Задерживать крупинки размером всего несколько микрон, при этом создавая минимальное сопротивление, — нелегко. Сегодня мы разберёмся, как функционируют масляные фильтры, на которые возлагается жизненно важная для мотора задача по сохранению чистоты смазки.
Принято считать, что современные моторы расходуют слишком много масла, хотя на самом деле всё происходит с точностью до наоборот. В первой половине прошлого века расход масла у ДВС измерялся в десятках литров на сто километров пути. Например, в 60-е годы, JAGUAR E-Type впечатлял расходом масла от 200 до 800 грамм на 100 километров, что полностью соответствовало заводским нормам. При этом мощностей завода не хватало, чтобы удовлетворить спрос покупателей на эту модель. Современные двигатели приучили автолюбителей путешествовать до 30 тысяч километров без доливки, и если мотор потребляет более 500 грамм масла на 1 тысячу километров пути, то это зачастую говорит о неисправности силового агрегата.
В любом случае, с развитием техники сформировалась общая тенденция: машины стали требовать значительно меньше внимания со стороны владельцев. Свечи зажигания способны отрабатывать до 100 тысяч километров без ущерба для своих характеристик, масло “longlife” впечатляет своим интервалом замены, технологичнее и долговечнее стали также масляные фильтры. Они, несмотря на простую внешнюю конструкцию, являются весьма сложными приспособлениями, от которых зависит ресурс мотора в целом. Свести к минимуму износ всех компонентов двигателя и обеспечить ему адекватный ресурс можно, только если в двигателе циркулирует чистая смазка. В нашем случае чистота означает освобождение жидкости от максимального количества посторонних частиц. Однако фильтрация должна происходить, создавая как можно меньшее сопротивление потоку масла, циркулирующему в смазочной системе. Здесь и кроется разница между качественными и некачественными фильтрами.
Как загрязняется масло?
Во-первых, твёрдые частицы могут попадать извне, например, во время проверки уровня масла щупом либо при доливке. Нежелательный осадок может сформироваться и внутри мотора из-за износа его компонентов, в результате окислительных процессов, химических реакций или даже поломки. Диаметр таких инородных тел, как правило, около 5 – 60 микрон. В дизельных моторах приходится иметь дело ещё и с мелкими частицами сажи, которые, к сожалению, имеют тенденцию к агрегации (слипанию). В моторах последних поколений всё чаще используется турбонаддув, элементы которого разогревают масло до критических температур. Кроме того, подшипники турбокомпрессора должны обладать высокой степенью выносливости, поэтому они изготавливаются из высококачественных антифрикционных материалов. Все эти аспекты повышают требования к чистоте масла.
Из чего изготавливают фильтрующий элемент масляных фильтров?
Когда речь заходит о фильтрации, первое, что приходит в голову — это ассоциация с кухонным ситом, через маленькие ячейки которого не могут пройти частицы большего размера. На самом деле ситуация намного сложнее. В масляных фильтрах сетки нет. Фильтрующий материал состоит из целлюлозных волокон, которые принято называть “бумажным фильтром”. Целлюлоза пропитана смолами в таком порядке, чтобы создалась структура с высокой пористостью. Однако в последние годы целлюлозу стали заменять синтетическими волокнами с порами еще меньшего диаметра. Этого удалось добиться, используя многослойную структуру с различной плотностью пор. Широкое распространение получили фильтрующие материалы смешанного типа, сделанные из комбинации целлюлозы и синтетических волокон. В любом случае, каждый тип материалов “перехватывает” посторонние твёрдые частицы, удерживая их в себе. Стоит отметить особый вклад синтетических волокон в технологию фильтрации. Они не только продемонстрировали повышенную устойчивость к загрязняющим веществам, но и улучшили механическую прочность фильтра.
Почему фильтр сложен в “гармошку”?
Чтобы иметь как можно большую активную поверхность, при этом сохраняя компактные размеры, фильтрующий элемент фильтра плиссируют в “гармошку”. В придачу ко всему, гидродинамическая форма такой поверхности уменьшает сопротивление потоку масла. У незагрязнённого, качественного фильтра разница давлений на входе и выходе должна иметь приемлемые значения — примерно 0,5 бар или меньше. Плиссировка увеличивает срок службы фильтрующего материала. Благодаря увеличению площади накопления фильтр может задержать большее количество инородных частиц прежде, чем сопротивление потоку станет чрезмерным.
Масляный фильтр в обязательном порядке оснащён перепускным (аварийным) клапаном, который открывается в случае, если фильтрующий элемент не в состоянии пропустить через себя поток масла. Таким образом, масло попадает в мотор, не проходя очистку. Это может случиться по нескольким причинам: а) если фильтрующий элемент загрязнён, т.е. уже накопил в себе слишком много инородных частиц; б) если масло ещё слишком вязкое после холодного пуска двигателя; в) если фильтрующий элемент изготовлен из слишком плотного материала. Как правило, перепускной клапан откалиброван под давление порядка 1 – 2,5 бар. Отдельного внимания заслуживает технология двойной складки типа “шеврон”. Благодаря ей удаётся ещё больше увеличить площадь фильтрующей поверхности при сохранении внешних размеров.
Какой тип масляного фильтра используете вы?
В течение нескольких десятилетий в основном использовались фильтры “SPIN-ON”, которые представляют собой металлический стакан и крепятся к двигателю простым завинчиванием. Но в последнее время автопроизводители чаще используют фильтры без металлических частей, т.е. картриджные. В этом случае перепускной клапан никогда не заменяется, так как он встроен в нишу мотора, куда завинчивается картридж. “Бумажный” фильтрующий элемент у обоих типов фильтров одинаковый. Разница в том, что “SPIN-ON” после истечения срока службы выбрасывается вместе со встроенным перепускным клапаном.
Выводы
Обеспечить достойную очистку масла, при этом сохраняя правильное давление в системе, может только качественный фильтрующий элемент, перепускной клапан которого откалиброван под правильное аварийное давление. Ведь масло не должно попасть в мотор слишком рано, не успев пройти через фильтр. В то же время клапан не должен препятствовать нормальной циркуляции потока. Чтобы продлить срок службы двигателя и максимально обезопасить себя от случаев, когда сам фильтр становится источником загрязнения, стоит обращать внимание на производителей, рекомендованных заводом-изготовителем вашего автомобиля, либо покупать фильтры известных, общепризнанных брэндов.