滿足國六排放長壽命柴油濾清器設計要點

1 概要

為了達到國六排放要求，發動機采用了電控高壓共軌燃油噴射系統，該系統不僅可提升柴油機動力性能和燃油經濟性，同時改善了排放性能，它與其他電控噴油系統相比具有明顯的優越性，已成為柴油機電控技術發展的重要方向。而且電控高壓共軌燃油系統還可為柴油機提供對循環供油量進行精確控制；對噴油速率和噴油規律進行精確控制，以獲得在燃燒過程中理想的放熱率；對噴油壓力進行精確控制 ，以獲得足夠高的燃油流出的初速度 ，使燃油粒度細化以提高霧化質量并加快燃燒速度以及對供油正時進行精確控制 ，以便在各種轉速下總是以最佳供油提前角供油。為實現上述的幾個精確控制 ，必須提高供油泵和噴油器的可靠性。輸油泵，噴油器或增壓油塞精密偶件的磨損將是電控失效的主要原因之一。

根據各排放階段排放法規要求，采取的相應技術措施：在燃油系統方面，噴射壓力的要求，燃油系統從國Ⅰ、國Ⅱ到未來的國VI，國VI的噴射壓力到至200MPa以上，不同排放階段的噴射壓力見表1。

但是噴射壓力帶來一個問題，就是燃油系統負荷不斷增加，燃油系統工作溫度不斷上升，燃油系統零件強度、剛度問題變得越來越突出，燃油系統零件更容易變形，其噴射系統的精密偶件，制造精度達到微米級，燃油中極小的機械雜質都會導致柱塞偶件、針閥偶件、量孔噴嘴等運動部件拉傷、擦傷等磨粒磨損縮短使用壽命；燃油中的水對泵有很強的破壞作用，特別是電控泵及高壓共軌系統，由于泵體和共軌腔內充滿燃油，水分很容易沉淀，因此，它們對水分更敏感，過多的水分很容易引起穴蝕并且影響燃油的潤滑性能，所以相對與傳統的機械式燃油噴射系統而言，電控系統對燃油的清潔和燃油中的水分的要求更為苛刻，這就對柴油濾清器提出了更高的要求。

你還要表示，人家為你這個事早被辭退了。你也是的，年輕人犯個把錯誤，你就不依不饒，非弄得他砸了飯碗，做絕了啊。

2 電控高壓共軌燃油噴射系統

圖1和圖2是兩種典型的電控高壓共軌燃油噴射系統圖，圖1采購兩級過濾，初級帶油水分離功能的柴油預濾器，安裝在油箱和輸油泵之間，處于負壓端，第二級是高精度的主過濾器，在輸油泵和高壓油泵之間，處于正壓端；圖2采用一級過濾，該濾清器檢具過濾和水分離功能，安裝在油箱和輸油泵之間，處于負壓吸油端。輸油泵采用齒輪泵，在齒輪泵進油口可以產生50-70kPa的真空度。

聚并分離過濾材料，濾紙纖維層浸漬親水化學品，柴油中較小的水滴經過被親水樹脂浸漬后的過濾材料，在親水樹脂和過濾材料中超細纖維的作用下，小水滴變成大水滴，一般可以達到大于300μm，可以通過在設置在濾芯中心管上的防水網把大水滴沉淀在沉淀到濾清器底部的儲水空間內并收集，達到一定高度通過水位報警器提醒用戶防水保養。

柴油濾清器的原始阻力、流量和產品結構密切有關，理論上柴油濾清器流量越大越好，阻力越小越好，但是考慮到成本的原因，需要合理選擇產品的尺寸，既能滿足流量和產品阻力和使用壽命的要求，又不至于成本過高和增加濾芯和總成的空間體積。從圖 2 中可以看出，該柴油濾清器處于負壓吸油端，采用的輸油泵為齒輪泵，其進油口吸油能力為40-50kPa的真空度，當從油箱內濾網到油泵進油口的最大阻力(這部分阻力包括吸油濾網，進油管、柴油濾清器、出油管)不應超過40kPa，當超過時發動機就會出現供油不暢等問題，即整個油路低壓部分的阻力不大于40kPa；一般為了保證柴油濾清器的壽命，柴油濾清器的初始阻力要求不大于10-15kPa。

3 柴油濾清器主要設計要點：

3.1 流量—阻力

電控高壓共軌燃油系統的噴射壓力可以達到1800bar，高壓會導致油溫迅速升高，要求燃油濾清器必須流量大以降低溫度；另外較高的溫度會使燃油的潤滑性能下降，易造成系統的異常。

目前國六排放的輕型商用車為了降低成本，減少故障率，降低維護保養成本，達到節能減排的目的，過濾部分均采用長壽命一體式柴油濾清器，該過濾器兼具過濾、水分離、排氣、空氣管理等功能，保養里程可以達到40000-80000公里。

赫芬頓郵報采用A/B測試，確立網站頭條新聞標題的寫法。讀者的請求達到服務器后，服務器會通過自動分流技術，為不同的用戶分配不同的版本。同一新聞內容的報道，讀者會被隨機分配到不同的標題版本，服務器會記錄和收集讀者的閱讀行為數據，閱讀行為數據優異的標題將成為這條新聞的最終標題。“進行A/B測試時，測試用戶的選取是十分關鍵的環節，為保證試驗結果的準確性，一是要保證一定的樣本數量，二是要考慮用戶細分”。[8]

3.2 過濾效率

針對國Ⅵ排放升級，目前各大燃油系統供應商都對自己的產品進行了升級優化，更高的噴射壓力、更精確靈活的噴油控制，能夠帶來更好的發動機性能，同時，噴射壓力和控制精度的提高也意味著噴油系統的強度增加、配合間隙(運動偶件之間的間隙為 1～5 μm)減小、系統相對于機械系統對燃油中的雜質更加敏感，控制閥結構改變、噴孔直徑減小；因此，發動機對燃油過濾系統的要求也相應提高，需要更高的過濾效率來確保進入發動機的燃油的清潔度，下面是某公司對過濾后柴油清潔度的要求達4μm(c)/6μm(c)/14μm(c)：16/13/8；根據目前國內的柴油清潔度等級4μm(c)/6μm(c)/14μm(c)：24/23/19來計算， 4 μm(c) ≥ 99.6(測試標準：ISO 19438);表2是BOSCH公司對燃油系統最低過濾要求

下面對使用木漿纖維和全合成纖維的油水分離器進行全壽命水分離試驗，試驗方法ISO16332，按同等的試驗條件加水；試驗結果可以看出，全合成纖維濾材水分里試驗過中壓差變化不大，木漿纖維過濾材料在水分離試驗過程中壓差升高非常明顯，試驗結果見圖7。

3.3 水分離效率

柴油中水的危害：生銹、穴蝕、降低潤滑性導致磨損、結冰堵塞、使濾紙膨脹縮短壽命、微生物生長引起堵塞和腐蝕。

3.4.2 燃油系統中空氣來源

水分離的方式主要有以下兩種：阻擋分離和聚并分離，兩種過濾材料存在較大差異，圖3是兩種過濾材料的分離示意圖：

阻擋分離過濾材料，濾紙纖維層浸漬疏水化學品，柴油中較大的水滴經過被疏水樹脂浸漬后的過濾材料，大水滴就被阻擋在濾紙的表面上，水滴就會沉淀到濾清器底部的儲水空間內并收集，達到一定高度通過水位報警器提醒用戶防水保養。

對上下左右四個方向產生的結果進行評估，評估方式為建立多個子算法加權得分，而得分最高的方向即為當前行動的最佳方向，下一步向該方向移動，為局部最優策略。由于不同子算法之間評判標準的不同，可能出現相互干擾，甚至相互對立的情況，同時不同時期受到的影響也可能不同，所以我們需要通過調整數字權重以及子算法權重完成優化，找到較好的評判標準，提高勝率。

建議：少激素，盡量不使用含有激素的美容產品。好心情，乳腺增生與內分泌和情緒直接相關，精神緊張、壓力大、抑郁等狀態不利于乳腺健康。好內衣，穿過緊的胸罩會影響乳腺健康，最好選擇合適舒服的內衣。

對于國Ⅵ階段濾清器更換里程普遍增加，全壽命水分離效率要達到95%以上，傳統的單級分離顯然已經無法滿足要求。同時，對于硫含量進一步減少的國Ⅵ柴油，以及生物柴油等，添加劑含量有所增加，尤其是表面活性劑，導致小水滴，穩定乳液，抑制聚結，因此對于柴油濾清器的油水分離又提出了更加苛刻的要求。

“天行有常，不為堯存，不為桀亡”，任何事物的產生和發展都有一定規律，電力安全生產也不例外。人身安全事故的發生看似偶然，但深入分析，就一定可以看到發生事故的內因和外因。內外因的存在結合，發生事故就是必然。求“實”，就是以生產實踐中存在的問題為導向，求“是”，就是積極探索防人身傷害的客觀規律，找出造成人身事故的必然性因素，全面查找造成人身事故的各方面因素，經過由此及彼、由表及里的歸納分析，通過去粗取精、去偽存真的加工制作，把握人身傷害主要制約因素，從而把握主動，防患于未然。

當濾紙被柴油浸潤后，對氣體是有一定的阻礙作用，在一定△P內是對氣體是密封的如圖8所示；只有當濾紙的進油側壓力大于△P時，氣體或柴油中的小氣泡才能透過濾紙進入濾紙的出油側，當發動機運轉，吸油端壓力小于大氣壓，溶解的空氣析出，如果濾清不帶空氣管理系統并且濾紙的透氣性很差(過濾精度高，濾紙孔徑小，濾紙的透氣性能差)，析出的空氣會積聚在濾清的臟油端如圖9所示。

下面對單極和多級的油水分離器進行全壽命水分離試驗，試驗方法ISO16332，按同等的試驗條件加水、加灰；試驗結果如圖5，圖6所示：

破壞極限與貯藏時間的關系，如圖7所示。破壞能與貯藏時間的關系，如圖8所示。破壞極限和破壞能在貯藏的前3天呈下降趨勢，然后兩個參數值均有所回升，在貯藏第6天出現一個峰值；之后兩個參數值呈平穩趨勢，在貯藏12～15天出現個急劇的上升，達到貯藏過程中的最大值，此時大部分果實出現褶皺，果皮抗壓能力增強。

從上面的試驗可以看出，單級過濾水分離單級油水分離器隨著阻力的上升，油水分離效率下降幅度較大，全壽命平均效率<80%，已無法滿足國Ⅵ長壽命濾清器的水分離要求；多級油水分離器在阻力上升的過程中，油水分離效率下降幅度極小，全壽命平均效率≥95%，可以滿足國Ⅵ長壽命濾清器的水分離要求；但是多級油水分離器的阻力升高特別快，主要是過濾材料里木漿纖維表面浸漬了親水化學品，在水滴聚并的過程中吸水變粗，濾紙微孔變小，導致阻力升高，這樣必須提高濾紙纖維的耐水性，就必須增加過濾材料合成纖維的含量或直接采用全合成纖維濾芯。

此外，濾清器制造商還應從工藝設計、檢測手段、生產環境、生產過程控制、物流包裝防護、運輸等諸多環節上考慮清潔度的要求。

3.4 空氣管理

3.4.1 空氣在濾清器內的狀態

單級的油水分離器在使用過程中，濾紙被灰塵顆粒污等覆蓋，表面的疏水化學品被污染物覆蓋，水分離效率會越來越低，這樣全壽命水分離效率就很難滿足設計要求；目前國六階段的柴油濾清器普遍采用兩級結構，在一個殼體內串聯兩個濾芯，第一級濾芯具有過濾雜質和將小水滴聚并成大水滴的作用，第二級一般采用涂疏水化學品的尼龍網進行阻擋第一級聚并形成的大水滴。具體結構如圖4：

隨著互聯網技術的成熟，平臺APP模式利用手機、平板等，廣泛走進我們的日常生活。有文章報道國家中醫藥管理局于2014年開通了官方微信公眾號-“中國中醫”，利用互聯網技術傳遞國家中醫藥新政、中醫藥醫療信息、征求社情民意等，取得了良好的社會反響[1] 。其他的社會或官方組織、企業也利用互聯網技術紛紛開通微信平臺、打造APP服務等，在平臺上介紹中醫藥養生保健，如“尋醫問藥”、“養生有道”等一系列節目，激發了人民群眾對中醫藥事業的熱情，弘揚了中醫藥文化，有力的推動了中醫藥產業的發展。

水在柴油中的存在狀態主要有兩種：一種是水滴直徑大小在10-260um之間的游離水，一種是水滴直徑大小在1-10um之間乳化水，國Ⅵ發動機對于燃油濾清器水分離效率要求需≥95%(測試標準：ISO 16332或SAE J1839 )。

柴油中溶解的氣體(在一個大氣壓室溫的情況下，標準的燃油中有大約溶解10-15Vol%體積的空氣) ，當燃油儲存或靜止狀態時，氣體基本上看不見，當發動機工作時，由于吸入時產生負壓，在負壓狀態下從柴油中析出、聚集；隨著油箱中的燃油減少，油箱上部存在大量的氣體，當汽車顛簸等，更多氣體進入燃油中，且會產生微小的氣泡，微小氣泡通過阻力件時將逐漸放大并形成大的明顯的可見氣泡。圖 10 為燃油箱中氣體的產生及狀態。

3.4.3 低壓系統空氣存在對發動機的影響。

1) 發動機工作不穩，動力不足甚至行駛過程中熄火，當發動機正常工作時，管路里面存在大量的氣體，這些氣體如果以大團的形式進入燃油系統，由于氣體的可壓縮性，使軌壓不穩，導致發動供油不穩定。

2)發動機冷啟動困難或不能啟動；當發動機停止一段時間后，再次啟動發動機時，因為油管中的空氣，使輸油泵無法吸油，導致冷啟動無法打火，必須按壓手動輸油泵排空后才可以啟動。

我住的地方，叫柴米河。它是一條河，也是一個村子。河兩岸多蘆葦，也就是柴，附近人家都來這里淘米做飯，慢慢的，柴米河這名字就叫開了。村子并不大，二十來戶人家，家家種胡蔥，這里本沒有胡蔥，它是胡人入侵后帶過來的。

3)影響阻力、過濾效率、水分離效率：燃油通過很少的過濾面積，通過單位過濾面積的流速過高，嚴重影響濾清器阻力、過濾效率和水分離效率，會出現壽命短的假象。

3.4.4 解決方案

綜上所述，本文對ERP在企業管理信息化建設中的運用進行了詳細探討，使人們認識到ERP在企業管理信息化建設中所發揮的重要作用，從而切實將ERP系統的應用放在企業的戰略發展地位，并不斷的給予優化和完善，進一步增強企業的競爭實力，實現企業的可持續發展。

1)在濾芯上端處設計下述校準結構來對柴油濾清器中油氣分離產生的氣體進行排氣如圖11所示，增加1個小孔或狹縫或采用氣泡分散裝置，如粉末冶金件、特殊材料件等；臟端析出的空氣以小氣泡形式持續通過小孔并被燃油帶走，濾清內不會聚集大量空氣。

2)在濾芯內部增加導流管，并且在導流管頂部增加排氣小孔，雖然大團的氣體能夠進入到濾芯中間，但是必須通過導流管中間的排氣小孔將大氣泡分散成小氣泡進入燃油系統，解決燃油系統軌壓不穩，動力不足，行駛中熄火等問題。

3)將手油泵設置在濾清器的清潔側，這樣析出的空氣被手油泵內的單向閥封在了濾清內，不會在停機的時候濾清器慢慢滲出到輸油泵的吸油端而影響發動機冷啟動。

總結

本文通過分析典型電控高壓共軌燃油噴射系統的結構，確定柴油濾清器流量、初始阻力，過濾效率，水分離效率等關鍵設計指標，并從過濾材料、空氣管理等幾個方面闡述長壽命柴油濾清器的設計要點，為滿足國六排法的燃油濾清器設計提供了參考。

[1]ISO 16332—2018柴油機.柴油濾清器.燃料/水分離效果評定方法.

[2]沈紅節，喬亮亮，郭華. 乘用及輕型商用車 BOSCH共軌系統柴油濾清器中氣體特性研究[J]. 內燃機工程，2013，34(4)：77-82.

[3][3]ISO 4020:2001道路車輛 柴油機過濾器 試驗方法.

[4][5]ISO 19438:2003 內燃機用柴油燃料和汽油過濾器.用粒子計數及污物滯留量評定過濾效率.

[5]ISO 4406—2017液壓傳動.油液.固體顆粒污染等級代碼法。

[6]ISO/TS 16332:2018柴油機.柴油濾清器.燃料/水分離效果評定方法.