[发明专利]内燃机用过滤器组件的尺寸确定方法及其过滤器组件

说明书

技术领域

本发明涉及一种内燃机用柴油过滤器组件的滤筒及其过滤器组件。

背景技术

众所周知，柴油无论质量如何均包含一定比例的石蜡，石蜡在低温下凝固，不能溶解，从而堵塞柴油滤筒，最终妨碍发动机冷启动。因此，低温下，必须去除燃料中的固体石蜡颗粒和其他不需要的固体颗粒，从而不会堵塞柴油过滤器并使柴油流动以启动发动机。

现有技术已通过滤筒解决了固体石蜡堵塞过滤器的问题，滤筒的孔隙率设计成可以截留柴油中的固体微粒和无用杂质。过滤表面足够大，这样，即使滤筒内或滤筒上沉积有固体石蜡，柴油也能通过。

然而，已知解决方案有个缺点，即该滤筒上具有过滤表面，其尺寸大，使得过滤器组件的外形尺寸往往不可接受或者总而言之令发动机的整体布局大打折扣。

固体石蜡颗粒的平均尺寸大于柴油内微粒的固体颗粒的平均尺寸。现已经尝试在不堵塞滤筒至阻止发动机启动所需的柴油流动的前提下截留固体石蜡颗粒。

由于固体颗粒在柴油中以颗粒形式存在，颗粒尺寸范围广且同样地不可预知，在现有技术中，较大颗粒留在初滤器中，而较小颗粒留在细滤器中，两个过滤器均未发生堵塞。

为此，柴油滤筒众所周知具有双过滤壁，其中，两个过滤壁串联设置，让燃料依次通过，过滤壁的上游部分用作初滤器，其他部分用作细滤器。

初滤器用于截留固体石蜡颗粒，很明显，初滤器的孔隙率必须大于细滤器的孔隙率，否则无法发挥作用。

然而，虽然该解决方案通过让初滤器在不堵塞的情况下截留石蜡，最初看起来适用于避免细滤器堵塞，但是最终视为无效，因为该解决方案未完全明确以下准则，即细滤器的性质必须与初滤器的一致，比如初滤器和细滤器的特征必须一致。

特别是，初滤器的孔隙率无法确定。其孔隙率必须足够高，初滤器才能在不堵塞的情况下截留一部分固体石蜡，但是不得不让包含一些固体石蜡的柴油通过，这些固体石蜡尽量小，从而不会堵塞细滤器。

如果初滤器的孔隙率过高，一些固体石蜡便会通过，从而堵塞细滤器。与此相反，降低初滤器的孔隙率也不能避免细滤器堵塞。因此，必须调整初滤器和细滤器的孔隙率，从而保证燃料流动并同时避免过早堵塞细滤器。

柴油的特性取决于其中溶解的石蜡数量。通称为CFPP（Cold Filter Plugging Point，冷滤点）（根据UNI EN116或ASTM D6371标准的燃料可滤性限制）的参数，单位为摄氏度，用来表示温度T_CFPP。在该温度下，柴油中特定时间内待截留固体颗粒的数量最大，由具备特定孔隙率的材料截留，且不会妨碍一定量的液体柴油的流动。

根据本发明，初滤器的尺寸确定用参数表示即为CFPP预期值，该值随柴油类型而变。也可用柴油流量Q来表示（特定时间内流经过滤器的量）。

本文引用的流量Q指流经注入系统同一轨道的流量。另外，流量Q也取决于细滤器的性质，因此，细滤器尺寸必须与初滤器的一致。

根据本发明，流量Q指发动机运转所需的最小流量，尤其取决于细滤器的孔隙率，孔隙越小，可通过的流量越小。

因此，流量Q受初滤器和细滤器所提供的总阻力影响，从而受整个滤筒的压力梯度影响。

如果知道必须向发动机供给的柴油类型、数值T_CFPP和单位为升/小时（1/h）的流量Q（根据发动机设计规范），则初滤器的渗透率可通过T_CFPP和流量Q的函数确定。可通过多种方式限定过滤器的渗透率，具体如下所述。渗透率不仅由孔隙率限定，而且还由滤材、滤材的组成纤维尺寸以及过滤器的形状特征限定。

发明内容

本发明通过利用流量和初滤器、细滤器和整个过滤器组件的上游压力梯度和下游压力梯度之间的关系解决了上述问题，本发明中，T_CFPP温度下的所述关系必须遵守以下关系式（A）：