机油滤清器,油底壳20070820

1、机油滤清器机油滤清器及油底壳及油底壳吴庆先吴庆先 目目 录录一、机油滤清器的作用和分类一、机油滤清器的作用和分类二、旋装式机油滤清器的结构概述二、旋装式机油滤清器的结构概述三、旋装式机油滤清器的性能要求三、旋装式机油滤清器的性能要求四、旋装式机油滤清器的结构设计四、旋装式机油滤清器的结构设计五、油底壳的作用五、油底壳的作用一、机油滤的功用与分类一、机油滤的功用与分类（1）机油滤的功用 机油滤看起来在发动机润滑系统中与外界隔离，周围环境中的杂质也难以进入发动机。可机油中仍有杂质存在，其杂质有两大类，一类是发动机零件在运转中磨损下来的金属屑粒和补充机油时从机油口进去的尘土灰沙。另一类为酸性有机物，

2、其形状呈黑色胶泥状，此种杂质产生的原因是机油在发动机高速运转中高温状态下因化学变化而产生的物质，它能使机油性能恶化；润滑作用减弱，酸性对轴瓦产生腐蚀性磨损，胶质会使活塞与活塞环气门与气门导管等零件之间发生胶结。而前一类金属粒和沙粒则会加速发动机内曲轴、轴承、缸套和活塞等重要零件的磨损。因此，机油滤的功能是滤除上述存在于机油中的有害杂质，保护主机零部件延长其使用寿命。（2）机油滤的分类）机油滤的分类 机油滤总体可分为：旋装式、可换滤芯式、离心式、符合式具体如下表所示：二、旋装式机油滤的结构概述从上世纪七十年代的以后的内燃机尤其是汽车内燃机的机油滤清器几乎全都采用旋装式机油滤清器，所以对于后面三者

3、机油滤清器在这里就不作详细介绍，下面主要针对装式机油滤清器中的分流和全流进行介绍。（1）全流式机油滤清器 汽车发动机多采用全流式机油滤清器，如下图所示。这时由机油泵供给的油全量经机油泵过滤，所以就要求滤清器的流动阻力小。顾名思义可以得出，此种滤清器是与主油道相串联的，如此才能起到其全流的作用。另外考虑发动机在冷起动时机油滤清器的滤芯会发生堵塞，故设置了旁通阀。（2）分流式机油滤清器 此种滤清器是把从机油泵排出机油的一部分进行滤清后返回油底壳的方式（如下图所示）采用分流式滤清器时，发动机各部位的油压很少受机油滤清器阻力的影响，过滤用的材料可以比全流式更细密，分流的流量用滤清器内的节流孔控制。由于

4、供给发动机各部位的润滑油没有直接经过过滤，因此很少单独采用分流式机油滤清器。当然，根据上述也可以得知此种滤清器需与主油道并联，这样才能起到其分流的作用。图1，全流式机油滤清器系统图 图2，分流式机油滤清器系统图 三、旋装式机油滤的性能要求 机油滤清器的性能质量，总体上看必须满足发动机对它的要求。在这里主要是结合实验方面对其性能进行介绍，根据滤清器国际标准的要求中至少要有以下几项必须达到：（1）压降/流量特性 全流式机油滤清器是设置在机油泵和主油道之间，它必定产生压降而使进入发动机的有效机油压力低于机油泵的供油压力，为了保证有足够的机油进入发动机来满足润滑和冷却运动件的需要，习惯上使设计的滤清器

5、在通过额定流量的压降不超过规定值。发动机在选择机油滤清器来匹配时首先要审视机油滤清器的额定流量是否能与主油道流量相适应，另外，在机油滤清器的技术要求中，原始阻力与滤清效率也必须在额定流量点做测定，因此额定流量是衡量滤清器容量能力的一个重要参数。机油滤清器的额定流量可从下式中获得： Q=0.007A（L/min）式中：Q额定流量L/min A滤芯有效过滤面积cm 0.007系数L/mincm（2 2）滤芯旁通阀特性）滤芯旁通阀特性 旁通阀的作用是：当滤芯的压降高时能够维持足够的短路油量（这部分机油是未通过过滤的）到发动机中去，以保证各运动件得到不间断的润滑（在发动机冷起动及滤芯堵塞时就会产生这种

6、状况）。在滤芯正常工作时，旁通阀必须在关闭状态。为了限制未经过滤的机油进入发动机中，通常将旁通阀设计在低于规定压降时不开启，在压降不超过该规定值时允许旁通阀可有不超过规定值的漏油量，漏油量的数值一般用额定流量的百分比来规定。（3）滤清效率滤清效率 滤清效率是评价滤清器质量状况的一个主要项目，滤清效率的重量法测试可按下式计算： =(W1-W2/W1)100% 式中： 滤清效率； W1滤前机油中杂质的含量，g； W2滤后机油中杂质的含量，g 在滤芯未被损坏之前，其滤清效率会随着使用时间的增长而有所提高，这是由于滤芯外表面积累的杂质附面层使滤纸的微孔逐渐缩小所致，当滤芯堵塞的瞬间可能就是滤芯效率最高

7、之时。所以如果新滤芯的原始滤清效率已经满足发动机对过滤精度的要求，那么用原始滤清效率来做评价可使考核试验简单了许多，目前一般的内燃机要求机油滤清器的原始滤清效率应60%（4）液压脉冲疲劳强度试验 机油滤清器在使用中会受到高压冲击波动，需要考试旋装机油滤壳体与密封圈能经受规定次数的高压波冲击的能力，以保证滤清器在使用中的可靠性。测试脉冲疲劳强度的方法是：以油压峰值0.9MPa，每间隔3秒循环一次，经脉冲循环400000次后滤清器外壳不应变形，接合处不允许渗油，零件不应损坏，对于要求较高的的旋装式机油滤的脉冲疲劳强度的油压峰值要达到1.4MPa，经脉冲循环的次数90000次。（5 5）堵塞寿命）堵

8、塞寿命 滤清器在使用中一些杂质被组留在滤芯外表面，随着使用时间的增长，附着在滤芯外表面的杂质逐渐增多，使滤芯的压降增大，最后就形成滤芯堵塞，导致旁通阀开启使未经过滤的机油从旁通阀中流入发动机的主油道中，为了在滤芯正常工作期间不引起旁通油流，一般以旁通阀开启压力的70%作为滤芯寿命终点。在试验中达到规定压降时的实验时间来评价滤清器的寿命。（6 6）耐高油温试验）耐高油温试验 滤清器在使用中，会有高温油长期通过，所以需要验证滤清器在规定条件的油温浸泡下，滤芯与其他零件无损坏的能力。在技术标准中要求机油滤清器在135摄氏度的机油中浸泡192小时后滤芯不应有脱胶、破损，其他零件不应有永久变形或局部损坏

9、。（7 7）耐高压降试验）耐高压降试验 滤清器在使用中，特别是使用了较长时间发生阻塞时会受到高压降的压力，而此时就需要验证滤芯承受一定压降而无损坏的能力，按照标准要求滤芯部件在0.35MPa压降作用吓，中心管不应有变形，滤芯不应有破裂、穿孔、脱胶等缺陷。（8 8）耐静压破损强度）耐静压破损强度 滤清器在使用中很可能受到发动机在特殊情况下高油压的冲击，此时就需要验证滤清器壳体内承受高油压的能力，按标准要求滤清器在1.5MPa的油压作用下，保持15min，外壳不应有破损和渗油。 对滤清器的性能要求大致也就以上这些，但在上述性能中，滤清效率是对滤清器的最基本的要求，其最低许用值由国家专业标准或者根据

10、发动机本身设计需要规定。而原始阻力是与发动机本身机油流量的要求以及使用寿命有关，此两项是非常重要的，其余的性能则是对滤清器可靠性的要求，即是用来验证或者规范滤清器的质量等。四、旋装滤清器的结构设计四、旋装滤清器的结构设计 1 1、设计依据： （1）根据发动机整机中滤清器布置的空间尺寸； （2）根据发动机功率等计算出滤清器额定流量； （3）确定滤清器使用寿命，即更换周期； （4）发动机在额定功率下的主油道流量和压力； （5）发动机的常用功率和最大功率。 2、设计步骤 （i）先初步估算发动机在额定功率时所需要的机油流量。滤清器的额定流量大致为柴油机马力0.3（L/min） （ii）机油滤芯所需的滤

11、纸面积A(cm)=140160额定流量（这只是根据经验总结的公式计算，得出来的只能是大致的数值） （iii）以估算得到的面积对照发动机上的滤清器布置空间尺寸来选择滤芯的外径D,褶宽b，褶数n，高度H等结构参数。（1 1）滤芯的设计）滤芯的设计 a.结构形式 滤芯的结构是由上、下两片端盖，中心管滤纸等零件组成。常见的旋装式滤芯有：简单型，带旁通阀的和有旁通阀与止回阀的复合滤芯三种型式。绝大多数的旋装机油滤芯都是采用带有旁通阀的型式，对于第三种只有在特定的安装情况下才采用，在后面的止回阀的设计中再详细说明。 b.b.滤芯尺寸的设计与计算滤芯尺寸的设计与计算 纸滤芯基本属于表面过滤，表面积愈大它的通

12、过能力就愈大，使用寿命就愈长，过滤阻力就愈小，因此力求在有限空间内增大过滤面积，其设计要点是使在已定空间内达到容纳滤纸的最大值，从而使滤芯获得较长的使用寿命。一般中小功率内燃机用机油滤清器中纸质滤芯外径不超过120mm，多数在70100mm之间。 目前滤芯普遍采用菊花形横断面折叠方式如图4所示，其主要结构参数有滤芯内接圆上的折距t，滤芯外接圆直径D，滤纸褶宽b=0.5（D-d），褶数n=d/t等，此外还有滤芯的高度H。由此可求得滤芯的过滤面积：A=2bHen cm，式中：He为滤纸的有效高度。 图3，滤芯横剖面（2 2）旁通阀的设计）旁通阀的设计 旋装式机油滤的旁通阀是设置在滤芯的下端，与滤芯

13、下端盖一起构成一组件如图4所示。在这里需要提醒的是，旁通阀的开启压力与漏油量是机油滤清器性能中必检的项目，因为它对滤清器的使用寿命有一定的影响。在现在常见的旋装式机滤中旁通阀的开启压力一般在0.20.25MPa范围内。性能好的旁通阀在开启后能迅速通过发动机主油道中所需要的机油流量，使滤前到滤后的压降很快降低到使旁通阀关闭并呈密封状态，即是应使旁通阀开启的时候尽可能的短，减少未经过过滤的机油流入发动机中。要做到这点就是在设计时旁通阀时要做到开启压力公差小，开启后的通油能力大。 图4.旁通阀组件（2 2）止回阀的介绍）止回阀的介绍 （i i）止回阀的功用）止回阀的功用 旋装式机油滤清器 在发动机上

14、可以水平位置和倒置安装，在这种安装状态下，发动机在停车后滤清器壳体内的机油会逐渐流失，当发动机再次启动时只有先将机油充满滤清器壳体后才能使机油进入主油道，这样就会导致主油道供油时间滞后，发动机各运动件也会因此容易产生干摩擦而造成磨损，尤其是在冬季冷起动时各轴承间需要及时得到润滑所需的机油。所以必须使旋装机油滤清器的壳体内始终保持有充盈的机油。为避免上述中情况的发生，就有必要设置技术状态符合要求的止回阀。大致情况可参照图5. （ii）止回阀需注意的问题 对于止回阀的开启压力在一般情况下只要能托住机油重力即可，并应使止回阀在关闭状态时能够密封。止回阀的漏油量应符合技术要求的规定，如果止回阀的开启压

15、力过大，将会导致滤清器内的原始阻力过大的问题。所以在设计时要考虑到此问题。 图图5.5.机油滤清器总成图机油滤清器总成图 五、油底壳的设计构想五、油底壳的设计构想 （1 1）功能及构成）功能及构成油底壳的主要功能是为润滑系统贮存机油和提供机油，与框架一起构成曲轴箱。油底壳总成由两螺塞,一个放油螺塞和一个放油螺塞垫片及油底壳组成，如果油底壳里面无油道的话将没有螺塞。 （2 2）性能要求）性能要求 （i）清洁度3mg （ii）泄露试验合格 （3 3）设计参数）设计参数油底壳决定尺寸的因素为：大端面螺栓定位孔的尺寸由发动机框架的定位孔的尺寸决定；其平面度要求较高，这主要因为油底壳无油底壳密封垫片而直

16、接涂胶。油底壳一般采用铝合金材料以减轻其重量；其工作环境温度一般为150摄氏度，其机油加注量一般是按经验值定出，对于同等排量的汽油机和柴油机来说一般考虑到柴油机有增压器所以柴油机加注量就要比同等排量的汽油机稍微多点。油底壳与框架结合处要求有较高的密封性，所以是采用直接涂乐泰胶进行密封的方式,要求油底壳大端面本身具有较高的平面度。另外还要考虑发动机在整机中的布置，因此在设计和装配油底壳时必须考虑是否与汽车传动轴干涉 （4 4）油底壳的装配设计）油底壳的装配设计 油底壳总成由两螺塞（油底壳内无油道时没有此螺塞）,一个放油螺塞垫片和一个放油锣塞及油底壳组成，各部件装配情况为：在两油道的位置加螺塞，放

17、油螺塞加其垫片拧进放油螺塞孔内。螺塞的规格为M18 1.5,其拧紧力矩为20Nm5Nm；放油螺塞的规格为M16 1.5,其拧紧力矩为25Nm2Nm。装配后要保证油底壳正常工作时不发生漏油和渗油现象。（5 5）测试基本参数）测试基本参数（i）材料检测 利用X射线检测壁厚，偏芯和内在疏松（ii）清洁度检测（iii）泄露试验（iv）目标检测油底壳外观（v） 三坐标检测尺寸（6 6）材料方面的说明）材料方面的说明 油底壳材料采用AlSi10Mg,执行EN1706AC-AlSi10Mg(Fe)DF，采用高压铸造不进行热处理。材料特性要求为：硬度80HB 延伸率1% Rm240Mpa Rp0.2140 M

18、pa，另外材料腐蚀性要求：必须保证运行240小时（目前我们材料部要求为480小时）的不同浓度氯化钠溶液的喷雾试验。 六、油底壳的设计过程六、油底壳的设计过程 （一）油底壳设计要点（一）油底壳设计要点 （1）按润滑系统要求的机油容量及整机中的边界条件来确定油底壳的外形尺寸； （2）最高设计油面不得与连杆轨迹相碰，其间隙不小于8mm； （3）整机S K E LO N , 确定油底壳与其它部件的接口尺寸； （4）放油螺塞设在油底壳最低点，以便放净机油，放油后残存油量应不多于50ml （5）毛坯制造方法是沙模还是高压铸造，采用铝合金压铸时壁厚一般是3.5mm，采 用沙模时壁厚为4.5mm。 （二）油底壳的建