Очистка масла

Износ автомобильных двигателей вызывается, главным образом, попаданием в него абразивных частиц. Так, например, известно, что 45% всех повреждений подшипников автомобильных двигателей происходит по причине проникновения в них твёрдых частиц, загрязняющих масло. Исследованиями установлено, что интенсивность изнашивания цилиндров и поршневых колец зависит от размера абразивных частиц. Наиболее опасные размеры частиц это 5... 15 мкм. Проходя через поры фильтрующего элемента и циркулируя вместе с маслом в системе смазки, эти частицы внедряются в относительно мягкий антифрикционный слой вкладышей коленчатого вала, опор распредвала, юбки поршней и другие детали, превращая их в шлифующий слой с микрорезцами и вызывая повышенный износ двигателя. Уменьшение интенсивности изнашивания при размерах частиц больше 10... 20 мкм объясняется снижением вероятности попадания крупных частиц в зазор между поршневым кольцом и цилиндром.

Поэтому для повышения надёжности работы двигателей необходимо, в первую очередь, обеспечить тщательную защиту трущихся пар от абразивных частиц, что, в значительной степени, определяется чистотой смазывающего масла. Для этого применяются фильтрующие элементы.

Требования к фильтрующим элементам: 1. Обеспечить эффективную очистку масла от загрязнителей на всех режимах работы дизеля; 2. Иметь достаточно стабильные по времени работы гидравлические характеристики; 3. Иметь компактные размеры при сохранении необходимых удельных показателей поверхности их фильтрующей перегородки.

Включение фильтров в схему циркуляции масла бывает полнопоточным и частично поточным. Полнопоточные фильтры включаются в масляную магистраль последовательно и через них проходит все масло, поступающее в двигатель для смазки трущихся поверхностей деталей. Частично поточные включаются в масляную магистраль параллельно и через них проходит около 10... 15% масла, которое затем сливается в поддон. Они могут быть установлены как на ответвлении от основной секции масляного насоса, так и в магистрали дополнительной, радиаторной секции. Согласно экспериментальным данным наиболее эффективной является схема очистки типа «полнопоточный фильтр тонкой очистки и частично поточная центрифуга».

В качестве полнопоточных фильтров используются поверхностные или объемные фильтры тонкой очистки и центрифуги. Первые два типа относятся к агрегатам, фильтрующий материал которых не подлежит восстановлению после загрязнения.

Полнопоточный фильтр тонкой очистки с бумажным фильтрующим элементом ( рис. 2.87) имеет встроенный внутри перепускной 5 и дренажный 3 клапана. Дренажный клапан 3 предотвращает слив масла из фильтра после остановки двигателя, что сокращает время поступления масла к трущимся деталям при следующем его пуске и, следовательно, уменьшает пусковые износы. Перепускной клапан 5 открывается при засорении фильтрующего элемента 4, для увеличения поверхности которого бумажную штору складывают в виде многолучевой звезды. Подтекание масла из фильтра предотвращает резиновое кольцо 1, установленное в корпусе 2. Используемая бумага, имеет невысокое гидравлическое сопротивление (перепад давлений на новом фильтрующем элементе 0,002 МПа) и высокую тонкость отсева (до 20 мкм).

При холодном пуске и прогреве двигателя, а также значительном загрязнении фильтрующего элемента, при открывании перепускного клапана происходит смыв потоком перепускаемого масла нафильтрованных ранее загрязнений с поверхности фильтрующего элемента в масляную магистраль. Поэтому в некоторых марках фильтров перепускной клапан защищается фильтрующим элементом. Но перепускаемое масло очищается только от крупных загрязнений (>100 мкм), а более мелкие циркулируют вместе с маслом, вызывая износ двигателя. Кроме того, при каждом открывании перепускного клапана нафильтрованные загрязнения с основного фильтрующего элемента смываются и переносятся на дополнительный фильтрующий элемент и при значительном его загрязнении могут вызвать "масляное голодание" двигателя с аварийными

по

следствиями.

Рис. 2.87. Полнопоточный фильтр тонкой очистки масла: а - конструкция; б - сменный бумажный фильтрующий элемент; в- с фильтром на перепускном клапане и с кольцевым магнитом.

В некоторых конструкциях бумажных фильтров на входе в фильтр после антидренажного клапана расположен мощный кольцевой магнит, который извлекает из проходящего мимо потока масла всевозможные металлические ферромагнитные (сталь, чугун) частицы. Кроме того, подобный фильтр сохраняет в период эксплуатации качество моторного масла т.к. металлические частицы, ранее рассредоточенные в масле и на фильтрующем элементе, являются катализатором ускоренного окисления масла.

Существуют конструкции фильтров с бумажным фильтрующим элементом, в которых установлено по два фильтрующих элемента- одни грубой очистки, через него проходит все масло поступающее в двигатель (тонкость фильтрации около 25 мкм), а второй тонкой очистки- через него проходит только часть масла (тонкость фильтрации около 15 мкм). Такие фильтры применяются, как правило, в дизельных двигателях и позволяют очищать масло от сажи.

Объемно-адсорбирующие (объемные) фильтры имеют толстостенную фильтрующую перегородку и малую поверхность входа масла. Задержание загрязняющих частиц у них происходит в толще фильтровального материала в поровых каналах. В качестве материалов для этих фильтров используют толстый картон, древесные опилки, древесную муку, хлопчатобумажную ткань, минеральную вату, войлок, порошковый материал. К объемным фильтрам можно также отнести пакеты, выполненные из большого количества слоев поверхностных фильтрующих материалов (бумага, ткань).

На рис. 2.88 представлен сдвоенный полнопоточный фильтр со сменными объемными фильтрующими элементами. Здесь фильтрующие элементы 6, изготавливают из прессованной массы или выполняют в виде наружного и внутреннего перфорированных стаканов, между которыми набивают фильтрующий материал.

Рис. 2.88. Полнопоточный фильтр тонкой очистки масла со сменными

объемно-абсорбирующими элементами:

1 - датчик аварийного падения давления масла; 2 - датчик давления масла; 3, 14 - прокладки; 4 - корпус; 5, 11 - кольца уплотнительные; 6 - фильтрующий элемент; 7 - стержень; 8 - колпак; 9 - стопорное кольцо; 10 - чашка уплотнительная; 12, 18, 21 - пружины; 13, 15 - пробки; 16 - регулировочные шайбы; 17 - винт; 19 - подвижный контакт; 20 - корпус датчика засоренности фильтра; 22 - перепускной клапан

Центробежные очистители (центрифуги) производят очистку масла от более тяжелых примесей за счет действия центробежных сил во вращающемся сосуде (роторе). На автомобильных и тракторных двигателях применяют центрифуги, имеющие частоту вращения 5000...8000 мин^-1, тонкость фильтрации при этом у них может достигать величины 1...3 мкм. Центрифуги в подавляющем большинстве случаев имеют гидравлический привод. При механическом приводе от коленчатого вала качество очистки масла зависит от скоростного режима двигателя и резко ухудшается на низких частотах вращения.

Центрифуги, по сравнению с поверхностными и объемными фильтрами тонкой очистки имеют ряд преимуществ: 1) отсутствие сменных элементов; 2) высокая фильтрующая способность при малом сопротивлении фильтра; 3) небольшие размеры, 4) качественная очистка масла; 5) отделяют частицы сажи, которые, попадая в картерное масло, загущают его. Это приводит к необходимости более длительного прогрева двигателя после пуска и, следовательно, к увеличению эксплуатационного расхода топлива.

Следует отметить, что недостатком центрифуг является резкое ухудшение фильтрации масла при понижении его температуры и повышении вязкости, а также снижение качества масла за счет отделения вместе с примесями присадок.

По типу гидравлического привода ротора центрифуги разделяются на реактивные (рис.2.86,а) и реактивно-активные (рис. 2.86,6), использующие принцип гидравлической турбины.

Рис. 2.86. Центробежные фильтры (центрифуги):

а - неполнопоточный с реактивным приводом; б - полнопоточный с

реактивно-активным приводом

В центрифуге с реактивным приводом вращение ротора 4 (рис. 2.86,а), установленного на неподвижной оси 2 в корпусе 7, осуществляется за счет реакций струй масла, выходящего под давлением с большой скоростью из тангенциально направленных жиклеров 3. Вход к жиклерам через высокий колодец (вариант I) или расположение жиклеров сверху (вариант II) препятствуют сливу масла из центрифуги при остановке двигателя. Загрязняющие частицы 7 отбрасываются центробежной силой на стенки ротора и оседают на них в виде плотной слипшейся массы, которая удаляется во время технического обслуживания. Часть масла, поступающего в центрифугу, расходуется на привод ротора и сливается в картер (до 20%), остальная часть поступает в двигатель.

Недостатком привода этого вида является аэрация масла, вытекающего струями из жиклеров, а так же необходимость увеличения производительности масляного насоса для привода центрифуги.

Центрифуга с реактивно-активным приводом (рис. 2.86,6) не имеет данного недостатка, так как у них наружный сопловой аппарат отсутствует, а масло, поступающее в ротор центрифуги, направляется на лопатки 5 установленной в нем турбинки. Давление в системе ограничивается перепускным клапаном 6.

Для привода во вращение центрифуги иногда используют также тангенциальные каналы для подвода масла в ротор центрифуги. Струи масла, выходящие из этих каналов, ударяясь о стенки корпуса ротора, создают момент, приводящий его во вращение.

Питание центрифуги маслом, как правило, осуществляется от дополнительной секции масляного насоса. Центрифуга не снабжается перепускным клапаном, так как в случае засорения центрифуги нет необходимости перепускать масло мимо неё. Для защиты дополнительной секции масляного насоса от повышения давления, при возникновении вышеизложенных обстоятельств и перекачки вязкого (холодного) масла, применяется предохранительный клапан, аналогичный подобному клапану основной секции насоса.

Дата добавления: 2015-08-27