O FILTRACJI

W silnikach spalinowych niezbędne do zapewnienia długoletniej i bezawaryjnej pracy jest stosowanie systemów oczyszczania płynów eksploatacyjnych ( powietrze, olej, paliwo). Pozbawiony układu filtracji silnik ma bardzo ograniczoną żywotność. Wprowadzane z olejem, paliwem i powietrzem cząsteczki zanieczyszczeń mogą powodować uszkodzenia zaworów, powierzchni cylindrów, tłoków, pierścieni tłokowych oraz łożysk. Skutkiem tego jest przedwczesne zużycie pracujących części i w najgorszym przypadku zatarcia silnika.
Podstawowym elementem systemu filtracyjnego jest wymienny filtr lub wkład filtra. Zadaniem każdego filtra jest usuwanie cząstek zanieczyszczeń z płynów eksploatacyjnych, stawiając jednocześnie jak najmniejszy opór tym ośrodkom.

Zanieczyszczenia płynów eksploatacyjnych

Otaczające nas powietrze nawet kiedy wydaje się czyste, nasycone jest różnorodnymi zanieczyszczeniami. Pozornie czyste powietrze zawiera kurz, drobiny kwarcu itp. Ilość zanieczyszczeń pobieranych znad asfaltowej nawierzchni nie jest stała. Największe stężenie występuje do wysokości ok. 0,5 m i maleje wraz z wysokością. Zależnie od rodzaju, stanu i miejsca w 1m3 powietrza znajduje się 0,5-20 mg pyłu. Można sądzić, że to niewielka ilość, jednak jeśli przyjąć, że samochód z silnikiem 1,6l ma zapotrzebowanie powietrza ok. 150 – 200 m3/h, to przy niewielkim zapyleniu rzędu 5 mg/m3, zassa ok. 10g pyłu w ciągu 10 godzin pracy. Drobiny kwarcu które dostają się do silnika powodują drastyczny spadek jego żywotności.
Ostre krewędzie cząstek kwarcu o wielkości 50-250um niszczą pierścienie tłokowe, ścianki cylindrów przylgnie zaworowe i zawory. Niszcząc pierścienie tłokowe i ścianki cylindrów pył może dostać się pod tłok i zanieczyścić olej, działający potem jako pasta ścierna. Po zastosowaniu filtra powietrza do komory spalania przechodzi w tym czasie zamiast 10 g ok. 0,05g pyłu o cząstkach wielkości kilkunastu mikronów które są w większości usuwane z spalinami. Podobnie bardzo wrażliwy na zanieczyszczenia jest system oczyszczania oleju. Olej oprócz funkcji smarowniczych ( zmniejszanie tarcia i zużycia ) także chłodzi, uszczelnia i utrzymuje w czystości wewnętrzne układy silnika oraz zabezpiecza je przed korozją.
Na zanieczyszczenia występujące w systemie smarowania silnika składają się pozostające w silniku nowym lub remontowanym cząsteczki pyłu, opiłków brudu itp., produkty zużycia trących się elementów silnika, zanieczyszczenia oleju oraz produkty utleniania oleju. W celu przechwycenia zanieczyszczeń i utrzymania oleju w czystości stosuje się wymienne filtry i wkłady filtrów oleju.
Bardzo dokładnego oczyszczania wymagają układy paliwowe. Niska jakość i zanieczyszczenia występujące w benzynie i oleju napędowym są główną przyczyną spadku parametrów i uszkodzeń silnika. Oprócz zanieczyszczeń przedostających się do systemu wraz z paliwem dodatkowym żródłem zanieczyszczeń są zanieczyszczenia występujące w zbiorniku paliwa.
Wymienne filtry paliwa przechwytują cząsteczki zanieczyszczeń które mogą powodować zatkanie się rozpylacza paliwa. Niedrożny układ wtrysku paliwa powoduje drastyczny wzrost ciśnienia i może doprowadzić do zniszczenia całego układu.

Materiały filtracyjne

Jako przegrodę filtracyjną najczęściej stosowany jest materiał oparty na celulozie (papier) z różnymi dodatkami które wpływają na właściwości i w związku z tym na zastosowanie danego materiału jako przegrody filtracyjnej. Odpowiedni dobór komponentów materiału filtracyjnego ma zasadnicze znaczenie dla parametrów filtracji. W zależności od tego co będzie filtrowane, jak długo, w jakich warunkach oraz z jaką dokładnością należy dobrać odpowiedni materiał filtracyjny.
Dobierając kombinację różnych włókien celulozy oraz nasycając je odpowiednimi substancjami, najczęściej żywicami, możemy regulować właściwościami filtracyjnymi danego medium i dobrać najodpowiedniejszy materiał o parametrach spełniających wymagania dla danego filtra. Oprócz parametrów czysto filtracyjnych jak przepuszczalność, spadek ciśnienia, porowatość czy skuteczność filtracji bardzo ważnym elementem jest odporność na czynniki zewnętrze (wilgoć, temperatura, substancje chemiczne, odporność ogniowa) którą możemy regulować poprzez nasączanie papierów filtracyjnych substancjami chemicznymi (np. żywice, olej) wpływającymi na te właściwości. Wszystkie powyższe elementy doboru sprowadzają się do jednego celu: aby medium filtracyjne spełniało wszystkie parametry które założyliśmy że będą najodpowiedniejsze do danego filtra i że filtr będzie spełniał najwyższe wymagania które stawia współczesny rynek

Standardowe materiały filtracyjne stosowane w filtrach przegrodowych podlegają kilku zasadom:

Teoretycznie idealne medium filtracyjne to takie które cechowałoby się 100% skutecznością usuwania wszelkiego typu zanieczyszczeń i jednocześnie charakteryzowałoby się nieskończoną chłonnością i trwałością.

Jest to niemożliwe do osiągnięcia, jednak dąży się do stosowania rozwiązań które w jak najwyższym stopniu mogą spełnić powyższe warunki. Projektując filtry i wkłady filtrów stara się zapewnić jak największą skuteczność oraz największą z możliwych pojemność filtra, przy jednoczesnym zachowaniu dużej przepustowości i niskiego oporu przepływu.

Podstawowe definicje występujące w systemach oczyszczania

WYKAZ ZAPOTRZEBOWANIA POWIETRZA DLA SILNIKÓW SPALINOWYCH