Как работает масляный фильтр?

Как правило, в современных автомобилях масляный фильтр устанавливается на корпус масляного насоса. Резьба на центральном отверстии фильтра соответствует резьбе штока, на который он накручивается до плотного прилегания уплотнителя к корпусу насоса. Масляный насос, приводимый в действие двигателем, всасывает моторное масло через специальный маслоприемник с сеткой (для предотвращения попадания загрязнений больших размеров) из поддона двигателя и качает его ко всем местам, которые требуют смазки. Неочищенное масло поступает через маленькие отверстия, проходит через систему фильтров гофра, выполненную из специальной бумаги или синтетического материала, и очищенное выходит через центральное отверстие в двигатель.

Масляный фильтр состоит из двух медиа-типов: первичные и вторичные. Первичные предназначены останавливать крупные частицы размером более 20 микрон (0.02 мм). Вторичные же фильтруют и улавливают мелкие загрязняющие элементы размером от 5 микрон (0.005 мм).

В качественном фильтре движение масла не нарушается: для предотвращения оттока масла во время стоянки автомобиля предусмотрен обратный клапан, специальная бумага фильтра установлена в металлическую обойму, что предотвращает сминание (и часто усиленную металлической сеткой с внешней стороны), а стыки надежно загерметизированы.

Корпус и крышка изготавливаются из прочной стали с антикоррозийным покрытием, а резиновые элементы не портятся от воздействия масла и высоких температур.

Пропускной (байпасный) клапан - своего рода защита двигателя от дефицита масла. Когда моторное масло загустевает (после стоянки зимой), или когда фильтр сильно засорен и не пропускает масло в достаточном объеме, под давлением открывается перепускной клапан, через который масло проходит, минуя фильтрующий элемент. Таким образом, двигатель не пострадает (сразу, масло и фильтр все равно придется менять).

Чем дольше фильтр установлен в авто, тем больше загрязнений он в себе содержит. При прохождении масла через такой фильтр процедура очистки происходить не будет.

Масляные фильтры могут иметь различную конструкцию: легкосъемную, так называемую «spin-on», или в виде патрона-вставки, «масляного картриджа». Легкосъемные фильтры типа «spin-on» при отработке срока использования вполне меняются на новые, тогда как в «масляном картриджи» меняется только патрон масляного фильтрующего элемента, который устанавливается в корпусе.

Типы масляных систем по схеме включения фильтров

1. Полнопоточные масляные системы

2. Частичнопоточные масляные системы

3. Полно/частично поточные (комбинированные) масляные системы

Полнопоточный - самый распространенный тип фильтра, который устанавливается на большинстве авто. Масло от насоса поступает в фильтр, проходит через фильтрующий элемент и очищенное движется дальше к узлам и агрегатам двигателя. В такой системе все циркулирующее масло проходит через фильтр, и перепускной клапан играет роль предохранителя от критического повышения давления.

Частичнопоточный фильтр имеет гораздо меньшую скорость фильтрации, которой недостаточно для прохождения всего масла через фильтрующий элемент. В этом случае фильтр устанавливается параллельно масляной магистрали и очищенное масло сливается в картер двигателя. Качество очистки получается на порядок выше, чем в полнопоточнем фильтре.

Комбинированные фильтры имеют в своей конструкции и полнопоточный, и частичнопоточный элементы (как в модульной системе) или фильтры двух разных видов и устанавливаются параллельно.

Полнопоточные масляные системы

Все моторное масло, которое всасывается масляным насосом, проходит через масляный фильтр, перед тем как поступит к местам, которые требуют смазки.

Так как масляный насос непосредственно соединен с двигателем, и давление масла зависит от частоты вращения вала двигателя, то для ограничения максимального давления предусмотрен предохранительный клапан, который является составной частью конструкции масляного насоса. Обычно этот предохранительный клапан ограничивает давление в масляной системе в пределах между 3 и 5 кг/см2.

При повышении давления масла выше указанного предела существует риск того, что прокладки и центрирующая шайба могут быть повреждены или выдавлены из своих посадочных мест. Иногда, когда давление масла повышается слишком и предохранительный клапан масляного насоса не открывается, происходит или выдавливание прокладки масляного фильтра с ее посадочного места, и масло начинает выбивать из-под фильтра, или раздувает корпус масляного фильтра.

Обычно в этом случае незаслуженно обвиняют масляный фильтр, хотя виной тому является предохранительный клапан масляного насоса. А после того, как двигатель и масляный насос остынут (восстановятся), предохранительный клапан обычно начинает работать снова, устраняя свидетельство реальной причины проблемы.

Для предотвращения большого перепада давления между грязной и чистой сторонами фильтрующего элемента, конструкция фильтра имеет перепускной клапан. Этот клапан открывается при перепаде давления 1-2 кг/см2, и таким образом моторное масло (даже неочищенное) все еще может смазывать детали двигателя даже с полностью забитым грязью фильтрующим элементом.

Вдобавок к этому в конструкции масляного фильтра существует антидренажный клапан, который предотвращает стекание масла из фильтра обратно в картер, когда двигатель выключен. Некоторые конструкции фильтров имеют антисифонную трубу, которая также предотвращает стекание масла из фильтра после выключения двигателя.

Перепад давления на фильтре и его ресурс (грязеемкость фильтра) должны отвечать требованиям производителей автомобилей. Поэтому при подборе фильтра для замены необходимо тщательно учитывать многие специфические параметры, а не только присоединительные и габаритные размеры. Иногда внешне похож, но дешевле масляный фильтр, может сильно отличаться по параметрам фильтрации от высококачественного фильтра, правильно сконструированного для конкретного авто.

Частичнопоточные масляные системы

Моторное масло всасывается насосом из картера двигателя и подается под давлением непосредственно к местам смазки. Но в дополнение к основной масляной магистрали существует параллельная линия, в которой и устанавливается частичнопоточный масляный фильтр. Примерно 10% масла от основного потока пропускается через параллельную линию с масляным фильтром и, следовательно, фильтруется. Соотношение масляных потоков в основной и параллельной магистралях определяется калибровочными отверстиями, которые находятся в масляном фильтре.

Хотя основной поток масла поступает в двигатель без очистки, минуя масляный фильтр, в целом эффективность частичнопоточной схемы очень высока.

В отличие от воздушных фильтров, работающих по принципу «однопроходной очистки», масляные фильтры используют принцип «мульти-проходной очистки» (одно и тоже моторное масло неоднократно пропускается через один и тот же масляный фильтр). Поэтому, если загрязняющие частицы смогут сначала обойти фильтр в основном потоке, то затем они все равно будут задержаны масляным фильтром при обходе по параллельной линии.

К тому же, для частичнопоточной схемы потребуется больше времени для того, чтобы отфильтровать все загрязняющие частицы. Однако при сравнении эффективности, частичнопоточная система обеспечивает тот же самый уровень защиты двигателя, что и полнопоточная.

Комбинированные масляные системы

Комбинация полнопоточной и частичнопоточной систем обычно применяется для тяжелой техники (дизельные двигатели для грузовиков, индустриальной и землеройной техники). Примерно 90% моторного масла фильтруется через полнопоточный фильтр, а 10% масла обводятся в картер двигателя через частичнопоточный фильтр.

Результат применения данной комбинации фильтров - создание очень хороших условий эксплуатации моторного масла и, как следствие, значительное увеличение времени работы масла и ресурса фильтра.

Тонкость фильтрации

Для оценки тонкости фильтрации существуют 2 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 микрон (0.025-0.04 мм). В авиации требования к фильтрации жестче, и номинальная тонкость фильтрации большинства фильтров составляет 5 микрон (0.005 мм) и меньше.

Чем тоньше фильтрация, тем большее сопротивление оказывает потоку жидкости фильтр, но, с другой стороны, тем меньшее влияние оказывают загрязнения в рабочей жидкости на износ деталей гидрооборудования.

Современные дизельные и бензиновые двигатели чувствительны к загрязнениям, даже незначительные твердые включения способны вывести из строя идеально сбалансированную систему. Но наряду с отличными показателями экономичности, безопасности и мощности, такие двигатели требуют высококачественных фильтров.

Тонкость фильтрации масляного фильтра - это показатель большого размера частиц, способных пройти сквозь фильтр. Например, фильтры грубой очистки имеют показатель тонкости отсева 45 микрон (0.045 мм), и это означает, что все частицы более 45 микрон задерживаются этим фильтром. Для автомобиля нужна фильтрация не более 5 микрон, поэтому все частичнопоточные фильтры имеют показатель тонкости отсева не более 5 микрон (как правило, 3-4 микрона (0.003-0.004 мм)).

Добиться нужной тонкости фильтрации можно с помощью использования высококачественных материалов, а также других способов очистки моторного масла (как, например, в центробежных фильтрах-центрифугах). Но полноценная фильтрация проходит достаточно медленно (фильтр имеет малую пропускную способность), поэтому комбинированные системы дают лучший эффект, чем один фильтр.

По материалам интернет-ресурсов