为满足日益严格的柴油机排放和噪音法规要求，电喷柴油机在工程机械中被大量采用。电喷柴油机采用高压喷射系统，喷射压力通常为：160～200Mpa或更高，而且高压喷射系统中的各个柱塞偶件和外部零件精密度都很高，喷油嘴喷孔直径小，对柴油中的沉积物比较敏感。柴油中的杂质在高压的作用下高速冲击喷油嘴，很容易造成喷油嘴的磨损和堵塞，使之无法正常工作，引起柴油机燃油消耗量增加、柴油机功率下降、噪声更大、怠速不稳定、排放增加等一系列问题。而且工程机械设备在施工地点加油时大多是在工作现场进行，由于工作环境恶劣存在着二次污染（包括油罐、油桶、油枪、油管的污染、施工现场的环境污染）。因此在机械设备自有的燃油系统上加装一级过滤器。但并没有达到很好的效果，一级过滤器只能过滤一部分杂质。而水分确过滤的太少，有的水分还会进入燃油系统导致无法正常工作。之后进行改造加装的一级过滤器为双重过滤，但过滤效果也只能达到80%左右。由于油箱内根据环境的湿度同，产生的积水量也有所不同，只靠机械设备自有的过滤系统是无法达到过滤水份的效果的，需要采取必要措施减少柴油中的杂质，保持喷射系统清洁，延长喷油器的使用寿命，使喷射系统长期处于良好工作状态。
1、我国柴油品质现状
长期以来，柴油的高度净化一直是工程机械行业的一个难题。虽然目前进口工程机械和我国使用柴油机的工程机械也都装了起净化作用的滤芯器，但是效果并不尽人意。如何能更有效地滤除柴油的杂质、胶质、沥青质、腊质及水分，是很多工程机械管理人员头疼的问题，日益受到人们的重视。
众所周知，工程机械设备的动力总是靠柴油发动机供给的，而动力是依靠燃油的燃烧将热能转化成动能的过程。在科技日益发展的今天，之前的蒸汽机发展演变为今天的电喷发动机。燃油的纯净直接影响到发动机的使用性能和寿命。而在国内的燃油品质一直是大家关心和热议的话题。近十年来，我国炼油企业在柴油产品生产上面临着两个方面的问题，一方面是柴油产品供不应求，另一方面是产品质量难以提高。为了多生产柴油，各炼油企业大都以增加催化裂化柴油为主要手段来缓解市场的供需矛盾。然而催化裂化柴油是柴油产品的非理想调合组分，其硫、芳烃含量、十六烷值低，必须经过深度的氢精制或氢改质等手段才能降低其芳烃含量，提高十六烷值。由于受到生产装置结构的限制，各炼油企业目前还没有能力将全部催化裂化柴油进行深度精制或改质，这样就造成了我国柴油品质一直处于低水平状态。
GB/T19147—2003对我国现行车用柴油做出了规定，如表1所示。在国际上，由AAMA、ACEA等共同起草的面向21世纪的“世界燃料规划”（如表2所示），按不同地区排放法规要求的苛刻程度分为4内等级，世界上最清洁的柴油出现在北欧的瑞典，因此可认为欧洲柴油的发展代表着世界柴油的发展方向。瑞典I级柴油标准是目前世界上最为严格的柴油标准，柴油硫含量达到10μg／g，总芳烃含量不大于5v％，多环芳烃（PNA）含量不大于0.02v％。
现阶段欧盟国家执行车用柴油标准EN 590。由于欧洲国家众多，同汽油标准一样，欧洲EN 590标准也由两部分组成，第一部分限定了硫含量、多环芳烃、闪点和灰分等指标的最大限值。第二部分根据气候和地域，将柴油按温热气候和北极气候，以柴油低温流动性为依据划分成不同的规格和等级，分别制定了相应的密度、运动粘度、十六烷值等控制指标。EN590/10PPM柴油标准见表3。
以上三个表格中不难看出国市场销售的轻柴油的硫含量主要集中在0.1%~0.2%之间，含量<0.05%的仅占8%，十六烷值反映了轻柴油的燃烧性能。十六烷值高，不仅降低燃烧噪音，同时还可减少HC、CO、NOx的排放量，因此，提高十六烷值可有效地减少环境污染。国内十六烷值≤46左右，欧盟规定1996年柴油十六烷值≥48，2000年≥51；日本规定柴油的十六烷值≥45。我国与世界发达国家柴油水平相比，轻柴油十六烷值处于中等水平，硫含量的控制上还需进一步努力。
结合工程机械施工的环境及机械的结构，我们发现，机械在不同环境使用的燃油都存在不同程度的二次污染情况。根据所处的环境存在不同的湿度。机械在工作停置后，燃油箱内会产生不同程度的积水和杂质，而机械设备原有的燃油过滤器不能完全满足过滤的需求和标准。由于柴油本身的污染非常严重就造成了一个现象——高级柴油预过滤无法正常使用，劣质柴油滤清器损伤发动机，从而造成了柴油发动机使用寿命短、故障频率高、维修费用大、柴油耗量大、尾气黑烟大的普遍现象。机械设备的电喷发动机对机械设备燃油的品质要求很高，电喷发动机的喷油嘴是高科技的核心产物，一但有水份和杂质进入燃油系统，那将导致喷油嘴和油泵不同程度的损坏。保持燃油的纯洁，迫在眉睫。
2、燃油预过滤系统
2.1、工程机械设备安装燃油预过滤系统的结构组成及工作原理。
如图1所示，燃油预过滤系统工作原理是：在工程机械设备的燃油箱底部开一个孔，装配一个三通阀，连接油管至一个大功率的燃油泵，然后再连接到一个大容量的油水分离过滤器，燃油通过油管输送到一个小油箱内，再由小油箱输送到发动机，最后燃油再通过油管回到燃油箱的过程。以达到过滤燃油中的水分及杂质的效果，从而保护了发动机的喷油嘴不受到水分及杂质的侵蚀，延长喷油嘴的使用寿命，适当延长发动机保养维护周期，降低设备维修、保养成本的目的。
2.2、油泵
油泵为齿轮输油泵，抽取柴油时流量大，自吸力强，工作前不需要灌泵，耗电少，噪声低。泵内自带一个过滤网，油泵不容易堵塞烧毁电机，泵套端面内衬及齿轮采用优质钢材制造，转子为耐磨材料，使得泵的所有摩擦接触面具有超强的耐磨性能，牢固耐用，故障率底，使用寿命长，容易维修，安装方便。油泵正反转均能输送柴油，不会损坏零件，即使长期不使用，只需清洁滤网后使用也可灵活地照常启动。
油泵的技术参数如下所示：
油泵型号：E—8012M—2
电流：0.8—1.8（A）
最大流量：80—160（L/h）
品牌：KAILE
压力：0.02—0.1（mpa）
电压：6—24（V）
类型：油泵油嘴
2.3、过滤器
该过滤器属于美国原装进口件。过滤器采用过滤精度为120µm的进口过滤材料，流量能够达到要求。而且过滤器上自带一个手油泵。当油路中有空气进入时可以通过手油泵进行排放。更换滤芯只需更换滤芯器部分，无需更换总成。
油水分离器的技术参数如下所示：
（1）、品牌：REPLACEMENT PARTS（派克）
（2）、规格型号：R120T油水分离器
（3）、最大流量：120gph，545Iph
（4）、油孔尺寸：M16 1.5
（5）、高度：355.2±2.0mm
（6）、宽度：121mm
（7）、过滤孔尺寸：10micron
2.4、安装燃油预过滤系统的特点
燃油预过滤系统安装在工程机械设备上，利用设备自身24V电源驱动油泵电机，无需自带电源，其油泵与油管连接口处装配耐压力为：0.1～0.3MPa的“O”型密封圈，防止漏油现象发生。在二级过滤器尾部安装一根塑料管，将过滤后的杂质及水分排放到一个存储箱内，解决了排放废弃物的问题。将油泵固定安装在一个与发动机保持相对较远而且无振动的位置，以解决油泵过热、抖动的问题。用卡环的卡口位置将连接油管固定住，再将卡环的另外一端固定在机体之上。以解决油管抖动的问题。若机械设备设备自带的油泵出现故障时可直接连接预过滤系统，以作应急使用。
3、结束语
由于国内滤芯器生产企业，无论是在工艺装备。检测手段，还有在过滤材料等方面，与国外发达国家相比均存在较大差距，国产高精度柴油滤芯器一直是国内柴油机的薄弱环节，而且国内柴油品质一直是影响电喷柴油机使用寿命的关键因素，国内柴油品质与世界发达国家柴油水平相比，差距还很大。近年来电喷发动机不断推广运用使得对柴油及滤芯的品质要求越来越高。为了更好的保护好电喷发动机使其延长使用寿命，根据实际的工作环境不断总结经验发现问题，故研究出了一套燃油预过滤系统安装在工程机械设备上。经过试验证实，通过使用该系统，能够过滤柴油中的98% 以上的机械杂质、胶质、沥青质和水分，将发动机系统滤芯器的更换周期延长2～3倍，减少燃油消耗5%以上，减少油箱清洗次数，降低电喷发动机喷射系统故障率，减少有害物质的排放，符合国家关于节能减排的政策法规，还可以减少设备的使用成本，增强设备的使用可靠性。因设计时考虑到系统小油箱安装位置受限，油箱内油温升高时是靠外部风力冷却。这一点在以后的设计中加以完善。
论文作者:马永刚
论文发表刊物:《基层建设》2016年第34期
论文发表时间:2017/3/21
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