Содержание
Устройство масляного фильтра
Наиболее часто применяемый неразборный фильтр состоит из фильтрующего элемента, двух клапанов (перепускного, обратного), заключенных в металлический корпус. Для дизельных двигателей применяются фильтры с тремя клапанами (редукционным, сливным, предохранительным), но в легковых моделях такая система применяется редко.
Обратный клапан предохраняет фильтр от слива масла в нерабочем состоянии. Перепускной клапан вступает в действие при полном загрязнении фильтрующего элемента, избыточном давлении густого масла (например, при запуске в мороз).
Наиболее важен фильтрующий элемент. Эта деталь изготовлена из специальной, пропитанной фенолформальдегидными смолами, бумаги. Для качественной работы важны конфигурация расположения слоев, пористость, прочность фильтрующего элемента. Производители фильтров добиваются лучших очищающих качеств, обрабатывая бумагу несколько раз на специальных технологических линиях.
Неразборные фильтры состоят из нескольких основных компонентов.
1. Противодренажный клапан
Он необходим для пресечения слива моторного масла в картер из масляных каналов и непосредственно фильтра после остановки работы мотора. Благодаря этому не допускается возникновения воздушных пробок в системе смазки и обеспечивается своевременная подача масла.
2. Перепускной клапан
Он необходим для обеспечения поступления масла в мотор при невозможности его прохождения сквозь фильтрующий элемент. Причины этого могут быть разными – засорение фильтрующего элемента, чрезмерная вязкость моторного масла в условиях сильных морозов и т. д.
3. Фильтрующий элемент
Для его изготовления, как правило, используется гофрированная бумага, предварительно пропитанная особыми смолами. Сама бумага отличается пористой структурой, а высокие показатели маслостойкости и водостойкости достигаются за счет пропитки. Укладка бумаги в фильтр осуществляется особым образом, что позволяет получить наибольшую площадь фильтрации и уложиться в небольшие размеры корпуса фильтра.
Альтернативу гофрированной бумаге составляют разные типы волокон – синтетические и хлопчатобумажные. Однако они используются не так часто.
4. Противосливной клапан
Как правило, данным клапаном комплектуются фильтры неразборного типа в сочетании с противодренажным либо перепускным. Противосливной клапан предотвращает протекание масла из выходного отверстия в процессе замены фильтра.
Самые первые автомобили, которые были созданы еще в XIX веке, не имели масляных фильтров. Это устройство появилось в 20-х годах XX века. Ранее из-за отсутствия фильтра масло в автомобилях меняли через 700-800 км. При этом ресурс двигателей был очень малым, а расход масла – большим.
Что собой вообще представляют масляные фильтры? Это устройства, очищающие масла от разных примесей и частиц, которые могут поступать из внешней среды. В результате использования фильтров процесс преобразования смазки в абразивную смесь существенно замедляется.
Конструкция масляного фильтра
Развитие моторостроения было тесно связано и даже в значительной степени определялось прогрессом в области химии горюче-смазочных материалов, в то же время, появление новых сортов смазочных масел с более высокими эксплуатационными качествами требовало совершенствования системы их очистки.
На заре двигателе- и автомобилестроения масляные фильтры не устанавливались. Первый автомобильный масляный фильтр был предложен в 1923 году Эрнестом Свитлендом и Джорджом Х. Гинхалдом и запатентован под торговой маркой Purolator. Этот фильтр был неполнопоточным: через фильтр протекала только небольшая часть масла, основной же объём моторного масла из насоса попадал в масляную магистраль напрямую, без фильтрации.
Двадцать лет спустя появился первый полнопоточный фильтр, в котором всё масло, прежде чем попасть в двигатель, проходило процедуру фильтрации. На серийные машины одной из первых их стала устанавливать фирма Chrysler в конце 1940-х годов. Тем не менее, вплоть до середины 1950-х годов масляный фильтр оставался на многих автомобилях дополнительным оборудованием, предлагаемым за доплату: очень короткий срок службы масла до замены позволял обходиться без очистки, считалось, что фильтр требуется лишь при особо тяжёлых условиях эксплуатации.
В СССР, с характерными для него тяжёлыми дорожными условиями, система очистки масла достаточно быстро стала неотъемлемой принадлежностью автомобиля. Так, оригинальная двухступенчатая система фильтрации со 100%-й очисткой масла для двигателя ГАЗ-11 была спроектирована именно на ГАЗе — американский прототип мотора имел только неполнопоточный фильтр тонкой очистки, подключенный параллельно масляной магистрали, так что при каждом обороте в системе смазки фильтрации подвергалось лишь небольшая часть масла.
Фильтр грубой очистки состоял из набора чередующихся стальных пластин и звёздочек, собранных на стержне, который можно было проворачивать за рукоятку — такой фильтр задерживал лишь частицы размером от 120 микрон (0,12 мм) и более. В зазоры между фильтрующими пластинами входили неподвижные очищающие пластины, при провороте которых посредством специальной рукоятки загрязнения извлекались из щелей и попадали в отстойник — эту процедуру инструкция по эксплуатации рекомендовала производить ежедневно после поездки.
Фильтр тонкой очистки был подключен параллельно с фильтром грубой очистки, он имел сменный элемент из фильтровального картона, отлавливающий частицы размером 5 микрон и даже менее. Через него проходило лишь порядка 10 % от общего объёма масла, причём после фильтрации оно не направлялось в масляную магистраль, а сливалось в картер двигателя, где смешивалось неочищенным.
При замене масла требовалось выкручивать резьбовые пробки и сливать отстой из корпусов фильтров.
Такая двухступенчатая система очистки (а на иностранных автомобилях — неполнопоточный фильтр тонкой очистки) использовались в силу того, что масла тех лет не обладали диспергирующими (разделяющими) свойствами — то есть, загрязнения в них быстро слипались в крупные асфальто-смолистые частицы, способные быстро забить любой фильтр тонкой очистки (именно поэтому в полнопоточном фильтре грубой очистки имелась рукоять для очищения фильтровальных пластин).
Так как проходила через неполнопоточный фильтр тонкой очистки и эффективно очищалась лишь малая часть находящегося в обороте масла, со временем в нём всё равно накапливались пропущенные фильтром грубой очистки и не попавшие в фильтр тонкой очистки загрязняющие частицы, образовавшиеся в результате естественного износа двигателя (в основном от истирания коренных и шатунных вкладышей).
Это диктовало очень малый срок службы масла — его замена требовалась через каждые 2…3 тысячи километров, так как за этот пробег в масле накапливалось до 1,5 % загрязняющих частиц. Качество самого масла при этом не играло роли — накопление загрязнения было следствием именно его неполной очистки, так что при использовании в двигателе с такой системой очистки современных[когда?] сортов моторных масел интервал между его заменами такой же, как и у автолов.
Более того — система с неполнопоточным фильтром в принципе способна полноценно работать лишь с маслами, не содержащими диспергирующей и моющей присадок (категорий API SA и SB). При использовании в оснащённых ей двигателях масел более высоких категорий, содержащих данные присадки, фильтр грубой очистки (если он присутствует) вообще перестаёт выполнять свои функции, так как благодаря работе присадок в масле не содержится достаточно крупных для этого частиц.
Прошедшее через него практически без очистки масло попадает в фильтр тонкой очистки, где содержащиеся в нём в аномально больших количествах мелкие загрязняющие частицы очень быстро забивают поры картонного фильтрующего элемента, повышая его гидравлическое сопротивление вплоть до полного прекращения тока масла через него.
В результате двигатель начинает работать на нефильтрованном масле, идущем в обход забитого неполнопоточного фильтра тонкой очистки и практически без очистки проходящем через полнопоточный фильтр грубой очистки (при его наличии). При таких условиях работы срок службы масла определяется тем, насколько быстро в нём накопится «критическая масса» загрязнений, что происходит примерно за те же 2…3 тысячи километров пробега или даже быстрее, вне зависимости от свойств самого масла.
В настоящее время в двигателях, оснащённых системой фильтрации масла с неполнопоточным фильтром, рекомендуется использовать индустриальные масла без присадок с подходящей вязкостью, аналогичные автолам, либо специальные масла для классических автомобилей с пометкой non-detergent/dispersant («без моющих и диспергирующих присадок»), содержащие только противоизносные и противоокислительные присадки (категории API SB).
Лишь с конца 1950-х — начала 1960-х годов, после появления более совершенных масел, содержащих в своём составе комплексную присадку, появилась возможность осуществить одновременную фильтрацию всего масла, поступающего в масляную магистраль. Это стало возможным благодаря тому, что система «масло-грязь», подвергнутая воздействую диспергирующей присадки, становится более однородной, в ней не происходит выпадения осадка и образования крупных асфальто-смолистых частиц.
Кроме того, исследования показали, что мелкие частицы органического происхождения размером менее 5 микрон, составляющие до 90 % загрязнения в масле, практически безвредны для двигателя, а основной износ вызывают абразивные неорганические частицы размером более 15 микрон, являющиеся продуктами износа самого двигателя, которые и имеет смысл удалять из масла при фильтрации.
Именно тогда получили распространение полнопоточные фильтры — вначале со сменным фильтрующим элементом, а затем и полностью одноразовые (snap-on). Это позволило весьма значительно увеличить межсервисный интервал и одновременно повысить долговечность двигателей, так как в них обеспечивалась эффективная 100%-я очистка всего находящегося в обороте масла.
Каждый масляный фильтр имеет перепускной клапан, который при превышении разницей между давлением масла до и после фильтра определённого порога начинает перепускать неочищенное масло дальше в масляную магистраль, в обход фильтра. Дело в том, что при очень сильном загрязнении фильтрующего элемента, или после долгой стоянки зимой, когда вязкость холодного масла очень сильно увеличивается (в 100 раз и более по сравнению с вязкостью при рабочей температуре), значительно возрастает гидравлическое сопротивление фильтра, и если бы перепускной клапан не стравливал неочищенное масло в магистраль — оно почти не подавалось бы в пары трения и двигатель испытывал бы масляное голодание, что намного опаснее работы на неочищенном масле.
Перепускной клапан масляного фильтра не следует путать с редукционным клапаном в самой масляной магистрали, который срабатывает при превышении максимально допустимого значения давления масла в системе, сбрасывая его излишек из масляной магистрали в картер.
Назначение их противоположно — перепускной клапан поддерживает давление в масляной магистрали, не допуская его падения при резком увеличении сопротивления фильтра, а редукционный — наоборот, его снижает, чтобы не допустить повреждения системы смазки при аварийно высоком давлении масла
В современных[когда?] одноразовых полнопоточных масляных фильтрах устанавливается противодренажный клапан, препятствующий стеканию масла в поддон при неработающем двигателе. Если этот клапан неисправен (плохое качество сборки) — то после запуска двигателя контрольная лампа, сигнализирующая о низком давлении в магистрали будет гореть дольше обычного.
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.
Фильтрующий элемент – «штора»
Именно «штора» является основным элементом, и она есть во всех масляных фильтрах. Она представляет собой толстый слой фильтровальной бумаги, изготовленной из смеси стеклянных, синтетических и целлюлозных смол. Сама же бумага пропитана фенолформальдегидными смолами, из-за чего является прочной и обеспечивает длительный срок службы.
Эта фильтровальная бумага сложена гармошкой и заключена в металлический цилиндр. Конструкция представляет собой основу фильтра. По сути, ничего сложного в конструкции нет, но эффективность работы таких фильтров высокая. Но в любом случае подобные устройства не способны задерживать все примеси, которые попадают в смазку извне.
Тонкость фильтрации[ | ]
Для оценки тонкости фильтрации существуют два параметра — номинальная тонкость фильтрации и абсолютная тонкость фильтрации. Номинальная тонкость фильтрации — это размер частиц, задерживаемых фильтром на 95 %, абсолютная тонкость фильтрации — это размер частиц, полностью задерживаемых фильтром.
В отечественной практике принято оценивать фильтры по номинальной тонкости фильтрации. Например, в дорожно-строительной технике номинальная тонкость фильтрации большинства фильтров систем гидропривода составляет 25-40 мкм. В авиации требования к фильтрации жёстче, и номинальная тонкость фильтрации большинства фильтров составляет 5 мкм и менее.
https://www.youtube.com/watch?v=uVVAnNNziiE