Особенно тщательно необходимо фильтровать масло в том случае, если на подшипники коленчатого вала нанесен антифрикционный сплав на основе свинцовистой бронзы или высокооловянистого алюминиевого сплава, так как эти материалы плохо поглощают абразивные частицы. Тщательная фильтрация масла значительно повышает надежность двигателя.
Наиболее эффективным средством борьбы с ухудшением качества масел в двигателях служит фильтрация масел. При помощи фильтров можно удалить из масла не только сравнительно крупные частицы металлов и различных механических примесей, но и значительную часть мельчайших частичек пыли и осадков, находящихся в масле во взвешенном состоянии.
На современных двигателях устанавливают полнопоточные фильтры центробежной очистки масла или фильтры со сменным фильтрующим элементом. Такие фильтры могут быть разборными или неразборными. Реже на двигателях устанавливают неполнопоточные фильтры. Полнопоточным называется фильтр, у которого все масло, перекачиваемое насосом, проходит через фильтр. Неполнопоточными называются фильтры, через которые проходит только часть масла, примерно 10...20%.
Фильтры тонкой очистки масла с бумажными фильтрующими элементами
Такие фильтры обеспечивают очистку масла от механических частиц размером до 0,001 мм. В зависимости от материала фильтрующего элемента они делятся:
- на бумажные;
- картонные;
- фильтры с поглощающими массами.
Бумажные фильтры обеспечивают высокую степень очистки, но быстро загрязняются и требуют частой замены фильтрующего элемента. В настоящее время большое распространение получили полнопоточные бумажные фильтры тонкой очистки с фильтрующим элементом из специальной бумажной ленты, собранной в гармошку. Масло, проходя через поры бумаги, освобождается от механических частиц размером до 1 мкм.
Полнопоточные фильтры с бумажным или хлопчатобумажным фильтрующим элементом устанавливаются на двигателях ЗМЗ-4025, -4026 автомобилей «ГАЗель» и «Волга» ГАЗ-31029 и некоторых других. Через фильтр проходит все масло, перекачиваемое масляным насосом.
Фильтр состоит из корпуса 3, стержня 2, фильтрующего элемента 9 и клапана 5 (рис. 6.6). Корпус фильтра, изготовленный из алюминиевого сплава, своей привалочной плоскостью через паро-нитовую прокладку крепится четырьмя шпильками к блоку цилиндров двигателя. В нижнюю часть корпуса ввернут центральный стержень 2 трубчатого сечения. В стержне выполнено четыре ряда отверстий. Верхний ряд отверстий находится над фильтрующим элементом 9 и над клапаном 5.
Рис. 6.6. Масляный фильтр автомобилей семейств «ГАЗель и «Волга»: 1 - пробка сливного отверстия; 2 - стержень; 3 - корпус; 4 - датчик указателя давления масла; 5 - перепускной клапан; 6 - уплотнительная прокладка; 7 - колпачковая гайка; 8 - крышка; 9 - фильтрующий элемент; 10 - датчик аварийного давления масла; - масло, поступающее от масляного насоса; - масло, прошедшее через поры фильтрующего элемента; - масло, миновавшее фильтрующий элемент
Перепускной клапан 5 состоит из текстолитовой пластины, седла, пружины и упора пружины. Установлен он в канале центрального стержня. В нижней части корпуса имеются отверстие для слива масла, закрываемое пробкой 1, и отверстие, в которое ввернут датчик аварийного давления масла 10. В верхней части корпуса есть отверстие, в которое ввернут датчик указателя давления масла 4 (у двигателей ЗМЗ-402 и -4021 автомобилей «Волга» отверстие закрыто пробкой, а датчик указателя давления масла ввернут в главную масляную магистраль). В верхней части корпуса имеется бобышка для присоединения трубки подвода масла к фильтру от масляного насоса. Корпус фильтра закрывается алюминиевой крышкой, которая крепится к центральному стержню колпачковой гайкой 7. В проточке крышки заложена резиновая уплотнительная прокладка. Гайка крышки уплотняется фибровой прокладкой.
Фильтрующий элемент сменный, надевается на центральный полый стержень 2. Сверху фильтрующий элемент уплотнен прокладкой 6, а снизу прокладкой с пружиной.
Для очистки масло поступает в корпус фильтра по трубке из масляного насоса. Просачиваясь через поры фильтрующего элемента к центральному стержню, масло проходит через отверстия внутрь стержня и через канал в привалочной плоскости нагнетается в главную масляную магистраль.
При чистом фильтрующем элементе перепад давлений за счет сопротивления перед фильтрующим элементом и внутри стержня составляет 10...20 кПа (0,1...0,2 кгс/см2). При этом все масло проходит через фильтрующий элемент, как показано на схеме условными стрелками. По мере засорения фильтрующего элемента увеличивается сопротивление проходу масла. Когда перепад давления на фильтре достигнет величины 70... 90 кПа (0,7... 0,9 кгс/см2), а для двигателей ЗМЗ-402 и -4021 автомобилей «Волга» 60... 70 кПа (0,6...0,7 кгс/см2), открывается перепускной клапан и масло, минуя фильтрующий элемент, поступает внутрь центрального стержня, а оттуда в главную масляную магистраль картера двигателя.
Фильтры 2101С-1012005-РК-1 тонкой очистки масла с двумя фильтрующими элементами устанавливаются на двигателях ЗИЛ-645 автомобилей ЗИЛ-433100.
Очистка масла от механических примесей происходит при продавливании его через поры бумажного фильтрующего элемента. При засорении элемента возрастает сопротивление продавливанию масла и, если перепад давления в магистрали до и после фильтра достигает 0,25...0,30 МПа (2,5...3,0 кгс/см2), что происходит при чрезмерном загрязнении элементов фильтра и при повышении вязкости масла, открывается перепускной клапан 4. В этом случае масло нагнетается в главную масляную магистраль, минуя фильтр. Это предохраняет подшипники двигателя и другие трущиеся поверхности от перегрева из-за недостатка смазки и, как следствие, от повышенного износа и выхода из строя.
Следует помнить, что подача в двигатель неочищенного масла с наличием крупных механических частиц неблагоприятно сказывается на работе трущихся поверхностей, вызывая задиры и глубокие риски. При срабатывании перепускного клапана замыкаются контакты датчика засоренности фильтра 5, и на щитке приборов загорается лампочка. Свечение лампочки допустимо при пуске холодного двигателя, при холодном масле и при прогреве. В других случаях необходимо заменить фильтрующие элементы. Своевременное обслуживание масляного фильтра и применение рекомендуемых сортов масел в условиях низких температур исключают длительную подачу неочищенного масла в двигатель, а значит, предохраняет его от преждевременного износа и выхода из строя.
Фильтр имеет корпус 2 (рис. 6.7), закрытый крышкой 9. Внутри корпуса на крышке располагается фланец 6, в который на резьбе ввернута резьбовая муфта-болт 13. Этой же муфтой-болтом фильтр крепится и на бобышке главной масляной магистрали. Для предотвращения протекания масла между корпусом и крышкой укладывается резиновая уплотнительная прокладка 8 из бензомасло-стойкой резины. Такая же прокладка 11 ставится между крышкой корпуса 9 и картером двигателя. Внутри корпуса находится фильтрующий бумажный элемент 5 с перепускным клапаном 4, нагруженным пружиной. Перепускной клапан имеет собственный фильтрующий элемент 3. Чтобы масло не миновало фильтр, под фильтром установлена пружина, поджимающая элемент к корпусу. Нижняя часть фильтрующего элемента уплотняется специальной чашкой. В корпусе фильтра установлен перепускной клапан и датчик указателя засоренности фильтрующего элемента.
Рис. 6.7. Масляный фильтр 2101С-1012005-РК-1: 1 - пружина; 2 - корпус; 3 - фильтрующий элемент перепускного клапана; 4 - перепускной клапан; 5 - фильтрующий элемент; 6 - фланец; 7 - стопорное кольцо; 8, 11, 12 - прокладки; 9 - крышка; 10 - противодренажный клапан; 13 - муфта-болт
Фильтр работает следующим образом. Масло из масляного насоса под давлением поступает внутрь корпуса масляного фильтра. Через входные отверстия в крышке 9, а затем через отверстие во фланце 6 масло попадает в кольцевую полость между корпусом 2 и фильтрующим элементом 5. Масло продавливается через фильтрующий элемент 5, очищается от механических примесей, проходит внутрь муфты-болта 13 и нагнетается в главную масляную магистраль. При сильном загрязнении фильтрующего элемента, а также при запуске холодного двигателя масло не может проходить через фильтрующий элемент. В этом случае под давлением масла открывается перепускной клапан 4 и масло через фильтр 3 перепускного клапана поступает внутрь муфты-болта 13 и далее в главную масляную магистраль. Вытекание масла из фильтра при неработающем двигателе предотвращается противодренажным клапаном 10 и прокладкой 12.
Фильтрующий элемент 5, фильтрующий элемент 3 перепускного клапана 4 и резиновые прокладки 8, 11 и 12 необходимо менять через 10 тыс. км пробега.
Полнопоточные неразборные фильтры с перепускным и противодренажным клапанами устанавливаются на двигателях автомобилей ВАЗ-2110, -2111, -2112, -1111 и-11113.
Полнопоточные фильтры тонкой очистки масла центробежного типа (центрифуги)
На двигателях ЗИЛ-5301 и всех его модификациях, а также ЗИЛ-508.10 вместо масляных фильтров со сменными картонными фильтрующими элементами применяются только такие фильтры.
На двигателях ЗИЛ-645 автомобилей ЗИЛ-433100 и на двигателях ЯМЗ-740 автомобилей КамАЗ центрифуги включены в смазочную систему параллельно с фильтрами со сменными фильтрующими элементами, и через них проходит примерно 15... 20 % масла от количества, нагнетаемого в главную масляную магистраль.
Преимущество центрифуг по сравнению с фильтрами со сменными фильтрующими элементами состоит в отсутствии сменных элементов, высокой фильтрующей способности при малом сопротивлении фильтра, небольших размерах. Недостатком центрифуг является резкое ухудшение фильтрации масла при понижении его температуры и повышении вязкости, а также снижение качества масла в результате отделения присадок вместе с примесями.
Центробежный маслоочистителъ с активным приводом ротора двигателя ЗИЛ-645 предназначен для очистки масла от механических примесей и продуктов окисления и осмоления.
Основной частью центрифуги (рис. 6.8) является корпус 10, который болтами крепится к правой передней части блока цилиндров. На оси маслоочистителя 6 на шариковом опорном подшипнике 7 установлен ротор 5. Ротор имеет колпачковую крышку 4, которая уплотняется на оси при помощи прокладки 11 и шайбы 12. Ротор с его деталями закрывается колпаком 1 корпуса. Центрифуга снабжена отсечным 8 и сливным 9 клапанами.
Рис. 6.8. Центробежный маслоочиститель: 1 - колпак; 2 - гайка колпака; 3 - гайка крышки ротора; 4 - крышка ротора; 5 - ротор; 6 - ось маслоочистителя; 7 - шариковый подшипник; 8 - отсечной клапан; 9 - сливной клапан; 10 - корпус; 11 - прокладка; 12 - шайба
Масло из картера двигателя подается в центробежной маслоочиститель радиаторной секцией масляного насоса. Из щели, расположенной у основания оси, выбрасывается струя масла. Ротор маслоочистителя под действием этой струи вращается на радиальном шарикоподшипнике, который для исключения осевого перемещения закреплен на оси и в роторе. Под действием центробежных сил механические частицы, находящиеся в масле, отбрасываются к внутренней цилиндрической поверхности крышки ротора и оседают на ней, образуя плотный осадок.