燃油滤清器的试验方法与分析

图 12 紧急制动工况应力分析
图 13 紧急制动工况垂直变形 这是由于紧急刹车，使得应力位置前移，发生在后悬架大 纵梁与垂直加强板连接处，应力增大比较合理。客车车身最大 变形量为 6. 012 mm，发生在前挡风玻璃下侧的骨架处，如图 13 所示，因为车身结构为半承载结构，车身结构下部的刚性较 好，紧急制动载荷重新分配，应力应变前移，引起较大的变形。
从表 1 到表 4 的压差 － 时间数据可以看出，C1 燃油滤清器 的初始总成压差最低，只有 2. 2 kPa，C1 燃油滤清器的试验时 间也最长，总成压差达到 70 kPa 时试验时间是 895 min。而将 A、B、C 3 种型号的燃油滤清器合成时压差低于 A1 、B1 、C1 的压差之和，试验时间明显高于 A1 和 B1 的试验时间但是低于 C1 的试验时间。
（ 下转第 98 页）
图 11 紧急转弯工况垂直变形
2. 4 紧急制动工况 本工况制动减速度为 0. 8g，假设制动时前后各车轮同时抱
死，在车身骨架上施加一个纵向加速度来模拟紧急制动工况。 边界条件： 约束前轮装配位置处节点的 3 个平动自由度 UX、 UY、UZ，约束后轮装配位置处节点的垂直自由度 UZ 和纵向自 由度 UX，释放其他自由度。如图 12 所示，车身骨架最大应力 值为 105 MPa，较水平弯曲工况增加了大约 6. 6% 。
表 2 B1 滤清器压差 － 时间表 净压差 / % 初始 5 10 15 20 40 80 100 总成压差 / kPa 4. 8 8. 1 11. 3 14. 6 17. 8 30. 9 57. 0 70. 0 时间 / min 0 197. 0 214. 0 219. 0 223. 0 232. 0 240. 0 247. 0
试验过程中按照标准要求每 10 min 采集一组数据，采集实 时过滤效率及总效率的图表如表 5 和图 2 ～ 5 所示。
表 5 A1 、B1 、C1 和合成滤清器各粒径平均滤清效率表 %
粒径 / μm （ c）
5
10
15
20
25
1#
79. 4 99. 8 100
100
100
2#
91. 7 95. 2 95. 3 95. 5 95. 8
3#
99. 8 100
100
100
100
合成99.Biblioteka 9 100100100
100
图 4 C1 滤清器实时各粒径效率图
图 5 合成滤清器实时各粒径效率图 滤清效率是燃油滤清器的关键参数，燃油滤清器的作用就 是有效滤除燃油中的杂质。从图 2 中可看出在试验过程中 5 μm （ c） 粒径的滤清效率在 70% 到 95% 之间波动，其余粒径的 滤清效率都接近 100% 。图 3 中的所有滤清效率多在 84% 到 98% 之间波动。图 4 中所有粒径的滤清效率均优于 99. 4% 。图
（ 2） 定义了梁单元，对该半承载式客车车身进行了有限元 网格划分，定义了边界约束条件，建立了车身有限元模型。
（ 3） 在弯曲、扭转、急转、制动 4 种不同工况下，对半承 载式客车车身模型进行了强度校核和刚度校核，结果表明，该 半承载式客 车 车 身 能 够 满 足 强 度 和 刚 度 设 计 要 求，同 时 也 表 明，文中所建立的有限元模型是基本正确的。
Test Method and Analysis of Fuel Filter
ZHANG Wan （ Filtration ＆ Separation Machinery Quality Monitoring Center of Aviation Industries，Xinxiang Henan 453019，China）
Abstract： Electric controlled high voltage common rail spray oil system is gradually used in modern autos，but within which requirements were very difficult met by only one filter． In order to meet requirement of spray oil system，at present most double stages filter was applied to connect into the system． Aiming at the filtration performance of connection method of multi-filters applied，the problems were analyzed and discussed．
Keywords： Coarse fuel filter； Fine fuel filter； Filtration efficiency
0 引言
据有关资料显示，中国汽车每年的增长率基本保持在 15% 左右，为了降低汽车数量给国家环保带来的压力，现代汽车逐 渐使用新型的电控高压共轨喷油系统来替代机械调节式喷油系 统，而对电控高压共轨喷油系统中的燃油滤清器的要求也越来 越高，喷油系统中只有一件滤清器已很难满足要求。为满足该 新型燃油系统的使用要求，很多企业在提高燃油滤清器过滤性 能的同时选择双级燃油滤清器连接在喷油系统中。现在很少有 采用多极滤清器连接的，多件滤清器连接在燃油系统中过滤性 能如何，针对这一问题文中进行了试验验证。
1. 2. 3 试验结果的对比与分析 试验结束后将型号 A、B、C 3 种各一件滤清器串联 （ 下称
合成） 的滤清器的多次通过试验的数据进行了处理，试验压 差 － 时间的数据如表 1 ～ 4 所示。
表 1 A1 滤清器压差 － 时间表 净压差 / % 初始 5 10 15 20 40 80 100 总成压差 / kPa 5. 0 8. 3 11. 5 14. 8 18. 0 31. 0 57. 0 70. 0 时间 / min 0 206. 0 240. 0 246. 0 250. 0 259. 0 270. 0 273. 0
1. 2 试验过程 1. 2. 1 试验的准备
所要试验的燃油滤清器由国内知名的某大型滤清器生产企 业提供，有 2 种燃油粗滤器和 1 种精滤器共 3 种，每种型号各 有两件同批次的燃油滤清器。
选择现行先进标准 ISO 19438-2003 进行试验。多次通过试 验台为 D-30 型多通台，该试验台通过 ISO 11943-1999 在线计 数系统验证并且系统稳定符合 ISO 19438-2003 的要求。
2 分析
在进行合成滤清器多通试验时，试验结束的参数是 A、B、 C 3 种型号单个滤清器的总成极限压差之和，而合成的极限压 差达到 210. 0 kPa 时，并不是 ΔpA = ΔpB = ΔpC = 70. 0 kPa，实 际压差关系应是 ΔpA ＞ ΔpB ＞ ΔpC，而且从几个表格的数据也可 以看出： 当滤清器压差升到一定数值时在短时间内压差会迅速 升高，此时 C 型滤清器仍没达到其使用寿命。在实际使用中每 个滤清器都是有压差指示器的，可以在 A 型或 B 型滤清器压差 报警时及时进行更换，不但可以极大地延长 C 型滤清器的使用 时间，还可以提高整体的滤清效率，为喷油系统的燃油提供更 加洁净的燃油。如果 A 型和 B 型滤清器选择一些滤清效率再低 一些而寿命长一些的滤清器，那样 3 个滤清器合成的效果会更 加明显。不过此合成方法增加了系统压力，喷油系统中高压泵 和油箱中的电动输油泵的负荷也增大不少，而且增加了 2 个燃 油滤清器也增大了发动机的体积。
试验流量： 2. 0 L / min； 试验粉尘： ISO MTD； 极限压差： 70. 0 kPa； 上游基本重量污染度： 25. 0 mg / L。
先将 A1 滤清器连接于多通台按照 ISO 19438-2003 的要求 进行试验，然后依次对 B1 和 C1 分别进行试验。3 种型号的滤 清器串联连接在试验台进行试验时，按图 1 所示要求油液依次 通过 A2 、B2 和 C23 种燃油精滤器。按照压差叠加的方法只将试 验流量设为 210. 0 kPa 即可，其他的试验参数不变。
filtrationefficiency引言据有关资料显示中国汽车每年的增长率基本保持在15左右为了降低汽车数量给国家环保带来的压力现代汽车逐渐使用新型的电控高压共轨喷油系统来替代机械调节式喷油系统而对电控高压共轨喷油系统中的燃油滤清器的要求也越来越高喷油系统中只有一件滤清器已很难满足要求
燃油滤清器的试验方法与分析
图 2 A1 滤清器实时各粒径效率图
表 3 C1 滤清器压差 － 时间表 净压差 / % 初始 5 10 15 20 40 80 100 总成压差 / kPa 2. 2 5. 6 9. 0 12. 4 15. 8 29. 3 56. 4 70. 0 时间 / min 0 397. 0 472. 0 543. 0 610. 0 723. 0 835. 0 895. 0
（ 4） 该车身刚度、强度裕量很大，有较大的优化前景。
参考文献： 【1】 Beermann H J． Static Analysis of Commercial Vehicle Frames： A
Hybrid-Finite Element and Analytical-Method［J］． Int J of Vehicle Design，1984，5（ 12） ： 26 － 52． 【2】 杨宇光，胡错． 客车车架结构强度计算［J］． 长春光学精密机械 学院学报，1998，21（ 2） ： 47 － 50． 【3 】 Masanori Takamatsu． Development of Lighter-Weight Higher-Stiffness Body for New RX-7［C］． SAE920244． 【4 】 McKnight J． The development of a low floor city bus-volvoB1oL ［J］． Insm Mech，1995： 209 － 7793． 【5】 谢庆生，李少波，楚甲良． 虚拟样机中的有限元方法［J］． 系统仿 真学报，2003，4（ 15） ： 508 － 511． 【6】 杨华，曹立波． 特征建模在汽车车身覆盖件设计中应用［J］． 客 车技术与研究，2002，4（ 12） ： 11 － 12．
3 结论
（ 1） 对某半承载式客车车身的结构进行了分析和实体测 绘，得到建模的基本数据，并进行了合理的简化，建立了车身 三维几何模型。
（ 上接第 94 页） 5 中合成滤清器所有粒径的滤清效率均优于 99. 6% 。从表 5 中 平均效率比较，合成的 5 μm （ c） 粒径滤清效率为 99. 9% ，稍 优于 3# 精滤器的滤清效率 （ 99. 8% ） 。综合考虑滤清效率，合 成滤清器的效率最高。
图 3 B1 滤清器实时各粒径效率图
表 4 合成的滤清器压差 － 时间表 净压差 / % 初始 5 10 15 20 40 80 100 总成压差 / kPa 9. 8 19. 8 29. 8 39. 8 49. 8 89. 9 170. 0 210. 0 时间 / min 0 324. 0 372. 0 400. 0 423. 0 475. 0 534. 0 570. 0
1. 2. 2 试验程序 将 3 种不同型号的燃油滤清器各一件按照相同的试验条件
依次进行多次通过试验，型号 A 燃油粗滤器编号为 A1 、A2 ， 型号 B 的燃油粗滤器编号为 B1 、B2 ，型号 C 的燃油精滤器的 编号为 C1 、C2 。
依据 ISO 19438-2003［1］的规定和生产企业提供的信息，设 置的滤清器试验参数：
1 多极燃油滤清器试验
1. 1 试验方案的确定
并具有可比性，要求 3 种不同的滤清器有相同的试验条件，依 据燃油滤清器的规格设置试验参数对 3 种滤清器分别进行试 验，然后以同样的条件将 3 种型号的滤清器串联 （ 如图 1 所 示） 在试验台进行试验。选用燃油滤清器的先进标准进行多次 通过试验来测试燃油滤清器的过滤性能。
图 1 合成滤清器连接原理图
本试验采用 3 种不同型号的燃油滤清器进行试验，并且同 型号滤清器应该是同一批次生产的。为了保证试验数据的准确
收稿日期： 2012 － 07 － 16 作者简介： 张万 （ 1980—） ，男，工程师，主要从事流体污染测试 与控制技术及颗粒度计量技术的研究。E-mail： zhjczx@ 126. com。
张万
（ 航空工业过滤产品质量监督检测中心，河南新乡 453019）
摘要： 现代汽车逐渐使用新型的电控高压共轨喷油系统，而该系统中只有一件滤清器已很难满足要求。为满足喷油系统要求， 现在大多采用双级滤清器连接在系统中，就采用多级滤清器连接方法的过滤性能进行了探讨和分析。
关键词： 燃油粗滤器； 燃油精滤器； 滤清效率