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电喷柴油机燃油的净化技术

放大字体  缩小字体 发布日期:2017-09-16  来源:中国挖掘机械网  浏览次数:254
核心提示:柴油机采用电喷技术后,得到了节能、高效、环保及方便维修的肯定评价,但众多用户却抱怨电喷发动机故障频发,换件费用高昂。电喷发动机的常见故障是启动困难,动力下降,更换一次喷油器或供油泵,动辄花费数万元。究其原因,流行的说法是“车油不配套”,国产柴油机质量差。
       柴油机采用电喷技术后,得到了节能、高效、环保及方便维修的肯定评价,但众多用户却抱怨电喷发动机故障频发,换件费用高昂。电喷发动机的常见故障是启动困难,动力下降,更换一次喷油器或供油泵,动辄花费数万元。究其原因,流行的说法是“车油不配套”,国产柴油机质量差。笔者认为关键在于柴油提炼出厂后,污染问题没处理到位。

世界燃油组织(WWFC)确认,全球有一半的燃油在零售过程中,没有达到 ISO18/16/13 的污染等级。面对复杂的电喷燃油系统,则需要比以往更高质量的清洁柴油,特别是在污染等级和含水量方面的要求更高。

柴油污染关键指标

固体颗粒污染等级

合规的柴油在出厂时,按国标“普通柴油”(GB252-2011)或“车用柴油(IV)”(GB19147-2013)的规定,机械杂质为“无”。测定时可用目测法,将油样注入 100mg 的玻璃量筒中,在室温下定性观察,应当透明,没有悬浮和沉降的杂质。需要定量测定时,按GB/T511 检测。

柴油在储存、运输、保管的过程中,如果混入尘土、砂子、金属锈渣等机械杂质,就会受到污染。燃油中的机械杂质在高油压作用下,会造成供油泵剧烈的磨料磨损和喷油器的堵塞、卡死。此外,柴油若储存不当或存放时间过长,油中的烃类经过热空气流的蒸发、氧化、聚合及缩合作用,或者与水和金属发生化学反应,就会生成深色的粘稠状胶质。这些残留胶质非常有害,容易堵塞柴油滤芯,受热分解后会阻塞喷油器。

为了控制柴油的固体颗粒(无机的机械杂质和有机的残留胶质)污染,可采用自动颗粒计数器监测,确保加注到油箱中的柴油符合 GB18/16/13 的污染等级。

图1所示污染等级,是按GB/T14039 确定的。它是一组分布统计的数据。第一个代码“18”表示每毫升

柴油中尺寸≥ 4μm 的总颗粒数不超过1900 个;第二个代码“16”表示每毫升柴油中尺寸≥ 6μm 的总颗粒数不超过 700 个;第三个代码“13”表每毫升柴油中尺寸≥ 14μm 的总颗粒数不超过 60 个。

采用激光自动颗粒计数器四通道测量,1μm 的灵敏度,既可取样检查也可在线监测。

水分含量

合规的柴油出厂时,按国标“普通柴油”(GB252-2011)或“车用柴油(1V)”(GB19147-2013)和规定,水分(体积分数)在0.03% 以下,认作“痕迹”。测定时可用测法,将油样注入100mg 的玻璃量筒中,在室温下定性观察,应当透明,没有悬浮和沉降的水分。需要定量测定时,按 GB/T260 检测。

柴油在储存、运输、的过程中,如果混入水分,就会造成柴油的水污染。水污染引起金属锈蚀,弱化滤芯的过滤能力,降低柴油的油膜强度,使输油泵、供油泵及喷油器磨损加剧,甚至拉伤、烧结。

柴油中的含水量可用水分仪测定。图 3 所示水分检测仪可用于在线监测。

三种净化技术

沉淀过滤净化

安装在柴油机上的柴油过滤装置,虽然具有脱水滤清的功能,但是藏垢纳污的能力有限。受到污染的柴油,应在加注到油箱之前,预先进行净化处理。

传统的多级过滤方法,是从油槽车到油库的油罐卸油时、从油罐到加油车装油时、从加油车(加油站)到用户的油桶或柴油机油箱加油时,都采用开式滤网或织物进行过滤。

柴油净化的最简单方法,便是利用油罐或油桶,将待用的柴油静置 72 ~ 96h 沉淀。

混入柴油中的水分有 3 种形态:①溶解水,存在于烃类化合物的分子之间的空隙内。水在油中的溶解饱和度很小。在温度低时,溶解水就会析出,变成悬浮状态的水。②悬浮水,以微小水滴悬浮在油中,会造成柴油的乳化,而且难以用沉淀的方法去除。③游离水,以较大的水滴混合在油中。由于水比柴油的比重仅大 15% 左右,游离水静置的沉淀速度很慢,要等 3 天后,游离水才会以水垫的形式沉于油罐的底部。

沉淀过滤净化的方法,要占用两个以上的油罐(油桶),沉淀时间要足够长,过滤的手续繁复,对于大量用油的矿山和大型工程项目并不合适。沉淀过滤净化法不能有效分离悬浮水,当要求非溶解水小于 1000ppm 的含量、过滤精度 4 ~6μm,限制去除固体颗粒达到 GB18/16/13 的净化指标时,在技术经济上受到了限制。

凝聚过滤净化

固体颗粒污染净化是一种固液分离技术。只要过滤装置采用绝对过滤精度 4υm 的合成纤维材料作滤芯,单位体积柴油中净化前后的平均颗粒数之比(多通试验的平均过滤比)β 值达到 200,就能确保 GB18/16/13 的污染等级。

水污染净化要求同相分离,技术上有一定难度。如果采用真空脱水装置,工艺复杂成本高。

英国爱伦公司、德国法笛公司等研制的凝聚过滤装置的原理如下:柴油中悬浮水在通过亲水性的纤维滤网时,会发生吸附、碰撞而凝聚成水滴较大的游离水。在层流条件下流动时,大部分游离水会较快沉降下来,少部分未沉降的游离水通过聚四氟乙烯材料的分离网疏水之后,就能有效地分离油水,确保柴油含水量小于 0.1%。

卡彼勒公司的净化系统如图 2 所示。这类系统有四种规格:最大燃油流量 1136L/min 和757L/min 的 4 种适合快速加油站作业,379L/min和 190L/min 的两种既可作常规油罐过滤装置,也可安装在运油车上手动加油。国产的几款小型柴油净化装置如图 3 所示。

机内净化

主机厂或发动机厂家在随机使用维护说明中,都列有关于燃油系统点检和定检的详尽作业要求。有几个问题需要厂家技服人员提醒用户注意。

改掉早上加油的不良习惯

在每天结束作业后补加柴油,可以减小油箱的存气空间,避免油箱内空气中湿存水因昼夜温差变化而凝结成水滴混入水中,同时,也可使油箱中的柴油有时间沉淀杂质及水分(参看图 4,需在第二天早

上作业前排污)。总之,要养成油箱满油过夜的习惯。

慎重代用原厂滤清器

原厂设计或选用的柴油油水分离器、粗滤器,细滤器,都按ISO4020 标准进行了性能试验,包括污染等级试验、气泡试验、压差试验、多通试验、水分离效率试验、破损试验、总成破损试验、脉动压力试验和疲劳试验。

柴油滤清器的性能按上述试验结果评定等级,包括过滤效率、寿命、流量、水分离效率及破损压差的等级。如果认为安装尺寸可以互换而代用了不合格的滤清器或滤芯,就达不到原设计的过滤能力和过滤效率。当然,过了质保期的发动机,也尽可选用性能等级与原厂相近的国产柴油滤清器。

图 1 柴油的污染等级代码

图 1 柴油的污染等级代码

图 2 <a href=http://product.d1cm.com/brand/caterpillar/ target=_blank>卡特彼勒</a>燃油净化系统

图 2 卡特彼勒燃油净化系统

图 3 小型净油器

图 3 小型净油器

图 4 柴油箱通气与积水

图 4 柴油箱通气与积水

(《工程机械与维修》田少民 邓焮天)

 
 
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