От состояния чистоты использующихся технических жидкостей и воздуха «жизненно» зависит работа любого транспортного средства, а уж к спецтехнике, с её, порой, сложнейшими условиями эксплуатации, это утверждение относится на все 200%.
Какой фильтр важнее?
Концентрация пыли на дорогах нашего Отечества значительно выше, чем на трассах Европы. Данные замеров говорят о содержании твёрдых частиц на уровне 2-10 мг/м3. Воздушный фильтр, кроме того, что он на 20-25% понижает уровень шума, создаваемого двигателем, служит преградой для проникновения в камеру сгорания двигателя неочищенного воздуха. Плохо отфильтрованный воздух приводит к преждевременному усиленному износу деталей поршневой группы, повышает расход топлива, снижает мощность двигателя. Работая на неочищенном воздухе, двигатель через непродолжительное время обязательно выйдет из строя. Недостаточная фильтрация ведёт к повышенному загрязнению масла.
Важная роль масла в двигателе известна: смазывание трущихся поверхностей, уменьшение износа компонентов. Масло отводит тепло, защищает от коррозии, а также очищает двигатель, удаляя и рассеивая различные загрязнения, которые накапливаются и удерживаются в масле в значительном количестве. Сегодня, несмотря на то, что разработано много методов фильтрации масла: магнитный, гравитационный, центрифужный и другие, механические фильтры являются самым популярным видом масляных фильтров. Они устроены таким образом, что удаление нежелательных примесей осуществляется на механической основе. Чаще всего они представляют собой фильтровочные элементы или картриджи, которые в случае чрезмерного засорения заменяются новыми.
Каждый масляный фильтр обычно предназначен для использования с конкретным двигателем, поэтому фильтр конструируют, учитывая габаритные размеры, необходимое оптимальное давление потока фильтруемого масла, требующуюся для эффективной работы пропускную способность. Использование фильтра, подходящего, возможно, по присоединительным размерам, но с другими параметрами, может привести к выходу двигателя из строя. Стабильно же функционирующий масляный фильтр является залогом долговечной и бесперебойной работы двигателя.
В топливе, ещё одном объекте фильтрации, присутствуют все возможные виды загрязнений. Это и твёрдые минеральные частицы, и органические загрязнители в виде нагара и смол. Вредные примеси проникают в топливо уже на стадии его производства. Затем их объём в топливе только увеличивается: транспортировка, хранение, даже при заливке в бак в топливо попадает пыль и вода. Уже в топливной системе машины в горючее добавляется ржавчина из топливопроводов, а также нагар и масло, которые просачиваются через зазоры топливного насоса со смазкой. Чтобы противостоять такому мощному загрязнению, очистка топлива в дизельном моторе организована в несколько этапов. Это, как правило, предварительная очистка в топливном баке, грубая в фильтре грубой очистки на линии всасывания, до подкачивающего насоса, и тонкая в фильтре тонкой очистки в линии нагнетания.
Сегодня на рынке существуют различные комбинированные фильтры-модули, в которых в одном корпусе имеется сменный фильтрующий элемент для очистки от механических примесей, а также осуществляется подогрев топлива в зимних условиях и вмонтирован узел сепарации воды.
Распространение использования в дизельных двигателях системы впрыска Common Rail потребовало ещё большей степени очистки, чем это было необходимо для обычных двигателей с механическим управлением впрыска. В системе Common Rail используются топливные насосы, создающие очень высокое давление. Самым чувствительным узлом к воздействию абразивных частиц является плунжерная пара. Механические примеси в виде песка или глинозёма могут образовывать риски и царапины на поверхностях трущихся пар. Засорение сопел форсунок, имеющих диаметр, равный сотым долям мм, может затруднить подачу топлива. В связи с этим, попадание пыли в топливо становится просто недопустимым.
Вода, в основном, ухудшает смазывающие свойства топлива. Изнашивается направляющая игла распылителя, нарушается её подвижность. По исследованиям МАДИ, обводнённость топлива более 0,05% по массе уже вызывает износ и нарушение подвижности иглы распылителя. 85% поломок топливной системы происходит в связи с недостаточно очищенным дизтопливом.
По ГОСТу 14146-88, являющемуся нашим нормативным документом по эффективности топливных фильтров, показателем «номинальной тонкости отсева», т. е. размером частиц, улавливание которых фильтром должно составлять 95%, для дизельных двигателей принят размер частиц 5-7 мкм. По тому же ГОСТу, полнота отделения воды, содержащейся в дизтопливе, должна составлять для фильтров разных категорий 50-80% от массы всей воды. По зарубежным стандартам содержание воды в дизтопливе, после ее отделения в фильтре-отстойнике, не должно превышать 0,03%.
Фильтровальная бумага – главный элемент фильтра
Сегодня, в массовом производстве автотранспортных фильтров, производитель, как правило, использует один фильтровальный материал для выпуска и воздушных, и масляных фильтров, и топливных фильтров тонкой очистки. В большинстве случаев материалом этим является фильтровальная бумага, пропитываемая или не пропитываемая полимерным композитом.
Сама бумага, в большой мере, состоит их целлюлозы. Целлюлоза далеко не однородна по составу. В зависимости от вида и сорта древесины, целлюлоза может быть длинноволокнистой и коротковолокнистой, волокна могут значительно отличаться по толщине. Само структурное расположение волокон друг относительно друга, с системой внутренних «каналов» и пор, может быть различным в разных сортах целлюлозы. В лучших образцах фильтровальной бумаги в её состав могут входить до 6 различных типов волокон целлюлозы.
Фильтровальная бумага – очень специфический материал. Кроме свойства «тонкой» очистки различных материалов, эта бумага не должна терять своих свойств в значительном тепловом диапазоне, прочность её не должна снижаться даже в агрессивной среде горячего масла, а отсеянные включения должны надёжно удерживаться и т. д.
Во второй половине ХХ века в состав фильтровальной бумаги стали вводить синтетические волокна, которые существенно улучшили показатели фильтрации, а также изменили свойства бумаги, особенно в части придания армирующих свойств, прочности.