柴油濾清器對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)性影響分析研究

1 引言

目前電控共軌系統(tǒng)在柴油機(jī)上應(yīng)用越來(lái)越普遍，電控共軌系統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)，首先要建立軌壓。低壓油路中存氣直接影響軌壓建立時(shí)間，進(jìn)而造成發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)間長(zhǎng)、無(wú)法啟動(dòng)或者啟動(dòng)后熄火等問題，低壓油路存氣越多，軌壓建立時(shí)間越長(zhǎng)。低壓油路中空氣的來(lái)源主要分為低壓油路負(fù)壓側(cè)析出的空氣、管路密封不嚴(yán)或回油未插入液面以下進(jìn)入的空氣、未正確排氣或者柴油濾清器結(jié)構(gòu)導(dǎo)致存氣而殘留的空氣。低壓油路中任何一個(gè)地方存氣或者漏氣都會(huì)影響軌壓建立，影響發(fā)動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)。但實(shí)際低壓油路中不可避免的會(huì)存在氣體，因此合理機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)及布置盡量減少氣體產(chǎn)生以及考慮排氣是必不可少的。

柴油濾清器作為低壓油路中一個(gè)重要組成部分，其不僅起到過濾燃油中的雜質(zhì)和水的作用

，其匹配、設(shè)計(jì)以及布置情況也直接影響到低壓油路中氣體的產(chǎn)生及排出進(jìn)而影響到發(fā)動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)性。而且，實(shí)際應(yīng)用中引起啟動(dòng)性問題中很大一部分是與因柴油濾清器相關(guān)的。因此，本文主要針對(duì)柴油濾清器匹配設(shè)計(jì)、柴油濾清器排氣結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及柴油濾清器布置對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)性的影響進(jìn)行研究分析。

2 柴油濾清器影響啟動(dòng)性的主要故障模式

2.1 發(fā)動(dòng)機(jī)首次啟動(dòng)困難，無(wú)法啟車

主要表現(xiàn)為停車一段時(shí)間或者隔夜后發(fā)動(dòng)機(jī)再次啟動(dòng)，出現(xiàn)啟動(dòng)時(shí)間長(zhǎng)或者無(wú)法啟動(dòng)的情況

。

2.2 發(fā)動(dòng)機(jī)行駛過程中出現(xiàn)熄火，連續(xù)啟車不成功

主要表現(xiàn)為發(fā)動(dòng)機(jī)行駛過程中、加減速時(shí)或者怠速等待時(shí)出現(xiàn)熄火故障，再次啟車不成功

。

當(dāng)今社會(huì)的科學(xué)技術(shù)發(fā)展迅速，我們要充分利用先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)，從實(shí)現(xiàn)最大限度防災(zāi)減災(zāi)的目的出發(fā)，建立合理的避險(xiǎn)系統(tǒng)，在地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生時(shí)，及時(shí)的響應(yīng)，科學(xué)高效的進(jìn)行應(yīng)急處理，力求將災(zāi)害程度降到最小。

3 柴油濾清器影響啟動(dòng)性的主要因素

3.1 柴油濾清器未設(shè)計(jì)排氣結(jié)構(gòu)

4.1.2 柴油精濾器排氣結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

柴油濾清器匹配過大會(huì)導(dǎo)致柴油濾清器內(nèi)部積攢大量的氣體不易被排出，最終導(dǎo)致大段氣柱被帶入油泵，使得軌壓不足而停機(jī)。例如某6L發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)過程中出現(xiàn)軌壓建立慢難啟動(dòng)問題，啟動(dòng)時(shí)間在6s左右(標(biāo)準(zhǔn)要求3s以內(nèi)啟動(dòng)成功)且起動(dòng)后運(yùn)行10s左右，軌壓變小熄火。起動(dòng)前水寒寶入口進(jìn)油管中有一大段氣體約(40-50)cm見圖4所示；經(jīng)排查該發(fā)動(dòng)機(jī)匹配油泵的輸油泵流量是160L/h，而其卻匹配了一個(gè)額定流量為450L/h的柴油濾清器；過大的柴油濾清器內(nèi)部積攢氣體較多，導(dǎo)致排氣困難，進(jìn)而出現(xiàn)軌壓建立慢發(fā)動(dòng)機(jī)難啟動(dòng)的問題。

而怒江大峽谷國(guó)家公園在進(jìn)行規(guī)劃時(shí)，就為社區(qū)發(fā)展預(yù)留了空間。加之這些區(qū)域與國(guó)家退耕還林，異地扶貧搬遷政策相重疊，社區(qū)失去的一些資源權(quán)利通過這些政策得到一定的補(bǔ)償。對(duì)于怒江的世居民族社區(qū)更為重要的是如何面對(duì)國(guó)家公園所帶的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。機(jī)遇是較好的經(jīng)濟(jì)效益與生態(tài)效率，并帶動(dòng)其它產(chǎn)業(yè)，如生態(tài)旅游產(chǎn)業(yè)，而面臨的挑戰(zhàn)則是，隨著外來(lái)投資進(jìn)入，本地居民資源開發(fā)權(quán)利邊緣化，大量游客涌入帶來(lái)的資源、能源消耗對(duì)生態(tài)系統(tǒng)也造成的巨大壓力。

3.2 柴油濾清器匹配過大

另外，現(xiàn)在人們對(duì)生活品質(zhì)提高，對(duì)柴油濾清器要求也越來(lái)越高，除了要求其具備基本的過濾功能外，還要考慮維護(hù)保養(yǎng)方便、維護(hù)成本低、集成模塊化設(shè)計(jì)以及外觀設(shè)計(jì)優(yōu)美等要求。促使倒置可拆式柴油濾清器見圖1所示，應(yīng)用越來(lái)越普遍。倒置可拆式柴油濾清器不僅維護(hù)保養(yǎng)方便、維護(hù)只更換紙芯維護(hù)成本低,而且集成模塊化設(shè)計(jì)外觀優(yōu)美；但相較于傳統(tǒng)的旋裝式柴油濾清器見圖2所示，其頂部更容易存氣且較難排出，如不考慮設(shè)計(jì)排氣結(jié)構(gòu),使用過程中將更容易出現(xiàn)車輛難啟動(dòng)或者熄火問題。例如，某9L發(fā)動(dòng)機(jī)采用的倒置可拆式燃油精濾器，未設(shè)計(jì)排氣結(jié)構(gòu),市場(chǎng)反饋發(fā)動(dòng)機(jī)停機(jī)后再次啟動(dòng)需要10s左右，啟動(dòng)時(shí)間過長(zhǎng)見圖3所示。經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)排查發(fā)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)正常運(yùn)行一段時(shí)間后停車，打開精濾蓋子檢查發(fā)現(xiàn)燃油液位較低，未充滿濾筒，存在大量的氣體；臨時(shí)改裝增加排氣結(jié)構(gòu)后，經(jīng)過驗(yàn)證啟動(dòng)時(shí)間均在2s以內(nèi)；判定為無(wú)排氣結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)導(dǎo)致啟動(dòng)困難。

3.3 柴油濾清器布置位置不合理

輸油泵對(duì)低壓油路系統(tǒng)進(jìn)行排氣和充油，前提是保證輸油泵的齒輪能浸泡到燃油中。因此如果輸油泵前濾清布置低于輸油泵入口高度，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)停機(jī)后輸油泵中的燃油就會(huì)出現(xiàn)倒流的現(xiàn)象，導(dǎo)致輸油泵及其入口管路里全是氣體，從而使得發(fā)動(dòng)機(jī)下次啟動(dòng)時(shí)啟動(dòng)困難或者無(wú)法啟動(dòng)。

另外布置在輸油泵前的柴油濾清器因?yàn)槠湓谪?fù)壓側(cè)，溶解在燃油中的氣體更容易析出；所以負(fù)壓側(cè)的柴油濾清器無(wú)論是普通旋裝式還是倒置可拆式，無(wú)排氣結(jié)構(gòu)均會(huì)容易聚集大量氣體最終導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)困難、無(wú)法啟動(dòng)等問題。

4 解決方案及對(duì)策

4.1 柴油濾清器設(shè)計(jì)合理的排氣結(jié)構(gòu)

讓人印象深刻的是，現(xiàn)場(chǎng)墻面上有八個(gè)藍(lán)色黑體大字——“堅(jiān)韌不拔，精益求精”，以及用紅色渲染的“沒有任何借口！”?；蛟S，“精密達(dá)”這三字所包含的深層含義，就是精密制造、精益求精。

4.1.1 柴油粗濾器排氣結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

柴油粗濾器主要過濾10μm級(jí)的雜質(zhì)及水,大部分機(jī)型都布置在輸油泵前即負(fù)壓側(cè)；而處在負(fù)壓的環(huán)境中柴油更容易析出氣體。為有效排除柴油中析出的空氣，柴油粗濾器需要設(shè)計(jì)排氣結(jié)構(gòu)。因柴油粗濾清器對(duì)精度要求相對(duì)不是太高，所以目前比較普遍的排氣結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)采用的都是直接在濾芯上直接打小孔的方式如圖5所示。其主要原理是通過在在濾芯上設(shè)計(jì)排氣小孔，將臟側(cè)的空氣打碎成小氣泡排到干凈側(cè)，避免空氣聚集形成大氣泡導(dǎo)致油泵吸不上油或者吸入大段的空氣影響發(fā)動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)性。

隨著發(fā)動(dòng)機(jī)排放不斷升級(jí)，為保證性能排放滿足要求，對(duì)燃油系統(tǒng)關(guān)鍵零部件噴油器、噴油器可靠性要求也越來(lái)越高

。為保證噴油泵、噴油器工作可靠性，對(duì)柴油濾清器的過濾效率要求也越來(lái)越高

。過濾效率越高濾紙的透氣性就越差，導(dǎo)致氣體很難穿過濾紙，都聚集在濾紙外側(cè)；氣體不斷聚集隨著其壓力的不斷增大，導(dǎo)致燃油液面不斷降低，液面降低到一定程度后，油泵吸不上油或者在壓力的作用下大股的氣體直接穿過濾紙使得油泵吸入長(zhǎng)段的氣柱從而導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)熄火。

柴油精濾主要是過濾4μm等級(jí)的雜質(zhì)，大部分發(fā)動(dòng)機(jī)都布置在輸油泵后(正壓側(cè))；但針對(duì)部分匹配負(fù)壓泵的發(fā)動(dòng)機(jī)，精濾則布置在輸油泵前(負(fù)壓側(cè))。

對(duì)于柴油精濾器排氣結(jié)構(gòu)，其排氣孔或放氣閥小孔孔徑設(shè)計(jì)非常關(guān)鍵。該小孔孔徑的設(shè)置過小會(huì)影響排氣效果且容易出現(xiàn)堵塞；設(shè)計(jì)過大又會(huì)導(dǎo)致大量的燃油會(huì)經(jīng)該小孔流回油箱，導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力不足甚至啟動(dòng)困難、無(wú)法啟動(dòng)。不同孔徑對(duì)應(yīng)的柴油泄漏量見圖8所示；綜合實(shí)際應(yīng)用匹配測(cè)試結(jié)果，建議排氣孔孔徑設(shè)計(jì)不應(yīng)超過Ф0.5mm。

對(duì)于布置在輸油泵后正壓側(cè)的倒置式柴油精濾清器，其頂部容易聚集氣體且很難排出，故需要設(shè)計(jì)專門的排氣結(jié)構(gòu)。而對(duì)于柴油精濾由于其過濾精度較高，不能再使用類似粗濾的直接打孔將臟側(cè)與干凈側(cè)連通的排氣結(jié)構(gòu)；為保證排氣效果又不降低過濾精度，需要設(shè)計(jì)專門的排氣通道。常用結(jié)構(gòu)形式主要有兩種：一種是在柴油精濾上增加放氣閥外接油管進(jìn)行排氣見圖6所示；另外一種是柴油濾清器內(nèi)部設(shè)計(jì)排氣通道實(shí)現(xiàn)自動(dòng)排氣見圖7所示。

柴油濾清器按照結(jié)構(gòu)形式主要分為可拆式、旋裝式，按照過濾精度分為柴油粗濾器、柴油精濾器；針對(duì)不同形式的柴油濾清器應(yīng)合理設(shè)計(jì)排氣結(jié)構(gòu)，避免氣體聚集無(wú)法排出導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)難啟動(dòng)或者出現(xiàn)熄火的情況。設(shè)計(jì)原則主要：1、便于氣體排出，排氣效果良好；2、不會(huì)影響柴油濾清器的過濾效率；3、不會(huì)出現(xiàn)因排氣部分的柴油泄漏量過大而導(dǎo)致油泵供油不足的問題。

他還倡導(dǎo)青年走與工農(nóng)相結(jié)合的成長(zhǎng)道路，廣大青年應(yīng)當(dāng)投身于工農(nóng)運(yùn)動(dòng)之中，堅(jiān)持理論與實(shí)踐的統(tǒng)一；我國(guó)的農(nóng)村也需要廣大青年的建設(shè)，要改變落后的農(nóng)村狀況，需要青年知識(shí)分子的知識(shí)與技術(shù)引領(lǐng)。他說：“青年常在都市中混的，都成了鬼蜮；農(nóng)村中絕不見知識(shí)階級(jí)的足跡，也就成了地獄。”[2]650而且，李大釗還高度重視培養(yǎng)青年的健全人格，認(rèn)為青年要在社會(huì)變革中發(fā)揮出自己的積極作用，必須樹立起正確的人生價(jià)值觀來(lái)指引自己的未來(lái)發(fā)展道路。

對(duì)于旋裝結(jié)構(gòu)的燃油精濾器，匹配應(yīng)用在負(fù)壓泵時(shí)。因其布置在負(fù)壓側(cè)和柴油粗濾器相同也需要增加排氣結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)的柴油精濾器排氣結(jié)構(gòu)主要有：毛氈結(jié)構(gòu)、導(dǎo)流管結(jié)構(gòu)。毛氈排氣結(jié)構(gòu)見圖9所示，主要是在在濾芯頂部增加毛氈實(shí)現(xiàn)柴油濾清器臟側(cè)排氣，臟側(cè)燃油通過毛氈進(jìn)入干凈側(cè)，由于毛氈透氣好且有一定的過濾作用，因此即起到了排氣的作用又避免直接打孔臟側(cè)柴油進(jìn)入干凈側(cè)影響過濾效率

。

導(dǎo)流管結(jié)構(gòu)見圖10所示，主要是在新發(fā)動(dòng)機(jī)柴油濾清器保養(yǎng)濾清器中沒有油或者油箱中油很少的情況下，柴油濾清器內(nèi)部會(huì)聚集大量的氣體使的油液液面比較低，如果沒有導(dǎo)流管可能會(huì)出現(xiàn)油泵吸不上油導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)難啟動(dòng)或者熄火的情況；因此增加導(dǎo)流管可以解決燃油液位較低時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)性問題。

系統(tǒng)對(duì)江陰地區(qū)的河流、圩區(qū)、水閘、水廠、應(yīng)急水源地等進(jìn)行了建模，對(duì)監(jiān)測(cè)到的數(shù)據(jù)或設(shè)定的情景（時(shí)間范圍和目標(biāo)水位數(shù)據(jù)）提交后臺(tái)模型，通過仿真、優(yōu)化模擬分析計(jì)算，生成排水、引水調(diào)度方案，并在界面上顯示水位變化、水流流向和泵站運(yùn)行方案等模擬結(jié)果，編輯形成調(diào)度指令，經(jīng)密碼認(rèn)證后進(jìn)行閘泵自動(dòng)控制，同時(shí)自動(dòng)統(tǒng)計(jì)生成調(diào)水情況統(tǒng)計(jì)表。

我好像在黑暗中摸索。我該怎么備課？如何貫徹大綱？英語(yǔ)課到底學(xué)什么？每一節(jié)課學(xué)生能有什么收獲？這種想法是“傳道、授業(yè)、解惑”的傳統(tǒng)教學(xué)理念的禁錮？ (2010年4月1日)

4.2 柴油濾清器大小匹配適當(dāng)

柴油濾清器流量大小匹配的原則是額定流量下原始阻力不超過10kPa，同時(shí)體積不能過大避免出現(xiàn)匹配過大導(dǎo)致排氣困難的問題；總的來(lái)說就是應(yīng)該根據(jù)匹配油泵的輸油泵流量進(jìn)行選擇，推薦柴油濾清器流量大小為輸油泵流量的1.1倍。

4.3 柴油濾清器布置合適

柴油濾清器在發(fā)動(dòng)機(jī)或者整車上的布置原則是：輸油泵前的柴油濾清器應(yīng)高置(出油口位置高于輸油泵入口位置)，使得停機(jī)后輸油泵中的燃油不會(huì)倒流保證輸油泵浸在燃油中，發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)能快速建立軌壓并啟動(dòng)。但如果受整機(jī)布置結(jié)構(gòu)限制，輸油泵前柴油濾清器出油口位置布置高度低于輸油泵進(jìn)油口，為防止停機(jī)后輸油泵內(nèi)燃油倒流，應(yīng)該在相應(yīng)柴油濾清器出油口增加止回閥(單向閥)見圖11所示。

5 總結(jié)

柴油濾清器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、流量匹配以及其在發(fā)動(dòng)機(jī)上的布置情況對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)性均有重要影響。柴油濾清器設(shè)計(jì)時(shí)需要考慮設(shè)計(jì)合適的排氣結(jié)構(gòu)，避免氣體聚集導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)出現(xiàn)難啟動(dòng)問題；發(fā)動(dòng)機(jī)布置設(shè)計(jì)時(shí)柴油濾清器的額定流量推薦按照輸油泵流量的1.1倍進(jìn)行選擇匹配；同時(shí)輸油泵前柴油濾清器的布置位置應(yīng)盡量高置，確實(shí)受限的話則必須在柴油濾清器出口位置增加止回閥避免停機(jī)后燃油倒流，導(dǎo)致下一次啟動(dòng)時(shí)出現(xiàn)難啟動(dòng)或無(wú)法啟動(dòng)問題。

本文根據(jù)實(shí)際設(shè)計(jì)及匹配經(jīng)驗(yàn)總結(jié)了柴油濾清器影響發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)性的主要因素及對(duì)應(yīng)的解決方案和對(duì)策，對(duì)于后期相關(guān)啟動(dòng)性問題排查及柴油濾清器匹配設(shè)計(jì)具有重要指導(dǎo)意義。

[1]曹濱生，王永和. 柴油發(fā)動(dòng)機(jī)中柴油濾清器的作用[J].現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)，2019(11):69.

[2] 裴如義.燃油低壓系統(tǒng)影響發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)原因分析及解決對(duì)策[C]. 第十五屆河南省汽車工程科學(xué)技術(shù)研討會(huì)，2018.11.

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