Як працює масляний фільтр

Як правило, в сучасних автомобілях масляний фільтр встановлюється на корпус масляного насоса. Різьба на центральному отворі фільтра відповідає різьбі штоку, на який він накручується до щільного прилягання ущільнювача до корпусу насоса. Масляний насос, що приводиться у дію двигуном, всмоктує моторне масло через спеціальний маслоприймач з сіткою (для запобігання потрапляння забруднень великих розмірів) з піддона двигуна і качає його до всіх місць, які потребують змазки. Неочищене масло надходить через маленькі отвори, проходить через систему фільтрів гофру, виконану зі спеціального паперу або синтетичного матеріалу, і очищене виходить через центральний отвір у двигун.

Масляний фільтр складається з двох медіа-типів: первинних і вторинних. Первинні призначені зупиняти великі частки розміром понад 20 мікрон (0.02 мм). Вторинні ж фільтрують і вловлюють дрібніші забруднюючі елементи розміром від 5 мікрон (0.005 мм).

У якісному фільтрі рух масла не порушується: для запобігання відтоку масла під час стоянки автомобіля передбачений зворотний клапан, спеціальний папір фільтра встановлений у металеву обойму, що запобігає м’яттю (і часто посилену металевою сіткою з зовнішньої сторони), а стики надійно загерметизовані.

Корпус і кришка виготовляються з міцної сталі з антикорозійним покриттям, а гумові елементи не псуються від впливу масла і високих температур.

Пропускний (байпасний) клапан - свого роду захист двигуна від дефіциту масла. Коли моторне масло загусає (після стоянки взимку), або коли фільтр сильно засмічений і не пропускає масло в достатньому обсязі, під тиском відкривається перепускний клапан, через який масло проходить, минаючи фільтруючий елемент. Таким чином, двигун не постраждає (відразу, масло і фільтр все одно доведеться міняти).

Чим довше фільтр встановлений в авто, тим більше забруднень він у собі містить. При проходженні масла через такий фільтр процедура очищення відбуватися не буде.

Масляні фільтри можуть мати різну конструкцію: легкознімну, так звану «spin-on», або у вигляді патрона-вставки, «масляного картриджа». Легкознімні фільтри типу «spin-on» при відпрацюванні терміну використання цілком змінюються на нові, тоді як у «масляному картриджі» змінюється тільки патрон масляного фільтруючого елемента, який встановлюється у корпусі.

Типи масляних систем за схемою включення фільтрів

1. Повнопотокові масляні системи

2. Частковопотокові масляні системи

3. Повно/частково потокові (комбіновані) масляні системи

Повнопотоковий - найпоширеніший тип фільтра, який встановлюється на більшості авто. Масло від насоса надходить у фільтр, проходить через фільтруючий елемент і очищене рухається далі до вузлів і агрегатів двигуна. У такій системі все циркулююче масло проходить через фільтр, і перепускний клапан грає роль запобіжника від критичного підвищення тиску.

Частковопотоковий фільтр має набагато меншу швидкість фільтрації, якої недостатньо для проходження всього масла через фільтруючий елемент. У цьому випадку фільтр встановлюється паралельно масляної магістралі і очищене масло зливається у картер двигуна. Якість очищення виходить на порядок вища, ніж у повнопотокового фільтра.

Комбіновані фільтри мають у своїй конструкції і повнопотоковий, і частковопотоковий елементи (як у модульній системі) або фільтри двох різних видів і встановлюються паралельно.

Повнопотокові масляні системи

Все моторне масло, яке всмоктується масляним насосом, проходить через масляний фільтр, перед тим як надійде до місць, які потребують мастила.

Так як масляний насос безпосередньо з’єднаний з двигуном, і тиск масла залежить від частоти обертання валу двигуна, то для обмеження максимального тиску передбачений запобіжний клапан, який є складовою частиною конструкції масляного насоса. Зазвичай цей запобіжний клапан обмежує тиск у масляній системі в межах між 3 і 5 кг/см2.

При підвищенні тиску масла вище вказаної межі існує ризик того, що прокладки і центрируюча шайба можуть бути пошкоджені або видавлені з своїх посадкових місць. Іноді, коли тиск масла підвищується занадто і запобіжний клапан масляного насоса не відкривається, відбувається або видавлювання прокладки масляного фільтра з її посадкового місця, і масло починає вибивати з-під фільтра, або роздуває корпус масляного фільтра.

Зазвичай у цьому випадку незаслужено звинувачують масляний фільтр, хоча виною тому є запобіжний клапан масляного насоса. А після того, як двигун і масляний насос охолонуть (відновляться), запобіжний клапан зазвичай починає працювати знову, усуваючи свідоцтво реальної причини проблеми.

Для запобігання великого перепаду тиску між брудною і чистою сторонами фільтруючого елемента, конструкція фільтра має перепускний клапан. Цей клапан відкривається при перепаді тиску 1-2 кг/см2, і таким чином моторне масло (навіть неочищене) все ще може змащувати деталі двигуна навіть з повністю забитим брудом фільтрувальним елементом.

Додатково до цього в конструкції масляного фільтра існує антидренажний клапан, який запобігає стіканню масла з фільтра назад у картер, коли двигун вимкнений. Деякі конструкції фільтрів мають антисифону трубу, яка також запобігає стіканню масла з фільтра після вимкнення двигуна.

Перепад тиску на фільтрі і його ресурс (брудноємність фільтра) повинні відповідати вимогам виробників автомобілів. Тому при підборі фільтра для заміни необхідно ретельно враховувати багато специфічних параметрів, а не тільки приєднувальні і габаритні розміри. Часом зовні схожий, але дешевший масляний фільтр, може сильно відрізнятися за параметрами фільтрації від високоякісного фільтра, правильно сконструйованого для конкретного авто.

Частковопотокові масляні системи

Моторне масло всмоктується насосом з картера двигуна і подається під тиском безпосередньо до місць змащення. Але на додаток до основної масляної магістралі існує паралельна лінія, в якій і встановлюється частковопотоковий масляний фільтр. Приблизно 10% масла від основного потоку пропускається через паралельну лінію з масляним фільтром і, отже, фільтрується. Співвідношення масляних потоків в основній і паралельній магістралях визначається калібрувальними отворами, що знаходяться у масляному фільтрі.

Хоча основний потік масла надходить у двигун без очищення, минаючи масляний фільтр, у цілому ефективність частковопотокової схеми дуже висока.

На відміну від повітряних фільтрів, які працюють за принципом «однопрохідного очищення», масляні фільтри використовують принцип «мульти-прохідного очищення» (одне і теж моторне масло неодноразово пропускається через один і той же масляний фільтр). Тому, якщо забруднюючі частинки зможуть спочатку оминути фільтр в основному потоці, то потім вони все одно будуть затримані масляним фільтром при обході по паралельній лінії.

До того ж, для частковопотокової схеми буде потрібно більше часу для того, щоб відфільтрувати всі забруднюючі частинки. Однак при порівнянні ефективності, частковопотокова система забезпечує той же самий рівень захисту двигуна, що і повнопотокова.

Комбіновані масляні системи

Комбінація повнопотокової і частковопотокової систем зазвичай застосовується для важкої техніки (дизельні двигуни для вантажівок, індустріальної і землерийної техніки). Приблизно 90% моторного масла фільтрується через повнопотоковий фільтр, а 10% масла обводятся у картер двигуна через частковопотоковий фільтр.

Результат застосування даної комбінації фільтрів - створення дуже добрих умов експлуатації моторного масла і, як наслідок, значне збільшення часу роботи масла і ресурсу фільтру.

Тонкість фільтрації

Для оцінки тонкості фільтрації існують 2 параметра - номінальна тонкість фільтрації і абсолютна тонкість фільтрації. Номінальна тонкість фільтрації - це розмір часток, що затримуються фільтром на 95%, абсолютна тонкість фільтрації - це розмір часток, що повністю затримуються фільтром. У вітчизняній практиці прийнято оцінювати фільтри за номінальною тонкістю фільтрації. Наприклад, у дорожньо-будівельній техніці номінальна тонкість фільтрації більшості фільтрів систем гідроприводу становить 25-40 мікрон (0.025-0.04 мм). В авіації вимоги до фільтрації жорсткіші, і номінальна тонкість фільтрації більшості фільтрів становить 5 мікрон (0.005 мм) і менше.

Чим тонша фільтрація, тим більший опір чинить потоку рідини фільтр, але, з іншого боку, тим менший вплив чинять забруднення у робочій рідині на знос деталей гідроустаткування.

Сучасні дизельні і бензинові двигуни чутливі до забруднень, навіть незначні тверді включення здатні вивести з ладу ідеально збалансовану систему. Але поряд з відмінними показниками економічності, безпеки і потужності, такі двигуни вимагають високоякісних фільтрів.

Тонкість фільтрації масляного фільтра - це показник найбільшого розміру часток, здатних пройти крізь фільтр. Наприклад, фільтри грубої очистки мають показник тонкості відсіву 45 мікрон (0.045 мм), і це означає, що всі частинки більше 45 мікрон затримуються цим фільтром. Для автомобіля потрібна фільтрація не більше 5 мікрон, тому всі частковопотокові фільтри мають показник тонкості відсіву не більше 5 мікрон (як правило, 3-4 мікрона (0.003-0.004 мм)).

Домогтися потрібної тонкості фільтрації можна за допомогою використання високоякісних матеріалів, а також інших способів очищення моторного масла (як, наприклад, у відцентрових фільтрах-центрифугах). Але повноцінна фільтрація проходить досить повільно (фільтр має малу пропускну здатність), тому комбіновані системи дають кращий ефект, ніж один фільтр.

За матеріалами інтернет-ресурсів