ISO 16332:2018与ISO/TS 16332:2006标准对比分析
焦芳敏1，郑万江2
（1.河南工学院，河南 新乡 453000；2.新乡市利菲尔特股份有线公司，河南 新乡 453000）
摘　要：燃油滤清器油/水分离试验很重要。要除去燃油中的水，需要用到燃油滤清器。ISO 16332:2018《Diesel engines-Fuel filters-Method for evaluating fuel/water separation efficiency》是ISO/TS 16332:2006的最新版本，是检测柴油机中燃油滤清器油水分离效率的重要标准之一。文章重点介绍了ISO 16332:2018与ISO/TS 16332:2006两个标准的不同之处，并对部分改进作出说明。关键词：燃油滤清器水；标准；对比中图分类号：U464.136.4    文献标志码：A    文章编号：1672-3872（2020）06-0214-02
——————————————作者简介： 焦芳敏（1989—），女，河南新乡人，硕士，助教，研究方向：
机械制造及其自动化。
燃油中的水分能直接引起零件腐蚀，使油嘴堵死，有时还会造成喷油泵失效。有资料显示，由水引起的柴油机供油系统的故障率高达40%。燃油中的水有三种存在形式：溶解水、乳化水、游离水。其中，游离水对现代柴油机燃油系统危害极大。
1  燃油滤清器油水分离的评定标准
滤清器的油水分离试验可以获取准确的油水分离效率，帮助客户准确掌握滤清器的分离能力，为产品的研发和改进提供强有力的数据支撑。目前国内外燃油滤清器的油水分离标准如下。
1）SAE J 1488-2010  Emulsified Water/Fuel Separation Test Procedure。
2）SAE J 1839-2010  Coarse Droplet Water/Fuel Separation Test Procedure。
3）ISO/TS 16332:2006 Diesel engines-Fuel filters -Method for evaluating fuel/water separation efficienc。
4）ISO 16332:2018 Diesel engines-Fuel filters -Method for evaluating fuel/water separation efficiency。
5）《汽车柴油机燃油滤清器试验方法》（GB/T 5923-2010）。
6）ISO 4020-2001  Road vehicles-Fuel filters for diesel engines-Test methods。
7）《汽车用柴油滤清器试验方法》（QC/T 772-2017）。其中，《汽车柴油机燃油滤清器试验方法》（GB/T 5923-2010）[1]由中国标准出版社出版，根据ISO 4020：2001重新起草。由于其编制的年代比较早，因此在某些方面已经不能适应当前快速发展的燃油滤清器油水分离试验了。《汽车用柴油滤清器试验方法》（QC/T 772-2017）[2]作为中国汽车行业标准，试验结果具有一定的局限性，很难被广泛认可。SAE J 1488-2010，SAE J 1839-2010和ISO 16332:2018对汽车燃油滤清器油水分离试验各方面的规定都比较详细，且操作性比较强，对数据的处理科学规范，能很好地反映被试滤清器的实际状况。ISO/TS 16332:2006是ISO 16332:2018的早期版本，16332标准具有通用性、可靠性，应用更广泛。
2  ISO/TS 16332:2006与ISO 16332:2018标准
对比
2.1  应用范围
ISO/TS 16332:2006试验方法适用于流量为50～900L/h，具有水分离功能的燃油滤清器（油/水分离器）。
ISO 16332:2018适用于压力侧和吸入侧的滤清器，在压力侧应用细滴径，吸入侧应用粗滴径，应用流量
是
50～1500L/h。
可见，新版本的标准适用范围更加详细、更广[3]。2.2  试验燃油
ISO/TS 16332:2006对试验燃油的要求，按ISO 16889的试验方法测定，加水添加剂60s 后，界面张力应为15±3mN/m。按照ASTM D1401的试验方法，在油温25℃时，对燃油中的水进行沉降试验，经过270±30s 的试验后，若有75%试验燃油能将水分离，则该试验燃油的分离水试验为合格。
ISO 16332:2018的试验用油有两种：F1未处理的加油站燃油，F2标准试验燃油(按附录A 处理的燃油)。其中，F2标准燃油要求如下。F2.1，高IFT：IFT 试验10s 后界面张力为22±2mN/m；IFT 试验60s 后界面张力为20±2mN/m；分离水性能（ASTM D 1401）待测。F2.2，低IFT：IFT 试验10s 后界面张力为13±2mN/m（按ISO 9101）；IFT 试验60s 后界面张力为11±2mN/m(按ISO 9101或性能（ASTM D 1401）描述该燃料的性能。
从两个标准对试验燃油的要求看，2018详细的规定，操作者在测试时有更明确的检测标准。2.3  试验用水
ISO/TS 16332:200620℃时测量，其表面张力应≥70mN/m。
ISO 16332:2018要求清洁的蒸馏水或去离子水，在20℃±1.5℃时测量，其表面张力应≥70～72mN/m。
可见，2018版对试验用水的表面张力要求更加严格。2.4  试验台
ISO/TS 16332:2006测定燃油滤清器油/水分离效率的试验台示意图如图1所示，ISO 16332:2018测定燃油滤清器油/水分离效率的试验台示意图如图2所示。可以看出，试验台最大的不同是2018版中增加了20和22，其中20为DSD 测量装置即液滴尺寸分布测量装置，22为在线水浓度测量装置。2006版是在12处采用人工取样的方式检测水浓度，2018版中除了可以在12处进行人工取样，还可以直接利用22在线水浓度测量装置对试验过程的水浓度进行实时监控。
图1 ISO/TS 16332:2006 测定燃油滤清器
油/水分离效率的试验台示意图
在2018版中，20的目的是检查水弥散装置弥散的水滴尺寸分布是否正确，试验结果更加可靠[4]。2.5  试验条件
2.5.1 试验燃油的体积
汽车滤清器
ISO/TS 16332:2006试验燃油的体积应大于每分钟试验流量QT 的15倍。ISO 16332:2018试验燃油总体积应为试验流量QT（L/h）的20%，最小45L，最大200L。两个版本的试验燃油体积计算不同，在设计试验台进行改造时应注意这一变化，重新计算燃油箱的体积。
2.5.2 水浓度（未溶解水）
ISO/TS 16332:2006标准条件
：1500±75 ppm 体积分数（约
图2 ISO 16332:2018测定燃油滤清器油/水分离效率的试验台示意图
ISO16332:2018标准条件：1500±100ppm 体积分数；可选用条件：20000±1000ppm 体积分数。
可见，两个版本的未溶解水浓度变化不大，2018版的范围更宽一点。在联合对比试验时发现，当水珠弥散装置两侧压差达到规定压差时，油液小水珠的直径跟标准规定略有差别，在新标准中，直接利用DSD 测量装置检查油液中液滴尺寸分布状况，只要达到标准规定的滴径分布即可。
3  结束语
新版本较老版本改进了许多，对数据的分析比较详实，尤其是对滴径分布DSD 进行了详细的分析，使得标准执行者能更好地执行，整个试验过程中数据更加直观。ISO 16332:2018试验方法在评定燃油滤清器的分离效率的可操作性强，能很好地反映被试燃油滤清器的状况，值得推广应用。
参考文献：
[1]GB/T 5923-2010，汽车柴油机燃油滤清器试验方法[S].[2]QC/T 772-2017，汽车用柴油滤清器试验方法[S].
[3]王秉杰.影响燃油滤清器油水分离效率准确性的因素[J].内燃机
与配件,2011(2):21-25.[4]焦芳敏.柴油滤清器油水分离试验台的开发和仿真[D].西安：长
安大学,2016.
（收稿日期：2020-2-13）
STL 文件，同时打开UG 软件之后，新建系，将三维数据按照比例进行缩放，并且选择ABS 材质，利用3D 打印机完成模型试制。针对上述三个模型结果发现拓扑优化数据可通过3D 打印技术进行呈现，比如高自由度，台阶倾角等。通过对三个模型设置重量进行统一称重，分别显示原始模型，建模优化模型和拓扑优化模型质量分别为360、246和250g。采用建模优化模型时能减轻3.6%的材料重量，采用拓扑优化模型时能缩减30.5%的材料重量，可以发现采用这两种建模优化方式能显著缩减25%以上的材料使用量。
根据上述构建的模型需要进行模型分析，将拓扑优化和建模优化获得的数据进行UG 荷载和仿真性分析，将得到变形位移和强度分析结果。从强度分析角度上来看，通过对两个数据模型应力分析结果发现，在红领域中显示最大应力，经过建模优化和拓扑优化之后，最大应力分别可达到103和81MPa。从变形位移角度分析，经过拓扑优化和建模优化之后进行应变分析，在红区域内显示最大变形量。可知建模优化和拓扑优化之后两个数模的最大位移分别达到0.74和0.73mm。结合材料学定义，可以发现塑性钢材应力是与屈服强度极限具备下列关系：
[δ]=δs/n                  （4）屈服强度极限需要根据工业机器人的运行环境，采用钢
材型号为316L，屈服强度能达到170MPa。在安全系数方面通常塑性材料取值为1.2～2.5，结合本零件的设计经验以及其实际应用环境，最终选取值为2。从许用应力角度上来看，塑性材料许用应力是以屈服极限作为基准的，能有效控制结构变形，使其处于弹性变形范围内，可通过安全系数来保障强度可靠性，通过研究发现这种型号的钢材使用应力可达到85MPa。
4  结束语
文章通过进行模型试制最终发现采用建模优化之后能缩减31.6%的材料，而使用拓扑优化之后能缩减35%的材料使用量，采用这两种轻量化设计能显著降低材料使用量，且达25%以上。通过模型仿真分析，结果发现相比托拓扑优化来说，经过建模优化之后最大许用应力相比许用应力来说远远升高，最终采用拓扑优化进行3D 打印现代化设计，能极大程度上减轻零件的重量，并满足相关的性能参数设计要求。
参考文献：
[1]廖善彬，于全庆，曾小春，等.基于有限元的发动机后吊钩拓扑
优化设计研究[J].南方农机,2014,45(6):19-21.[2]李哲，葛文杰，赵飞.拓扑优化技术在机翼前缘设计中的应用[J].
机械科学与技术,2008(10):1158-1162.[3]黄建国，晏中怀，王昕炜，等.某型立式加工中心结构优化设计
[J].机电产品开发与创新,2019,32(6):88-90.[4]朱黎明.基于拓扑优化的钢桥结构合理构型研究[J].河南大学学
报(自然科学版),2019,49(5):612-617.
（收稿日期：2020-2-17）