柴油发动机供油系统过滤简介

柴油发动机供油系统过滤简介黄 震摘摘 要要Racor品牌简介品牌简介过滤基本知识过滤基本知识燃油污染物及其危害燃油污染物及其危害燃油滤实验标准燃油滤实验标准欧欧IIII和欧和欧III,III,欧欧IVIV的区别的区别中国柴油的问题中国柴油的问题燃油清洁度燃油清洁度Racor的的主要客户主要客户Racor品牌简介品牌简介航空航天航空航天环境与工业控制环境与工业控制自动控制自动控制流体连接件流体连接件过滤过滤液压系统液压系统仪器仪表仪器仪表密封件密封件派克全球八大产品组派克全球八大产品组Racor LogoRacor Logo19691969年年RacorRacor成立，成为世界上第一家成立，成为世界上第一家柴油过滤柴油过滤/水分离器公司！水分离器公司！19851985年年RacorRacor被派克收购，促使其向国被派克收购，促使其向国际化公司迈进。际化公司迈进。过滤器在柴油发动机上的应用过滤器在柴油发动机上的应用Fuel System Fuel System 供油系统供油系统Air System Air System 进气系统进气系统OCV/CCV OCV/CCV 曲轴箱通风系统曲轴箱通风系统Lube Oil System Lube Oil System 润滑系统润滑系统Coolant System Coolant System 冷却系统冷却系统CCV粗滤粗滤油油/水分离器水分离器机油滤机油滤空气滤清器空气滤清器燃油精滤燃油精滤冷却液过滤器冷却液过滤器柴油发动机柴油发动机空气预滤器空气预滤器添加剂添加剂旁通式机油滤旁通式机油滤Racor产品的市场产品的市场移动设备移动设备客车客车轻卡轻卡中中/重卡重卡工程机械工程机械航海航海发电机组发电机组发动机发动机火车机车火车机车AIR+FUEL=ENERGY干净的空气干净的空气+干净的燃油干净的燃油=良好的燃烧良好的燃烧过滤基本知识过滤基本知识专业词汇专业词汇密度密度(DensityDensity)：某物质单位体积内所含的质量。常用的单位有g/cm3、kg/m3、lb/ft3。比重比重(Specific GravitySpecific Gravity，缩写缩写Sp.Gr.Sp.Gr.或或S.G.)S.G.)：任一物质与相同体积之纯水，比较两者的重量，所得的比值。或者，该物质密度与纯水密度的比值。因为只是比值，比重本身没有单位。流量流量(Flow Rate)Flow Rate)：流体在单位时间内流经某一截面的量，此处的量可以是体积、重量、质量等。液体计算流量常用的单位有GPM、LPM、m3/hr(即CMH)、ton/hr、ml/min、c.c./min。压力压力(Pressure)Pressure)：单位面积上所受的垂直作用力，压力可以做功，是一种能量。即：常用的单位有Kg/cm2、bar、psi(即lbf/inch2)、atm1 g/cm3=1000 kg/m3Q=Av(流量=管路截面积 流体平均流速)P(压力)=F(垂直作用压力)/A(受力面积)1 psi=1 lb/in2(磅/平方英寸)1 atm(标准大气压)=14.7 psi1 bar=14.5 psi1 kg/cm2(公斤/平方厘米)=14.22 psi1 bar=100 Kpa,1 bar=105 pa1 atm=760 mm-Hg(毫米汞柱)=760 Torr=10.336 m-H2O(米水柱)专业词汇专业词汇表压力表压力(Gauge Pressure)Gauge Pressure)：压力表等压力测量仪器直接指示的压力。以大气压为基准，表示当时压力与大气压的差额。常在压力单位后加注“G”来表示。如：kg/cm2G或psiG绝对压力绝对压力(Gauge Pressure)Gauge Pressure)：绝对压力，是以完全真空为基准，表示实际存在的压力，等于表压力和当地大气压的和。常在压力单位后面加注“A”來表示。如：kg/cm2A或psiA压力损失或压降压力损失或压降 (Pressure LossPressure Loss或或Pressure Drop)Pressure Drop)：流动中的流体经过滤材、管件、机械、管路等设备时，必定受该设备的阻力(摩擦力)而损失能量，此损失的能量通常出现压力降低的现象，而损失的压力称为压力损失或压降。压差压差(Differential Pressure)Differential Pressure)：流体流经滤材、机械身背或管路后，产生压力降低的现象，即压损或压降。测量该设备的入口压力和出口压力，两者的压力差即为压差。常在压力单位后面加注“D”来表示。如：kg/cm2D或psiD 绝对压力=表压力+大气压专业词汇专业词汇初压损初压损/初压降初压降/初压差初压差(P Pcleanclean /Initial Differential PressureInitial Differential Pressure/Initial Pressure DropInitial Pressure Drop)：在指定的处理流量下，安装全新的滤材，在滤桶中产生的出入口压差。初压损越小越好，初压损越小表明滤芯的使用寿命更长。但滤芯初压损越小，相对的，额定处理流量将越小。部分小型过滤器，其目录上的处理流量很大，乃因为其流量测定的初压损高达4 8 psi，此作法等于以滤芯的寿命换取处理流量，实际上对使用者而言并不经济。更换压差更换压差/终止压差终止压差(P Pdirtydirty /Change-out Differential PressureChange-out Differential Pressure/Final Pressure DropFinal Pressure Drop)：滤材经使用后，因滤材累计杂质而使滤桶的出入口压差逐渐升高，当出入口压差达到滤材可以承受或建议更换的压差是，此时的压差即称为更换压差/终止压差。专业词汇专业词汇气体流量气体流量/体积：体积：气体为可压缩流体，气体的体积随温度及压力不同而改变(参见理想气体方程式)，因此测量气体的体积流量时应注明温度及压力条件，才具有意义。Nm3/hr 正常状态下每小时立方米 其中N为Normal之缩写，表示正常状态：1 atm(760mmHg)大气压，温度0C之干燥气体 SCFMStandard Cubic Feet per Minute缩写而成，指标准状态下每分钟立方英尺(ft3/min)流量 其中S为Standard，表示标准状态：1 atm(14.7psiA)大气压，温度60F之干燥空气 SCFHStandard Cubic Feet per Hour缩写，指标准状态下每小时立方英尺(ft3/hr)流量 重要单位换算：重要单位换算：*理想气体方程式：=NR=常数。其中P=压力，V=体积，T=温度1 SCFM=1.699 Nm3/hr1 SCFM=60 SCFH1 Nm3/hr=35.3 SCFH1 Nm3/hr=0.589 SCFM1 m=3.2809 ft(英尺)1 nano-meter(纳米)=10-9 m(米)=10 (埃)1 =10-10 m1 Gallon=3.785 Liters,1 m3=1000 Liters 1 m3/hr=4.4 GPM(Gallon per minute=Gal/min)1 GPM=3.785 LPM(Liter per minute=Liter/min)专业词汇专业词汇过滤过滤(Filtration)Filtration)：以外力加压(或重力、真空)的方式，藉由网状、多孔、粒狀、栅栏或其它滤材，将颗粒从流体中拦截下来的过程。过滤精度过滤精度(Filtration DegreeFiltration Degree或或Filtration Rating)Filtration Rating)：测量过滤设施能够滤除何种颗粒大小的基准。表示滤材的过滤精度常用下列两种方式：滤孔的直径：针对粗滤网，直接用mm或inch表示，例如孔径9/64或3mm 针对细滤材，以micron(或mm)表示，例如孔径25micron 或5mm 滤孔的目数：称为网目(mesh)，在1 inch(英寸)长度内滤孔的数量。1 mm=1 micron(微米)=10-6m(米)=10-4cm(厘米)冲孔板(网)编织网楔形网micron mesh=15,000mm(约适用于25400 microns的滤网)专业词汇专业词汇过滤效率过滤效率(Filtration Efficiency)Filtration Efficiency)：测试滤材的过滤颗粒的百分比能力。重量/比重效率（Weight/Gravimetric Efficiency）过滤效率=(1 )100%比率（Ratio）某一特定颗粒大小，入口樣本顆粒的數量和出口未被濾除的顆粒數量的比值。x 過濾效率=(1 )100%通过滤材的试验灰重量试验时加灰总重量入口样本顆粒數量出口未被滤除顆粒數量入口100顆5 m顆粒90顆5 m顆粒出口 10顆5 m顆粒颗粒过滤的原理颗粒过滤的原理颗粒过滤的基本原理颗粒过滤的基本原理Sieving(or straining)Sieving(or straining)筛选筛选Interception Interception 中途拦截中途拦截Impaction Impaction 直接碰撞直接碰撞Diffusion Diffusion 扩散扩散Sieving Sieving 筛选筛选Particle is larger than the pore size of the medium颗粒比滤材的孔径大Interception Interception 中途拦截中途拦截Particle passes close enough to touch filter fiber颗粒在运动过程中接触纤维而被拦截Impaction Impaction 直接碰撞直接碰撞Particles inertia causes it to impinge on fiber rather than follow the fluid stream 颗粒的惯性使得它撞到纤维上而不是随流而下Diffusion Diffusion 扩散扩散Particle is captured by the Brownian motion between particle and filter fiber颗粒在流体中形成布朗运动从而被纤维捕捉水的两种状态水的两种状态乳化水被油溶解,肉眼不可见.仅能够使用专业油水检测仪才能分辨.游离水可以为肉眼所见,油液通常呈“牛奶”状.油水分离的基本原理油水分离的基本原理油水分离的基本原理油水分离的基本原理28流向流向油水混合物油水混合物燃油燃油水层水层纤维层纤维层如果不是如果不是Racor燃油污染物及其危害燃油污染物及其危害燃油污染物燃油污染物水水研磨颗粒研磨颗粒微生物微生物研磨颗粒研磨颗粒来源：来源：新油污染 每次加油的同时也添加了数以百万计的污染物！环境污染 灰尘通过油箱的呼吸口或加油口进入燃油！对于供油系统破坏最为严重的颗粒尺寸？对于供油系统破坏最为严重的颗粒尺寸？5m15m微米微米颗粒尺寸颗粒尺寸微米微米英寸英寸人眼可见极限人眼可见极限?(m)(“)精制盐精制盐人头发人头发面粉面粉红血球红血球细菌细菌1000.0039700.0027250.001080.000320.000140m(32mc)研磨颗粒研磨颗粒研磨颗粒会造成以下问题：研磨颗粒会造成以下问题：磨损：磨损：通常灰尘的98%重量是硅土和石英，这些都是有研磨性的。研磨颗粒会对输油泵和喷油嘴造成危害。对大部分喷射系统，危害最大的颗粒在5-15微米之间。堵塞：堵塞：随着技术的发展，喷油嘴顶部的小孔将只有100微米甚至更小，一个150微米的颗粒将堵塞喷油孔。危害：危害：以上这些都会导致燃油的分配特性改变。最终导致发动机动力不足、冒黑烟，发动机排放恶化、排放增加等。一个一个1010微米的颗粒可以陷在精密的微米的颗粒可以陷在精密的定量口边缘定量口边缘磨损的阀门和底座磨损的阀门和底座磨损的喷油嘴磨损的喷油嘴高压导致颗粒磨损高速喷射处的阀门和底座。现象是径向的划痕。颗粒磨损的喷油嘴（放大100倍）。喷嘴的孔径本来是锐利的。油嘴喷孔因为颗粒磨损导致喷孔变大，这会导致：油嘴喷孔因为颗粒磨损导致喷孔变大，这会导致：喷射量增大；冒黑烟；排放恶化；发动机扭矩增加；喷射量增大；冒黑烟；排放恶化；发动机扭矩增加；水水-发动机的最大敌人发动机的最大敌人来源：来源：水会从油箱中凝结出来，即使最严格的保养也无法避免！清洗也是油箱中水的重要来源！国内的柴油标准中没有具体的含水量指标，柴油本身就含 较多的水！注：柴油在提炼和存储过程中容易产生水，而且车辆在柴油在提炼和存储过程中容易产生水，而且车辆在行驶行驶过程过程中柴油和水经过搅拌后混合，需要很长时间才会自动分中柴油和水经过搅拌后混合，需要很长时间才会自动分离，比汽油和水的分离速度要慢离，比汽油和水的分离速度要慢10-20倍。倍。水水-发动机的最大敌人发动机的最大敌人水水会造成以下问题：会造成以下问题：引起穴蚀，导致喷油嘴失效；促使燃油喷射系统中含铁的金属和铝制压铸部分生锈；减低润滑性，导致喷油嘴和泵柱塞磨损；水不能燃烧，会导致发动机性能下降；使过滤介质膨胀，造成水堵，缩短过滤器的有效寿命；水和燃油中的硫会生成硫酸，对供油系统的部件造成腐蚀；当乳化水凝结，细碎的冰晶会堵塞在燃油系统中的过滤器 或敏感的控制机构；锈水（氢氧化铁）会造成严重的腐蚀作用；微生物微生物来源：来源：一旦油箱中有水存在，有害的微生物立即在油/水结合面上生长！微生物微生物微生物微生物会造成以下问题：会造成以下问题：堵塞过滤器，缩短过滤器使用寿命；酸性排泄物腐蚀供油系统精密部件；燃油系统分配泵上马达和液压头上的锈和腐蚀。衡量燃油过滤衡量燃油过滤/水分离器的主要指标水分离器的主要指标颗粒过滤效率；水分离效率；容污能力；流阻/压降；效率与压降之间的关系效率与压降之间的关系At a given flow rate:as the efficiency goes up,the pressure drop goes up在给定流速下，当过滤效率提高时，压降也随之提高效率与容污能力的关系效率与容污能力的关系At a given flow rate:as the efficiency goes up,the capacity goes down在给定流速下，当过滤效率提高时，容污能力随之下降燃油滤实验标准燃油滤实验标准燃油滤性能测试常用标准燃油滤性能测试常用标准SAEJ1985FuelFilterinitialsingle-passefficiencytestmethod单通道过滤效率测试标准单通道过滤效率测试标准SAEJ905FuelFiltertestmethod综合测试标准综合测试标准SAEJ1839CoarsedropletWater/FuelSeparationTestProcedure游离水分离测试标准游离水分离测试标准SAEJ1488EmulsifiedWater/FuelSeparationTestProcedure乳化水分离测试标准乳化水分离测试标准燃油滤性能测试常用标准燃油滤性能测试常用标准ISO/TS13353InitialEfficiency单通道过滤效率测试标准单通道过滤效率测试标准ISO19438FiltrationEfficiencyandContaminantCapacity多通道过滤效率和容尘量测试标准多通道过滤效率和容尘量测试标准ISO4020综合测试标准综合测试标准,流量流量200L/h以下以下ISOCD16332(草案草案)水分离测试标准水分离测试标准过滤效率和寿命试验过滤效率和寿命试验过滤效率是指测定被滤除的特定粒子的百分比，滤清器寿命则以堵塞试验压差大于30-50kPa的时间表示。水分离效率试验水分离效率试验测量滤清器从燃油中分离出水分的能力。新滤清器清洁度试验新滤清器清洁度试验确定滤芯内侧是否清除了生产、储运中残留的灰尘杂质。气泡法试验气泡法试验用于证实滤芯是否有大于过滤精度的孔隙存在。滤芯塌溃试验滤芯塌溃试验测量滤芯由于堵塞而破损时产生的最大压差。滤清器总成静压耐破试验滤清器总成静压耐破试验测定滤清器承受燃油系统最大冲击的能力。压力脉冲疲劳试验压力脉冲疲劳试验测定滤清器在抵抗由于系统压力循环所造成的机械或结构性破坏的能力。抗振疲劳试验抗振疲劳试验确定滤清器承受由发动机工作所产生振动力的能力。高低温循环试验高低温循环试验确定在极端环境温度下滤清器的材料承受能力。颗粒过滤效率单通道单通道InitialSinglePass与多通道与多通道MultiPass的区别的区别单通道单通道SAEJ1985ISO13353多通道多通道ISO19438-2002单通道的测试方法：确定燃油滤清器对规定大小的杂质一次性通过的拦截能力单通道的测试方法：确定燃油滤清器对规定大小的杂质一次性通过的拦截能力多通道的测试方法：将未过滤的液体通过滤清器进行循环流动的试验多通道的测试方法：将未过滤的液体通过滤清器进行循环流动的试验颗粒过滤效率燃油滤清器的过滤效率一般采用单通道的测试标准燃油滤清器的过滤效率一般采用单通道的测试标准单通道测试时的加灰浓度为单通道测试时的加灰浓度为5mg/L,多通道的为多通道的为50mg/L单通道的测试终止时间为单通道的测试终止时间为60min,多通道的按压差增加多通道的按压差增加30-50kPa为终止时间为终止时间采用单通道的方法无法测试滤清器的容尘量采用单通道的方法无法测试滤清器的容尘量采用多通道采用多通道ISO19438测试时，可一次同时产生过滤效率报告和容尘量报告测试时，可一次同时产生过滤效率报告和容尘量报告单通道单通道InitialSinglePass与多通道与多通道MultiPass的区别的区别水分离效率项目ISO 4020ISO 16332未颁布SAE J1839SAE J1488含水状态不完全的乳化水游离水或乳化水游离水乳化水水滴大小未定义300m,60m约180260m约510m油水混合膜片泵节流孔喷嘴注射离心泵加水量2%0.15%或 2%0.25%0.25%流量200L/h50900 L/h无无取样时间第5min开始，以后每隔5min取一次，直至60min第10min开始，以后每隔10min取一次，直至90min(0.15%)或60min(2%)第10min开始，以后每隔20min取一次，直至150min第10min开始,以后每隔20min取一次，直至150minIFT 表面张力无还没有确定25302530水分析仪称重或用卡尔费斯水分滴定仪卡尔费斯水分滴定仪卡尔费斯水分滴定仪卡尔费斯水分滴定仪温度23+/-523+/-5 26.6+/-2.5 26.6+/-2.5 水分离效率欧欧II和欧和欧III,欧欧IV的区别的区别系统构成欧欧IIII欧欧IIIIII，欧，欧IVIV直列泵电控单体泵EUP机械转子泵电控共轨系统HPCR机械单体泵电控泵喷嘴EUI机械喷油嘴电控喷油嘴燃料喷射系统发生了改变！燃料喷射系统发生了改变！HPCR高压共轨系统高压共轨系统燃油系统基本特征欧欧IIII欧欧IIIIII，欧，欧IVIV喷油压力低 200-700bar喷油压力高 2000-3000bar精密偶件间隙较大精密偶件间隙较小喷油嘴喷孔 0.22um喷油嘴喷孔 0.12-0.20um，甚至更低单次循环喷油允差较大单次循环喷油允差很小只有一次主喷射最多一个循环6次喷射维修更换成本低维修更换成本很高一般只有精滤或较低的水分离要求高效的精滤+高水分离要求典型的发动机高压共轨燃油系统发动机高压共发动机高压共轨燃油系统，轨燃油系统，由于高压油泵、由于高压油泵、高压油规、雾高压油规、雾化喷嘴、等这化喷嘴、等这些精密元件对些精密元件对燃油里面的乳燃油里面的乳化水（游离水）化水（游离水）、细微颗粒的、细微颗粒的敏感，对燃油敏感，对燃油过滤系统提出过滤系统提出了更高的要求。了更高的要求。柴油滤清器的要求对比欧欧IIII欧欧IIIIII，欧，欧IVIV过滤效率：分配泵 4-5u大于70%；直列泵 8-10u大于70%；不同应用有不同的过滤效率要求；很小的流量，较低的压降；很高的流量，仍要求较低的压降；HD&MD10kPa,LD&PC4um 4050 19 4um 4050 19 欧欧IIIIII标准的标准的2 2倍倍6um 1209 17 6um 1209 17 欧欧IIIIII标准的标准的2 2倍倍14um 72 1314um 72 1321um 24 1221um 24 1225um 12 1125um 12 1130um 5 1030um 5 10上海中石化的柴油况且如此，中国其它地方？上海中石化的柴油况且如此，中国其它地方？欧欧IIIIII，欧，欧IVIV供油系统供油系统燃油喷射系统燃油喷射系统油油 箱箱回油管回油管一级粗滤一级粗滤 油泵油泵精滤精滤粗滤，油粗滤，油/水分离器水分离器在中国市场上，加装一级粗滤是有必要的，尤其是针在中国市场上，加装一级粗滤是有必要的，尤其是针对工程机械市场！对工程机械市场！案例：案例：Volvo在中国销售的卡车全部额外加装在中国销售的卡车全部额外加装Racor 1000FH!燃油喷射系统燃油喷射系统油油 箱箱回油管回油管一级粗滤一级粗滤 油泵油泵燃油清洁度燃油清洁度流体的清洁度水平（污染度水平）是流体的清洁度水平（污染度水平）是所有污染控制的基础所有污染控制的基础！u美国宇航标准（美国宇航标准（NAS1638)NAS1638)u ISO ISO 标准标准(ISO4406)(ISO4406)u 汽车行业协会标准（汽车行业协会标准（SAE)SAE)污染度等级标准分类污染度等级标准分类ISO-国际标准化组织国际标准化组织用简单的用简单的3部分代码表示一个复杂部分代码表示一个复杂的状态的状态在在ISO代码中较大的数字表示流体代码中较大的数字表示流体较脏较脏.流体清洁度标准流体清洁度标准ISO代码代码实际颗粒数实际颗粒数代码代码m(每每ml)#4+6+14+1,300to2,50018320to6401640to8013油液清洁度标准油液清洁度标准81 ISO 代码表代码表详细地描述了每一个范围的详细地描述了每一个范围的污染度水平污染度水平 污染度在某一范围内波动，污染度在某一范围内波动，ISO代码不变代码不变流体清洁度标准流体清洁度标准ISO代码增加一个数可能代表颗代码增加一个数可能代表颗粒污染物增加倍粒污染物增加倍！82美国国家宇航标准美国国家宇航标准NAS1638固体颗粒污染度等级固体颗粒污染度等级污染度污染度等级等级颗粒尺寸范围（颗粒尺寸范围（m）51515252550501001000012522410025044820150089163121000178326132000356631124400071212622458000142525345861600028505069016732000570010121803286400011400202536064912800022800405072012810256000456008100144025611512000912001620028805121210240001824003240057601024流体清洁度标准流体清洁度标准NASNAS代码代码举例举例:NAS9清洁度等级对照表清洁度等级对照表颗粒数颗粒数mlISO码码4m6m4m等级等级（）（）校验标准校验标准LaserCM20ACFTD 校准标准.ACFTD(空空气气滤滤清清器器细细试试验验粉粉尘尘)上上世世纪纪60年年代代形形成成,以以固固体体颗颗粒粒最最长长的的尺尺寸寸为为标准进行测量标准进行测量校验标准校验标准LaserCM20MTD（中中等等试试验验粉粉尘尘）校校准准标标准准所所规规定定的的固固体体颗颗粒粒的的分分布布与与ACFTD相相近近，至至1997年年替替代代原原来来的的ACFTD（空空气气滤滤清清器器细细试试验验粉粉尘尘）成成为为国国际际通通用用的的自自动动颗颗粒粒计计数数其其校校准准标标准准.它它是是以以颗颗粒粒投投影影面面积积的的当当量直径来描述颗粒的真实大小。量直径来描述颗粒的真实大小。MTD 校准标准.校验标准校验标准LaserCM20ACFTD(空气滤清器细试验粉尘空气滤清器细试验粉尘)：ISO4402颗颗粒粒尺尺寸寸：2m，5m，15m，25m，50m，100mMTD（中等试验粉尘）：（中等试验粉尘）：ISO11171颗颗粒粒尺尺寸寸：4m，6m，14m，21m，38m，70m派克燃油清洁度检测仪派克燃油清洁度检测仪流体清洁度检测流体清洁度检测ACM20便携式颗粒计数器便携式颗粒计数器在流体分析中，一个最有前在流体分析中，一个最有前途的开发是便携式激光颗粒途的开发是便携式激光颗粒计数器，激光颗粒计数器在计数器，激光颗粒计数器在计数小到计数小到2m范围的颗粒方范围的颗粒方面可以与全实验室装置相比面可以与全实验室装置相比美。美。Racor燃油过滤燃油过滤/水分离产品水分离产品Racor 燃油过滤燃油过滤/水分离的第一品牌水分离的第一品牌90Racor-一次性解决燃油污染问题的最佳选择！一次性解决燃油污染问题的最佳选择！问问 题题？Ken Huang 黄 震Cell:13918060490Email: