CN107014733B - 一种模拟车载工况的滤清器过滤效率的测试系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种模拟车载工况的滤清器过滤效率的测试系统及方法，其中测试系统包括主油箱、用于向主油箱提供恒定污染油液的污注系统、用于检测待测滤清器过滤效率的测试回路、及用于控制主油箱内油温的温度控制系统；测试回路包括主回路、与主回路并联设置的脉冲回路、及振动系统，主回路、脉冲回路均连通至主油箱，主回路上设有主油泵、待测滤清器、第一质量流量计和第一清洗滤清器，待测滤清器连接至振动系统，待测滤清器的上、下游管路上分别设置第一颗粒计数器、第二颗粒计数器，待测滤清器的上下游管路之间连接有压差变送器，主回路上还设有检测油温的温度传感器；脉冲回路上设有保护滤清器、电磁阀、流量调节阀和第二清洗滤清器。本发明提供的测试系统及方法，可对燃油滤清器在实际工作条件下的过滤效率进行检测。

Description

一种模拟车载工况的滤清器过滤效率的测试系统及方法

技术领域

本发明涉及燃油滤清器检测技术领域，特别涉及一种模拟车载工况的滤清器过滤效率的测试系统及方法。

背景技术

2017年元旦国五排放标准开始实行，2020年国六排放法规将会执行。随着国家排放法规的升级，燃油系统的喷油压力逐步升高，从1600bar到1800bar再到2300bar。喷油压力的升高使的燃油系统的对燃油中的颗粒杂质以及系统中的磨粒极为敏感，这些杂质会导致柱塞偶件及喷油器的磨损，引起发动机燃烧恶化，造成车辆的排放超标。在排放法规升级的大势下，车辆在工作中系统和油箱内的颗粒物必须要得到高效的过滤。

现阶段国际上存在三种柴油滤清器颗粒过滤效率的测试方法：ISO4020-2001，ISO13353-2002，ISO19438-2003。ISO4020-2001为称重法计量颗粒的过滤效率，后两项采用颗粒计数法测试滤清器的颗粒过滤效率。颗粒计数法测试结果更为精确，能够更清晰的了解不同颗粒尺寸下的过滤效率，对滤清器性能的定义极为清晰。以上三种测试方法，均能保证试验的可重复性和一致性。但是以上测试方法的本质是一样的，即都为静态下的滤清器效率测试。

考虑到滤清器的实际工作中存在着振动、脉冲等影响滤清器过滤效率的客观因素，所以ISO的静态测试方法不能够很好的揭示滤清器实际工作下的性能表现。本发明因此而来。

发明内容

基于上述问题，本发明目的是提供一种模拟车载工况的滤清器过滤效率的测试系统，用于检测燃油滤清器在振动、脉冲等条件下的过滤效率，提高检测的准确性。

基于上述问题，本发明目的是提供一种模拟车载工况的滤清器过滤效率的测试方法。

为了克服现有技术的不足，本发明提供的技术方案之一是：

一种模拟车载工况的滤清器过滤效率的测试系统，包括主油箱、用于向所述主油箱提供恒定污染油液的污注系统、用于检测待测滤清器过滤效率的测试回路、及用于控制所述主油箱内油温的温度控制系统；

所述测试回路包括主回路、与所述主回路并联设置的脉冲回路、及振动系统，所述主回路、脉冲回路均连通至所述主油箱，所述主回路上设有主油泵、待测滤清器、第一质量流量计和第一清洗滤清器，所述待测滤清器连接至所述振动系统，所述待测滤清器的上、下游管路上分别设置第一颗粒计数器、第二颗粒计数器，所述待测滤清器的上下游管路之间连接有压差变送器，所述主回路上还设有检测油温的温度传感器；

所述脉冲回路上设有保护滤清器、电磁阀、流量调节阀和第二清洗滤清器。

在其中的一些实施方式中，所述温度控制系统包括温控回路、及设置在所述温控回路上的自循环泵和第一换热器，所述第一换热器用于升高或降低所述主油箱的油温。

在其中的一些实施方式中，所述温度控制系统还包括与所述第一换热器并联设置的自清洗滤清器，所述自清洗滤清器的管路与所述温控回路通过换向阀连接。

在其中的一些实施方式中，所述污注系统包括污注油箱、污注循环回路和污注管路，所述污注循环回路连通至所述污注油箱，所述污注管路连通至所述主油箱，所述污注管路与所述污注循环回路通过第一三通阀连接，所述污注循环回路上设有污注油泵、第二三通阀、第三三通阀、第三颗粒计数器、第二质量流量计和第二换热器，所述第二三通阀、第三三通阀之间连接清洗支路，所述清洗支路上设有第三清洗滤清器。

为了克服现有技术的不足，本发明提供的另一技术方案是：

一种模拟车载工况的滤清器过滤效率的测试方法，包括以下步骤：

(一)污注系统的准备

a、将V₁L的油液加入污注油箱，开启污注油泵，调节第一三通阀以关闭污注管路，调节第二三通阀、第三三通阀使油液经过第三清洗滤清器以对加入的油液进行循环清洗，通过第二换热器控制污注油箱内油温在一定范围，通过第三颗粒计数器监测污注系统的清洁度，当监测到的颗粒物浓度小于一定值时，停止循环清洗；

b、调节第二三通阀、第三三通阀以关闭第三清洗滤清器方向的管路，将mg的粉尘逐渐倒入污注油箱，开启污注油泵循环搅拌待用；

(二)测试回路的准备

c、开启主油泵，调节第一质量流量计使油液流量为额定流量Q，同时开启电磁阀和流量调节阀，同时可开启自循环泵，使自清洗滤清器工作，开始测试回路的清洗；

d、当油温低于18℃或高于28℃时，调整换向阀，通过第一换热器升高或降低油温；

e、通过待测滤清器上游的第一颗粒计数器监测测试回路的颗粒物浓度，清洗至颗粒物浓度小于一定值，调节流量调节阀，使第一质量流量计的指示值为ηQ，η为流量衰减率，关闭主油泵，测试回路待用。

(三)滤清器效率测试

f、暂停污注油泵，调节第一三通阀使油液沿污注管路方向流动，开启污注油泵并调节第二质量流量计至q，将污注油液进入主油箱；

g、开启主油泵，当主油泵运行一段时间后，启动第一颗粒计数器和第二颗粒计数器采集数据；

h、静态数据采样，在没有振动和脉冲条件下进行静态数据采样；

i、动态数据采样，在振动和/或脉冲条件下分别进行动态数据采样，其中，振动条件下，设置振动系统的振动加速度为G、振动频率为F₁，脉冲条件下，开启电磁阀，设置脉冲频率为F₂：

(四)利用采样数据，根据公式

计算待测滤清器的过滤效率，其中C₁为待测滤清器上游的颗粒物浓度，C₂为待测滤清器下游的颗粒物浓度。

在其中的一些实施方式中，所述步骤(一)中

V₁＝F_S×q×t₁×10^-3

其中F_s为安全系数，q为污注系统流量，t₁为测试时间，Q为测试流量，BUGL为测试系统的基准浓度。

与现有技术相比，本发明的优点是：

采用本发明的技术方案，可检测燃油滤清器车辆实际工作中在振动、脉冲条件下的颗粒过滤效率，模拟燃油滤清器在实际使用过程中的工作条件，更准确得评定滤清器的性能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一种模拟车载工况的滤清器过滤效率的测试系统实施例的结构示意图；

图2为本发明实施例中污注系统的结构示意图；

其中：1、主油箱；2、主回路；3、主油泵；4、待测滤清器；5、温度传感器；6、第一质量流量计；7、第一清洗滤清器；8、振动系统；9、第一颗粒计数器；10、压差变送器；11、第二颗粒计数器；12、脉冲回路；13、保护滤清器；14、电磁阀；15、流量调节阀；16、第二清洗滤清器；17、自循环泵；18、换向阀；19、自清洗滤清器；20、第一换热器；21、污注管路；22、搅拌器；23、污注油箱；24、污注循环回路；25、污注油泵；26、第二三通阀；27、第三三通阀；28、第三颗粒计数器；29、第二质量流量计；30、第一三通阀；31、第二换热器；32、第三清洗滤清器。

具体实施方式

以下结合具体实施例对上述方案做进一步说明。应理解，这些实施例是用于说明本发明而不限于限制本发明的范围。实施例中采用的实施条件可以根据具体厂家的条件做进一步调整，未注明的实施条件通常为常规实验中的条件。

参见图1-2，为本发明实施例的结构示意图，提供一种模拟车载工况的滤清器过滤效率的测试系统，其包括主油箱1、用于向主油箱1提供恒定污染油液的污注系统、用于检测待测滤清器4过滤效率的测试回路、及用于控制主油箱1内油温的温度控制系统，主油箱1内设有搅拌器22。

其中，测试回路包括主回路2、与主回路2并联设置的脉冲回路12、及振动系统8，主回路2和脉冲回路12均连通至主油箱1，在主回路2上设有主油泵3、待测滤清器4、第一质量流量计6和第一清洗滤清器7，待测滤清器4连接至振动系统8，振动系统8采用振动测试平台，可根据实验需要设置加速度和振动频率，在待测滤清器4上、下游管路上分别设置第一颗粒计数器9、第二颗粒计数器11以用于检测待测滤清器4上、下游的颗粒物浓度，在待测滤清器4的上下游管路之间连接有压差变送器10以检测待测滤清器4两端的压差，在主回路2上还设有检测油温的温度传感器5。

脉冲回路12上设有保护滤清器13、电磁阀14、流量调节阀15和第二清洗滤清器16。

温度控制系统用于使主油箱1内的油温保持在一定的温度范围内，温度控制系统包括温控回路、及设置在温控回路上的自循环泵17和第一换热20器，根据温度传感器5检测到的油温，通过第一换热器20升高或降低主油箱1的油温。

为了提高主油箱1的自清洗效率，温度控制系统还包括与第一换热器20并联设置的自清洗滤清器19，自清洗滤清器19的管路与温控回路通过换向阀18连接，使用时通过控制换向阀18使油液经过自清洗滤清器19进行循环清洗或经过第一换热器20升高或降低油温。

污注系统包括污注油箱23、污注循环回路24和污注管路21，污注循环回路24连通至污注油箱23，污注管路21连通至主油箱1，污注管路21与污注循环回路24通过第一三通阀30连接，污注循环回路24上设有污注油泵25、第二三通阀26、第三三通阀27、第三颗粒计数器28、第二质量流量计29和第二换热器31，第二三通阀26、第三三通阀27之间连接清洗支路，清洗支路上设有第三清洗滤清器32。

采用上述模拟车载工况的滤清器过滤效率的测试系统的测试方法包括以下步骤：

(一)污注系统的准备

a、将V₁L的油液加入污注油箱23，开启污注油泵25，调节第一三通阀30以关闭污注管路21，调节第二三通阀26、第三三通阀27使油液经过第三清洗滤清器32以对加入的油液进行循环清洗，通过第二换热器31控制污注油箱23内油温在一定范围(23℃±5℃)，通过第三颗粒计数器28监测污注系统的清洁度，当监测到的颗粒物浓度小于b个/ml时，停止循环清洗，b为大于10μm的颗粒数，b的值优选为15个/ml；

b、调节第二三通阀26、第三三通阀27以关闭第三清洗滤清器32方向的管路，将mg的粉尘逐渐倒入污注油箱23，开启污注油泵25循环搅拌待用；

污注油液的体积为V₁＝F_S×q×t₁×10^-3

污注粉尘的质量为

其中F_s为安全系数，本例中为1.3；q为污注系统流量，ml/min；t₁为测试时间，min；Q为测试流量，L/min；BUGL为测试系统的基准浓度，mg/L，本例中为5mg/L。

(二)测试回路的准备

c、开启主油泵3，调节第一质量流量计6使油液流量为额定流量Q，同时开启电磁阀14和流量调节阀25，同时可开启自循环泵17，使自清洗滤清器19工作，开始测试回路的清洗；

d、检测油温为23℃±5℃，当油温低于18℃或高于28℃时，调整换向阀18，通过第一换热器20升高或降低油温；

e、通过待测滤清器4上游的第一颗粒计数器9监测测试回路的颗粒物浓度，清洗至颗粒物浓度小于一定值，调节流量调节阀15，使第一质量流量计6的指示值为ηQ，η为流量衰减率，本例中为50％，在脉冲的动态测试时，电磁阀开启后，流量会发生变化，部分油液会走脉冲回路，主回路的流量则为ηQ，关闭主油泵3，测试回路待用。

(三)滤清器效率测试

f、暂停污注油泵25，调节第一三通阀30使油液沿污注管路21方向流动，开启污注油泵25并调节第二质量流量计29至q，将污注油液进入主油箱1；

g、开启主油泵3，当主油泵3运行一段时间后，优选运行时间为5min，启动第一颗粒计数器9和第二颗粒计数器11采集数据；

h、静态数据采样，在没有振动和脉冲条件下进行静态数据采样，本例中，设置为颗粒计数器每2min采样一次，采样时间为30min；

i、动态数据采样，在振动和/或脉冲条件下分别进行动态数据采样，本例中，设置为颗粒计数器每2min采样一次，采样时间为60min，其中，振动条件下，设置振动试验台的振动加速度为G、振动频率为F₁，振动参数可从实车采集，优选的，G＝4g，g为重力加速度，F₁＝160Hz，开启正弦振动；脉冲条件下，开启电磁阀14，设置脉冲频率为F₂，优选的，F₂＝0.1Hz；

(四)利用采样数据，根据公式

计算待测滤清器4的过滤效率，其中C₁为待测滤清器4上游的颗粒物浓度，C₂为待测滤清器4下游的颗粒物浓度。

上述实例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人是能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所做的等效变换或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种模拟车载工况的滤清器过滤效率的测试系统，其特征在于：包括主油箱(1)、用于向所述主油箱(1)提供恒定污染油液的污注系统、用于检测待测滤清器(4)过滤效率的测试回路、及用于控制所述主油箱(1)内油温的温度控制系统；

所述测试回路包括主回路(2)、与所述主回路(2)并联设置的脉冲回路(12)、及振动系统(8)，所述主回路(2)、脉冲回路(12)均连通至所述主油箱(1)，所述主回路(2)上设有主油泵(3)、待测滤清器(4)、第一质量流量计(6)和第一清洗滤清器(7)，所述待测滤清器(4)连接至所述振动系统(8)，所述待测滤清器(4)的上、下游管路上分别设置第一颗粒计数器(9)、第二颗粒计数器(11)，所述待测滤清器(4)的上下游管路之间连接有压差变送器(10)，所述主回路(2)上还设有检测油温的温度传感器(5)；

所述脉冲回路(12)上设有保护滤清器(13)、电磁阀(14)、流量调节阀(15)和第二清洗滤清器(16)。

2.根据权利要求1所述的模拟车载工况的滤清器过滤效率的测试系统，其特征在于：所述温度控制系统包括温控回路、及设置在所述温控回路上的自循环泵(17)和第一换热器(20)，所述第一换热器(20)用于升高或降低所述主油箱(1)的油温。

3.根据权利要求2所述的模拟车载工况的滤清器过滤效率的测试系统，其特征在于：所述温度控制系统还包括与所述第一换热器(20)并联设置的自清洗滤清器(19)，所述自清洗滤清器(19)的管路与所述温控回路通过换向阀(18)连接。

4.根据权利要求1所述的模拟车载工况的滤清器过滤效率的测试系统，其特征在于：所述污注系统包括污注油箱(23)、污注循环回路(24)和污注管路(21)，所述污注循环回路(24)连通至所述污注油箱(23)，所述污注管路(21)连通至所述主油箱(1)，所述污注管路(21)与所述污注循环回路(24)通过第一三通阀(30)连接，所述污注循环回路(24)上设有污注油泵(25)、第二三通阀(26)、第三三通阀(27)、第三颗粒计数器(28)、第二质量流量计(29)和第二换热器(31)，所述第二三通阀(26)、第三三通阀(27)之间连接清洗支路，所述清洗支路上设有第三清洗滤清器(32)。

5.一种模拟车载工况的滤清器过滤效率的测试方法，其特征在于包括以下步骤：

(一)污注系统的准备

a、将V₁L的油液加入污注油箱(23)，开启污注油泵(25)，调节第一三通阀(30)以关闭污注管路(21)，调节第二三通阀(26)、第三三通阀(27)使油液经过第三清洗滤清器(32)以对加入的油液进行循环清洗，通过第二换热器(31)控制污注油箱(23)内油温在一定范围，通过第三颗粒计数器(28)监测污注系统的清洁度，当监测到的颗粒物浓度小于一定值时，停止循环清洗；

b、调节第二三通阀(26)、第三三通阀(27)以关闭第三清洗滤清器(32)方向的管路，将mg的粉尘逐渐倒入污注油箱(23)，开启污注油泵(25)循环搅拌待用；

(二)测试回路的准备

c、开启主油泵(3)，调节第一质量流量计(6)使油液流量为额定流量Q，同时开启电磁阀(14)和流量调节阀(15)，同时可开启自循环泵(17)，使自清洗滤清器(19)工作，开始测试回路的清洗；

d、当油温低于18℃或高于28℃时，调整换向阀(18)，通过第一换热器(20)升高或降低油温；

e、通过待测滤清器(4)上游的第一颗粒计数器(9)监测测试回路的颗粒物浓度，清洗至颗粒物浓度小于一定值，调节流量调节阀(15)，使第一质量流量计(6)的指示值为ηQ，η为流量衰减率，关闭主油泵(3)，测试回路待用。

(三)滤清器效率测试

f、暂停污注油泵(25)，调节第一三通阀(30)使油液沿污注管路(21)方向流动，开启污注油泵(25)并调节第二质量流量计(29)至q，将污注油液进入主油箱(1)；

g、开启主油泵(3)，当主油泵(3)运行一段时间后，启动第一颗粒计数器(9)和第二颗粒计数器(11)采集数据；

h、静态数据采样，在没有振动和脉冲条件下进行静态数据采样；

i、动态数据采样，在振动和/或脉冲条件下分别进行动态数据采样，其中，振动条件下，设置振动系统的振动加速度为G、振动频率为F₁，脉冲条件下，开启电磁阀(14)，设置脉冲频率为F₂；

(四)利用采样数据，根据公式

计算待测滤清器(4)的过滤效率，其中C₁为待测滤清器(4)上游的颗粒物浓度，C₂为待测滤清器(4)下游的颗粒物浓度。

6.根据权利要求5所述的模拟车载工况的滤清器过滤效率的测试系统，其特征在于：所述步骤(一)中

V₁＝F_S×q×t₁×10^-3

其中F_s为安全系数，q为污注系统流量，t₁为测试时间，Q为测试流量，BUGL为测试系统的基准浓度。

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