ISO 4548-12:2017
(Main)Methods of test for full-flow lubricating oil filters for internal combustion engines — Part 12: Filtration efficiency using particle counting and contaminant retention capacity
Methods of test for full-flow lubricating oil filters for internal combustion engines — Part 12: Filtration efficiency using particle counting and contaminant retention capacity
ISO 4548-12:2017 specifies a multi-pass filtration test with continuous contaminant injection and using the online particle counting method for evaluating the performance of full-flow lubricating oil filters for internal combustion engines. The scope of this document is limited to steady state conditions and does not address fluctuations in the flow rate. The test procedure determines the contaminant capacity of a filter, its particulate removal characteristics and differential pressure. This test is intended for application to filter elements with an efficiency of less than 99 % at particle size greater than 10 μm. NOTE Several test flow loops built into one test rig, or several test rigs, would be necessary to cover the complete flow range of 2 l/min to 600 l/min.
Méthodes d'essai des filtres à huile de lubrification à plein débit pour les moteurs à combustion interne — Partie 12: Efficacité de filtration par comptage des particules et capacité de rétention des contaminants
ISO 4548-12:2017 définit un essai de filtration multi-passe avec injection continue de contaminant et utilisant la méthode de comptage en ligne des particules pour évaluer les performances des filtres à huile de lubrification à plein débit pour les moteurs à combustion interne. Le champ d'application du présent document se limite aux conditions en état stationnaire et ne traite pas des fluctuations du débit. Le mode opératoire détermine la capacité de rétention d'un filtre, son aptitude à éliminer les matières particulaires ainsi que la pression différentielle. Le présent essai est destiné aux éléments filtrants d'une efficacité inférieure à 99 % pour une taille de particule supérieure à 10 μm. NOTE Pour couvrir toute la plage de débits de 2 l/min à 600 l/min, il peut être nécessaire d'employer plusieurs circuits d'essai installés sur un ou plusieurs bancs d'essai.
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INTERNATIONAL ISO
STANDARD 4548-12
Second edition
2017-05
Methods of test for full-flow
lubricating oil filters for internal
combustion engines —
Part 12:
Filtration efficiency using particle
counting and contaminant retention
capacity
Méthodes d’essai des filtres à huile de lubrification à plein débit pour
les moteurs à combustion interne —
Partie 12: Efficacité de filtration par comptage des particules et
capacité de rétention des contaminants
Reference number
ISO 4548-12:2017(E)
©
ISO 2017
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ISO 4548-12:2017(E)
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ISO 4548-12:2017(E)
Contents Page
Foreword .iv
Introduction .v
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Terms and definitions . 1
4 Symbols . 2
5 Test equipment and materials . 2
5.1 Test equipment . 2
5.1.1 Test rig . 2
5.1.2 Online dilution and particle counting system . 4
5.1.3 Timer . 5
5.2 Test materials . 5
5.2.1 Test contaminant . 5
5.2.2 Test fluid . 5
6 Accuracy of measuring instruments and test conditions . 5
7 Test rig validation . 6
7.1 Validation of filter test circuit. 6
7.2 Validation of contaminant injection circuit . 6
7.3 Validation of online dilution and particle counting system . 7
8 Preliminary preparation . 7
8.1 Test filter assembly . 7
8.2 Contaminant injection circuit . 7
8.3 Filter test circuit . . 9
9 Test procedure . 9
9.1 Initial measurement . 9
9.2 Performance test .11
10 Calculations and report of test results.12
10.1 Calculations .12
10.1.1 General.12
10.1.2 Gravimetric levels .12
10.1.3 Filtration efficiencies.13
10.1.4 Micrometer ratings .13
10.1.5 Injected mass of contaminant.14
10.1.6 Non-retained mass of contaminant .14
10.1.7 Retained filter capacity .14
10.2 Test report .14
Annex A (normative) Specification of test fluid for oil filter test .15
Annex B (informative) Typical filter test report .16
Annex C (normative) Filter efficiency calculations .22
Annex D (informative) Round robin exercise .25
Bibliography .32
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ISO 4548-12:2017(E)
Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards
bodies (ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out
through ISO technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical
committee has been established has the right to be represented on that committee. International
organizations, governmental and non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work.
ISO collaborates closely with the International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of
electrotechnical standardization.
The procedures used to develop this document and those intended for its further maintenance are
described in the ISO/IEC Directives, Part 1. In particular the different approval criteria needed for the
different types of ISO documents should be noted. This document was drafted in accordance with the
editorial rules of the ISO/IEC Directives, Part 2 (see www .iso .org/ directives).
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of
patent rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights. Details of
any patent rights identified during the development of the document will be in the Introduction and/or
on the ISO list of patent declarations received (see www .iso .org/ patents).
Any trade name used in this document is information given for the convenience of users and does not
constitute an endorsement.
For an explanation on the meaning of ISO specific terms and expressions related to conformity assessment,
as well as information about ISO’s adherence to the World Trade Organization (WTO) principles in the
Technical Barriers to Trade (TBT) see the following URL: www . i so .org/ iso/ foreword .html.
The committee responsible for this document is ISO/TC 70, Internal combustion engines, Subcommittee
SC 7, Tests for lubricating oil filters.
This second edition cancels and replaces the first edition (ISO 4548-12:2000), which has been
technically revised.
A list of all parts in the ISO 4548 series can be found on the ISO website.
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ISO 4548-12:2017(E)
Introduction
ISO 4548 establishes standard test procedures for measuring the performance of full-flow lubricating
oil filters for internal combustion engines. It has been prepared in separate parts, each part relating to
a particular performance characteristic.
Together, the tests provide the information necessary to assess the characteristics of a filter, but if
agreed between the purchaser and the manufacturer, the tests may be conducted separately.
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INTERNATIONAL STANDARD ISO 4548-12:2017(E)
Methods of test for full-flow lubricating oil filters for
internal combustion engines —
Part 12:
Filtration efficiency using particle counting and
contaminant retention capacity
1 Scope
This document specifies a multi-pass filtration test with continuous contaminant injection and using
the online particle counting method for evaluating the performance of full-flow lubricating oil filters
for internal combustion engines. The scope of this document is limited to steady state conditions and
does not address fluctuations in the flow rate.
The test procedure determines the contaminant capacity of a filter, its particulate removal
characteristics and differential pressure.
This test is intended for application to filter elements with an efficiency of less than 99 % at particle
size greater than 10 μm.
NOTE Several test flow loops built into one test rig, or several test rigs, would be necessary to cover the
complete flow range of 2 l/min to 600 l/min.
2 Normative references
The following documents are referred to in the text in such a way that some or all of their content
constitutes requirements of this document. For dated references, only the edition cited applies. For
undated references, the latest edition of the referenced document (including any amendments) applies.
ISO 2942, Hydraulic fluid power — Filter elements — Verification of fabrication integrity and determination
of the first bubble point
ISO 3968, Hydraulic fluid power — Filters — Evaluation of differential pressure versus flow characteristics
ISO 4021, Hydraulic fluid power — Particulate contamination analysis — Extraction of fluid samples from
lines of an operating system
ISO 4405, Hydraulic fluid power — Fluid contamination — Determination of particulate contamination by
the gravimetric method
ISO 11171, Hydraulic fluid power — Calibration of automatic particle counters for liquids
ISO 11943, Hydraulic fluid power —On-line automatic particle-counting systems for liquids — Methods of
calibration and validation
ISO 12103-1:2016, Road vehicles — Test contamintants for filter evaluation — Part 1: Arizona test dust
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the terms and definitions given in ISO 11841-1 and ISO 11841-2 and
the following apply.
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ISO 4548-12:2017(E)
ISO and IEC maintain terminological databases for use in standardization at the following addresses:
— IEC Electropedia: available at http:// www .electropedia .org/
— ISO Online browsing platform: available at http:// www .iso .org/ obp
3.1
multi-pass test
test which requires the recirculation of unfiltered fluid through the filter element
3.2
base upstream gravimetric level
upstream contaminant concentration if no contaminant is recirculated
3.3
filtration efficiency
ability of the filter to retain particles expressed as the percentage of particles of a given size retained by
the filter under test
3.4
overall efficiency
efficiency calculated from the average upstream and downstream particle counts
3.5
X % micrometer (μm) rating
particle size corresponding to an overall efficiency of a given percentage X
Note 1 to entry: The unit given in µm should be in accordance with data presentation expressed in ISO 11171.
4 Symbols
The graphical symbols used in this document are in accordance with ISO 1219-1.
5 Test equipment and materials
5.1 Test equipment
5.1.1 Test rig
5.1.1.1 Generality
The test rig is shown diagrammatically in Figure 1. It shall comprise a filter test circuit and a
contaminant injection circuit, as described in 5.1.1.2 and 5.1.1.3.
5.1.1.2 Filter test circuit
The filter test circuit shall include the following components:
a) reservoir (1) constructed with a conical bottom having an included angle of not more than 90
degrees and where the oil entering is diffused below the fluid surface;
b) oil pump (2) which does not alter the contaminant particle size distribution and which does not
exhibit excessive flow pulses;
c) device, such as a filter head to accommodate spin-on filters, to connect the test filter (6) which can
be by-passed or replaced by a straight section of the pipe;
d) system clean-up filter (9) capable of providing an initial system contamination level of less than 15
particles greater than 10 μm/ml;
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ISO 4548-12:2017(E)
e) sampling valves in accordance with ISO 4021, for turbulent sampling upstream and downstream of
the test filter, for on-line particle counting (18) and for gravimetric analysis (11);
f) pressure gauges in accordance with ISO 3968;
g) piping sized to ensure that turbulent mixing conditions exist throughout the filter test circuit.
5.1.1.3 Contaminant injection circuit
The contaminant injection circuit shall include the following components:
a) reservoir (12) constructed with a conical bottom having an included angle of not more than 90
degrees and where the oil entering is diffused below the fluid surface;
b) oil pump (13), centrifugal or of another type which does not alter the contaminant particle size
distribution;
c) system clean-up filter (14) capable of providing either of the following conditions:
1) an initial system contamination level of less than 1 000 particles per millilitre having a size
greater than 10 μm;
2) a gravimetric level less than 2 % of the calculated level at which the test is being conducted,
measured in accordance with the gravimetric method described in ISO 4405;
d) piping sized to ensure that turbulent mixing conditions exist throughout the contaminant injection
circuit.
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ISO 4548-12:2017(E)
Key
A contaminant injection circuit 12 reservoir incorporating a thermostatically
controlled heater
B filter test circuit 13 pump
C dilution and counting system 14 clean-up filter
1 reservoir incorporating a thermostatically 15 heat exchanger
controlled heater
2 pump 16 injection pump
3 three-way valve 17 flow meter
4 pressure gauge 18 sampling valve
5 differential pressure gauge 19 dilution system
6 test filter 20 particle sensor
7 throttle valve (for pressure regulation) 21 particle counter
8 flow meter 22 volume control valve
9 clean-up filter
10 heat exchanger
11 sampling valve
Figure 1 — Diagrammatic arrangement of test rig
5.1.2 Online dilution and particle counting system
The online dilution and particle counting system shall include the following components:
a) online sample delivery pipework sized to maintain a fluid velocity which will prevent silting;
b) dilution system (19) comprising a reservoir, pump, clean-up filters, flowmeters and flow
regulation valves;
c) two optical particle sensors (20) connected to a counter (21) having a minimum of five channels.
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ISO 4548-12:2017(E)
5.1.3 Timer
A timer capable of measuring minutes and seconds.
5.2 Test materials
5.2.1 Test contaminant
5.2.1.1 Contaminant grade
The contaminant shall be in accordance with the specification given for ISO 12103-1, A.3 medium grade
test dust.
5.2.1.2 Contaminant preparation
The test dust shall be pre-dried in quantities not larger than 200 g for at least 1 h at 105 °C ± 5 °C and
cooled to room temperature. Maintain in a desiccator until required for use.
For quantities greater than 200 g, dry for at least 30 min per additional 100 g. For use in the test system,
mix the test dust into the test fluid, mechanically agitate, then disperse ultrasonically with a power
2 2
density of 3 000 W/m to 10 000 W/m (see ISO 16889).
5.2.2 Test fluid
The test fluid shall have a petroleum base and conform to the specifications given in Annex A.
6 Accuracy of measuring instruments and test conditions
The measuring instruments shall be capable of measuring to the levels of accuracy given in Table 1. The
last column in Table 1 gives the limits within which the test conditions shall be maintained.
Table 1 — Instrument accuracy and test condition variation
Test condition Units Instrument reading accuracy Allowed test condition
variation
Test flow rate l/min ±2 % ±5 %
Injection flow rate ml/min ±2 % ±5 %
Pressure Pa ±5 % —
Temperature °C ±1 °C ±2 °C
Volume l ±5 % ±10 %
Base upstream gravimetric mg/l — ±10 %
level
Initial conductivity pS/m ±10 % 1 500 ± 500
Final conductivity pS/m ±10 %
a 2
Viscosity mm /s ±5 % /
Counting flow rate (APC) ml/min ±1,5 % ±3 %
Injection circuit volume l ±2 % /
Test circuit volume l ±2 % ±5 %
Mass g 0,1 mg /
Time sec 1 s
a
The viscosity of the test liquid should be checked at regular intervals to ensure that the test is conducted at a liquid
2
temperature which corresponds to a viscosity of 15 ± 1 mm /s.
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ISO 4548-12:2017(E)
7 Test rig validation
NOTE These validation procedures reveal the effectiveness of the test rig in maintaining contaminant
entrainment and/or preventing contaminant size modification.
7.1 Validation of filter test circuit
NOTE The filter test circuit is validated at the minimum flow rate at which the circuit will be operated.
7.1.1 Install a straight section of pipe in place of a test filter during the validation procedure.
7.1.2 For flows of not more than 60 l/min, adjust the total circuit volume to be numerically equal to
one-half of the value of the minimum flow volume per minute through the filter, with a minimum of 6 l.
For flows higher than 60 l/min, adjust the total circuit volume to be numerically equal to one-quarter of
the value of the minimum flow volume per minute through the filter.
7.1.3 Contaminate the fluid to the calculated gravimetric level of 5 mg/l using ISO 12103-1, A.3 test dust.
NOTE This contamination level is below the coincidence limit of automatic particle counters.
7.1.4 Circulate the fluid in the test system for 1 h and obtain downstream cumulative counts at 10 μm
and 20 μm without online dilution at the 10 min sample intervals.
7.1.5 Calculate and record the online count (C ) in particles per millilitre, using Formula (1):
0
N
c
C = (1)
o
V
where
N is the cumulative count for the selected sample period, in number of particles;
c
V is the volume of fluid in millilitres passed through the particle counter sensor during the sam-
ple period.
7.1.6 Accept the validation test only if each particle count obtained at 10 μm and 20 μm does not
deviate by more than 10 % from the average particle counts for these sizes and complies with ISO 11943.
7.2 Validation of contaminant injection circuit
7.2.1 Validate the contaminant injection circuit at the maximum volume and the maximum gravimetric
level to be used.
7.2.2 Add the required quantity of contaminant in a slurry form to the injection circuit fluid and
circulate for sufficient time to completely disperse the contaminant.
NOTE It is possible that not all systems be able to disperse contaminant at the same rate. A period of 10 min
to 20 min can be necessary for complete dispersion.
7.2.3 Extract fluid samples at the point where the injection fluid is discharged into the filter test circuit
reservoir at 30 min intervals over 2 h and analyse each sample gravimetrically.
These samples should be taken at the intended test injection flow rate.
7.2.4 Accept the validation test only if the gravimetric level of each sample is within ±5 % of the
average of the four samples and if this average is within ±5 % of the gravimetric value selected in 7.2.1.
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ISO 4548-12:2017(E)
7.3 Validation of online dilution and particle counting system
Proceed as described in ISO 11943 to validate the online dilution system and proceed in accordance
with ISO 11171 to validate the particle counter.
NOTE A round robin exercise has been performed and demonstrated that reducing the matching tolerances
of the sensors improves the reproducibility of the procedure (see Annex D).
8 Preliminary preparation
8.1 Test filter assembly
8.1.1 Ensure that the test fluid cannot bypass the filter element to be evaluated. Unless agreed between
the purchaser and manufacturer, the bypass valve of the filter element shall be kept operative. If the
bypass valve has been made inoperative, this shall be clearly stated in the test report.
8.1.2 Subject the test filter element to a fabrication integrity test in accordance with ISO 2942 using
MIL-H-5606 fluid prior to the multi-pass test or following the multi-pass test if the element is not readily
accessible as in the spin-on configuration.
8.1.3 If the integrity test has been made prior to the multi-pass test and if it fails to meet the test
pressure agreed between the purchaser and the manufacturer, disqualify the element from further
testing.
8.2 Contaminant injection circuit
8.2.1 Using 10 mg/l as the base upstream gravimetric level, calculate the predicted test time (T ) in
e
minutes from Formula (2):
F F
cc
T = = (2)
e
GQ× 10×Q
where
F is the estimated capacity of the filter element, in mg;
c
G is the base upstream gravimetric level, in mg/l;
Q is the test flow rate, in l/min.
A test duration of more than 30 min is recommended.
NOTE If the estimated capacity of the filter element (F ) is not supplied by the manufacturer, the capacity
c
can be determined by testing an element, if needed.
The base upstream gravimetric level (G) of 10 mg/l should be adhered to unless otherwise agreed upon
by the purchaser and the manufacturer. Base upstream gravimetric levels up to 25 mg/l may be used
to shorten test times but only the results of filter tests using the same base upstream gravimetric level
can be compared.
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ISO 4548-12:2017(E)
8.2.2 Calculate the minimum volume of fluid (Vm) in litres, required for the operation of the injection
circuit, which is compatible with the predicted test time and an injection flow rate of 0,25 /min, using
Formula (3):
Vm = 1,2T ×Q + V (3)
e i o
where
T is the predicted test time, in min, obtained in 8.2.1;
e
Q is the injection flow rate, in l/min;
i
V is the minimum volume of fluid in the injection circuit necessary to avoid air entrainment,
o
in litres.
The calculated minimum volume should ensure a sufficient quantity of contaminant fluid to load the
element, plus 20 % for adequate circulation throughout the test and to avoid entrainment. Larger
injection volumes may be used.
It is strongly recommended to use an injection flow rate of 0,25 l/min. Higher injection flow rates may
be used if they are less than 4 % of the test flow rate, in order to minimize the effects of extraction
on the filter capacity. Lower injection rates may be used if the system is validated in accordance with
ISO 11943.
8.2.3 Calculate the gravimetric level (G ) in mg/l of the injection fluid, using Formula (4):
i
GQ× 10Q
G = = (4)
i
Q Q
ii
where
G is the base upstream gravimetric level, in mg/l, established in 8.2.1;
Q is the test flow rate, in l/min;
Q is the injection flow rate, in l/min.
i
8.2.4 Calculate the quantity of contaminant (W) in g, needed for the contaminant injection circuit,
using Formula (5):
GV×
ii
W = (5)
1 000
where
G is the gravimetric level, in mg/l, obtained in 8.2.3;
i
V is the volume of fluid contained in the injection circuit, in l.
i
8.2.5 Adjust the injection flow rate at stabilized temperature to within ±5 % of the value selected in
8.2.2 and maintain throughout the test.
8.2.6 Circulate the fluid in the contaminant injection circuit through the clean-up filter (14) until either
of the following conditions is attained:
a) a contamination level of less than 1 000 particles per millilitre having a size greater than 10 μm;
b) a gravimetric level of less than 2 % of the value determined in 8.2.3.
8 © ISO 2017 – All rights reserved
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ISO 4548-12:2017(E)
8.2.7 Bypass the system clean-up filter (14) after the required initial contamination has been achieved.
8.2.8 Adjust the total volume of the contaminant injection system to the value determined in 8.2.2.
8.2.9 Ensure that the conductivity of the test fluid and the injection fluid is at least 1 000 pS/m by
measuring fluid conductivity prior each test.
A level of 1 500 pS/m ± 500 pS/m is recommended. An initial level of 100 ppm of an antistatic agent has
been shown to produce conductivity within this range.
8.2.10 Add, in slurry form to the contaminant injection circuit reservoir (12), the quantity of contaminant
(W) determined in 8.2.4, and circulate until the contaminant is completely dispersed.
NOTE Complete dispersal of the contaminant can take between 10 min and 20 min.
8.3 Filter test circuit
8.3.1 Install a straight section of pipe in place of the test filter.
8.3.2 Circulate the fluid in the filter test circuit through the clean-up filter (9) until a contamination
level of less than 15 particles per millilitre having a size greater than 10 μm is attained. Record this value
as the initial cleanliness level of the system.
The contamination level should be checked with the online particle counting system which will, at the
same time, clean the sampling lines.
8.3.3 Adjust the fluid volume of the filter test circuit to the value determined in 7.1.2 and record
this value.
8.3.4 Ensure that the conductivity of the test fluid is at least 1 000 pS/m by measuring fluid conductivity
prior to each
...
NORME ISO
INTERNATIONALE 4548-12
Deuxième édition
2017-05
Méthodes d’essai des filtres à huile
de lubrification à plein débit pour les
moteurs à combustion interne —
Partie 12:
Efficacité de filtration par comptage
des particules et capacité de rétention
des contaminants
Methods of test for full-flow lubricating oil filters for internal
combustion engines —
Part 12: Filtration efficiency using particle counting and contaminant
retention capacity
Numéro de référence
ISO 4548-12:2017(F)
©
ISO 2017
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ISO 4548-12:2017(F)
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ISO 4548-12:2017(F)
Sommaire Page
Avant-propos .iv
Introduction .v
1 Domaine d’application . 1
2 Références normatives . 1
3 Termes et définitions . 2
4 Symboles . 2
5 Équipement et matériaux d’essai . 2
5.1 Équipement d’essai . 2
5.1.1 Banc d’essai . 2
5.1.2 Système de dilution et de comptage en ligne de particules . 4
5.1.3 Chronomètre . 5
5.2 Matériaux d’essai . 5
5.2.1 Contaminant d’essai . 5
5.2.2 Fluide d’essai . 5
6 Précision des instruments de mesure et conditions d’essai . 5
7 Validation du banc d’essai . 6
7.1 Validation du circuit d’essai du filtre . 6
7.2 Validation du circuit d’injection de contaminant . 7
7.3 Validation du système de dilution et comptage en ligne de particules . 7
8 Préparation . 8
8.1 Filtre d’essai complet . 8
8.2 Circuit d’injection de contaminant . 8
8.3 Circuit d’essai du filtre .10
9 Mode opératoire.10
9.1 Relevés initiaux .10
9.2 Essai de performance .12
10 Calculs et consignation des résultats des essais .13
10.1 Calculs .13
10.1.1 Généralités .13
10.1.2 Niveaux gravimétriques .13
10.1.3 Efficacités de filtration .14
10.1.4 Seuils de filtration .14
10.1.5 Masse injectée de contaminant .15
10.1.6 Masse de contaminant non retenue .15
10.1.7 Capacité de rétention du filtre .15
10.2 Rapport d’essai .15
Annexe A (normative) Spécifications du fluide utilisé pour l’essai du filtre à huile .16
Annexe B (informative) Rapport type d’essai du filtre .18
Annexe C (normative) Calcul de l’efficacité du filtre .26
Annexe D (informative) Essai interlaboratoires .30
Bibliographie .37
© ISO 2017 – Tous droits réservés iii
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ISO 4548-12:2017(F)
Avant-propos
L’ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d’organismes
nationaux de normalisation (comités membres de l’ISO). L’élaboration des Normes internationales est
en général confiée aux comités techniques de l’ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude
a le droit de faire partie du comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales,
gouvernementales et non gouvernementales, en liaison avec l’ISO participent également aux travaux.
L’ISO collabore étroitement avec la Commission électrotechnique internationale (IEC) en ce qui
concerne la normalisation électrotechnique.
Les procédures utilisées pour élaborer le présent document et celles destinées à sa mise à jour sont
décrites dans les Directives ISO/IEC, Partie 1. Il convient, en particulier de prendre note des différents
critères d’approbation requis pour les différents types de documents ISO. Le présent document a été
rédigé conformément aux règles de rédaction données dans les Directives ISO/IEC, Partie 2 (voir www
.iso .org/ directives).
L’attention est appelée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l’objet de
droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L’ISO ne saurait être tenue pour responsable
de ne pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence. Les détails concernant
les références aux droits de propriété intellectuelle ou autres droits analogues identifiés lors de
l’élaboration du document sont indiqués dans l’Introduction et/ou dans la liste des déclarations de
brevets reçues par l’ISO (voir www .iso .org/ brevets).
Les appellations commerciales éventuellement mentionnées dans le présent document sont données
pour information, par souci de commodité, à l’intention des utilisateurs et ne sauraient constituer un
engagement.
Pour une explication de la signification des termes et expressions spécifiques de l’ISO liés à l’évaluation
de la conformité, ou pour toute information au sujet de l’adhésion de l’ISO aux principes de l’OMC
concernant les obstacles techniques au commerce (OTC), voir le lien suivant: w w w . i s o .org/ iso/
fr/ foreword .html.
Le comité chargé de l’élaboration du présent document est l’ISO/TC 70, Moteurs à combustion interne,
Sous-comité SC 7, Essai des filtres à huile.
Cette deuxième édition annule et remplace la première édition (ISO 4548-12:2000), qui a fait l’objet
d’une révision technique.
Une liste de toutes les parties de la série ISO 4548 est consultable sur le site Web de l’ISO.
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ISO 4548-12:2017(F)
Introduction
L’ISO 4548 établit des modes opératoires normalisés pour la mesure des performances des filtres à huile
de lubrification à plein débit pour les moteurs à combustion interne. Elle a été élaborée en différentes
parties, chaque partie étant consacrée à une caractéristique de performance particulière.
Réalisés ensemble, les essais fournissent les informations nécessaires à l’évaluation des caractéristiques
d’un filtre, mais ces derniers peuvent être menés séparément lorsque cela fait l’objet d’un accord entre
l’acheteur et le fabricant.
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NORME INTERNATIONALE ISO 4548-12:2017(F)
Méthodes d’essai des filtres à huile de lubrification à plein
débit pour les moteurs à combustion interne —
Partie 12:
Efficacité de filtration par comptage des particules et
capacité de rétention des contaminants
1 Domaine d’application
Le présent document définit un essai de filtration multi-passe avec injection continue de contaminant
et utilisant la méthode de comptage en ligne des particules pour évaluer les performances des filtres
à huile de lubrification à plein débit pour les moteurs à combustion interne. Le champ d’application du
présent document se limite aux conditions en état stationnaire et ne traite pas des fluctuations du débit.
Le mode opératoire détermine la capacité de rétention d’un filtre, son aptitude à éliminer les matières
particulaires ainsi que la pression différentielle.
Le présent essai est destiné aux éléments filtrants d’une efficacité inférieure à 99 % pour une taille de
particule supérieure à 10 μm.
NOTE Pour couvrir toute la plage de débits de 2 l/min à 600 l/min, il peut être nécessaire d’employer
plusieurs circuits d’essai installés sur un ou plusieurs bancs d’essai.
2 Références normatives
Les documents suivants cités dans le texte constituent, pour tout ou partie de leur contenu, des
exigences du présent document. Pour les références datées, seule l’édition citée s’applique. Pour les
références non datées, la dernière édition du document de référence s’applique (y compris les éventuels
amendements).
ISO 2942, Transmissions hydrauliques — Éléments filtrants — Vérification de la conformité de fabrication
et détermination du point de première bulle
ISO 3968, Transmissions hydrauliques — Filtres — Évaluation de la perte de charge en fonction du débit
ISO 4021, Transmissions hydrauliques — Analyse de la pollution par particules — Prélèvement des
échantillons de fluide dans les circuits en fonctionnement
ISO 4405, Transmissions hydrauliques — Pollution des fluides — Détermination de la pollution particulaire
par la méthode gravimétrique
ISO 11171, Transmissions hydrauliques — Étalonnage des compteurs automatiques de particules en
suspension dans les liquides
ISO 11943, Transmissions hydrauliques — Systèmes de comptage automatique en ligne de particules en
suspension dans les liquides — Méthode d’étalonnage et de validation
ISO 12103-1:2016, Véhicules routiers — Poussière pour l’essai des filtres — Partie 1: Poussière d’essai
d’Arizona
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ISO 4548-12:2017(F)
3 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions donnés dans l’ISO 11841-1 et
l’ISO 11841-2 ainsi que les termes et définitions suivants s’appliquent.
L’ISO et l’IEC administrent des bases de données terminologiques destinées à la normalisation aux
adresses suivantes:
— IEC Electropedia: http:// www .electropedia .org/ .
— plateforme de consultation en ligne de l’ISO: http:// www .iso .org/ obp.
3.1
essai multi-passe
essai qui exige la recirculation du fluide non filtré dans l’élément filtrant
3.2
concentration amont
concentration de contaminant en amont en cas de non-recirculation du contaminant
3.3
efficacité de filtration
capacité du filtre à retenir les particules, exprimée en pourcentage de particules d’une taille donnée,
retenues par le filtre soumis à l’essai
3.4
efficacité globale
efficacité calculée à partir des comptages moyens de particules en amont et en aval
3.5
seuil de filtration à X % (µm)
taille de particules correspondant à une efficacité globale d’un pourcentage X donné
Note 1 à l’article: Il convient que l’unité donnée en micron (µm) soit conforme à la présentation des données
décrite dans l’ISO 11171.
4 Symboles
Les symboles graphiques utilisés dans le présent document sont conformes à l’ISO 1219-1.
5 Équipement et matériaux d’essai
5.1 Équipement d’essai
5.1.1 Banc d’essai
5.1.1.1 Généralités
La Figure 1 présente le diagramme d’un banc d’essai type. Ce banc d’essai doit comprendre un circuit
d’essai de filtre ainsi qu’un circuit d’injection de contaminant comme décrit dans 5.1.1.2 et 5.1.1.3.
5.1.1.2 Circuit d’essai du filtre
Le circuit d’essai du filtre doit comprendre les composants suivants:
a) un réservoir (1) constitué d’un fond conique comportant un angle inférieur ou égal à 90° et dans
lequel l’huile est diffusée sous la surface du fluide;
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b) une pompe à huile (2) qui ne modifie pas la distribution granulométrique du contaminant et dont
les impulsions de débit ne sont pas excessives;
c) un dispositif de raccordement du filtre d’essai (6), tel qu’une tête de filtre pour adapter des filtres à
visser, qui peut être contourné ou remplacé par un tronçon de tube droit;
d) un filtre de nettoyage (9) capable d’assurer un niveau de contamination initial inférieur à
15 particules supérieures à 10 µm/ml;
e) des robinets de prélèvement conformes à l’ISO 4021 pour un échantillonnage turbulent en
amont et en aval du filtre en essai, pour le comptage en ligne des particules (18) et pour l’analyse
gravimétrique (11);
f) des prises de pression conformes à l’ISO 3968;
g) une tuyauterie dont la dimension garantit l’existence de conditions de mélange turbulent dans le
circuit d’essai du filtre.
5.1.1.3 Circuit d’injection de contaminant
Le circuit d’injection de contaminant doit comporter les éléments suivants:
a) un réservoir (12) constitué d’un fond conique comportant un angle inférieur ou égal à 90° et dans
lequel l’huile est diffusée sous la surface du fluide;
b) une pompe à huile (13) de type centrifuge ou autre, qui ne modifie pas la distribution
granulométrique du contaminant;
c) un filtre de nettoyage (14) capable d’assurer l’une des conditions suivantes:
1) un niveau de contamination initial du système inférieur à 1 000 particules par millilitre dont la
taille est supérieure à 10 µm;
2) un niveau gravimétrique inférieur à 2 % du niveau calculé auquel l’essai est réalisé, mesuré
conformément à la méthode gravimétrique décrite dans l’ISO 4405;
d) une tuyauterie dont la dimension garantit l’existence de conditions de mélange turbulent dans le
circuit d’injection de contaminant.
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Légende
A circuit d’injection de contaminant 12 réservoir comportant un élément chauffant à
commande thermostatique
B circuit d’essai du filtre 13 pompe
C système de dilution et de comptage 14 filtre de nettoyage
1 réservoir comportant un élément chauffant à commande 15 échangeur thermique
thermostatique
2 pompe 16 pompe d’injection
3 vanne trois voies 17 débitmètre
4 manomètre 18 vanne de prélèvement
5 manomètre différentiel 19 circuit de dilution
6 filtre soumis à l’essai 20 capteur de particules
7 vanne d’étranglement (pour le réglage de la pression) 21 compteur de particules
8 débitmètre 22 vanne de réglage du volume
9 filtre de nettoyage
10 échangeur thermique
11 vanne de prélèvement
Figure 1 — Représentation schématique du banc d’essai
5.1.2 Système de dilution et de comptage en ligne de particules
Le système de dilution et de comptage en ligne de particules doit comporter les éléments suivants:
a) une tuyauterie de prélèvement en ligne, dont la dimension permet de maintenir une vitesse
d’écoulement du fluide qui empêche toute sédimentation;
b) un circuit de dilution (19) comprenant un réservoir, une pompe, des filtres de nettoyage, des
débitmètres et des vannes de réglage du débit;
c) deux capteurs optiques de particules (20) raccordés à un compteur (21) disposant au minimum de
cinq canaux.
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5.1.3 Chronomètre
Un chronomètre capable de mesurer les minutes et les secondes.
5.2 Matériaux d’essai
5.2.1 Contaminant d’essai
5.2.1.1 Grade du contaminant
Le contaminant doit être conforme à la spécification donnée pour l’ISO 12103-1, A.3 préparation de la
poussière d’essai de grade moyen.
5.2.1.2 Préparation du contaminant
La poussière d’essai doit être préalablement séchée en quantité inférieure ou égale à 200 g pendant au
moins une heure à 105 °C ± 5 °C et refroidie à température ambiante. Elle doit être conservée dans un
dessiccateur jusqu’à l’emploi.
Pour des quantités supérieures à 200 g, sécher au moins 30 minutes par tranche de 100 g
supplémentaire. Pour l’utilisation dans le système d’essai, mélanger la poussière d’essai au fluide d’essai,
2
agiter mécaniquement puis disperser par ultrasons avec une densité de puissance de 3 000 W/m à
2
10 000 W/m (voir l’ISO 16889).
5.2.2 Fluide d’essai
Le fluide d’essai doit être composé d’une base pétrolière et conforme aux spécifications données dans
l’Annexe A.
6 Précision des instruments de mesure et conditions d’essai
Les instruments de mesure doivent être capables d’effectuer des mesures aux niveaux de précision
donnés dans le Tableau 1. La dernière colonne du Tableau 1 donne les limites dans lesquelles les
conditions de l’essai doivent être maintenues.
Tableau 1 — Précision des instruments et variation des conditions d’essai
Précision des ins- Variation admise des
Condition d’essai Unités
truments conditions d’essai
Débit d’essai l/min ±2 % ±5 %
Débit d’injection ml/min ±2 % ±5 %
Pression Pa ±5 % —
Température °C ±1 °C ±2 °C
Volume l ±5 % ±10 %
a
Il convient de vérifier la viscosité du liquide d’essai à intervalles réguliers afin de s’assurer que l’essai est réalisé à une
2
température de liquide qui correspond à une viscosité de 15 mm ± 1 mm /s.
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Tableau 1 (suite)
Précision des ins- Variation admise des
Condition d’essai Unités
truments conditions d’essai
Concentration amont mg/l — ±10 %
Conductivité initiale pS/m ±10 % 1 500 ± 500
Conductivité finale pS/m ±10 %
a 2
Viscosité mm /s ±5 % /
Débit de comptage (CAP) ml/min ±1,5 % ±3 %
Volume du circuit d’injection l ±2 % /
Volume du circuit d’essai l ±2 % ±5 %
Masse g 0,1 mg /
Temps s 1 s
a
Il convient de vérifier la viscosité du liquide d’essai à intervalles réguliers afin de s’assurer que l’essai est réalisé à une
2
température de liquide qui correspond à une viscosité de 15 mm ± 1 mm /s.
7 Validation du banc d’essai
NOTE Ces méthodes de validation démontrent l’efficacité du banc d’essai à maintenir l’entraînement du
contaminant et/ou à prévenir toute modification de la taille du contaminant.
7.1 Validation du circuit d’essai du filtre
NOTE Le circuit d’essai du filtre est validé au débit minimal auquel le circuit est supposé fonctionner.
7.1.1 Pendant la procédure de validation, remplacer le filtre d’essai par un tronçon de tube droit.
7.1.2 Pour des débits inférieurs à 60 l/min, régler le volume total du circuit pour qu’il soit
numériquement égal à la moitié de la valeur du débit volumique minimal par minute dans le filtre, avec
un minimum de 6 litres. Pour des débits supérieurs à 60 l/min, régler le volume total du circuit pour qu’il
soit numériquement égal à un quart de la valeur du débit volumique minimal par minute dans le filtre.
7.1.3 Contaminer le fluide au niveau gravimétrique calculé de 5 mg/l avec la poussière d’essai
ISO 12103-1, A.3.
NOTE Ce niveau de contamination est inférieur à la limite de coïncidence des compteurs automatiques de
particules.
7.1.4 Faire circuler le fluide dans le circuit d’essai pendant une heure tout en procédant à des comptages
aval en mode cumulé aux tailles 10 µm et 20 µm sans dilution en ligne, aux intervalles d’échantillonnage
de 10 minutes.
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7.1.5 Calculer et consigner le comptage en ligne (C ) en particules par millilitre en utilisant la
0
Formule (1):
N
c
C = (1)
o
V
où
N est le comptage en mode cumulé pour la durée d’échantillonnage sélectionnée, en nombre de
c
particules;
V est le volume de fluide, en millilitres, s’écoulant à travers le capteur du compteur de particules
pendant la durée d’échantillonnage.
7.1.6 N’accepter l’essai de validation que si chaque comptage de particules obtenu à 10 µm et 20 µm
ne varie pas de plus de 10 % par rapport aux comptages de particules moyens pour ces mêmes tailles et
est conforme à l’ISO 11943.
7.2 Validation du circuit d’injection de contaminant
7.2.1 Valider le circuit d’injection de contaminant au volume maximal et au niveau gravimétrique
maximal à utiliser.
7.2.2 Ajouter la quantité exigée de contaminant sous forme de boue liquide au fluide du circuit
d’injection et faire circuler suffisamment longtemps pour disperser complètement le contaminant.
NOTE Il est possible que le taux de dispersion du contaminant varie selon les systèmes. Une période de
10 min à 20 min peut s’avérer nécessaire pour une dispersion complète.
7.2.3 Prélever des échantillons de fluide au point de déversement du fluide d’injection dans le réservoir
du circuit d’essai du filtre toutes les 30 minutes pendant une période de 2 heures et procéder à l’analyse
gravimétrique de chaque échantillon.
Il convient de prélever ces échantillons au débit d’injection d’essai prévu.
7.2.4 L’essai de validation ne doit être accepté que si le niveau gravimétrique de chaque échantillon
se situe à ± 5 % de la moyenne des quatre échantillons et lorsque cette moyenne se situe à ± 5 % de la
valeur gravimétrique sélectionnée en 7.2.1.
7.3 Validation du système de dilution et comptage en ligne de particules
Procéder comme décrit dans l’ISO 11943 pour valider le système de dilution en ligne et conformément à
l’ISO 11171 pour valider le compteur de particules.
NOTE Un essai interlaboratoires a été mené et a démontré que la réduction des tolérances d’appairage entre
les compteurs améliore la reproductibilité des résultats d’efficacité de filtration (voir l’Annexe D).
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ISO 4548-12:2017(F)
8 Préparation
8.1 Filtre d’essai complet
8.1.1 S’assurer que le fluide d’essai ne peut pas bypasser l’élément filtrant à évaluer. Sauf accord
contraire entre l’acheteur et le fabricant, le clapet bypasse du filtre doit être maintenu opérationnel. Si le
clapet bypasse a été bloqué, ceci doit être clairement indiqué dans le rapport d’essai.
8.1.2 Soumettre l’élément filtrant d’essai à un essai d’étanchéité conformément à l’ISO 2942 en
utilisant le fluide MIL-H-5606 avant de réaliser l’essai multi-passe ou après coup, lorsque l’élément n’est
pas directement accessible comme dans le cas de la configuration du filtre à visser.
8.1.3 Si l’essai d’étanchéité est réalisé avant l’essai multi-passe et s’il ne satisfait pas à la pression d’essai
faisant l’objet d’un accord entre l’acheteur et le fabricant, ne plus soumettre l’élément à d’autres essais.
8.2 Circuit d’injection de contaminant
8.2.1 En prenant 10 mg/l comme concentration amont, calculer la durée d’essai prévue (T ) en
e
minutes, à partir de la Formule (2):
F F
cc
T = = (2)
e
GQ× 10×Q
où
F est la capacité estimée de l’élément filtrant, en mg;
c
G est la concentration amont, en mg/l;
Q est le débit d’essai, en l/min.
Une durée d’essai supérieure à 30 minutes est recommandée.
NOTE Lorsque la capacité estimée de l’élément filtrant (F ) n’est pas fournie par le fabricant, la capacité peut
c
être déterminée au moyen d’un essai préalable, si nécessaire.
Il convient de choisir la concentration amont (G) de 10 mg/l sauf accord contraire entre l’acheteur et
le fabricant. Des concentrations amont jusqu’à 25 mg/l peuvent être utilisées pour réduire les durées
d’essai, mais seuls les résultats des essais de filtres utilisant une concentration amont identique peuvent
être comparés.
8.2.2 Calculer le volume minimal de fluide (Vm) en litres nécessaire au fonctionnement du circuit
d’injection, compatible avec la durée d’essai prévue et un débit d’injection de 0,25 l/min, à l’aide de la
Formule (3):
Vm = 1,2T ×Q + V (3)
e i o
où
T est la durée d’essai prévue, en minutes, obtenue en 8.2.1;
e
Q est le débit d’injection, en l/min;
i
V est le volume minimal de fluide dans le circuit d’injection, nécessaire pour éviter tout entraî-
o
nement d’air, en litres.
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Il convient que le volume minimal calculé soit suffisant pour colmater l’élément, avec une marge de
20 % pour une circulation appropriée pendant toute la durée de l’essai et pour éviter tout entraînement.
Des volumes d’injection plus importants peuvent être utilisés.
Il est fortement recommandé d’utiliser un débit d’injection de 0,25 l/min. Des débits d’injection
supérieurs peuvent être utilisés, à condition qu’ils soient inférieurs à 4 % du débit d’essai, ceci en vue
de minimiser l’effet d’extraction du fluide sur la capacité de filtration. Des débits d’injection inférieurs
peuvent être utilisés si le système est validé conformément à l’ISO 11943.
8.2.3 Calculer le niveau gravimétrique (G ) en mg/l du fluide d’injection à l’aide de la Formule (4):
i
GQ× 10Q
G = = (4)
i
Q Q
ii
où
G est la concentration amont en mg/l déterminée en 8.2.1;
Q est le débit d’essai en l/min;
Q
...
Questions, Comments and Discussion
Ask us and Technical Secretary will try to provide an answer. You can facilitate discussion about the standard in here.