自2008年7月1日起，全国3.5t以上柴油车都要求达到国Ⅲ排放标准。控制柴油车尾气排放主要是通过优化设计燃烧系统、实行电子控制精确喷射、提高柴油喷射高雾化要求以及EGR后处理技术等来实现。其中，滤清器的作用不可小视。燃前过滤技术的提升是确保高效燃烧的前提。

其中，机油清洁度可以通过选取过滤精度高、容尘量大的滤材以及提高机油滤清器零件清洁度来保证；空气清洁度可以通过选取高级别的滤材、加大空气滤清器的容积以及洁净生产来解决；而柴油滤清器的结构和性能会因燃油电控系统的不同而不同，它主要通过清除柴油中的有害颗粒杂质和水分有效地保护电控系统的精密耦件，避免非正常磨损，延长发动机的使用寿命。由于目前我国的柴油总体质量在短期内无法达到国Ⅲ标准油的要求，因此对柴油滤清器的结构、功能配置、容积、过滤精度及强度等方面提出了更高的要求。

柴油滤清器设计中需要考虑的因素

1.电控系统形式

电控柴油喷射系统的具体形式有很多种，如高压电控共轨泵（见图1）、电控单体泵（见图2）、电控分配泵、电控泵喷嘴系统和电控直列泵等。目前国内电控系统市场主要被国外供应商所垄断，如博世的电喷共轨系统，电装和德尔福的电喷共轨系统和电控单体泵系统等。

图1  高压电控共轨泵

图2  电控单体泵剖面图

2.国Ⅲ排放标准对柴油的要求

因为电喷系统的精密偶件间隙很小，仅有1.5～3μm，研究机构的试验证明，小于间隙尺寸的杂质粒子不会对精密偶件产生磨损，因此必须对柴油中3μm以上的杂质颗粒进行清除，这样才能避免因柴油杂质引起的供油下降、雾化不良、油耗增加、功率下降及排放恶化等一系列严重后果。此外，因为柴油中的水分极易锈蚀油泵、油嘴等一系列关键部件，影响正常喷油，所以国Ⅲ标准对柴油中的水分清除要求十分严格。

3.对油温、供油量的要求

由于电控系统喷油压力很高，一般都在130MPa以上，所以工作时油温就会比较高，轻型车一般可以达到80℃，重型车最高可达125℃。高温不仅会加速磨损，还容易产生沥青、焦油等物质，使油品恶化。所以必须提供数倍于同等功率老机型要求的供油量，一方面冷却降温，另一方面稳定油压。

4.对过滤精度的要求

通过对博世公司产品的分析，匹配4～6缸柴油机的共轨系统对不同车型、不同路况下柴油滤清器的过滤精度要求是不同的，如下所示。

在较好的路况和油品环境下：

轻型车：按使用B10寿命30万km设计，要求颗粒≥5μm时，过滤效率≥78%；颗粒≥10μm时，过滤效率≥93%。

中型卡车：按使用B10寿命50万km设计，要求颗粒≥5μm时，过滤效率≥88%；颗粒≥10μm时，过滤效率≥97%。

重型卡车：按使用B10寿命100万km设计，要求颗粒≥5μm时，过滤效率≥93%；颗粒≥10μm时，过滤效率≥98%。

在较差的路况和油品环境下：

轻型车：按使用B10寿命30万km设计，要求颗粒≥5μm时，过滤效率≥96.5%；颗粒≥10μm时，过滤效率≥99%。

中型卡车：按使用B10寿命50万km设计，要求颗粒≥5μm时，过滤效率≥98%；颗粒≥10μm时，过滤效率≥99.5%。

重型卡车：按使用B10寿命100万km设计，要求颗粒≥5μm时，过滤效率≥99%；颗粒≥10μm时，过滤效率≥99.8%。

可以看出，恶劣环境下重型卡车对柴油滤清器的过滤精度要求是非常苛刻的。

5.对柴油滤清器的阻力和使用寿命的要求

电控系统对柴油滤清器的阻力和使用寿命也有比较严格的要求，所以要充分考虑滤材的结构和有效面积。

6.不同配置系统及柴油滤清器性能参数要求

因为共轨系统和单体泵工作时的油压都比较高，有利于自排气；直列泵和分配泵在供油系统的柴油滤清器上应设置手压泵，有利于柴油滤清器罐筒内空气的排除。但两者有很大的不同。

（1）大多数共轨系统的喷油泵和输油泵集成为一体，所以其配置的柴油滤清器在负压下工作，如果带有手压泵更方便排气。

（2）共轨系统的泵油量较相同匹配的单体泵要小，其低压管路中的油温和油压也比单体泵低，单体泵的低压油路瞬间峰值可达1MPa。

（3）单体泵的柱塞偶件间隙比共轨系统稍大，对过滤精度的要求没有共轨系统高。

（4）和共轨系统及单体泵相比，直列泵对柴油滤清器的要求低得多。例如，同样是4102柴油机，对于3～5μm的颗粒，如果选装单体泵，柴油滤清器的过滤效率达到85%～90%就可以；而选装共轨系统时，柴油滤清器的过滤效率则要求达到95%以上；对于分配泵，柴油滤清器的过滤效率要求达到85%以上；直列泵则低得多，一般过滤效率在65%以上的柴油滤清器就能使用。但是对水分离的要求，除直列泵较低外，其余几种形式都应该达到95%以上。

7.使用地域的不同要求

环境温度的高低也将直接影响柴油机电控系统的正常工作，所以根据使用地域的不同，必要时可以在柴油滤清器上加装油温加热或冷却装置。

8.对水分离能力的要求

柴油滤清器的油水分离能力要强，在水分离柴油滤清器的底部要有足够的蓄水空间和自动水位报警装置。

设计方案

在柴油滤清器的设计过程中，需要综合考虑以上各种因素，只有这样才能更好地保护燃油电控系统正常工作，提高柴油机的可靠性，从而延长汽车的使用寿命。

1.配置形式

（1）建议按照粗滤器+精滤器两级串联布置（见图3）。

图3  采用多级滤清设计的最佳过滤系统

（2）对于共轨系统，柴油精滤器或粗滤器配带一个手压泵，粗滤器带自动水位电子报警器和放水阀，销往北方的车辆需配装自动温控加热装置。

（3）对于单体（组合）泵系统，柴油精滤器安装在输油泵与高压泵之间；柴油粗滤器安装在输油泵之前（进油端），带手压泵更利于排气，配装自动水位电子报警器和放水阀，销往北方的车辆配装自动温控加热装置。

2.柴油粗滤器

对于柴油粗滤器（见图4）的具体要求是：耐油压0.4MPa不泄漏；零件材料耐温范围为-40℃～125℃；滤材的水分离效率达95%以上；10μm以上效率应大于85%。

图4  柴油粗滤器

（1）对于功率为110kW左右的柴油机，在额定流量点，压力降控制在8kPa以下，底部要留有足够的蓄水容积，占总容积1/4以上；对于共轨系统，粗滤器容积要求在0.8L以上；对于单体泵，容积要求在1.3L以上；分配泵和直列泵则要求容积在0.6L以上。

（2）对于功率在220kW左右柴油机，在额定流量点，压力降控制在10kPa以下；对于共轨系统，粗滤器容积要求在1.4L以上；对于单体泵，容积要求在1.9L以上；分配泵和直列泵则要求容积在1.0L以上。

3.柴油精滤器

（1）根据空间大小，可以采用一只大的精滤器，或将两只小的精滤器并联使用。兼顾精细过滤和大的容尘量，必须选用两层复合滤材。对于精滤器（见图5）的要求是：耐油压1.5MPa不泄漏；零件材料耐温-40℃～125℃。

图5  柴油精滤器

对于单体泵和共轨系统（四缸机），其过滤精度满足：3～5μm颗粒的过滤效率≥95%；5～10μm颗粒的过滤效率≥98%。

对于共轨系统，在恶劣环境下重型车用机型过滤精度满足：3～5μm颗粒的过滤效率≥98.5%；5～8μm颗粒的过滤效率≥98.9%；8～10μm颗粒的过滤效率≥99.6%。

对于分配泵，一般而言，3～5μm颗粒的过滤效率≥90%。

对于直列泵，一般而言，3～5μm颗粒的过滤效率≥65%。

（2）滤材的挺度、耐破度等都比原来的要求高出1～2倍。

（3）对于功率在110kW左右的柴油机，在额定流量点，压力降控制在12kPa以下。共轨系统：流量在200L/h左右，容积在0.8L以上；（组合）单体泵：流量在360L/h左右，容积在1.4L以上；分配泵和直列泵：容积在0.5L以上。

（4）对于功率在220kW左右的柴油机，在额定流量点，压力降控制在15kPa以下。共轨系统：流量在450L/h以上，容积在1.6L以上；（组合）单体泵：流量在600L/h左右，容积在1.8L以上；分配泵和直列泵：容积在0.9L以上。