李 杰 |文

空氣油水分離器：讓商用車制動(dòng)系統(tǒng)更加穩(wěn)定可靠

李 杰 |文

油水分離器和干燥器合理匹配，可以給制動(dòng)系統(tǒng)提供清潔的壓縮空氣，從而保證制動(dòng)系統(tǒng)的性能穩(wěn)定可靠。

Introduction of Oil-Water Separator

As a high-efficient filter device of mixture of oil and water and other impurities, oil-water separator has been widely applied to various commercial vehicles in China.This article provides a brief introduction of the functions, operating principle and necessary supplement of the oil-water separator.

眾所周知，目前我國商用車上應(yīng)用的制動(dòng)系統(tǒng)絕大多數(shù)為氣壓式制動(dòng)系統(tǒng)。不管是純電動(dòng)車應(yīng)用的獨(dú)立空壓機(jī)系統(tǒng)，還是常規(guī)車輛的空壓機(jī)系統(tǒng)，在工作過程中都不可避免地將油水混合物及雜質(zhì)帶入后續(xù)的制動(dòng)系統(tǒng)；特別是使用常規(guī)內(nèi)燃機(jī)的車輛，其工作過程中會(huì)將部分發(fā)動(dòng)機(jī)的油污帶入后續(xù)管路中。過多的油水混合物及雜質(zhì)會(huì)造成制動(dòng)系統(tǒng)零部件漏氣或卡滯、管路銹蝕堵塞，導(dǎo)致零部件工作異常，影響制動(dòng)系統(tǒng)的性能并可能導(dǎo)致車輛安全問題。制動(dòng)系統(tǒng)的良好性能是由其每個(gè)部件來保證的，任何一個(gè)部件失效或工作異常，都可能大大降低制動(dòng)性能，導(dǎo)致車輛制動(dòng)安全隱患。

為制動(dòng)系統(tǒng)提供清潔的壓縮空氣能有效保證制動(dòng)系統(tǒng)零部件的正常工作。目前市場(chǎng)上常見的制動(dòng)系統(tǒng)配置的干燥器可以過濾壓縮空氣中的水氣，但對(duì)油霧的分離幾乎沒有效果，再加上我國商用車的應(yīng)用環(huán)境并不規(guī)范，對(duì)干燥器的維護(hù)較少，干燥罐長時(shí)間不更換很容易造成油水混合物及雜質(zhì)流入后續(xù)系統(tǒng)，導(dǎo)致制動(dòng)零部件出現(xiàn)異常。基于這種現(xiàn)狀，油水分離器作為高效的油水混合物及雜質(zhì)分離過濾裝置，逐漸在我國商用車上得到應(yīng)用。

功能

油水分離器也稱冷凝器，有的主機(jī)廠叫壓縮空氣油水分離器。它是保證制動(dòng)系統(tǒng)壓縮空氣清潔的第一道防線，在極端的使用工況下，系統(tǒng)中的油水混合物及雜質(zhì)會(huì)嚴(yán)重影響制動(dòng)系統(tǒng)的性能和零部件的壽

命。油水分離器一般安裝在空氣壓縮機(jī)和空氣干燥器之間，使用過程中維護(hù)簡便。在正確匹配的情況下，油水分離器可以過濾(分離)出高達(dá)90%的油水混合物及雜質(zhì)，干燥器干燥筒維護(hù)周期(或壽命)可以至少被延長3倍以上。油水分離器和干燥器合理匹配，可以給制動(dòng)系統(tǒng)提供清潔的壓縮空氣，從而保證制動(dòng)系統(tǒng)的性能穩(wěn)定可靠。

工作原理

1989年，瀚德(HALDEX)第1款電控式油水分離器問世。2010年，瀚德又推出了氣控式油水分離器。前者成熟穩(wěn)定，后者結(jié)構(gòu)簡單、性價(jià)比高，目前2種油水分離器在國內(nèi)的應(yīng)用都比較廣泛，前者主要用于客車，后者主要用于卡車。

油水分離器由上、下2部分組成，上體部分主要負(fù)責(zé)油水混合物及雜質(zhì)的分離；下體部分為電控式自動(dòng)放水閥或氣控式自動(dòng)放水閥，主要負(fù)責(zé)將油水混合物及雜質(zhì)排出。

油水分離器的工作原理如圖2所示。壓縮空氣由側(cè)面的進(jìn)氣口流入螺旋管道，在油水分離器內(nèi)部，壓縮空氣在一個(gè)向下的螺旋空間內(nèi)流動(dòng)，并在離心力作用下將油水混合物及雜質(zhì)留在導(dǎo)流板上，壓縮空氣流到螺旋軌道的底部后，會(huì)從一個(gè)豎直向上的通道經(jīng)頂端的出氣口流出。同時(shí)，凝結(jié)在導(dǎo)流板上的油水混合物及雜質(zhì)在重力的作用下會(huì)沿著向下的螺旋管流入底部收集器中。

對(duì)于電控式油水分離器，其下部為電控式自動(dòng)放水閥。當(dāng)排水閥通電激活后，底部收集器中的油水混合物及雜質(zhì)將被排出。電控式自動(dòng)放水閥一般通過定時(shí)繼電器或制動(dòng)燈取電控制。

對(duì)于氣控式油水分離器，其下部為氣控式自動(dòng)放水閥，如圖3所示。當(dāng)油水分離器處于向制動(dòng)系統(tǒng)增壓供氣時(shí)(圖a)，中油水分離器P1處氣壓增加，從而打開進(jìn)氣閥膜片，壓縮空氣將通過進(jìn)氣閥門并被儲(chǔ)存在油水分離器收集腔P2中，直到膜片兩邊恢復(fù)到壓力平衡，此時(shí)進(jìn)氣閥門膜片將關(guān)閉。當(dāng)空氣干燥器的卸荷閥打開后(圖b)，將使空壓機(jī)到干燥器之間的氣壓降低，排氣閥膜片打開，油水混合物及雜質(zhì)通過排氣閥排入大氣或流入外置收集筒中，當(dāng)油水分離器收集器P2中的壓力降低到一定水平后，膜片關(guān)閉。

匹配要求

油水分離器的安裝支架必須有足夠的強(qiáng)度，從而避免由于車輛振動(dòng)造成管路連接和閥體的損壞。油水分離器需要安裝在一個(gè)有足夠空間進(jìn)行安裝服務(wù)和便于進(jìn)行定期檢查并且通風(fēng)的地方，而且需要遠(yuǎn)離車輪，避免輪胎引起的飛濺物污染閥體以及外界給車輛的破壞而造成油水分離器損壞。油水分離器和自動(dòng)放水閥的排污口必須豎直向下安裝，傾斜角度不大于15°。周圍熱源須相對(duì)較小，環(huán)境溫度－40～80 ℃為宜，安裝位置應(yīng)盡量靠近空氣干燥器，以達(dá)到最優(yōu)的分離排污效果。

電控和氣控式油水分離器主要技術(shù)參數(shù)

為了防止水分的聚集，從空壓機(jī)到油水分離器的管路走勢(shì)需要有一定連續(xù)的斜坡，而且不同管路之間的連接處接口內(nèi)徑不得小于連接管內(nèi)徑的1/2。從油水分離器到干燥器同樣需要一個(gè)傾斜的坡度，并且需要通過對(duì)空壓機(jī)到油水分離器連接管的材料、長度、尺寸的設(shè)計(jì)與選擇，使到達(dá)油水分離器的壓縮空氣溫度達(dá)到5～65 ℃。應(yīng)避免過低的進(jìn)氣溫度，這可能會(huì)導(dǎo)致在寒冷的環(huán)境下冷凝水在管路或油水分離器進(jìn)氣口處結(jié)冰；同時(shí)也應(yīng)避免過高的進(jìn)氣溫度，這可能會(huì)損壞油水分離器或自動(dòng)放水閥的密封元件，降低油水分離器的分離排污效果。

空壓機(jī)管路不能對(duì)內(nèi)部氣流的流動(dòng)造成過大的阻礙，因?yàn)樗鼈儠?huì)增加管路結(jié)冰的可能。同時(shí)，應(yīng)盡量避免使用90°的彎接頭。

維護(hù)保養(yǎng)

油水分離器的保養(yǎng)間隔主要根據(jù)其工作環(huán)境而定。如果在車輛試車或行駛過程中發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品工作不正常，需要立即進(jìn)行必要的檢查與維修。拆開保養(yǎng)后，需要檢查產(chǎn)品功能是否正常和漏氣。如在實(shí)際使用過程中發(fā)現(xiàn)建議保養(yǎng)周期過長或過短，用戶可以根據(jù)自己的實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整。一般建議的保養(yǎng)周期為：城市公交車1年或5萬km，卡車1～2 年。

對(duì)于積炭或油污造成的漏氣等，需要定期清洗油水分離器的鋁制殼體內(nèi)部，其他部件可以根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行清洗或更換；自動(dòng)放水閥的過濾篩、閥芯、O型密封圈、墊圈等部件需要根據(jù)情況進(jìn)行清洗或更換。

常見故障

油水分離器的常見故障是排氣口漏氣，其主要原因是由于長期缺少維護(hù)保養(yǎng)，油水混合物及雜質(zhì)堆積過多，造成自動(dòng)放水閥閥芯(電控式)、排氣膜片(氣控式)及密封件磨損，導(dǎo)致漏氣；或者是冬季氣溫較低時(shí)油水混合物及雜質(zhì)堆積物結(jié)冰，閥芯或排氣膜片卡滯，導(dǎo)致漏氣。

對(duì)于缺少維護(hù)保養(yǎng)的情況，用戶須根據(jù)安裝要求及時(shí)維護(hù)保養(yǎng)。正確的匹配和使用，以及合理的維護(hù)是保證油水分離器正常工作的根本。

冬季結(jié)冰的故障主要集中在我國中北部地區(qū)應(yīng)用電控式油水分離器的市場(chǎng)。筆者建議，冬季來臨前對(duì)車輛的油水分離器做一次維護(hù)保養(yǎng)，清除可能堆積的油水混合物及雜質(zhì)。同時(shí)可以采用加熱器對(duì)油水分離器自動(dòng)放水閥進(jìn)行加熱的方法，避免冬季結(jié)冰導(dǎo)致的漏氣問題。方法一般有2種，采用自動(dòng)放水閥本體線圈和額外線圈進(jìn)行加熱。筆者不推薦采用額外的線圈加熱，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜并且存在過熱導(dǎo)致燒線的安全隱患。經(jīng)過測(cè)試，通過給本體線圈持續(xù)供電，線圈作為發(fā)熱體來加熱，本身可承受室溫(20 ℃)條件下連續(xù)加熱72 h；線圈功率在12～15 W，在－40 ℃環(huán)境溫度下模擬車輛空壓機(jī)打氣工況，6 min內(nèi)可以將自動(dòng)放水閥加熱到0 ℃以上，可以滿足終端用戶的使用要求。

此外，可以采用時(shí)間繼電器對(duì)自動(dòng)放水閥進(jìn)行間隔排污控制。電控式油水分離器一般設(shè)定為采用制動(dòng)信號(hào)，每次制動(dòng)時(shí)進(jìn)行一次排污。對(duì)于制動(dòng)次數(shù)較少的長途卡客車，長時(shí)間不制動(dòng)可能導(dǎo)致堆積的油水混合物及雜質(zhì)過多，造成結(jié)冰漏氣。采用時(shí)間繼電器控制的方案，可以有效地增加排氣次數(shù)，達(dá)到排凈油水混合物和雜質(zhì)的目的，避免結(jié)冰漏氣。

從歐洲市場(chǎng)看，油水分離器于1989年開始在商用車上應(yīng)用，到目前為止，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于沃爾沃、奔馳、曼恩以及依維柯等一線品牌。近幾年，我國主要的卡客車主機(jī)廠也越來越關(guān)注并開始匹配油水分離器，尤其在國Ⅳ車型上，很多主機(jī)廠都把油水分離器作為標(biāo)配。從市場(chǎng)份額來看，目前我國重型和中型商用車油水分離器的配置率僅有5%左右。筆者認(rèn)為，油水分離器作為一款高效且性價(jià)比較高的產(chǎn)品，相信在未來幾年，配置率會(huì)有大幅提高。

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