内燃机与配件
0引言
柴油柴油机具有功率大、经济性能好的优势，被广泛地应用于各种车辆机械，年产量达200万台套以上，通常柴油机工作时需要用到机油滤清器、油水分离器、柴油滤清器、空气滤清器等四种类型过滤器产品，该四种类型的产品需要选用不同的过滤材料，本文主要从使用要求、滤材结构和性能指标三个方面说明如何进行柴油机用滤清器过滤材料的选用。 1使用要求1.1机油滤清器
柴油机内各个零部件是需经过机油的润滑来实现正常工作，但是零部件运转时所产生的金属碎屑、外部进入的尘土、高温下被氧化的积碳以及部分水汽会不断地混入机油中，时间长了机油的使用寿命会被减少，严重时有可能影响柴油机正常运转。机油滤清器的作用就是过滤机油中杂质和胶质，保持润滑油的清洁和性能，延长其使用期限，同时避免杂质进入零部件运动副间隙造成磨损。
我们知道，机油在柴油机的润滑系统循环中带有较高的温度，因此机油滤材在其使用寿命中需要能耐受一定的高温，通常要求大于135℃，滤材不产生变形，溶解，软化，脆化等缺陷。
由于润滑系统是通过机油泵做功驱动机油循环流动的，因此机油滤材在过油时不能产生太大的阻力，通
常要求在在额定体积流量时，原始阻力不大于25kPa ，当机油滤清器阻力上升至70kPa 时，就需要进行更换，避免机油流量不足或不过油造成柴油机得不到润滑而损坏。
机油滤清器的基本用途是滤除杂质，主要是通过滤材来完成，因此需要具有一定的过滤精度，通常对于粒径40um 以上的粒子，过滤效率为100%；对于20um 以上的粒子，过滤效率为95%，对于15um 以上的粒子，过滤效率
为75%。
柴油机运行20000公里通常更换机油滤清器，因此要求机油滤清器具有一定纳污能力，能在合理的周期内不断地截留杂质，而阻力上升不超过70kPa 。
1.2柴油滤清器柴油在转运，存储时空气中的水会不断地溶解到柴油中，在油中形成乳化水和游离水两种。水的存在对于柴油机供油系统危害极大，锈蚀、磨损、卡死甚至会恶化柴油的燃烧过程，由于我国柴油中的同时还有硫元素，在燃烧发生时，甚至会和水反应生成硫酸腐蚀柴油机部件。柴油滤清器的作用是滤除燃油系统中的水分和有害杂质，保护柴油机的正常工作，减少磨损，避免堵塞，提高柴油机寿命。柴油滤清器又可以分为油水分离器，柴油精滤器。
油水分离器的重要功能就是分离柴油中的水，主要为通过滤材将小水滴不断地聚集，形成大水滴后在
重力的作用下沿滤材向下沉淀，利用水重油轻的原理进行分层，然后在底部设置防水阀将水排出。通常国二以下的柴油机水分离效率为80%，国三以上排放的柴油机对水分离提出了更高的要求，要求达到95%以上，需要更高效的水分离滤材。
柴油精滤器是用来过滤柴油中细小的颗粒，国三以上排放的柴油柴油机普遍采用高压共轨和单体泵燃油系统，其喷油嘴间隙极小，需要针对小颗粒杂质进行过滤，其原始过滤效率要求为：。对于粒径15um 以上的粒子，过滤效率为99%；对于10um 以上的粒子，过滤效率为98%，对于5um 以上的粒子，过滤效率为95%。
柴油滤清器的流量较小，常用的为3.3L/min 以下，其要求的原始阻力为不大于12kPa 。
柴油机运行5000公里时需要检查油水分离器，及时放水，运行20000公里通常更换柴油滤清器。
1.3空气滤清器柴油机在工作过程中要吸进大量的空气，如果空气不浅谈机柴空滤清器的滤纸材料
Discussio n of the Filter Material for Oil Diesel Air Filter
韦荣灵W EI Rong-ling
（广西华原过滤系统股份有限公司，玉林537005）
（Guangxi Watyuan Filtration System Co.，Ltd.，Yulin 537005，China ）
摘要：滤清器是柴油机的保护件，使用优良的滤清器可以极大地降低柴油机运作的故障率，而滤材是保证滤清器达到高精度、低
流阻、长寿命的核心材料。本文先阐述了机油滤清器、油水分离器、柴油滤清器、空气滤清器的使用要求，再说明了目前滤材的设计结
构，最后讲述了滤纸的技术指标与滤清器性能的联系，为滤清器在实际中如何根据客户要求选用合适的滤材提供了参考。
Abstract:The filter is the protective part of diesel engine.The use of excellent filter can greatly reduce the failure rate of diesel engine operation,and the filter material is the core material to ensure that the filter achieves high accuracy,low flow resistance and long life.In this paper,the application requirements of oil filters,oil-water separators,diesel filters and air filters are described first,and then the design structure of the current filter materials is explained.Finally,the relationship between the technical indexes of filter paper and the performance of the filter is described,which provides a reference for how to select the appropriate filter materials according to the requirements of customers in practice.
关键词：滤清器；梯度结构；纤维结构；滤纸指标Key words:filter ；gradient structure ；fiber structure ；filter paper index
——————————————————————
—作者简介：韦荣灵（1980-），男，壮族，广西来宾人，工程师，本科，
研究方向为机械设计及自动化。
·66·DOI:10.19475/jki.issn1674-957x.2019.04.029
Interna l Combustion Engine &Parts
经过滤清，
空气中悬浮的尘埃被吸入气缸中，就会加速活塞组及气缸的磨损，较大的颗粒进入活塞与气缸之间，会造成严重的“拉缸”现象，空气滤清器作用是柴油机提供清洁的空气，要求是能承担高效率的空气滤清工作，不为空气流动增加过多阻力，并能长时间连续工作，以防在工作中吸入带有杂质颗粒的空气而造成磨蚀和损坏。
空气滤清器的吸气原理是依靠柴油机的做功负压产生气体流动，因此其阻力对柴油机影响较大，通常要求额定流量下，原始阻力不大于2.5kPa ，寿命许用阻力不大于6kPa 。
与柴油一样，空气也是进入气缸燃烧的原料之一，因此同样需要空气滤清器对小颗粒杂质进行过滤，其原始过滤效率要求为滤除的杂质重量不低于99.5%；随着柴油机排放要求的提高，国四以上的柴油机对空气杂质的粒径提出了更高的要求为0.4um 粒子计数效率不低于35%。
空气滤清器通常在车辆运行30000公里是更换，中间可根据使用情况进行反吹保养。
表1为机油滤清器、柴油滤清器、空气滤清器的使用要求。
2滤纸结构
滤纸主要是由纤维和树脂组成，纤维是滤纸的主体，而树脂是增强了纤维之间的结合，滤纸选用的纤维原料及
其分布一旦确定，滤纸的结构也就确定了，而滤纸的结构
则决定了滤纸的性能。滤纸发展至今，可以概括为四个阶段，其结构特点和性能如表2所示。
机油滤清器所需要的滤纸精度和阻力不算很高，但需要满足高油温和较长寿命的要求，因此其所使用的滤纸可采用原料为PET 聚酯纤维，具有纳污层、效率层和支撑层三个梯度结构的多层复合滤纸，其梯度结构如图1所示，滤纸中的树脂含量较高，保证固化后具有很好的强度，可在高油温中使用。
柴油精滤器的滤纸结构与机滤类似，为具有梯度结构的多层复合滤材，但其纤维孔隙率较小，以达到更高的过滤效率要求。
预计负债
油水分离器的滤纸关注的是水分离效率，图2的多层复合滤材设计有聚并层专用于较小水滴聚并，然后通过分离层重力脱除。图3的滤材具有独立的颗粒物分离层、小水滴聚结层及分离层，在执行油水分离过程之前先去除颗粒物，排除聚结过程中颗粒物占据纤维对油水分离过程的干扰，实现全寿命周期稳定的油水分离效率。
空气滤清器的滤纸过滤方式有深层过滤和表面过滤两种，均为超细纤维多层复合滤纸，分别适用于不同的环境。深层过滤的滤纸厚度较厚，通过滤纸纵深容纳较多的杂质颗粒，可工作较长时间，但是反吹复原率较差，总的使
指标名称
辽宁省新闻出版学校机油滤清器柴油滤清器空气滤清器工作温度-40°~135℃-40°~80℃45号钢
-40°~80℃原始阻力不大于25kPa 不大于12kPa 不大于2.5kPa 终了阻力
不大于70kPa 不大于70kPa
不大于6kPa
过滤精度
粒径＞40um 效率＞100%；粒径＞20um 效率＞95%；粒径＞15um 效率＞
75%。
1.分离水效率≥95%
2.粒径＞15um ，过滤效率＞99%；粒径＞10um ，过滤效率＞98%，粒径＞5um ，过滤效率＞95%。 1.计重效率＞99.5%
2.国四以上柴油机，粒子计数效率＞35%（@0.4um ）
更换周期20000公里更换
5000公里时需要检查油水分离器放水，
20000公里更换
30000公里更换，中间可根据使用情况进行反吹保养。
表1滤清器滤材的使用要求
结构特点
过滤精度阻力
寿命滤纸平面图
第一阶段全木浆纤维单层滤纸低高短第二阶段
木浆里添加玻纤的单层滤纸较高高短第三阶段木浆里添加超细纤维的复合滤纸高低较长第四阶段
超细纤维、梯度结构、多层复合
高
低
长
表2滤纸发展的四个阶段
图1滤纸梯度结构示意图·67·
内燃机与配件
用寿命较短。表面过滤的滤纸较薄，在进流面通常复合有高精度过滤层，使小颗粒杂质被拦截在表面，通过反吹使杂质脱落，使滤材阻力得到极大复原。目前在滤纸发展上达到了第五阶段，应用纳米涂层实现了长寿命空滤器，使用周期可由原来的30000公里提高到60000公里。
3滤纸指标
纤维的结构决定了滤纸的性能，
我们通常用滤纸的物理指标来评价滤纸性能的好坏，进而联系到产品的过滤精
度、流量阻力、使用寿命的要求上，常见的物理指标有：
3.1定量和厚度
定量指每平方米滤纸的质量，厚度指滤纸的厚度，分别采用精密天平和厚度仪测得。这两个指标反映了滤纸的基本物理特性，通常复合滤纸比单层滤纸定量要高，厚度也更厚，有梯度结构的滤纸比没有梯度结构的滤纸要厚，含有超细纤维的滤纸比木浆纸略重。在滤清器产品上，柴油滤清器的滤材定量最高，其次为油水分离器，然后是机油滤清器，空气滤清器则最轻；滤纸厚度上，油水分离器目前最大，然后是柴油滤清器，而机油和空气滤清器基本一致。
何曙霞
3.2滤纸孔径
滤纸孔径包括最大孔径和平均孔径。最大孔径指能够通过滤纸的最大球体的直径，平均孔径指的是用“冒泡法”
推算出的滤纸大孔和小孔的平均直径。滤纸孔径反映了滤
纸的过滤能力，通常柴油滤清器和油水分离器滤材的孔径较小，能过滤细微颗粒，然后是空气滤清器，
最后是机油滤清器，同时最大孔径和平均孔径的差值反映了滤纸孔隙率的均匀性和造纸的一致性，应尽量选用最大孔径和平均孔径差值小的滤
材，可以提高产品的稳定性。3.3透气度透气度指在规定压力下，通常采用
200mm 水柱的压力，通过滤纸单位面积上的空气流量。通常滤纸孔径较小的滤材透气
度较低，和滤清器的流量阻力相关。在实际选用中，因为机油滤清器通过的额定流量远大于柴油滤清器，故机油滤清器滤材的透气度也远大于柴油滤清器，而空气滤清器因为流体介质为气体，压缩性与机油、柴油的液体差异较大，故可比性不高，通常选用透气度110-220之间的滤材。
3.4纵向挺度
纵向挺度指滤纸沿折纸方向的抗变形能力，用推动滤纸变形的力的大小表示。纵向挺度反映了在流体通过时，
滤材抗受压强的能力，其要求与滤纸的孔径相关联，通常
孔径小的，工作时需要抗受的压强较大，挺度要求较高，也与加工产品的大小有关，大体积的产品通常也要求更高的挺度。在实际选用中，柴油滤清器滤材的挺度最高，然后是空气滤清器，最后是机油
滤清器。由于滤清器在使用中是不断堵塞的，流体的压强会不断增大，其滤材的挺度应满足寿命终了使用时的要求。
3.5耐破度
耐破度指滤纸单位面积上所能承受的最大压力。耐破度反映了滤材在瞬时大流量和寿命终了时抗受破损的能
力。柴油机在使用中是多工况的，滤清器内的流量也随之
变化，
如在启动中就会瞬时加载较大的流量，同时随着滤清器的使用，
各自杂质都吸附在滤纸上，滤清器工作的压差就会增大，
此时就需要滤材能承受较大的压力，保持滤芯的完整性，
不会造成短路等故障，进而保证滤清器的过滤效率。在实际选用中，柴油滤清器滤材的耐破度最高，然后是空气滤清器，最后是机油滤清器。表3是常用的一些滤纸指标值。4结束语滤清器是柴油机维护
保养的易损件，是保证其正常运作的重要配件，为其润滑系统、燃烧系统和进气系统提供了必备的保护，
使用优良的滤清器可以极大地降低柴油机运作的故障率，
而滤材是保证滤清器达到高精度、低流阻、长寿命的核心材料。本文先阐述了机油滤清器、
油水分离器、
柴油滤清器、空气滤清器的使用要求，再说明了目前滤材的设计结构，
最后讲述了滤纸的技术指标与滤清器产品的联系，
为滤清器在实际中如何根据客户要求选用合适的滤材提供了参考，
具有重要的指导意义。参考文献：[1]梁云.两种超细纤维复合空气过滤纸的结构和性能研究[J].造纸科学与技术，
2007（36）：4-18.
[2]于天.重载荷空滤纸的结构与过滤[C].中国国际过滤与分
离研讨会论文集.广州：华南理工大学，2010.
梁涛[3]刘振.各层孔径变化对3层复合滤纸过滤性能的影响[J].纸
和造纸，
2017（4）：12-16.
[4]周龙保.内燃机学[M].北京：机械工业出版社，2005：48-76.
图2聚并层分离
图3独立三层水分离
定量（g /m 2）厚度（m m ）滤纸孔径（um ）透气度（L/m 2·s ）纵向挺度
（m N ·m ）耐破度（kPa ）机油滤清器油水分离器柴油滤清器空气滤清器130~190
210~340260~300南京邮电大学 张代远
110~130
0.45~0.650.65~1.00.75~0.900.50~0.65≤70~80≤20~33≤20~30≤32~45≥220~280≥25~45≥5~15≥110~200≥5≥12~15≥12~15≥2.5~4.5≥150-200≥400~500≥200~300≥270~400表3常用滤纸指标值
·68·
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
关于我们
投诉建议