污染物濃度超過試驗臺在線顆粒計數系統的重合誤差極限，兩個試驗分別被迫停止。

2 原因分析及方法改進

由于變速箱內的最小齒輪組只對粒徑不小于20 μm(c)的污染物有明顯的污染敏感度，因此變速箱油濾器是一種對粒徑不小于20 μm(c)的顆粒污染物有明顯過濾效果的粗濾裝置。而變速箱油的黏度又比機油還高，為了在其使用周期內將過濾后的變速箱油輕松輸送至各變速箱元件，它還必須具有流量阻力小和恒定的特點：即在整個使用周期內，初始阻力小，且隨著納污量的增加，流量阻力變化不大。

試驗過程中，為了保證注入的污染物中有一定濃度的大顆粒，避免測得的過濾效率波動較大，標準推薦選用的上游質量污染度一般較大，為25 mg/L的ISO CTD試驗粉塵。按照該濃度進行SAE J 2312-2013的試驗程序，污染物不斷從外界加入試驗系統，而油濾器只能濾除粒徑不小于20 μm的部分顆粒，未被濾除的顆粒都會在試驗系統中反復循環并多次通過油濾器，隨著試驗的進行，系統內污染物的濃度大幅增加，在試驗臺的在線計數系統達到其重合誤差極限后，仍未達到油濾器的極限壓差，這才導致試驗被迫停止。

結合油濾器的特點，如何在上游質量污染度較大的情況下避免計數誤差，同時有效地測試油濾器過濾效率，經查閱相關的試驗標準，發現采用SAE J 1985-2013《燃油濾清器 初始單通道功效試驗方法》[6]可以避免上述情況。SAE J 1985-2013與SAE J 2312-2013試驗方法的主要區別是：SAE J 1985-2013要求的試驗時間只有60 min，不會對試驗臺造成較大損耗；另外在試驗件的下游安裝了一個絕濾器，試驗過程中，未被試驗件濾除的顆粒物，全部被絕濾器吸收，從而保證試驗件上游的污染物濃度始終恒定，避免了污染物濃度在實驗過程中逐漸增加，超過在線計數系統的重合誤差極限。而且選用與SAE J 2312-2013相同的上游質量污染度濃度，完全可以保證粒徑不小于20 μm的顆粒數濃度，不會引起試驗臺計數結果的較大波動，所以試驗的上游質量污染度不變，仍選用25 mg/L。

但是選用SAE J 1985-2013對油濾器過濾效率進行試驗的過程中，油濾器下游的顆粒污染物都被絕濾器濾除，不能對同一個樣件進行納污容量的測試。還是需要采用SAE J 2312-2013對單個油濾器的納污容量進行評定。由于之前在選用25 mg/L的上游質量污染度進行油濾器納污容量試驗時，需要達到較高的油濾器濾芯極限壓差，油濾器的過濾效果不明顯，造成試驗時間過長，對試驗臺核心元件有較大損耗。為了減少試驗臺的磨損，降低試驗成本，決定將上游污染物濃度改為50 mg/L。

按照改進后的試驗方法對自動變速箱油濾器的兩個基本過濾性能(平均過濾效率、納污容量)分別進行試驗和對比，即采用SAE J 1985-2013進行油濾器的過濾效率試驗和采用SAE J 2312-2013進行油濾器的納污容量試驗，試驗參數見表2。

表2 改進后的試驗方法和試驗參數

3 試驗結果

為了驗證改進后試驗方法的可行性和試驗結果的可對比性，實驗室要求廠商將1號和2號的代表性產品分別寄送2件，按照表2所列舉的試驗方法和試驗參數進行比對，試驗結果對比如圖1—圖3所示。

圖1 油濾器原始效率對比

圖2 兩種油濾器壓差-時間曲線圖

圖3 兩種油濾器的納污容量對比圖

由圖1可知，在60 min的試驗時間內，1號變速箱油濾器對同一粒徑顆粒的原始效率相對于2號都高。

由圖2和圖3可知：達到相同濾芯極限壓差，1號變速箱油濾器所需的時間更長，且其納污量也比2號更大。綜上所述，推薦主機廠選用1號油濾器。

4 結論

結合自動變速箱油濾器的自身特點，通過對SAE J 2312-2013《自動傳輸進氣口過濾器試驗規程》進行適當改進，使油濾器的過濾性能試驗結果更加具有可比性，方便用戶對其過濾性能優劣進行評價。在對濾芯進行性能試驗時，應更多參考產品的自身特點，靈活選用試驗標準，使得試驗結果可比性更高，方便客戶甄選和改進。