Фильтр очистки масла


Краткий курс масляных фильтров

Наряду с профессионалами сервиса наш журнал читают начинающие механики, водители и просто любознательные автомобилисты. Чтобы помочь им погрузиться в ту или иную проблему, редакция регулярно публикует тематические обзоры. Сегодняшняя беседа посвящена масляным фильтрам. Кое в чем придется повториться, но таков закон жанра…

Не упусти момент

Масляные фильтры относятся к изделиям, назначение которых ясно из названия. Загрязнение масла в двигателе происходит непрерывно. Избыток загрязняющих примесей вызывает повышенный износ и преждевременный выход из строя смазываемых деталей – особенно в кривошипно-шатунной и цилиндропоршневой группах. Иными словами, от чистоты моторного масла зависят ресурс и надежность ДВС, а также его мощностные и экологические показатели. Важна и экономия высококачественных моторных масел – они сегодня недешевы, а срок их службы напрямую зависит от степени загрязнения.

Откуда же берется губительная грязь? Ответить на этот вопрос поможет классификация. Загрязняющие примеси делятся на две основные группы: органические и неорганические. Органические образуются в результате неполного сгорания топлива, а также термического разложения, окисления и полимеризации масла и топлива. Свою лепту вносят реакции с участием соединений серы и вездесущей воды.

А неорганические примеси – это банальная пыль, технологические загрязнения, внесенные при изготовлении или ремонте двигателя, частицы механического износа деталей, а также продукты отработавших зольных присадок.

Загрязнение масла в дизелях происходит интенсивнее, чем в бензиновых и газовых двигателях. Оно характеризуется большим содержанием сажи, подавляющей противоизносные свойства присадок и усиливающей выпадение отложений. Поэтому для дизельных двигателей выпускают особые, так называемые «дизельные» масла со специальным пакетом присадок.

Однако даже при интенсивном загрязнении масло не сразу ухудшает свои свойства. На первом этапе происходит простое накопление инородных веществ, лишь со временем вызывающих старение и необходимость замены масла. Вот почему так важно своевременно удалять загрязняющие примеси. Для этого и существует система очистки масла и ее главное звено – масляный фильтр.

Системы очистки: какими они бывают

В современных двигателях применяют две схемы очистки масла: полнопоточную и комбинированную. Наиболее распространена полнопоточная схема, когда масло многократно проходит по кругу «масляный насос – фильтр – пары трения – картер». За примерами далеко ходить не надо – так очищается масло в двигателях большинства легковых автомобилей. Фильтры для них так и называют – полнопоточные.

В комбинированной системе параллельно полнопоточному фильтру включают дополнительный фильтрующий элемент или центрифугу.

В зарубежной литературе дополнительный фильтр именуют bypass filter, у нас же его называют «частичнопоточным», и вот почему. За время, когда через полнопоточный фильтр проходит 100% масла, частичнопоточный в зависимости от калибровки впускного канала пропускает от 1 до 10% – но с более тщательной «отбраковкой» инородных частиц. В качестве примера назовем такие цифры: тонкость отсева полнопоточного фильтра составляет около 45 мкм, а частичнопоточного – 1–3 мкм.

Испытания, проведенные в НАМИ, показали, что в сравнении с полнопоточными комбинированные системы в 2–3 раза снижают износ подшипников коленчатого вала и маслосъемных колец. Кроме того, они позволяют продлить срок службы моторного масла и почти в 2 раза увеличить ресурс полнопоточных фильтров.

Полнопоточная система с неразборным фильтром (а). Полнопоточная система с разборным фильтром (б). Комбинированная система с полнопоточным и частичнопоточным фильтрами (в)

Но вместе с тем комбинированная система очистки масла усложняет двигатель и увеличивает его стоимость. И здесь у читателя может возникнуть вопрос: а нельзя ли сделать полнопоточный фильтр с трехмикронной тонкостью отсева и не городить дополнительную магистраль? К сожалению, нельзя. Такой фильтр имел бы ничтожный срок службы из-за быстрого засорения.

Есть такая поговорка: новое – это хорошо забытое старое. Она удивительным образом подходит к теме данного раздела. Так, принцип комбинированной очистки масла известен очень давно. В свое время наши «Победы» и «двадцать первые» «Волги» имели два масляных фильтра: полнопоточный пластинчатый и частичнопоточный картонный. Их и называли соответственно: фильтры грубой и тонкой очистки.

Первый не менялся никогда – его пластины очищались поворотом специального рычажка, после чего грязь оказывалась в нижней части корпуса и удалялась при замене масла. Второй имел сменный элемент – сейчас его назвали бы «картриджем». Именовался он АСФО – автомобильный суперфильтр-отстойник. Аналогичные решения применялись и на зарубежных автомобилях.

Эти фильтры были хороши для моторных масел того времени. А сегодня они оказалась бы неработоспособными, и вот почему. Благодаря эффективным моющим и диспергирующим присадкам уровень измельчения загрязнений в современных маслах очень высок – следовательно, посторонние частицы беспрепятственно пройдут через пластины фильтра грубой очистки и быстро забьют поры картонного элемента тонкой очистки.

Поэтому с появлением качественных масел модернизировались и системы очистки – они стали полнопоточными, а пластинчатые фильтры ушли в историю, уступив место «коллегам» с бумажной шторой.

Но комбинированные системы вовсе не канули в Лету. Когда двигатели обрели множество прецизионных узлов, комбинированный способ очистки вновь оказался востребованным – но уже на ином, более высоком уровне.

А вы, читатель, можете задать своим друзьям вопрос «на засыпку»: что общего у «Победы» с современным Mercedes? И когда те пожмут плечами или снобистски поморщатся, щегольните эрудицией: обе машины имеют комбинированные системы очистки моторного масла и два фильтра: полнопоточный и частичнопоточный.

Кто самый передовой?

Как и все в этом мире, масляные фильтры поддаются классификации. Существуют три основных типа конструкции этих изделий: неразборные, разборные и модульные (модульно-разборные).

Классический, так сказать, хрестоматийный неразборный полнопоточный фильтр spin-on состоит из тонкостенного металлического корпуса с присоединительной резьбой, фильтрующего элемента (шторы) и нескольких клапанов, о назначении которых мы поговорим ниже. Относительно высокая стоимость неразборных фильтров компенсируется удобством их замены.

Разборный фильтр состоит из закрепленного в моторном отсеке (чаще всего на блоке) корпуса и сменного элемента – подобную, хотя и не идентичную конструкцию имели описанные выше фильтры тонкой очистки. Сегодня разборные фильтры встраивают как в полнопоточную, так и в комбинированную систему очистки.

Несмотря на некоторые неудобства обслуживания и замены элемента, разборные конструкции признаны перспективными: во‑первых, они существенно дешевле неразборных, а во‑вторых, экологичнее, поскольку проще утилизируются. И здесь тоже просматривается ирония судьбы: сколько сказано и написано об архаичности «волговского» мотора – и вдруг оказывается, что несколько десятилетий тому назад в него заложили передовое по нынешним меркам решение. Пустячок, а приятно.

И наконец, на современных автомобилях применяют модульные масляные фильтры, состоящие из съемного корпуса (модуля) и сменного фильтрующего элемента (картриджа). Считается, что такие конструкции сочетают в себе удобства неразборных и разборных фильтров.

Клапаны раз, клапан два… клапан три!

А теперь давайте ознакомимся с «анатомией» фильтров. Выше говорилось, что в корпусе неразборного фильтра расположены несколько клапанов. Чаще всего их два: перепускной и обратный. Начнем с перепускного клапана. Его еще называют предохранительным или обводным, а в иностранной литературе величают bypass valve.

Назначение перепускного клапана – обес­печить подачу масла к парам трения, если оно не может пройти через фильтрующий элемент. Такое случается, например, при сильном загрязнении шторы или при холодном пуске двигателя, когда масло загустело.

Перепускной клапан часто располагают за шторой. Масло при его срабатывании сначала омывает штору и лишь потом устремляется в отверстие клапана. Понятно, что накопленная шторой грязь рискует быть смытой в магистраль – и тогда очистку масла надо начинать заново.

Конечно, где-нибудь в Италии (вспомните «жигулевскую» родословную) холодные пуски двигателя – редкость. Там мягкие зимы, много теплых гаражей, поэтому данная схема не проявляет своего недостатка. Иное дело Россия… Впрочем, не будем преувеличивать опасность: если фильтр менять вовремя и пользоваться соответствующим сезону маслом, указанной неприятности можно избежать.

Правда, существует еще одно техническое решение – размещение перепускного клапана вблизи впускных отверстий. При его срабатывании масло направляется в магистраль, минуя штору. Риск смывания грязи при этом существенно меньше. А в разборных конструкциях перепускной клапан располагают в корпусе фильтра или непосредственно в блоке двигателя. Понятно, что и здесь при открытии клапана штора останется в стороне.

Теперь поговорим об обратном, или, как его иногда называют, антидренажном клапане (anti-drain valve). Его назначение – удерживать масло в корпусе фильтра при заглушенном двигателе.

Обратный клапан перекрывает впускные отверстия фильтра. Когда-то его изготавливали в виде резинового кольца переменного сечения, а герметизация обеспечивалась упругостью самой резины. Если фильтр долго ждал своей очереди на складе или в гараже, упругие свойства кольца снижались и клапан, казалось бы, нового фильтра оказывался неработоспособным. Масло на стоянке стекало в картер, а двигатель запускался в режиме масляного голодания, что понятно – на заполнение фильтра требуется хоть небольшое, но время.

Сегодня многие отечественные и зарубежные фирмы изготавливают обратный клапан в виде тонкого резинового диска. Его плотное прилегание к поверхности крышки фильтра обеспечивается витой или штампованной металлической пружиной. Такая конструкция служит несравненно дольше.

Некоторые неразборные фильтры имеют еще один клапан – противосливной (anti-syphon valve). Перекрывая выпускное отверстие корпуса, он не позволяет маслу вытекать при отворачивании фильтра, а сам он становится «чернильницей-непроливайкой». Так обеспечивается чистота рук, двигателя и, конечно, окружающей среды.

Об одном неприятном случае

Количество и расположение клапанов существенно зависит от конструкции двигателя и размещения фильтра. А вариантов рабочих положений у него несколько: горизонтальное, наклонное отверстиями вниз, наклонное отверстиями вверх, вертикальное отверстиями вниз, вертикальное отверстиями вверх…

Так, в последнем случае антидренажный и противосливной клапаны становятся ненужными – масло из фильтра и так не вытечет. А если и перепускной клапан установлен в блоке, фильтр может оказаться вообще бесклапанным. И не дай вам бог поставить его на обычный мотор, даже если резьба подойдет.

И совсем уж беда, если применять «не тот» фильтр советует производитель автомобиля. А такие случаи были. Так, в документе 3100–3902008РЭ 2003 на с. 57 сказано буквально следующее: «…на двигателях ЗМЗ‑4062 допускается в послегарантийный период применение масляных фильтров зарубежного производства C113 ».

Выдержка из каталога

А что такое фильтр С113? Смотрим в каталог: этот фильтр имеет антидренажный и противосливной клапаны и не имеет перепускного. Следовательно, предназначен для двигателей, у которых перепускной клапан находится в блоке.

Сколько моторов работало на загрязненном масле из-за этой ошибки, история умалчивает. К счастью, завод довольно быстро исправился и выпустил новое руководство по эксплуатации с правильными рекомендациями.

Вот почему необходимо подбирать фильтр строго по каталогу – там содержится вся необходимая информация, в том числе и о коли­честве клапанов.

О шторе и бумаге – чуть подробнее

Что характерно для современного масляного фильтра? Во-первых, уменьшение габаритов – ведь подкапотное пространство становится все более тесным. Во-вторых, увеличение пробега между сменами масла. Для решения этих задач важно правильно выбрать фильтровальный материал.

Главная деталь масляного фильтра – штора. Чаще всего в полнопоточных фильтрах встречается тонкостенная штора в виде многолучевой звезды. Иногда штору укладывают шевронным или спирально-складчатым спосбами, что позволяет существенно увеличить поверхность фильтрующего элемента.

Некоторые производители выпускают неразборные масляные фильтры с пластмассомыми корпусами. Здесь показан фильтр дизеля Cummins, корпус разрезан

Иногда в полнопоточных фильтрах применяют элементы объемного типа, изготовленные из хлопчатобумажных, синтетических и искусственных волокон. Как и следует из названия, осаждение частиц в них происходит по всему объему, поэтому эти элементы обладают более высокой грязеемкостью и служат дольше.

Но есть у объемных элементов и минусы: они имеют повышенное гидравлическое сопротивление. А оно, к сожалению, увеличивает время работы фильтра с открытым перепускным клапаном во время пуска и прогрева двигателя – особенно в зимний период эксплуатации.

Вернемся к классической бумажной шторе, уложенной звездой. В идеале фильтровальные материалы должны удалять 100% всех загрязняющих веществ без образования перепада давления. Но в реальной жизни приходится искать компромисс между двумя основными параметрами – эффективностью фильтрации и пропускной способностью.

Рабочие параметры будущего фильтровального материала полностью определяются «правильной» смесью сырья – натуральных и искусственных волокон. Их основными характеристиками являются длина и степень обработки. Первая влияет на прочность материала, а вторая – на его пропускную способность и эффективность фильтрации.

После получения из волокон бумаги ее пропитывают различными смолами. Цель – дополнительное повышение химических и механических характеристик материала. Кроме того, на этапе изготовления фильтровальных материалов в них вводят огне-, водо-, износостойкие добавки и пластификаторы.

Таким образом, современные фильтровальные материалы представляют собой не просто бумагу в привычном понимании. Это трехмерные среды с высокой пористостью и большой внутренней поверхностью. Они задерживают частицы, не только превышающие размеры пор, но и более мелкие, попадающие на волокна и сорбируемые на них. Такие материалы способны эффективно осаждать большое количество полидисперсных частиц, в том числе размером 10–15 мкм.

Фильтры из новых материалов, состоящих из композиций целлюлозы и полиэфира, имеют ресурс от 30 до 50 тыс. км пробега, что соответствует нормам для большинства новых европейских легковых автомобилей.

И наконец, фильтры из новейших материалов, состоящих либо из равных долей целлюлозы и полиэфира, либо из чистого полиэфира, позволяют достичь пробега 100 тыс. км до замены масла и фильтра. Такие решения уже реализованы в некоторых японских машинах.

Важно знать, что масляные фильтры выходят из строя не только потому, что забиваются загрязняющими примесями. Немалую роль играет старение и разложение самой фильтровальной бумаги.

Хуже всех ведет себя чистая целлюлоза, поскольку продукты окисления масла вызывают ее распад. Но добавка даже 25% полиэфира увеличивает стойкость материала к старению в 5 раз. Что касается 100%-й синтетики, она вне конкуренции: ее стойкость к старению в 13 раз больше, чем у целлюлозы. Этот и другие доводы говорят в пользу фильтровальных бумаг с полиэфирными волокнами.

Впрочем, есть у новинок и недостатки. Среди наиболее значимых – существенное удорожание изделия, меньшая глубина гофр (что является следствием технологических трудностей) и необходимость более сильного нагрева при гофрировании шторы. Все же полимер есть полимер.

Помимо химии, свою лепту в качество шторы вносит и геометрия. Продвинутые производители формируют на шторе выступы и углубления, обеспечивая тем самым необходимый и постоянный зазор между гофрами. А в процессе сгиба лучей на гофрировальной машине на их вершинах образуются небольшие П-образные площадки. Они не позволяют шторе «схлопываться» при прохождении масла, что увеличивает ресурс элемента дополнительно на 15–20%.

А какую площадь должна иметь качественная бумажная штора, уложенная звездой? По данным НАМИ – от 1100 до 1600 см2. Для сравнения: площади штор в фильтрах ведущих производителей достигают 1800 см2, а некондиционные изделия различного происхождения располагают лишь жалкими лоскутками в 450 см2 и даже менее того.

Широко известен неразборный масляный фильтр с двумя фильтрующими элементами, выпускаемый под маркой «КОЛАН». Это изделие имеет дополнительную штору, расположенную перед перепускным клапаном. Таким образом, масло фильтруется всегда – и при холодном пуске, и при резком увеличении оборотов двигателя, и при засорении основного фильтрующего элемента.

О корпусах

Из чего изготавливают корпус масляного фильтра? Как правило, из обычной «черной» стали, что вполне оправдано. Во-первых, это удешевляет само изделие. Во-вторых, в отличие от фильтра топливного, коррозия корпусу изнутри не грозит: его защищает моторное масло. Что касается защиты снаружи, сталь легко окрашивается. Но лучше всего себя зарекомендовало порошковое покрытие.

Важно подобрать толщину стенок, чтобы корпус выдерживал нормативное давление при испытании и не раздувался подобно мячику. Для российских условий это давление равно 15 кг/см2. Кстати, на двигателе его достичь очень трудно, поэтому фильтры испытываются на стенде.

Корпус соединяется с крышкой и усилителем. Эти элементы защищают от коррозии гальваническим способом. Тут же отметим, что форма и расположение впускных отверстий роли не играют – лишь бы обес­печивалась суммарная площадь входной магистрали. Правда, следует знать: чем больше отверстий, тем меньше жесткость усилителя.

И наконец, о резьбе и уплотнителе. Если резьба окажется прослабленной, фильтр может сорвать. Впрочем, качественным фильтрам это не грозит, равно как и слишком тугое закручивание: их резьба попадает точно в середину диапазона. Тут же отметим, что холоднокатаная резьба предпочтительнее нарезной.

Что касается уплотнительного кольца, его выполняют из специальной маслостойкой резины. Этот материал исключает подтекание масла и самопроизвольное отворачивание фильтра при вибрации двигателя. Кольцо должно выступать над торцом примерно на 1,5 мм.

Об испытаниях

Определить на глаз эффективность работы фильтра невозможно. Но это и не требуется, поскольку все допущенные к эксплуатации «расходники» и запчасти имеют «паспорт» – сертификат.

Изделие сертифицировано… Разумеется, за этой фразой стоят испытания. Строгие и бескомпромиссные. Узаконенные нормативной документацией.

Во всем мире основным инструментом оценки фильтров являются лабораторно-стендовые испытания. Они проводятся на аттестованном оборудовании по методикам и нормативам ISO 4548 «Методы испытаний полнопоточных масляных фильтров ДВС».

Масляные фильтры легковых автомобилей оцениваются по десяти параметрам. Все перечислять не будем, укажем лишь основные, увязав их с реальным двигателем.

1. Начальное гидравлическое сопротивление. Фактически это перепад давлеия на входе и выходе масляного фильтра при заданном расходе масла. Данная характеристика показывает, как влияет на давление в системе смазки сам фильтр. Это особо важно при работе двигателя на холостом ходу.

Если сопротивление фильтра велико, а оборотов мотора недостаточно, чтобы открыть перепускной клапан, давление в системе падает ниже нормы. Двигателю грозят задиры и прочие последствия масляного голодания.

Норматив начального гидравлического сопротивления менее 0,03 МПа (~ 0,3 технической атмосферы). Если норматив выполняется, падения давления на холостых оборотах не будет.

2. Показатели эффективности очистки (тонкость и полнота отсева загрязняющих примесей).

Ну, показатели эффективности, они и есть показатели эффективности – что на стенде, что на двигателе. Впрочем, кое-какие объяснения все же потребуются.

Важно знать, что показатель «тонкость отсева» без уточнения «какая именно тонкость» ни о чем не говорит. Речь может идти о средней, номинальной или абсолютной тонкости отсева.

Так, «средняя тонкость отсева» означает, что фильтр задержит 50% частиц монодисперсного загрязнителя указанного размера.

«Номинальная» – что фильтром «тормозятся» 95% загрязнений указанного размера.

И наконец, «абсолютная» – что отфильтровываются все 100% частиц указанного размера.

При сертификационных испытаниях фильтров обычно оценивают номинальную тонкость отсева.

Кроме тонкости отсева, нормативные документы содержат и другие важные показатели, в частности, полноту отсева. Для полнопоточных фильтров она должна быть не менее 25%. Как это связано с номинальной тонкостью? Никакого секрета: имеются методики пересчета. Так, при полноте отсева 25% размер частиц не будет превышать 57 мкм.

Можно сказать и по-другому: при полноте отсева 25% фильтр обязан задерживать 95% монодисперсных загрязняющих частиц размером 57 мкм.

Полнота отсева задает предельные значения загрязнений с учетом не только размеров, но и концентрации частиц. Так, полнота отсева менее 25% приводит к резкому увеличению интенсивности износа пар трения в двигателе.

Однако «тоньше» вовсе не означает «лучше» – так и штору забить недолго. Иными словами, при чрезмерно большой полноте отсева срок службы фильтра будет крайне малым. Значит, нужен некий оптимум – его-то и должен обеспечить производитель фильтра, подбирая фильтровальную бумагу для своего изделия.

3. Герметичность фильтра и отсутствие остаточных деформаций при давлении масла 1,5 МПа (~15 технических атмосфер).

Полагаем, с этим показателем все понятно. Полтора мегапаскаля примерно соответствуют пятнадцати техническим атмосферам. Такого давления в системе смазки двигателя достичь трудно даже при неисправном редукционном клапане в масляном насосе. Если испытатели выносят вердикт «Фильтр герметичен, остаточные деформации отсутствуют», значит, корпус прочен, а закатка выполнена безупречно.

Стенд для проверки перепускного клапана (слева) и испытаний фильтра на предельное давление (справа) Испытание фильтра на пульсацию давления масла. За 2 секунды давление возрастает от 0 до 10 кгс/см 2 и тут же падает до 0. Число таких циклов — 25 тыс.

О качественной сборке корпуса и внутренностей изделия свидетельствуют и другие «силовые» показатели – в частности, предельные перепады давления, не вызывающие разрушения фильтра и фильтроэлемента.

Словом, прошедшим испытания масляным фильтрам не грозит «раздувание» и деформации при небрежной транспортировке.

4. Работа перепускного и антидренажного клапана (при их наличии).

Перепускной клапан настраивают на определенный перепад давления до и после фильтрующей шторы, а конкретные нормы задаются моторным или автомобильным заводом. Так, стандартный «жигулевский» фильтр открывает клапан при перепаде давления в диапазоне от 0,075 до 0,1 МПа. Извольте, что называется, соответствовать.

Что касается антидренажного клапана, он должен быть герметичен, и этим всё сказано.

5. Габаритные размеры и присоединительная резьба фильтра.

Габаритные размеры должны обеспечивать возможность легкого монтажа и демонтажа фильтра в подкапотном пространстве. И несколько слов о резьбе. Слишком тугая затруднит упомянутый монтаж, прослабленная не обеспечит герметичности соединения. Диаметр резьбы для масляных фильтров автомобилей ВАЗ должен быть в пределах от 17,323 до 17,678 мм. А кольцевое резиновое уплотнение должно не допускать подтекания масла и самопроизвольного отвинчивания фильтра при вибрации двигателя.

И в заключение раздела подчеркнем особо: официальная методика обеспечивает важнейшую характеристику – воспроизводимость результатов, без которой не бывает ни науки, ни практики. Испытывай изделия десять, сто, тысячу раз – итоговые цифры будут совпадать в пределах погрешности измерений. Вот почему сертифицированным фильтрам можно верить. И рекомендовать их потребителю.

Гонка за лидером

Сегодня фильтры солидных фирм примерно сравнялись по качеству. Секрет прост: все уважающие себя компании применяют современные технологии и комплектующие, внедряют системы менеджмента качества, и в борьбе за рынок производители буквально наступают друг другу на пятки.

И все же их можно разбить на две группы: «кому наступают» и «кто наступает».

Назовем отличительные черты первой, лидирующей группы производителей:

– изготовление фильтров в точном соответствии с требованиями моторостроительных и автомобильных компаний, а также по их специальным заказам;

– поставки фильтров на конвейеры моторных и автомобильных заводов (ОЕМ);

– поставки на вторичный рынок изделий «конвейерного» качества, работа с дилерскими сетями (OES);

– выпуск каталогов продукции (бумажных, электронных, сетевых) с максимально широким охватом марок и моделей автомобилей – как российских, так и зарубежных;

– участие в международных выставках, в частности, Automechanika во Франкфурте-на-Майне;

– наличие международного сертификата IQNet, подтверждающего, что производитель не просто внедрил систему менеджмента качества ISO (это сделали многие), но и завоевал авторитет на мировом рынке.

Непростые эти задачи решаются не только маркетинговой политикой, но и с помощью конструктивных и технологических инноваций.

Устройство масляного фильтра, как часто нужно менять

Двигатель внутреннего сгорания имеет большое количество трущихся деталей. К ним, тем или иным способом, подводится смазка для уменьшения силы трения и удаления продуктов износа, непременно образующихся во время работы. Чтобы удаленная грязь не попадала снова на детали, масло необходимо очищать, для чего применяется специальный фильтр. Устройство масляного фильтра может быть различным, однако его предназначение неизменно – постоянная очистка смазочного материала. Фильтр по мере эксплуатации автомобиля постепенно забивается, и его время от времени необходимо менять. Как правило, замена производится одновременно с заменой масла. Автопроизводители сами определяют периодичность замен, в зависимости от устройства двигателя и условий эксплуатации. Для современных бензиновых моторов интервал обычно составляет около 15000 км, для дизелей – вдвое меньше.

Конструкция масляного фильтра

Масляные фильтры, применяемые на легковых автомобилях, имеют схожее устройство. Внутри корпуса, имеющего форму стакана, размещен фильтрующий элемент, пружина, перепускной и обратный клапаны. Он имеет несколько входных отверстий, расположенных по периметру верхней части, и одно выходное. На выходном отверстии имеется резьба для монтажа масляного фильтра. Снаружи также располагается резиновое уплотнительное кольцо, единственная задача которого – не допустить утечки масла через соединение.

Фильтрующий элемент обычно изготавливается из специального картона с пропиткой, который сложен гармошкой и закручен в рулон. Делается это для того, чтобы увеличить площадь рабочей поверхности, ведь чем она больше, тем качественнее очищается масло, и дольше прослужит фильтр. О наличии перепускного клапана в фильтре многие даже не подозревают, однако он является необходимым элементом. Он нужен для того, чтобы в определенных условиях напрямую направлять неочищенное масло в систему смазки. Например, при запуске мотора в сильный мороз, когда оно загустевает и не может пройти через фильтрующий элемент (в противном случае поток густого масла разрушит фильтр). Благодаря этому двигатель, во время работы, не останется без смазки.

Задача обратного клапана – не допустить стекания смазывающего материала из масляной магистрали в картер заглушенного двигателя. В противном случае при следующем запуске мотор окажется без смазки, что не продлит ему жизнь. О том, как хорошо работает обратный клапан, можно судить по продолжительности горения индикатора давления масла на приборной панели, после запуска двигателя (изображение масленки). В идеале он должен гаснуть сразу же, но нормой считается время до семи секунд.

Типы масляных фильтров

Существует три типа масляных фильтров:

  • полнопоточный;
  • частичнопоточный;
  • комбинированный.

Они отличаются между собой способом фильтрации.

  1. Полнопоточный масляный фильтр подключается к системе смазки последовательно, и пропускает через себя весь объем масла, какой закачивает масляный насос. Его конструкция наиболее проста. Главное преимущество – высокая скорость очистки масла, а недостаток в том, что он быстро забивается. Наибольшее внимание в таком фильтре уделяется перепускному клапану. Когда фильтр сильно засоряется, давление в нем возрастает, и клапан открывается. Таким образом, масло перестает очищаться, однако исключается перегрев мотора в результате масляного голодания.
  2. Частичнопоточный фильтр подключается к смазочной системе параллельно. Через него, в отличие от полнопоточного, проходит только часть масла. Таким образом, скорость очистки значительно уменьшается, но фильтрация проходит лучше. В целом, степень защиты силового агрегата от продуктов износа, у частичнопоточного масляного фильтра и полнопоточного одинакова. Правда, первый снижает риск резкого перепада давления вследствие критического загрязнения.
  3. Для масляного фильтра комбинированного типа характерно наличие в системе смазки и полно- и частичнопоточного фильтров. Принцип его работы следующий: через полнопоточный фильтр проходит 90 % смазки, а через частичнопоточный – оставшиеся 10 %. Такое решение позволяет добиться практически полной очистки масла, увеличения его ресурса и более надежной защиты двигателя. Применяется данный тип фильтров, как правило, на дизельных моторах грузовиков и строительной техники.

Что такое масляная центрифуга

Центробежный масляный фильтр, или центрифуга – это фильтр, в котором очистка масла от примесей происходит под действием центробежных сил. Его основные составляющие – ротор и ось, ввернутая в корпус фильтра нижней частью.

Принцип его работы выглядит следующим образом. Масляный насос нагнетает масло внутрь ротора, через продольное и радиальное отверстия в оси. Далее оно, через трубки поступает в жиклеры, проходит через них с большой скоростью и бьют в крышку фильтра; реактивные силы вызывают вращение ротора. В результате примеси, содержащиеся в смазочном материале, оседают на крышке, а очищенное масло стекает в масляную магистраль. Применяется центробежный масляный фильтр в двигателях грузовых автомобилей и тракторов. Ранее его устанавливали и на легковые автомобили, однако впоследствии от такой практики отказались, ввиду возрастающих требований к качеству очистки моторного масла, а также из-за необходимости не реже одного раза в 2000 км удалять отложения со стенок масляного фильтра.

Как часто нужно менять масляный фильтр

Как упоминалось в начале статьи, то, насколько часто автомобилю требуется замена масляного фильтра и масла, устанавливают производители. При этом учитываются особенности моторов, условия эксплуатации и климат той страны, в которой используется машина. Разумеется, чем более напряженные условия работы мотора (гористая местность, сильная запыленность дорог, высокие температуры, движение по пробкам в крупных городах), тем чаще следует менять фильтр. Производители рекомендуют в таких ситуациях сокращать периодичность техобслуживания на 30 – 50%. То, как часто нужно обслуживать машину, зависит и от стиля езды – если он агрессивный, лучше менять расходные материалы с меньшими интервалами.

Некоторые автомобилисты предпочитают их менять еще чаще, в среднем раз в 5 – 7 тысяч км, ориентируясь по цвету масла. Однако это как раз та ситуация, когда чаще – не значит лучше, потому что моторное масло к этому моменту обладает полным набором эксплуатационных свойств. То, что оно быстро темнеет, говорит не о том, что его пора менять, а лишь о хороших моющих свойствах.

Многих автовладельцев волнует вопрос, можно ли менять фильтр без замены масла. Ответ прост: можно. Так как почти вся смазка в неработающем двигателе находится в картере, и его уровень находится ниже патрубка, на который накручивается масляный фильтр, при выполнении такой операции теряется только то, что находится в снятом фильтре (у легковых автомобилей примерно 200 мл). Если уровень масла в норме, то после замены даже не придется доливать его в мотор.

Данную процедуру можно провести, например, если есть сомнения в качестве фильтра. Если же через 2-3 тысячи предстоит менять и масло, то лучше сделать все сразу.

Выбираем масляный фильтр — DRIVE2

В системе смазки двигателя масляный фильтр и моторное масло необходимы для выполнения следующих функций:-охлаждение и отвод тепла от трущихся деталей двигателя;-очистка от частиц пыли, нагара и металлических крошек, которые образуются в результате работы двигателя;-для создания антифрикционной (препятствующей трению) масляной пленки, образующейся между поршнями и гильзами цилиндров двигателя;-для уменьшения шума, возникающего при работе трущихся деталей двигателя;

Также масляный фильтр выполняет функции очистки двигателя от различных твердых примесей, попадающих в двигатель через топливный и воздушный фильтры.

В настоящее время существует несколько типов масляных фильтров:-полнопоточные;-частичнопоточные;

-комбинированные.

Для того, кто хочет знать, как выбрать масляный фильтр — необходимо помнить об их классификации.

Полнопоточный масляный фильтр пропускает через свои фильтрующие элементы основной поток масла, идущий от масляного насоса двигателя. Затем уже очищенное масло поступает ко всем узлам и агрегатам двигателя. Основную роль в работе полнопоточного фильтра играет перепускной клапан. Этот клапан регулирует давление масла в системе смазки двигателя. В случае, если по какой либо причине давление масла в двигателе приближается к критической отметке и возникает угроза повреждения сальников и прокладок между блоками, его снижает перепускной клапан фильтра. Это необходимо учитывать, остановив свой выбор масляного фильтра на этом типе. В случае засорения масляного фильтра вплоть до прекращения поступления масла к деталям двигателя, перепускной клапан открывается, пропуская загрязненное масло. Тем самым перепускной клапан предотвращает выход из строя двигателя в результате недостаточной смазки его деталей.

В отличие от полнопоточного масляного фильтра, частичнопоточному на очистку масла в системе смазки двигателя требуется намного больше времени. В этом случае в одном контуре моторное масло свободно циркулирует между масляным насосом и трущимися деталями двигателя, а в другом контуре масло проходит через фильтрующий элемент. Времени на очистку масла от твердых частиц такая фильтрация требует больше, но зато она проходит намного качественнее и без угрозы падения давления масла в системе по причине засорения фильтра или залипания перепускного клапана.

Комбинированные типы фильтров совмещают в себе полнопоточную и частичнопоточную фильтрацию масла. Использование таких фильтров способствует еще более тщательной фильтрации масла и, следовательно, более длительному сроку службы моторного масла и масляного фильтра. Частичнопоточный фильтр это лучший масляный фильтр по качеству очистки масла. Такие типы масляных фильтров рекомендуются для использования в двигателях транспортных средств, которые используются с высокой интенсивностью, например, в строительстве или грузопассажирских перевозках. Именно их можно рекомендовать как ответ на вопрос: как выбрать масляный фильтр для этого вида техники.

Своевременная замена фильтровОбязательно следует производить периодическую замену масляных фильтров любого типа. При несвоевременной замене масляного фильтра, в двигателе происходит падение давления масла вследствие нарушения его потока через фильтр. В результате фильтр прекращает очистку масла и в масляной системе двигателя циркулирует моторное масло с частицами металла и сажи, что значительно сокращает срок службы двигателя. Практически все производители масляных фильтров рекомендуют делать выбор масляного фильтра и его замену после 7 000 – 10 000 километров пробега.

В настоящее время масляный фильтр представляет собой единый и неразборный элемент. Внутри его металлического корпуса расположен специальный фильтрующий элемент и два клапана, один из которых предназначен для предотвращения обратного оттока масла. Этот клапан называют противодренажным. Другой клапан предназначен для обеспечения прохождения моторного масла через фильтр в случае его засорения или залипания противодренажного клапана. Также перепускной клан может открываться и в случае использования моторного масла с повышенной вязкостью, когда оно тяжело проходит через фильтрующий элемент.

Перепускной клапан необходим для того, чтобы моторное масло поступало ко всем узлам двигателя даже в случае полного отказа масляного фильтра. Противодренажный клапан предназначен для удержания моторного масла в корпусе фильтра при неработающем двигателе. Это необходимо для того, чтобы при запуске двигателя обеспечить своевременную смазку всех узлов двигателя.

Альтернативный виды масляных фильтровПомимо неразборных, имеются и разборные масляные фильтры, в которых заменяется фильтрующий элемент. Такие фильтры обладают рядом неоспоримых преимуществ по сравнению с неразборными, что делает их более предпочтительными для установки в двигатель автомобиля.

Фильтр-вставка это лучший масляный фильтр. Основным его преимуществом является его сравнительно низкая цена при аналогичном качестве фильтрации. Это обусловлено тем, что заменяется лишь сам его фильтрующий элемент. Другое преимущество подобных фильтров – это большая простота их утилизации. Эти преимущества делают его основным в том, как выбрать масляный фильтр для автомобиля.

Чтобы заменить фильтрующий элемент, достаточно открыть корпус масляного фильтра и произвести замену. Практически все масляные фильтры, независимо от типа исполнения, по своей структуре являются абсолютно идентичными. Различия лишь в технологиях изготовления и в применении различных видов материалов. Основа любого масляного фильтра – это фильтрующий элемент, в основе которого находится специальная бумага.

Дело в том, что для разработки специальной фильтровальной бумаги, которая будет отвечать всем необходимым условиям, необходимы очень большие инвестиции. Поэтому немногие компании-производители фильтров могут себе это позволить. Все дело в том, что именно эти производители относятся к производству фильтровальной бумаги, являющейся основным компонентом любого масляного фильтра, с особой тщательностью и соблюдением ряда параметров, от которых зависит дальнейшая эксплуатация масляного фильтра. Производство фильтровальной бумаги нельзя назвать дешевым, поскольку фильтровальная бумага должна отвечать ряду параметров:

-широкому спектру температурных режимов работы двигателя;-высокому уровню очистки моторных масел различной вязкости;-способности к удержанию твердых частиц различной структуры;-химической стойкости в агрессивной среде (моторное масло при высоких температурах).Фильтровальная бумага низкого сорта не может качественно фильтровать моторное масло и удерживать различные твердые частицы, поэтому при частом использовании масляных фильтров с наполнителем низкого качества, двигатель быстрее будет изнашиваться, что впоследствии приведет к еще более значительным затратам на его капитальный ремонт.

Также, помимо вышеперечисленных параметров, в том, как выбрать масляный фильтр необходимо учитывать и степень его фильтрации. Известно два параметра для ее оценки: это номинальная фильтрация, которая характеризуется размером задерживаемых фильтрующим элементом частиц до 95%, а также абсолютная фильтрация, которая характеризуется степенью очистки моторного масла (фильтрация всех частиц). Например, в гидравлических системах спецтехники фильтрующий элемент должен обеспечивать задерживание твердых частиц, размером 25-40 мкм. В автомобильных двигателях номинальная тонкость очистки моторного масла не должна быть ниже 5 мкм.

Если фильтрующий элемент обладает более тонкой степенью фильтрации, то соответственно он оказывает большее сопротивление свободному току жидкости. Но, в свою очередь, тонкая фильтрация способствует большему удержанию микрочастиц, что в свою очередь уменьшает износ деталей двигателя и другого оборудования, к которому подводится очищенная жидкость.

Качественный выбор масляного фильтра также предполагает обратить особенное внимание на ряд важных критериев:

корпус масляного фильтра должен обладать достаточной прочностью, чтобы противостоять перепадам давления, вибрации и коррозии, чтобы избежать утечки масла из системы;большую роль в герметичности фильтра играют уплотнительная кромка и клапан, однако их качество силу определить только опытным специалистам;также обязательным условием при выборе масляного фильтра должно быть наличие сертификата качества.

Кроме того, при выборе масляного фильтра следует ориентироваться на то, производителем какой страны выпускается данная продукция. Такие надписи как «Japan quality» или «Made for Germany» как правило, вводят покупателей в заблуждение. Обычно такая продукция изготавливается в Китае в лучшем случае, с соблюдением минимально необходимых технических условий. Фирмы-производители более качественной продукции всегда размещают на упаковке наименование страны-производителя и свои реквизиты, включая телефоны службы поддержки. Существуют также и другие схемы введения в заблуждение потенциальных покупателей. Например, «компания-производитель» регистрирует свой бренд в какой-либо европейской стране, а затем вполне легально реализует под европейским брендом китайскую продукцию. Поэтому, сведения о проведенной сертификации и данные производителя служат основной гарантией того, что лучший масляный фильтр будет стоять на автомобиле.

Помимо сертификации, данные о качестве продукции можно получить и из информации о системе контроля качества, применяемой самим производителем. У производителей с мировыми брендами все технологии производства продукции соответствуют стандартам качества по международным нормам ISO-9001. Одна из самых ответственных организаций, производящая сертификацию автомобильных запчастей и расходных материалов – это «Нами-Фонд», которая напрямую сотрудничает с НАМИ (Научно-исследовательским автомобильным институтом). Эта организация также занимается испытанием и сертификацией различных моделей автомобилей, а также их узлов и агрегатов.

Часто встречающиеся дефекты масляных фильтровДаже самый тщательный выбор масляного фильтра не может дать стопроцентной гарантии от различных неисправностей и сбоев. Основным, наиболее часто встречающимся недостатком является потеря упругости резинового противодренажного клапана. Это проявляется в том, что при запуске двигателя на приборной панели некоторое время (как правило, 10 – 40 секунд) загорается контрольная лампа аварийного давления масла. Это происходит из-за оттока моторного масла из корпуса масляного фильтра на неработающем двигателе в результате потери упругости противодренажного клапана. В таких случаях давление масла поднимается до рабочей величины только после заполнения всей системы.

Разумеется, причины падения масляного давления могут быть обусловлены и другими факторами, но в данном случае достаточно бывает замены масляного фильтра. Зачастую, многие покупатели не придают значения производителю масляного фильтра и приобретают более дешевые аналоги. Это в свою очередь может обернуться серьезными поломками двигателя и как следствие более высокими затратами на его ремонт. Также сменный фильтрующий элемент низкого качества под воздействием давления масла может деформироваться, порваться и его остатки могут забить масляные каналы двигателя, что приведет к сухому трению его деталей и преждевременному выходу их из строя. Исходя из вышеперечисленного, в том, как выбрать масляный фильтр необходимо подходить со всей серьезностью, поскольку от качества его работы зависит дальнейший срок службы двигателя.

Специалисты рекомендуютМногие специалисты рекомендуют приобретать лучший масляный фильтр от известных мировых производителей, поскольку именно от работы смазочной системы во многом зависит срок службы двигателя до очередного капитального ремонта.

Существует перечень определенных признаков отличия некачественных фильтров от качественных:

-толщина фильтрующего элемента (если фильтровальная бумага очень толстая, это означает непродолжительный срок службы масляного фильтра);-перепускной клапан открывается при низком давлении, и неочищенное масло снова попадает в масляные каналы двигателя;-негерметичный резиновый противодренажный (запорный) клапан, в результате чего при неработающем двигателе масло стекает в картер, а при пуске загорается контрольная лампа давления масла;

если фильтрующий элемент низкого качества, то его части могут забивать масляные каналы двигателя.

Заключение!Делая выбор масляного фильтра в пользу того или иного производителя, многие опытные покупатели ориентируются на свои предпочтения, которые формируются годами. Но также необходимо помнить и о том, что технический прогресс не стоит на месте и на смену старым технологиям приходят новые, еще более надежные и эффективные. Это касается и таких ответственных «расходников» как масляные фильтры.

ОЧИСТКА МАСЛА, ТОПЛИВА И ВОЗДУХА

Масло, топливо, воздух, без которых работа дизелей невозможна, обычно содержат посторонние твердые частицы, размер которых не превышает 10—20 мкм (пыль). Твердые частицы представляют большую угрозу для трущихся деталей. Особенно опасны «остроконечные» частички кварца, так как они тверже даже стали. Если не принять специальных мер, то эти частицы, попав внутрь цилиндров дизеля, топливных насосов и других узлов, имеющих трущиеся детали, проникнут в самые маленькие зазоры между ними и, вклинившись в поверхности трения, металл которых более мягок, исцарапают их. Это вызовет быстрый износ, сопровождающийся увеличением первоначального зазора между трущимися поверхностями и искажением их геометрической формы. Например, искажение геометрической формы уплотнительного кольца может вызвать утечку воздуха при такте сжатия в цилиндре, что ухудшит условия воспламенения топлива при впрыске. При больших зазорах увеличивается утечка масла и ухудшаются условия смазки трущихся деталей. Отрицательно сказывается на техническом состоянии дизеля увеличение зазора между поршнем и цилиндровой втулкой, в подшипниках валов, между плунжером топливного насоса и его втулкой. Кроме того, по мере работы в дизеле масло засоряется частицами металла, образующимися в результате истирания сопряженных деталей, отвердевшими частицами сгоревшего топлива, продуктами разложения масел и т. п. Будучи загрязненным, масло, предназначенное для уменьшения износа, само начинает ускорять износ смазываемых им трущихся деталей, поэтому очень важно вовремя улавливать и отделять от масла посторонние частицы.

Для борьбы с загрязнением топлива, масла и воздуха тепловозные дизели снабжаются специальными устройствами: топливными и масляными фильтрами, воздухоочистителями и др.

ФИЛЬТР ГРУБОЙ ОЧИСТКИ МАСЛА

Чтобы «поймать» продукты, загрязняющие масло, в масляную систему каждого тепловозного дизеля включено несколько своеобразных ловушек. Самой простой из них является сетка, закрывающая поддон поддизельной рамы, где хранится масло. На тепловозе сетка имеет много отверстий (ячеек) диаметром 1,5 мм, поэтому она задерживает частицы размером только свыше 1,5 мм. Масло из поддона в масляный коллектор дизеля попадает, как уже указывалось, через специальный фильтр, который задерживает относительно крупные частицы (размером более 0,15 мм), содержащиеся в масле, отчего этот фильтр называется фильтром грубой очистки.

Рис. 116. Устройство пластинчато-щелевого фильтра грубой очистки масла

В его конструкцию заложена идея щелевой решетки, напоминающей гребенку. Решетка образуется из набора тонких круглых пластинок с восемью вырезами в каждой (рис. 116, а и б) и прокладок, отделяющих пластинки друг от друга (толщина прокладки 0,15 мм определяет кольцевой зазор-щель между пластинками и, следовательно, размер улавливаемых частиц). Несколько сотен таких чередующихся между собой пластинок и прокладок своими центральными отверстиями насажены на вертикальный валик, снабженный вверху рукояткой, и плотно прижаты друг к другу. Масло, поступающее от насоса под давлением к фильтру, вынуждено разделяться на сотни плоских струек. Двигаясь с маслом, твердые частицы (размером  больше  0,15   мм)   попадают в кольцевые зазоры и застревают там или остаются на поверхности фильтра, а масло, продавливаемое через щели, уходит в вертикальные каналы, образованные всеми вырезами в пластинках и прокладках. Частицы размером меньше высоты щели (зазора) проходят через фильтр с потоком масла, не задерживаясь.

Рис. 117.Корпус фильтра грубой очистки масла и его камеры

Корпус, где помещаются фильтры, разделен на две изолированные друг от друга камеры (рис. 117): для очищенного и неочищенного масла. В корпусе установлено несколько одинаковых фильтрующих элементов-секций, которые работают параллельно. При фильтрации масла твердые частицы, застревая в щелях, постепенно забивают их. Поэтому щели фильтра нужно периодически очищать. Для этого рядом с фильтром крепят на неподвижной стойке ножи-скребки (см. рис. 116, б), число которых равно числу  щелей.  Ножи    входят в зазоры между пластинками, где скапливается грязь. Чтобы удалить твердые частицы с наружной поверхности фильтра, помощник машиниста (или машинист), несколько раз поворачивая рукоятку фильтра, вращает тем самым весь набор пластинок относительно неподвижных ножей. Накопившиеся твердые частицы, наталкиваясь на ножи, сбрасываются в камеру неочищенного масла (см. рис. 117) и оседают на дно корпуса. Таким образом в камеру очищенного масла они не попадают.

А что произойдет, если вовремя не прочистить фильтр? В этом случае он полностью засорится и подача масла через него прекратится. Чтобы детали дизеля не остались без смазки, перед фильтром ставится перепускной клапан (рис. 118).

Рис.118. Схема размещения фильтра тонкой очистки масла

Если фильтр будет загрязнен, давление масла у входа в фильтр возрастает. При чрезмерном повышении давления масло сожмет пружину клапана (см. рис. 117, правую часть), который поднимется и пропустит мимо фильтра неочищенное масло к деталям дизеля: это лучше, чем работа дизеля вообще без смазки. Фильтр грубой очистки включается в поток масла последовательно, поэтому через него проходит все масло. Однако эти фильтры не задерживают частиц, меньших 0,15 мм. Поэтому очистка масла недостаточно полная. В отличие от описанных пластинчато-щелевых фильтров на некоторых тепловозах применяются проволочно-щелевые фильтры грубой очистки масла.

ФИЛЬТР ТОНКОЙ ОЧИСТКИ МАСЛА

 Чтобы в зазоры между деталями дизеля меньше проникло твердых частиц (размером меньше 0,15 мм), в систему смазки дизелей включается еще один фильтр, называемый фильтром тонкой очистки. Но фильтр тонкой очистки, задерживающий частицы значительно тоньше волоса, создает большое сопротивление для прохода масла. Если такой фильтр включать в систему смазки последовательно, т. е. так же, как и фильтр грубой очистки, то для пропуска большого количества масла потребовалось бы в несколько раз увеличить размеры фильтра или затрачивать очень большую мощность на прокачивание масла. Поэтому фильтр тонкой очистки включается в систему смазки не последовательно, а параллельно основному потоку масла (см. рис. 118). Он стоит на ответвлении, и через него проходит только часть потока масла (до 5—6%). Эта часть  профильтрованного  масла  сливается в поддон, непрерывно освежая масло в системе. На первый взгляд работа такого фильтра кажется бесполезной, так как масло, прошедшее через него, не подается к деталям дизеля. Но это неверно. В масляной системе дизеля содержится 1,7 м3 масла (тепловоз 2ТЭ10В), а подача (производительность) шестеренного насоса равна 120 м3/ч. Значит, весь объем масла проходит по системе 70 раз в течение часа (120:1,7). Если при каждом кругообороте масла одна двадцатая часть его 5%) прокачивается через фильтр тонкой очистки, то весь объем масла пройдет через него за час трижды, точнее 3,5 раза (70:20). Благодаря этому масло потеряет мельчайшие частицы, что существенно уменьшит   износ   деталей   дизеля. Имеется несколько конструкций фильтров тонкой очистки масла. Рассмотрим принцип устройства фильтра, установленного на тепловозах с дизелями типа Д100. Такой фильтр изготовлен из бумаги и картона. Бумага, имеющая микроскопические поры, выступает исключительно в роли фильтрующей перегородки, а более плотный картон представляет каркас, на котором держится бумага.

Рис. 119. Лента фильтра тонкой очистки масла

На рис. 119 показана лента картона, на которой посередине с помощью особого прибора — перфоратора — пробиты на расстоянии 10 мм друг от друга маленькие отверстия диаметром 5 мм. Такая лента называется перфорированной. Отверстия в ней, как увидим дальше, предназначены для пропуска профильтрованного через бумагу масла. Длина одной ленты картона 15 м, ширина — 106 мм. На верхние и нижние кромки перфорированной ленты (на картон) по всей ее длине надеты две согнутые пополам в продольном направлении бумажные полосы такой же длины; края (борта) каждой из этих полос отогнуты по всей длине на 10—20 мм так, как показано на рис. 119. На узкие загибы-борта бумаги предварительно наносят слой клея и всю ленту наматывают спиралью на пустотелый стержень, как на катушку. При свертывании бумажных лент их борта (края)   смыкаются   и  должны быть хорошо склеены (рис. 120).

Рис. 120. Разрез секции фильтра тонкой очистки масла

Мы подчеркиваем слово «должны», так как если герметичность соединения не будет обеспечена, то в этом случае неочищенное масло проникает через шов, не фильтруясь. Это является недостатком фильтра клееной конструкции. Мы рассмотрели устройство одного бумажного фильтрующего элемента. Но комплект всего фильтра тонкой очистки состоит не из одного, а из 28 описанных элементов, работающих одновременно. Как они размещаются, как монтируются? Для этого служит цилиндрический резервуар (корпус) с двойным дном (рис. 121).

Рис. 121. Размещений фильтрующих элементов (секций) в корпусе фильтра тонкой очистки масла

Внутри корпуса размещено семь трубок-стержней (на рисунке видны три такие трубки), нижние концы которых вставлены во внутреннее днище. По этим трубкам очищенное масло стекает в полость между двумя днищами. На каждую из семи трубок-стержней надето по четыре фильтрующих элемента. При сборке между стержнями и секциями прокладывают для уплотнения резиновые и картонные шайбы. Развернутая длина бумажных лент всех секций составляет 840 м. Таким образом обеспечивается общая, достаточно большая фильтрующая поверхность бумаги (около 40 м2) при относительно небольших размерах фильтра.

Каждый фильтрующий элемент, или, как принято называть, секция, работает следующим образом. Масло из корпуса фильтра поступает с торцов в каждую секцию (показано стрелками на рис. 121). Просочившись через множество бумажных перегородок всех 28 секций, очищенное масло проходит по отверстиям в картоне в пустотелые центральные трубки-стержни секции. Из всех трубок-стержней масло попадает в полость очищенного масла, откуда через отверстие в корпусе сливается общим потоком   по   трубе  в   поддон  дизеля.

ЦЕНТРОБЕЖНЫЙ ОЧИСТИТЕЛЬ МАСЛА

Описанные схемы фильтров более или менее похожи друг на друга и основаны на улавливании твердых частиц с помощью фильтрующего элемента. Центробежные очистители масла (центрифуги) с вращающимся ротором работают по совершенно иному принципу. До сих пор была фильтрация, т. е. процеживание через перегородку, размеры ячеек которой меньше размеров улавливаемых частиц. Центробежная очистка в точном смысле слова не является фильтрацией. Для отделения механических примесей от масла здесь используется центробежная сила, которую приобретает твердая частица при большой частоте вращения. Так как плотность твердых частиц, содержащихся в движущемся масле, в несколько раз больше плотности масла, то твердые частицы под действием центробежных сил выделяются из потока масла в направлении действия этих сил. Очень важно, чтобы такое выделение (сепарация) осуществлялось достаточно эффективно и быстро. Этого можно достигнуть, если центробежное ускорение твердых частиц во много раз превысит ускорение свободного падения. В  тепловозных маслоочистителях центробежного типа твердые частицы испытывают «космические» перегрузки: их масса увеличивается в 2500 раз и более! Для создания таких перегрузок требуется очень большая частота вращения. Как же можно ее получить?

Вспомним, что вращение шара в первом реактивном двигателе, построенном еще за 120 лет до нашей эры Героном Александрийским, происходило благодаря двум трубкам (изогнутым в противоположные стороны), из которых непрерывно вырывался пар: трубки играли роль постоянно действующих ракет, реактивные силы которых и заставляли шар вращаться. Такой же принцип использован для вращения главной детали центрифуги — ротора (рис. 122).

Рис. 122. Центробежный фильтр очистки масла: а - схема работы; б- схема устройства

Ротор, состоящий из корпуса, крышки и двух вертикальных трубок, в нижней части которых укреплены в диаметрально противоположных точках два сопла, насаживается на неподвижную ось (стержень). Для входа неочищенного масла в ротор нижняя часть его неподвижной оси сделана пустотелой и снабжена тремя отверстиями (окнами). Как работает центрифуга? Неочищенное масло под давлением 0,78—0,98 МПа (8—10 кгс/см2), создаваемым вспомогательным насосом (устанавливается дополнительно, рис. 123), подводится к окнам неподвижной оси ротора и, поступая в полость ротора, заполняет его. Затем оно через вертикальные трубки ротора проходит к двум соплам. По истечении масла из сопел (см. нижнюю проекцию, рис. 122) с большой скоростью создается реактивный вращающий момент, и ротор начинает вращаться на своей оси с частотой вращения более 6000 об/мин (на дизелях типа 10Д100). При вращении ротора масло, протекающее через внутреннюю полость ротора, начинает испытывать действие центробежных сил. Содержащиеся в масле тяжелые частицы, имеющие большую плотность, чем масло, отбрасываются центробежной силой к вертикальным стенкам корпуса ротора и откладываются на них (показано точками). Ротор заключен в сварной корпус.

Рис. 123. Схема размещения центробежного фильтра очистки маслп

Схема включения центробежного маслоочистителя в масляную систему дизеля 10Д100 представлена на рис. 123. Очищенное масло, выброшенное через сопла, попадает по трубе в поддон   дизеля. Центробежная очистка позволяет получать масло, почти полностью очищенное от наиболее опасных тяжелых частиц и механических примесей.

ТОПЛИВНЫЕ ФИЛЬТРЫ

Топливные фильтры служат для очистки дизельного топлива от попавших в него посторонних твердых частиц. В системе топливопровода тепловоза имеются два отдельных фильтра, из которых один (грубой очистки) установлен перед топливоподкачивающим насосом, а другой (тонкой очистки) — перед топливными насосами высокого давления. На тепловозах старой постройки применяются фильтры грубой очистки топлива, в которых фильтрующим элементом служит хлопчатобумажная пряжа-путанка, набиваемая между внутренними и наружными сетками. Этот фильтр называется сетчатонабив-ным. Однако он имеет недостаток: после определенного пробега тепловоза пряжу-путанку приходится заменять. Более совершенным является фильтр, изображенный на рис. 124.

Рис. 124. Фильтр грубой очистки топлива

На стакан (каркас гофрированной формы) намотана латунная лента (проволока), между витками которой оставлены щели шириной 0,07 мм. Поэтому такой фильтр часто называют проволочно-щелевым. Топливо под разрежением, создаваемым топливопрокачивающим насосом, засасывается из полости А и проходит фильтрующие щели. При этом механические частицы, превышающие размер щелей (0,07 мм), остаются на внешней стороне стакана. Чтобы увеличить фильтрующую поверхность, проволока наматывается не на один стакан, а на два — наружный и внутренний. Пройдя стаканы, очищенное топливо направляется в полость Б и далее во всасывающую трубу топливопрокачивающего насоса. Усилием пружины фильтрующий элемент прижимается к корпусу. Достоинством описанного фильтра является то, что грязь на его стаканах   легко   смывается   при  ремонте тепловоза. Фильтр тонкой очистки топлива состоит из четырех одинаковых секций (рис. 125), расположенных в общем корпусе и закрываемых колпаками.

Рис. 125. Фильтр тонкой очистки топлива

Рассмотрим устройство секции. В центральной части ее размещен стержень, ввернутый в корпус фильтра. На стержень надет фильтрующий элемент (стакан), внутри которого находится свернутая (в гофр) фильтровальная бумага. Гофрированная поверхность бумаги позволяет, как это нетрудно догадаться, значительно увеличить площадь ее соприкосновения с топливом. Чтобы бумага не порвалась, она установлена в картонный каркас. Топливо, поступающее в фильтр, через отверстия в картонном каркасе направляется к фильтровальной бумаге, поры которой задерживают частицы топлива размером более 3—4 мкм. Таким образом, дизельное топливо может выйти из фильтра, только пройдя гофрированную бумагу. После этого топливо попадает в канал центрального стержня, затем в канал нижней части корпуса фильтра и далее к топливным насосам дизеля. Надетый на стержень фильтрующий элемент уплотняется с торцов резиновыми прокладками, которые поджимаются пружиной. Степень затяжки пружины регулируется гайкой. После определенного срока службы фильтрующий элемент снимают и заменяют новым.

Топливные фильтры грубой и тонкой очистки отличаются между собой устройством фильтрующих секций. Общим является то, что как в том, так и в другом имеется несколько фильтрующих элементов (секций), включенных между собой параллельно. Благодаря этому дизельное топливо проходит одновременно через все секции фильтра, что уменьшает сопротивление проходу масла.

ВОЗДУХООЧИСТИТЕЛИ

Что было бы, если бы в цилиндры дизеля засасывался атмосферный воздух в том виде, в каком он существует в природе? Возьмем самый благоприятный случай. Пусть тепловоз мчится в ясную погоду по самому лучшему железнодорожному полотну с балластным  слоем  из  щебня.  В этом случае запыленность воздуха на уровне воздухозаборных отверстий дизеля, конечно, меньше, чем при движении по рельсовому пути с песчаным балластом. И все же каждый кубометр воздуха в среднем содержит от 0,0025 до 0,01 г пыли. На первый взгляд это ничтожно мало. Но если учесть, что потребность в воздухе дизеля 1 ОД 100 мощностью 2200 кВт (3000 л. с.) достигает 400 м3/мин, или 24 000 м3/ч, то за 1 ч в цилиндры дизеля сможет попасть 0,01X24 000=240 г, а за 4 ч около килограмма пыли. А ведь тепловозу нередко (например, на Среднеазиатской дороге) приходится работать и во время песчаных бурь, когда в воздухе содержится до 0,4 г/м3 пыли. В этих условиях за 4 ч дизель на полной мощности засосет 0,4Х X 24 000X4 = 38 400 г, или 38,4 кг, пыли, т. е. 38 кг твердых минеральных частиц различной формы и размеров. Легко представить себе, как исцарапают эти частицы зеркало втулки, поверхности колец и других трущихся деталей. Вот почему на всех дизелях устанавливают специальные очистители (фильтры), очищающие воздух от пыли, прежде чем он попадет в цилиндры.

Как устроены и на чем основано действие современных воздухоочистителей? На тепловозах применяются воздушные  фильтры разных типов.

Рис. 126. Схема воздухоочистителя тепловоза 2ТЭ10В

Воздух, засасываемый снаружи (рис. 126), поступает в одну из четырех кассет, представляющих собой набор различных проволочных сеток. Сетки задерживают пыль, но недостаточно эффективно. А что если смочить их маслом? В этом случае сцепление частиц пыли с проволокой сеток увеличивается. Чтобы кассеты постоянно смазывались свежим маслом и периодически очищались, их размещают на колесе, нижнюю часть которого погружают в ванну, наполненную маслом. Соединив ось колеса с двигателем, заставляют колесо медленно вращаться. В результате пыль, задержанная соответствующей кассетой, смывается маслом и оседает на дно ванны. Очищенная же от пыли, увлажненная свежим маслом кассета поднимается вверх. Таким образом, масло непрерывно очищает и смачивает кассеты. Такого типа воздухоочиститель получил название фильтра непрерывного действия (ФНД). Дополнительная очистка воздуха и улавливание капель масла осуществляются в неподвижных сетках, установленных, как это видно на рис. 126, за колесом с подвижными кассетами: воздух проходит две ступени очистки и только после этого поступает в турбокомпрессор. Смачивать кассеты маслом можно не только окуная их в масляную ванну, как это описано выше, но и путем разбрызгивания масла. В этом случае запыленный воздух (рис. 127) через жалюзи проходит по узкому наклонному каналу и над поверхностью масла, находящегося в ванне, делает резкий (на 90°) поворот. От этого крупные твердые частицы пыли по инерции продолжают двигаться в том же направлении и оседают в масляной ванне. Это первая ступень очистки. Мелкие частицы уносятся с небольшим количеством масла к очистительным сеткам, установленным А-образно. Ударяясь о сетки, оно разбивается на мелкие брызги, смачивает сетки и затем стекает в ванну. Мелкие частицы оседают на этих сетках. Так завершается очистка запыленного воздуха во второй ступени.

Рис. 127. Схема работы масляно-инерционного воздухоочистителя

Во время пыльных бурь, что случается в южных районах страны, доступ наружного воздуха в первую ступень воздухоочистителей прекращается. Машинист закрывает жалюзи воздухоочистителей. При этом более чистый воздух забирается из кузова через специальные окна. Воздух очищается только во второй ступени фильтра.     Забор   воздуха   из   кузова тепловоза производится и в зимних условиях при очень низких наружных температурах, снежных метелях.

В результате предотвращается попадание снега в воздушные фильтры. Кроме того, из кузова в дизель поступает подогретый воздух, что благоприятно сказывается на протекании рабочего процесса дизеля, особенно на холостом ходу. Чтобы повысить эффективность фильтрации, на тепловозах 2ТЭ10Л в качестве кассетных фильтров второй ступени применили набивку из пенопласта. Такие фильтры успешно прошли опытную эксплуатацию на Среднеазиатской дороге.

В начало статьи >

Масляные фильтры

ОГЛАВЛЕНИЕ

  1. Фильтр грубой очистки
  2. Фильтр тонкой очистки

Масло в двигателе непрерывно очищается от загрязнений в фильтрах грубой и тонкой очистки.

Фильтр грубой очистки

Фильтр грубой очистки масла пластинчато-щелевой, включен последовательно в основную масляную магистраль и расположен с правой стороны двигателя. Через фильтр грубой очистки проходит все масло, нагнетаемое насосом в магистраль, откуда масло поступает к подшипникам и другим трущимся деталям. Фильтр состоит из корпуса 22, фильтрующего элемента и перепускного клапана 21. Фильтр прикреплен к блоку 17 цилиндров четырьмя болтами. Между крышкой 8 фильтрующего элемента и корпусом, а также между корпусом и блоков цилиндров установлены паронитовые прокладки. Во избежание появления течи масла из-под головок болтов, крепящих корпус фильтра к блоку цилиндров, под головки устанавливаются, кроме стальных, алюминиевые шайбы.

Рис.Схема фильтра грубой очистки масла: 1 — стакан; 2 — пробка; 3 — очищающая пластина; 4 — промежуточная пластина; 5 — стержень; 6 — валик; 7 и 16— прокладки; 3 — крышка фильтрующего элемента; 9 — болт крепления фильтрующего элемента и корпусу; 10 — гайка сальника; 11 — пружина; 12 — рычаг; 11 — гайка рычага; 14 — сальник; 15 — фильтрующая пластина; 17 — блок цилиндров; 18 — малый горизонтальный канал; 19 — главная масляная магистраль; 20 — пружина перепускного клапана; 21 — перепускной клапан; 22 — корпус

Фильтрующий элемент состоит из набора фильтрующих 15 и промежуточных 4 пластин, собранных на валике 6. Толщина промежуточных пластин равна 0,07—0,08 мм. Масло проходит через щели между фильтрующими пластинами внутрь фильтрующего элемента, очищаясь при этом.

Далее через отверстие в стакане 1 масло подается в масляную магистраль. Для очистки отложений между фильтрующими пластинами служат неподвижные очищающие пластины 39 которые собраны на стержне 5, имеющем квадратное сечение. На наружном конце валика 6 насажен рычаг 12, имеющий муфту свободного хода, позволяющую при повороте рычага вращать валик и вместе с ним набор пластин в одном направлении. Муфта свободного хода состоит из пружины 11, плотно охватывающей валик и втулку рычага, свободно посаженной на валик.

При повороте рукоятки по часовой стрелке пружина раскручивается, ослабляется натяг и этим обеспечивается свободный ход рычага. При повороте рычага против часовой стрелки пружина закручивается и ведет за собой валик. Во время вращения валика очищающие пластины удаляют отложения, скопившиеся в промежутках между фильтрующими пластинами. В нижней части корпуса фильтра сделано отверстие для слива отстоя, закрываемое пробкой 2.

В корпусе фильтра расположен перепускной шариковый клапан 21, отключающий фильтр при его засорении и пропускающий масло, помимо фильтра, в масляную магистраль. При этом давление масла несколько снижается.

Для очистки от загрязнении пластинчатый элемент фильтра вращают на 1,5—2 оборота против часовой стрелки, для чего перемещают рычаг 12 последовательно вправо и влево 6—8 раз. При этом одновременно проверяют правильность работы механизма свободного хода в соединении рычага с валиком. При повороте рычага 12 против часовой стрелки гайка 13 валика также должна вращаться; при повороте рычага по часовой стрелке гайка должна оставаться неподвижной. Нечеткую работу механизма свободного хода можно устранить подтягиванием гайки 10 сальника валика фильтра.

Фильтр тонкой очистки

Фильтр тонкой очистки масла расположен с правой стороны двигателя и прикреплен с помощью кронштейна к переднему щиту радиатора.

Корпус 5 фильтра цилиндрический, со сферическим дном, сваривается из двух частей. Внутри корпуса расположена центральная трубка 4, приваренная к дну корпуса. К нижнему концу трубки приваривается тройник 20 для слива масла из фильтра, а также из масляного радиатора в картер двигателя. В верхней части центральной трубки 4 имеется калиброванное отверстие 9. В дне корпуса сделано два отверстия: одно с подводящей трубкой 2 для подвода масла и другое, закрытое резьбовой пробкой 1, для слива отстоя.

Корпус фильтра герметически закрыт крышкой 6, которая притянута специальной гайкой 8, навертывающейся на верхний резьбовой конец центральной трубки 4. Для предотвращения вытекания масла из корпуса фильтра между крышкой и корпусом установлена паронитовая прокладка 10, а под головкой гайки — медная шайба 7. Основной частью фильтра является помещенный в его корпусе стандартный фильтрующий элемент типа ДЛСФО-3 или ЭФЛ-3. Фильтрующий элемент удерживается от перемещений по высоте центральной трубки пружиной 19, прижимающей его к торцу специальной гайкой 8.

Рис. Схема фильтра тонкой очистки масла: 1 — пробка; 2 — подводящая трубка; 3 — картонный сальник; 4 — центральная трубка; 5 — корпус; 6 — крышка корпуса; 7 — медная шайба; 8 — специальная гайка; 9 — калиброванное отверстие  10 — паронитовая прокладка; 11 — крышка; 12 — центральный канал; 18 — пластина; 14 — прокладка; 15 — отсек; 16 — канал луча; 17 — луч; 18 — дно; 19 — пружина; 20 — тройник слива масла; 21 — отверстие; 22 — запорные кольца; 23 — стяжка

Фильтрующий элемент состоит из набора отдельных картонных деталей — пластин 13 и прокладок 14, имеющих в средней части вырезы. Пластины и прокладки заключены между металлическим дном 18 и крышкой 11, стянутыми металлическими стяжками 23. Концы металлических стяжек закреплены проволочными запорными кольцами 22. В центре дна и крышки сделаны отверстия, снабженные картонными сальниками 3, плотно обжимающими центральную трубку корпуса фильтра и не допускающими проникновение грязного масла в центральную полость элемента.

Фильтр тонкой очистки масла со сменным картонным фильтрующим элементом включен в систему смазки параллельно основной масляной магистрали. Через фильтр проходит около 20% общего количества масла, подаваемого насосом. Подвод масла к фильтру и отвод от него осуществлены с помощью гибких шлангов. Масло к нему поступает из главной магистрали и отводится в масляный картер через штуцер в крышке полости толкателей.

Масло, поступающее в корпус фильтра, проходит через зазоры между прокладками и пластинами во внутренние отсеки 15 прокладок. Далее масло частично проникает в щели, образуемые плотно сжатыми пластинами и поверхностями лучей 17 прокладок, частично фильтруется при проходе через пластины и прокладки, материал которых имеет пористую структуру, и затем попадает в каналы 16 луча, соединенные с центральной полостью элемента. Часть находящейся в масле грязи оседает в отсеках 15 прокладок во время прохождения через них масла, а часть задерживается по пути просачивания масла сквозь пластины и прокладки, а также по пути просачивания масла между пластинами и лучами прокладок.

Очищенное масло, поступившее в центральную полость элемента, проходит через калиброванное отверстие 9 внутрь центральной трубки 4 корпуса фильтра и стекает в картер двигателя. Назначение калиброванного отверстия — ограничить количество масла, проходящего через фильтр, при случайном нарушении плотности стяжки набора элемента и предотвратить возможное при этом падение давления в системе смазки.

Холодное масло из-за его большой вязкости не продавливается через фильтрующий элемент  Для быстрого прогрева фильтра после пуска двигателя в чашке сальника крышки сделано шесть отверстий 21. Неочищенное масло, поступающее через эти отверстия, стекает в центральную полость элемента и через калиброванное отверстие, находящееся в трубке, стекает в картер. Но нагреву элемента можно судить о том, работает ли он или нет: если корпус фильтра при работающем двигателе горячий, фильтр функционирует нормально.

В фильтре тонкой очистки масла задерживаются мельчайшие частицы продуктов износа и смолистые вещества, находящиеся в масле. Таким образом обеспечивается многократная циркуляция масла, находящегося в масляной магистрали, через фильтр тонкой очистки и удаление из масла загрязнений, образующихся в процессе работы двигателя и попадающих извне. В результате удаления указанных примесей уменьшается износ деталей двигателя и увеличивается срок службы масла.

Очистка масла продолжается до заполнения грязью всех отсеков элемента, после чего фильтрация практически прекращается и отработавший фильтрующий элемент должен быть заменен новым. Для удаления фильтрующего элемента из корпуса фильтра (при замене) на крышке элемента имеется проволочная ручка. Эксплуатация двигателя без фильтрующего элемента в корпусе фильтра не рекомендуется.


Смотрите также


Оцените статьюПлохая статьяСредненькая статьяНормальная статьяНеплохая статьяОтличная статья (проголосовало 13 средний балл: 5,00 из 5)
Загрузка...