機(jī)油濾清器的配套技術(shù)詳解

1.通過機(jī)油濾清器的流量。

2.內(nèi)燃機(jī)的使用條件。
 
3.潤(rùn)滑油的品質(zhì)。

4.內(nèi)燃機(jī)操作者的使用水平。

5.機(jī)油濾清在地內(nèi)燃機(jī)上的安裝位置。

6.機(jī)油濾清器同機(jī)油散熱器的聯(lián)接。
 
7.旁通閥開啟壓力的確定。

8.保養(yǎng)指示器的應(yīng)用。

9.復(fù)合式機(jī)油濾清器的結(jié)構(gòu)。

10.大流量機(jī)油濾清器。

11.調(diào)壓閥問題。

    機(jī)油濾清器位于內(nèi)燃機(jī)潤(rùn)滑系統(tǒng)中。上游是機(jī)油泵。下游是主油道。隨著近代內(nèi)燃機(jī)向高速高輸出方向發(fā)展，潤(rùn)滑系統(tǒng)容量擴(kuò)大，油溫提高。并普遍采用機(jī)油散熱器和活塞噴油冷卻等裝置而使結(jié)構(gòu)復(fù)雜化。同時(shí)，潤(rùn)滑油品質(zhì)提高，添加劑種類增多，對(duì)濾清器的過濾作用提出了新的要求。所有這些都給機(jī)油濾清器的配套技術(shù)賦予了新的內(nèi)容。

    1.通過機(jī)油濾清器的流量

    確定機(jī)油濾清器的配套流量有如下四個(gè)根據(jù)：

A．用戶要求的濾清器流量數(shù)據(jù)。

B．配套內(nèi)燃機(jī)的類型、功率和強(qiáng)化程度。

C．機(jī)油泵流量。

D．主油道流量。

從內(nèi)燃機(jī)功率計(jì)算主油道流量時(shí)所采用的經(jīng)驗(yàn)公式如下：

Q=（7-1υ）L/hphr(汽油機(jī))
Q=（10-20）L/hphr(柴油機(jī))

    輕負(fù)荷使用條件取低值。重負(fù)荷使用條件取高值。特重負(fù)荷帶中增壓的可再增大10-30%。

    如果用戶提供機(jī)油泵設(shè)計(jì)流量或新機(jī)油泵實(shí)測(cè)流量，則濾清器流量可取機(jī)油泵流量值的50-60%。因?yàn)闄C(jī)油泵設(shè)計(jì)者已考慮到機(jī)油泵在使用過程中會(huì)逐漸磨損，流量會(huì)逐漸減少。為滿足主機(jī)的需要，他必須增大設(shè)計(jì)流量。

    也有用戶向?yàn)V清器設(shè)計(jì)者提供內(nèi)燃機(jī)主油道的設(shè)計(jì)流量。在這種情況下，濾清器的流量值應(yīng)定在主油道設(shè)計(jì)流量的1.5-2.0倍。這是因?yàn)殡S著內(nèi)燃機(jī)能的正常磨損，主油道流量會(huì)相應(yīng)增大以維持正常機(jī)油壓力。

    至于分流濾清器的流量，可取全流濾清器流量的5～10%，或以每10分鐘左右能將主機(jī)油底殼內(nèi)全部機(jī)油過濾一遍為度。

    2.內(nèi)燃機(jī)的使用條件
 
    內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)工況是多種多樣的。從市內(nèi)轎車到農(nóng)用貨車。從室內(nèi)發(fā)電動(dòng)力到油田工程機(jī)械。使用條件差異巨大。就負(fù)荷的大小來說，有輕負(fù)荷，中等負(fù)荷，重負(fù)荷和特重負(fù)荷。就負(fù)荷作用的時(shí)間長(zhǎng)短來講。有連續(xù)負(fù)荷和間歇負(fù)荷。這些不同工況影響到潤(rùn)滑系統(tǒng)中油溫和油壓的變化，亦即濾清器的工作條件。同時(shí)也決定著過濾材質(zhì)的特性和過濾面積的大小。

    連續(xù)重負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)的柴油機(jī)，代表最荷刻的使用條件。機(jī)油濾清器不僅需耐受長(zhǎng)時(shí)間的高溫（120～150℃），而且要經(jīng)受多到百萬(wàn)次的壓力肪沖波的沖擊。所以濾清器的結(jié)構(gòu)和過濾材料應(yīng)具備足夠的機(jī)械強(qiáng)度。密封件和濾芯粘接劑必須能抵坑高溫機(jī)油的攻擊。

    對(duì)于變負(fù)荷的使用條件，如果江負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間所占的比例很小，像輕型汽車。濾清器的負(fù)荷可定在按發(fā)動(dòng)機(jī)最高轉(zhuǎn)速的最大負(fù)荷的50～60%處。這樣就不會(huì)使濾清器的尺寸過于龐大。

    有的內(nèi)燃機(jī)雖然也是全負(fù)荷連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，但環(huán)境條件較好，使用管理水平較高。像機(jī)房?jī)?nèi)發(fā)電設(shè)備和大型船舶動(dòng)力。則可采用性能較為完美而結(jié)構(gòu)不妨復(fù)雜一些或維護(hù)保養(yǎng)工作難度大一些的機(jī)油濾清器。或者在安裝空間允許時(shí)，也可加大過濾面積使保養(yǎng)周期延長(zhǎng)，節(jié)約管理費(fèi)用。

    還有一些使用條件特殊的內(nèi)燃機(jī)，像聯(lián)合收割機(jī)的動(dòng)力。每年僅連續(xù)使用十幾天。但在這十幾天中，不允許發(fā)生停車事故。為這種機(jī)械配套的機(jī)油濾清器就要有卓越的短期可靠性。能在收割機(jī)作業(yè)期內(nèi)堅(jiān)持到底，寧可在其他性能指標(biāo)上作一些犧牲。其濾芯更換的操作也應(yīng)十分簡(jiǎn)便，幾分鐘內(nèi)解決問題。

    以上是內(nèi)燃機(jī)使用條件的幾個(gè)典型例子。濾清器配套設(shè)計(jì)者必須對(duì)主機(jī)的具體使用工況作仔細(xì)全面的考查與分析。選擇最符合使用條件的結(jié)構(gòu)。排隊(duì)出濾清器各項(xiàng)性能在所面臨的特況濾清器能夠適應(yīng)無論何種使用條件。即使想方設(shè)法做出來，或是價(jià)格驚人昂貴，或是結(jié)構(gòu)異常復(fù)雜，或是體積重量過大過重，難以被用戶接受。

    3.潤(rùn)滑油的品質(zhì)

    多年來的經(jīng)驗(yàn)證明，不考慮內(nèi)燃機(jī)潤(rùn)滑油的品質(zhì)，即使是很優(yōu)良的機(jī)油濾清器也會(huì)在使用失敗。誠(chéng)然，高品質(zhì)潤(rùn)滑油已在一部分內(nèi)燃機(jī)上獲得應(yīng)用。像API的SD、SE、SFCC、CD級(jí)潤(rùn)滑油，用戶已不陌生。這些油品具有良好的抗氧化安定性和縣浮擴(kuò)散性。微孔濾紙濾芯在這類油中的使用效果很好，但也應(yīng)看到在農(nóng)村和邊遠(yuǎn)地區(qū)仍有不少用戶使用品質(zhì)不高甚至低劣的油料。油中雜質(zhì)多，抗氧化能力差，無清洗作用，容易在使用過程中產(chǎn)生成團(tuán)膠性物和瀝青質(zhì)，導(dǎo)致濾芯堵塞。縮短濾清器使用或保養(yǎng)壽命，對(duì)微孔濾紙做的濾芯尤為不利。針對(duì)這種情況，濾清器設(shè)計(jì)者就要采取一些措施：或在紙濾芯之前增加一個(gè)金屬網(wǎng)預(yù)濾芯，或采用復(fù)合材料的濾芯，或在潤(rùn)滑系統(tǒng)中并聯(lián)一個(gè)離心式濾清器。
 

     但應(yīng)當(dāng)向用戶指出，采用上述措施后的濾清系統(tǒng)，要增大保養(yǎng)和務(wù)件費(fèi)用。如果詳細(xì)分析采用不同等級(jí)潤(rùn)滑油的全面技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果，其結(jié)論必定是有利于高品質(zhì)潤(rùn)滑油。

    4.內(nèi)燃機(jī)操作者的技術(shù)水平

    機(jī)油濾清器是一種需經(jīng)常維護(hù)或更換的部件，周期約為5,000～10,000公里，或150～250小時(shí)。因此內(nèi)燃機(jī)使用管理的技術(shù)水平會(huì)影響到選擇何種結(jié)構(gòu)濾清器的決策。下面以三種濾清器的使用保養(yǎng)方法來說明這個(gè)問題。

    旋裝式濾清器的更換最為簡(jiǎn)便。用手或工具擰下一個(gè)舊的再用手?jǐn)Q上一個(gè)新的便告完成。沒有其他需拆裝的零件。即使是對(duì)機(jī)油濾清器結(jié)構(gòu)很不熟悉的人也能做好這項(xiàng)更換工作。這是旋裝濾清器得能迅速推廣的優(yōu)點(diǎn)之一。不過使用旋裝濾清器的一個(gè)前提是濾清器備件應(yīng)充分并可隨時(shí)隨地購(gòu)到。

    與旋裝濾清器成鮮明對(duì)比是離心式濾清器。它的過濾效果優(yōu)越，沒有需要更換的零部件，幾乎可以同發(fā)動(dòng)機(jī)等壽命。但它有一個(gè)高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子（5,000～8,000r/min）。有精加工后重新裝配。這樣的工作必須要具備相當(dāng)高的技術(shù)水平才能做好，否則離心式濾清器的優(yōu)越性會(huì)全部或部份地喪失。

    介乎上述兩種結(jié)構(gòu)之間的是可換濾芯濾清器。因?yàn)樾枰�更換濾芯部件，因此濾芯的供應(yīng)必須有保證。同時(shí)，保養(yǎng)更換濾芯時(shí)還需拆裝和更換一些零件。因而要求使用人員對(duì)濾清器的結(jié)構(gòu)和其中零部件的作用要有一定程度的了解。不然一個(gè)密封圈或一個(gè)彈簧或一個(gè)小托盤的錯(cuò)裝或漏裝就會(huì)使濾清器失效。

    濾清器結(jié)構(gòu)型式繁多。使用者水平差異很大。設(shè)計(jì)者和制造者認(rèn)為是完善優(yōu)良的濾清器并不都能在實(shí)際使用中得到用戶的贊賞。其中原因之一便是使用者水平與濾清器的使用要求不相適應(yīng)。

    5.機(jī)油濾清器在內(nèi)燃機(jī)上的安裝位置

    濾清器設(shè)計(jì)者需了解濾清器在主機(jī)睥安裝位置，以便在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)上作相應(yīng)處理。濾清器的安裝方式大致有正放、橫置和倒立三種。離心式濾清器必須正立安裝，轉(zhuǎn)子軸中心線與鉛垂線之間的夾角不能大于20℃。其他形式濾清器沒有這個(gè)限制。倒立安裝的濾清器應(yīng)裝有單向閥或止回閥，以防止發(fā)動(dòng)機(jī)停車后潤(rùn)滑油從濾清器中排空。一旦排空，發(fā)動(dòng)機(jī)再次起動(dòng)時(shí)將發(fā)生短時(shí)間缺油現(xiàn)象。輕則加大發(fā)動(dòng)機(jī)的磨損程度，重則會(huì)使主機(jī)卡死。

    濾清器設(shè)計(jì)者還應(yīng)了解安裝位置周圍有無其它部件和附件或是否相干涉。所以濾清器總成圖上應(yīng)示出濾清器在更換或保養(yǎng)時(shí)所需要的空間尺寸，以便主機(jī)設(shè)計(jì)人員作出適當(dāng)布置。濾清器在保養(yǎng)時(shí)，不可避免地會(huì)有油液下滴。因此濾清器應(yīng)避免安裝在電機(jī)電器和橡塑制件的上方。離心式和倒立安裝的其他型式濾清器在拆卸或保養(yǎng)時(shí)需向上取走殼體及零件，因此要避開主機(jī)排氣管道以防燙傷事故發(fā)生。

    6.機(jī)油濾清器同機(jī)油散熱器的聯(lián)接

    近代高速內(nèi)燃機(jī)愈來愈多地采用機(jī)油散熱器來控制潤(rùn)滑油溫度。于是就有濾清器和散熱器的聯(lián)接方式問題。方式之一是把濾清器安裝在散熱器之前。好處是讓過濾后的潔凈油進(jìn)散熱器，散熱元件的通道不會(huì)被油中雜質(zhì)堵塞。另有一個(gè)好處是當(dāng)主機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)讓溫度高一些的油先通過濾清器，由于油溫高粘度小過濾作用可以更好些。方式之二是把濾清器放在水冷式散熱器之后。優(yōu)點(diǎn)冷車起動(dòng)時(shí)散熱器可以進(jìn)熱水（當(dāng)冷卻系統(tǒng)被灌入熱水時(shí)）。油溫升高，機(jī)油易于通過濾清器。

    綜合上述分析，全流機(jī)油濾清器應(yīng)聯(lián)接在散熱器之后。濾清器內(nèi)油溫能夠得到控制，過濾作用較為穩(wěn)定。分流式濾清器則安裝在散熱器之前較宜。起動(dòng)時(shí)即使無油通過濾清器亦無大礙。而在發(fā)云動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)濕度較高的油先通過分流濾清器可使它的過濾性能發(fā)揮得更好。對(duì)于離心式濾清器更是如此。油溫高則轉(zhuǎn)速上升，分離效果最佳。

    7.旁通閥開啟壓力的確定

    全流機(jī)油濾清器必須設(shè)有旁通閥（安全閥）。使?jié)櫥�系統(tǒng)中的油流在濾芯堵塞時(shí)不致中斷。旁通閥開啟壓力差的大小能產(chǎn)生下述影響：

    對(duì)于濾芯使用壽命，旁通閥開啟壓力差大則濾芯的使用壽命長(zhǎng)。對(duì)于濾芯強(qiáng)度，閥開啟壓力差大便要求濾芯強(qiáng)度相應(yīng)提高，因需承較大壓力差的作用。對(duì)于主油道油壓，旁通閥壓力差代表著機(jī)油泵出口處到主油道之間的壓力降。閥的壓力差定得高，這個(gè)壓力降也會(huì)增大。就有可能出現(xiàn)主油道油差偏低的毛病。

    因此從整個(gè)潤(rùn)滑系統(tǒng)要求來講，旁通閥的開啟壓力差定得小一些為宜。帶來的唯一的缺點(diǎn)是濾清器使用壽命相對(duì)地短一些。需要多換幾個(gè)濾芯，但壓力差定得高了容易使?jié)櫥�系統(tǒng)發(fā)生麻煩，例如主油道油壓過低或?yàn)V芯損壞等。

    車用濾清器的旁通閥開啟壓力差常在70～250kpa之間。輕型車取較小值，重型車可取較大值。

    由于旁通閥在濾芯全堵情況下全開。所以在設(shè)計(jì)旁通閥的進(jìn)出油孔和通道時(shí)應(yīng)該給予足夠大的尺寸。保證濾清器額定流量的80～100%能通暢地通過旁通閥。

    8.保養(yǎng)指示器的應(yīng)用

    濾清器何時(shí)需要保養(yǎng)或更換言之，用戶如何知道旁通閥即將開啟或已經(jīng)開啟。這是長(zhǎng)期以來用戶很關(guān)心的問題。保養(yǎng)指示器就是這個(gè)需要而問世的。它是一種壓力差值傳感器加上信號(hào)顯示裝置。在大型柴油機(jī)上已有應(yīng)用的。不過應(yīng)該看到當(dāng)主機(jī)冷車起動(dòng)時(shí)，由于油的粘度大，濾芯內(nèi)外壓力差也大。要求指示器區(qū)別冷熱車的情況就將使結(jié)構(gòu)復(fù)雜成本增加并難以在中小功率內(nèi)燃機(jī)上推廣應(yīng)用。所以至今尚未有保養(yǎng)指未器商品應(yīng)市。隨著電子技術(shù)逐步介入內(nèi)燃機(jī)控制系統(tǒng)，車用濾清器裝用保養(yǎng)指未器的現(xiàn)實(shí)可能性必將增大。作為濾清器設(shè)計(jì)者應(yīng)注意這方面的發(fā)展。

     9.復(fù)合式機(jī)油濾清器的結(jié)構(gòu)

    復(fù)合式機(jī)油濾清器是指在發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑系統(tǒng)中既有全流濾清器，又有分流濾清器的過濾機(jī)制。在結(jié)構(gòu)上有四種形式：

    可換式濾芯的全流濾清器和分流濾清器共同安裝在一個(gè)公共底座上。

    全流和分流濾清器總成分別獨(dú)立安裝在主機(jī)的不同部位，比公共底座的形式多一點(diǎn)靈活性。可以根據(jù)主機(jī)的使用條件同時(shí)裝用兩個(gè)濾清器或只裝其中任何一個(gè)。
 

    全流和分流的可換濾芯共同完善一個(gè)總成殼體內(nèi)。進(jìn)油孔是共同的。出油孔各有一個(gè)，分流出油孔內(nèi)有限流孔板控制流量。
 

    全流和分流濾芯共同在一個(gè)旋裝式外殼內(nèi)。結(jié)構(gòu)雖然復(fù)雜，但因?yàn)槭钦�體更換總成，對(duì)用戶來說并不增加麻煩。

    采用復(fù)合式濾清可提高過濾細(xì)度使過濾作用更為完善，全流濾清器具有保證供油和濾除雜質(zhì)的雙重功能。而且保證供油是第一位的。發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑系統(tǒng)寧可讓油暫時(shí)臟一些而決不能缺油或少油。因此只裝一個(gè)全流濾清器就不能保證發(fā)動(dòng)機(jī)有高度清凈的潤(rùn)滑油。分流濾清器的過濾細(xì)度可以達(dá)到2～5μm，它沒有旁通閥。盡管其流量只有全流濾清器流量的5～10%，但仍可以在10～15分鐘時(shí)間內(nèi)將發(fā)動(dòng)機(jī)油底殼內(nèi)的全部油量過濾一遍。這就使全流濾清器進(jìn)入的油比較干凈，使用壽命可以延長(zhǎng)。而且當(dāng)旁通閥開啟時(shí)流入主油道的油也是比較干凈的。

    上述后兩種結(jié)構(gòu)中的兩個(gè)濾芯。從濾芯的整體觀念而言也可稱之謂復(fù)合濾芯。在實(shí)際品種中尚有兩種不相分離的復(fù)合濾芯。一種是在全流濾芯的“肌體”內(nèi)嵌入一塊細(xì)濾材料。如果全流濾習(xí)是紙芯，在濾紙兩端原應(yīng)接合或上夾處嵌入一塊用深度過濾材料制成的濾塊，其圓周長(zhǎng)度約為整個(gè)濾折頂圓周的十分之一。這樣就形成一個(gè)有兩種過濾材料的單個(gè)濾芯。現(xiàn)金部分濾芯的流量比例按各自堵塞程度自行調(diào)節(jié)。

    另一種復(fù)合濾芯是由多層過濾材料組成的結(jié)構(gòu)。例如用一層濾紙、一層高透氣度的厚層纖維和幾層金屬比網(wǎng)形成過濾層。它的通過性好，阻力低，過港督精度高和強(qiáng)度大。克服了濾紙的深度過濾作用不足和厚層纖維的強(qiáng)度不夠以及金屬網(wǎng)的過濾精茺低等缺陷。使各種過港督材料的長(zhǎng)處相互補(bǔ)充，發(fā)揮綜合優(yōu)勢(shì)。

    離心式濾清器從分流式結(jié)構(gòu)開始，以后出現(xiàn)了兩處復(fù)合過濾形式。一種是稱作全流離心器，即把轉(zhuǎn)子中央部位的干凈油直接進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)主油道，噴咀射出的油回到油底殼。另一種是在轉(zhuǎn)子下方設(shè)一旋流腔，從機(jī)油泵來的油分成兩股，一股進(jìn)轉(zhuǎn)子后回油底殼，一股進(jìn)旋流臟后進(jìn)入主油道。

    可見利用各種過濾材料的特點(diǎn)和油流的多種布置形式，濾清器設(shè)計(jì)者在滿足各種用戶的多種多樣要求方面是可以大有作為的。

    10.大流量機(jī)油濾清器

    機(jī)油濾清器通常安裝在內(nèi)燃機(jī)的側(cè)面。濾清器的直徑尺寸影響到整機(jī)的寬度尺寸，尤其是車用發(fā)動(dòng)機(jī)。主機(jī)寬度牽涉到車輪的輪距和轉(zhuǎn)向系的布置，因而對(duì)之限制很嚴(yán)。其他用途的內(nèi)燃機(jī)若裝用尺寸過大的濾清器也會(huì)破壞整機(jī)外形的各諧。設(shè)計(jì)一具大流量濾清器時(shí)，因過濾面積加大勢(shì)必使外殼直徑增大。要縮小橫向尺寸，較好的解決辦法是采用兩個(gè)或更多個(gè)濾清器并聯(lián)排列的方式。因?yàn)榇蠊β拾l(fā)動(dòng)機(jī)在安裝附件的長(zhǎng)度方向上限制不那么嚴(yán)格，可以允許濾清器作縱向排列，多個(gè)同尺寸濾清器并聯(lián)使用對(duì)于濾清器生產(chǎn)者和使用者也有利。因?yàn)榭梢詼p少濾清器的規(guī)格品種數(shù)。

    固定式大型內(nèi)燃機(jī)用的機(jī)油濾清器常與主機(jī)分離安裝，即獨(dú)立于主機(jī)之外。濾清器的大小不受限制。但從生產(chǎn)供應(yīng)和使用管理的角度來講，采用一個(gè)大殼體內(nèi)安裝許多個(gè)同樣尺寸的小濾芯的結(jié)構(gòu)，是較佳的選擇。

    11.調(diào)壓閥問題

    調(diào)壓閥不是濾清器中的部件，它是主機(jī)潤(rùn)滑系統(tǒng)中為調(diào)節(jié)主油道油壓而設(shè)置的一種泄壓裝置。調(diào)壓閥通常設(shè)置在機(jī)油泵出口處。但也有安裝在濾清器濾座上的。因而濾清器設(shè)計(jì)者有時(shí)也得考慮調(diào)壓閥的結(jié)構(gòu)。需特別注意的是閥的泄油通道必須有足夠大的尺寸。使油流當(dāng)閥開啟時(shí)能夠暢通無阻。過高的油壓能瞬時(shí)下降。使用中已發(fā)生過不少事例，由于調(diào)壓閥泄油通道過小而使濾清器總成變形漏油或?yàn)V芯被壓扁。紙濾芯承受壓力差的能力不過0.6～0.7Mpa.而主機(jī)冷車起動(dòng)時(shí)機(jī)油泵的出口壓力可高達(dá)1Mpa或更大。所以一旦調(diào)壓閥失靈或泄油不暢，濾清器就會(huì)受到嚴(yán)重?fù)p傷。