梁涛，黎永富，郭鹏鹍，郭伟林

(广州机械科学研究院有限公司，广东广州 510535)

0 引言

用颗粒计数的方法来测试滤清器的过滤效率和纳污容量称为滤清器多次通过试验。目前，国内、外大部分企业已认同并采用ISO 19438:2003[1]、ISO 4548-12:2017[2]、ISO 16889:2008[3]、GB/T 8243.12-2007[4]、GB/T 18853-2015[5]等基于颗粒计数法的滤清器过滤效率检测标准。多次通过试验的原理是在模拟滤清器不断添加一定浓度杂质油液时，粒子计数效率和滤清器压差随杂质添加量或者试验时间变化的情况。试验中的一定浓度为上游基本浓度，根据不同试验标准，一般上游基本浓度包括3、5、10、15、50、100 mg/L等，试验终止条件大多为压差达到或者增加了一定数值或达到一定时间。

国内学者对多次通过试验的影响因素开展了一些研究，主要集中在定标方法[6]、不同粒径分布的粉尘[7]、试验意外中断对滤芯总压差的影响[8]、极限压差对玻纤液压滤芯多次通过试验平均过滤比的影响[9]等，然而系统中背压对试验结果影响规律的研究还未见报道。文中通过调节3种不同类型滤清器的系统背压，研究不同的调节压力对多次通过试验中总效率和容灰量的影响规律。

1 试验原理及方法

系统背压调节的作用：多次通过试验中要求试验液处于紊流状态，以防止试验杂质出现沉降对接管道，因此试验系统中管道内径比较小，造成了系统压力比较大(100～1 000 kPa)。多次通过试验台用的颗粒计数器为了保护自身的油泵不受到试验系统压力的影响，因此都在颗粒计数器内部装了减压阀，使得进入颗粒计数器的油压不超过0.3 MPa。在线颗粒计数器内部原理图见图1。为了保证颗粒计数器油泵能够正常工作，多次通过试验系统压力必须要达到厂家要求的值，一般为400～800 kPa。当多次通过试验流量比较小的时候，很难靠自身流量形成的系统压力而达到400 kPa，因此多次通过试验系统中需要增加一个压力调节阀，一般是背压阀来调节系统背压，使得系统压力提高到要求值以上。

按照GB/T 8243.12-2007《内燃机全流式机油滤清器试验方法 第12部分采用颗粒计数法测定滤清效率和容灰量》，试验系统原理图见图2。试验选用的滤清器为2款旋装式纸质滤芯的机油滤清器和1款纸质滤纸，系统背压为：0 (即背压阀全开)，400 kPa(颗粒计数器要求的最低压力)，800 kPa(试验系统能达到的最高压力)。其余试验参数见表1和表2。

图1 在线颗粒计数器内部原理图

图2 多次通过系统工作原理图

机油滤清器A机油滤清器B试验流量/(L·min-1)10试验流量/(L·min-1)15上游基本浓度/ (mg·L-1)10上游基本浓度/ (mg·L-1)3注污流量/(L·min-1)250注污流量/(L·min-1)100试验杂质ISO 12103-1 A3试验杂质ISO 12103-1 A3试验液10号航空液压油试验液10号航空液压油试验液黏度/(10-6 m2·s-1)15±1试验液黏度/(10-6 m2·s-1)15±1终止条件/kPa压差达50+初始终止条件/min试验时间180稀释比1∶Null稀释比1∶Null试验油箱体积/L6试验油箱体积/ L7.5样品数量3样品数量2

表2 纸质滤纸C主要试验参数

2 试验结果分析

2.1 压差的影响

机油滤清器A杂质注入质量与压差关系见表3。可以看出：试验初始时，不同背压的样品初始压差接近，在加入杂质1.5 g前，压差的差距很小；但是随着试验达到终止条件，升到相同条件的压力条件下，最高需要添加5.13 g杂质，最小需要添加4.22 g杂质，差值有0.91 g。背压越高，需要添加的杂质质量就越少，试验时间就越短，导致了滤芯容尘结果的差异。因此，背压对压差的影响很明显，背压越高，压差曲线上升的趋势越快。

表3 机油滤清器A注入质量与压差关系

机油滤清器B杂质注入质量与压差关系见表4。可以看出：当上游基本浓度降低后，背压产生的影响更加显著。背压为0，在试验180 min时，压差上升缓慢，但是在背压400 kPa条件时，压差上升却更明显，甚至还到达了样品安全阀打开的压力。因此，当上游基本浓度较低时，背压越高，压差上升趋势的速度加快，差距更明显。

表4 机油滤清器B注入质量与压差关系

滤纸C杂质注入质量与压差关系见表5。可以看出：滤纸也有同样的规律，背压越高，压差曲线上升的趋势越快，背压影响显著。因此，背压影响的对象为过滤介质滤纸。

表5 滤纸C注入质量与压差关系

2.2 总效率的影响

机油滤清器A的过滤效率与粒径关系见表6。可以看出：3条关系曲线趋势一致，相同粒径下的总效率相差不大。因此，背压对总效率影响不大。

表6 机油滤清器A总效率与粒径关系

机油滤清器B总效率与粒径关系见表7。由于背压为400 kPa试验中发生了安全阀开启情况，效率下降。因此，该条件下的总效率计算除去安全阀开启的数据点。可以看出：两条关系曲线的变化趋势一致，但是相同粒径下的总效率差别比较明显。上游基本浓度较低时，背压对总效率的影响程度增加。

表7 机油滤清器B总效率与粒径关系

滤纸C的总效率与粒径关系见表8。可以看出：滤纸也有同样的规律，背压对总效率影响不大。

表8 滤纸C总效率与粒径关系

2.3 容灰量的影响

表9是背压压力对机油滤清器A容灰量的影响。可以看出：随着背压压力增大，滤清器A的容灰量逐渐下降，最大降幅达到20%。

表9 机油滤清器A容灰量

3 结论

通过对同批次样品做不同系统背压的多次通过试验，研究系统背压对滤清器压差、滤清效率和容灰量的影响。经过试验对比分析获得结论如下：

(1)系统背压对滤清器压差上升趋势有较大影响，当上游基本浓度低的时候，这种影响更加显著；

(2)系统背压对滤清器的滤清效率影响不明显，但是当上游基本浓度较低时，同一粒径的滤清效率的差异增大，影响增加；

(3)随着背压压力增大，容灰量逐渐下降，最大降幅达到20%。

参考文献:

[1]Technical Committee ISO/TC 22 SC 7.Diesel Fuel and Petrol Filters for Internal Combustion Engines-Filtration Efficiency Using Particle Counting and Contaminant Retention Capacity:ISO 19438:2003[S].Switzerland:2003.

[2]Technical Committee ISO/TC 70 SC 7.Methods of Test for Full-flow Lubricating Oil Filters for Internal Combustion Engines:Part 12:Filtration Efficiency Using Particle Counting,and Contaminant Retention Capacity:ISO 4548:2017[S].Switzerland:2017.

[3]Technical Committee ISO/TC 131 SC 6.Hydraulic Fluid Power——Filters——Multi-pass Method for Evaluating Filtration Performance of a Filter Element:ISO 16889:2008[S].Switzerland:2008.

[4]全国内燃机标准化技术委员会.内燃机全流式机油滤清器试验方法 第12部分采用颗粒计数法测定滤清效率和容灰量：GB/T 8243.12-2007[S].北京：中国标准出版社，2007.

[5]全国液压气动标准化技术委员会(SAC/TC 3).液压传动过滤器 评定滤芯过滤性能的多次通过方法：GB/T 18853-2015[S].北京：中国标准出版社，2015.

[6]于林轩,董锬.不同定标方法的多次通过试验结果分析[J].汽车零部件,2016(6):82-84.

YU L X,DONG T.Analysis of Multi-pass Test Results with Different Calibration Methods[J].Automobile Parts,2016(6):82-84.

[7]马鹏杰.不同粒径分布的粉尘对滤清器过滤比与纳污容量的影响分析[J].汽车零部件,2015(10):72-74.

MA P J.Analysis of Influence of Different Particle Size Distribution Dust on Filter Filtration Ratio and Pollutant Capacity[J].Automobile Parts,2015(10):72-74.

[8]曹建军.多次通过试验意外中断对滤芯总压差的影响[J].液压与气动,2012(1):26.

CAO J J.The Impact of Accident Interrupting on General Differential Pressure during Multi-pass Test[J].Chinese Hydraulics & Pneumatics,2012(1):26.

[9]吴强.极限压差对玻纤液压滤芯多次通过试验平均过滤比的影响[J].机床与液压,2015,43(14):117-118.

WU Q.Influence of Limit Differential Pressure on Average Filtration Ratio of Multi-pass Test of Glass Fiber Hydraulic Filter[J].Machine Tool & Hydraulics,2015,43(14):117-118.