自动变速箱油滤器基本过滤性能试验方法改进研究

李开放

(航空工业(新乡)计测科技有限公司，河南新乡 453019)

0 引言

随着汽车工业的飞速发展，汽车用户和厂家对自动变速箱的可靠性越来越重视，使得市场上对自动变速箱油滤器的基本过滤性能进行检定的需求越来越多。变速箱油滤器是专门用于清除润滑油中的金属颗粒、碳沉积物等杂质，以减少变速箱运转部件摩擦的过滤器，其过滤性能的优劣直接决定了变速箱的稳定可靠性和使用寿命。作为变速箱润滑系统的关键部件，自动变速箱油滤器的基本过滤性能已成为自动变速箱的核心指标之一。

过滤器基本过滤性能主要是过滤精度、纳污容量、冒泡点压力、压差[1]，其中最重要的是过滤精度和纳污容量。如何准确、有效地对两种自动变速箱油滤器的基本过滤性能进行对比，目前各实验室和油滤器生产商普遍采用的试验标准为SAE J 2312-2013《自动传输进气口过滤器试验规程》[2]。其试验原理与GB/T 8243.12-2017[3]、ISO 19438-2003[4]、GB/T 18853-2015[5]等多次通过试验方法相同，针对采用SAE J 2312-2013对自动变速箱油滤器的基本过滤性能进行多次通过实验时遇到的问题探究,并对试验程序进行改进，从而使试验结果的可比性更高。

1 改进前试验方法

为了评定两种不同滤材制作的变速箱油滤器(1号和2号)的基本过滤性能优劣，某主机厂将两款油滤器送至此实验室，要求按照SAE J 2312-2013的试验程序进行基本过滤性能试验(平均过滤效率，纳污容量)，其他试验条件相同，试验要求及试验参数见表1。

表1 SAE J 2312-2013试验参数

最终由于试验时间过长，油滤器在远未达到其极限压差的情况下，系统中残留的污染物浓度超过试验台在线颗粒计数系统的重合误差极限，两个试验分别被迫停止。

2 原因分析及方法改进

由于变速箱内的最小齿轮组只对粒径不小于20 μm(c)的污染物有明显的污染敏感度，因此变速箱油滤器是一种对粒径不小于20 μm(c)的颗粒污染物有明显过滤效果的粗滤装置。而变速箱油的黏度又比机油还高，为了在其使用周期内将过滤后的变速箱油轻松输送至各变速箱元件，它还必须具有流量阻力小和恒定的特点：即在整个使用周期内，初始阻力小，且随着纳污量的增加，流量阻力变化不大。

试验过程中，为了保证注入的污染物中有一定浓度的大颗粒，避免测得的过滤效率波动较大，标准推荐选用的上游质量污染度一般较大，为25 mg/L的ISO CTD试验粉尘。按照该浓度进行SAE J 2312-2013的试验程序，污染物不断从外界加入试验系统，而油滤器只能滤除粒径不小于20 μm的部分颗粒，未被滤除的颗粒都会在试验系统中反复循环并多次通过油滤器，随着试验的进行，系统内污染物的浓度大幅增加，在试验台的在线计数系统达到其重合误差极限后，仍未达到油滤器的极限压差，这才导致试验被迫停止。

结合油滤器的特点，如何在上游质量污染度较大的情况下避免计数误差，同时有效地测试油滤器过滤效率，经查阅相关的试验标准，发现采用SAE J 1985-2013《燃油滤清器 初始单通道功效试验方法》[6]可以避免上述情况。SAE J 1985-2013与SAE J 2312-2013试验方法的主要区别是：SAE J 1985-2013要求的试验时间只有60 min，不会对试验台造成较大损耗；另外在试验件的下游安装了一个绝滤器，试验过程中，未被试验件滤除的颗粒物，全部被绝滤器吸收，从而保证试验件上游的污染物浓度始终恒定，避免了污染物浓度在实验过程中逐渐增加，超过在线计数系统的重合误差极限。而且选用与SAE J 2312-2013相同的上游质量污染度浓度，完全可以保证粒径不小于20 μm的颗粒数浓度，不会引起试验台计数结果的较大波动，所以试验的上游质量污染度不变，仍选用25 mg/L。

但是选用SAE J 1985-2013对油滤器过滤效率进行试验的过程中，油滤器下游的颗粒污染物都被绝滤器滤除，不能对同一个样件进行纳污容量的测试。还是需要采用SAE J 2312-2013对单个油滤器的纳污容量进行评定。由于之前在选用25 mg/L的上游质量污染度进行油滤器纳污容量试验时，需要达到较高的油滤器滤芯极限压差，油滤器的过滤效果不明显，造成试验时间过长，对试验台核心元件有较大损耗。为了减少试验台的磨损，降低试验成本，决定将上游污染物浓度改为50 mg/L。

按照改进后的试验方法对自动变速箱油滤器的两个基本过滤性能(平均过滤效率、纳污容量)分别进行试验和对比，即采用SAE J 1985-2013进行油滤器的过滤效率试验和采用SAE J 2312-2013进行油滤器的纳污容量试验，试验参数见表2。

表2 改进后的试验方法和试验参数

3 试验结果

为了验证改进后试验方法的可行性和试验结果的可对比性，实验室要求厂商将1号和2号的代表性产品分别寄送2件，按照表2所列举的试验方法和试验参数进行比对，试验结果对比如图1—图3所示。

图1 油滤器原始效率对比

图2 两种油滤器压差-时间曲线图

图3 两种油滤器的纳污容量对比图

由图1可知，在60 min的试验时间内，1号变速箱油滤器对同一粒径颗粒的原始效率相对于2号都高。

由图2和图3可知：达到相同滤芯极限压差，1号变速箱油滤器所需的时间更长，且其纳污量也比2号更大。综上所述，推荐主机厂选用1号油滤器。

4 结论

结合自动变速箱油滤器的自身特点，通过对SAE J 2312-2013《自动传输进气口过滤器试验规程》进行适当改进，使油滤器的过滤性能试验结果更加具有可比性，方便用户对其过滤性能优劣进行评价。在对滤芯进行性能试验时，应更多参考产品的自身特点，灵活选用试验标准，使得试验结果可比性更高，方便客户甄选和改进。