Znaczenie filtrów w systemach spalinowych

Aby zapewnić długoletnią i bezawaryjną pracę silnikom spalinowym, konieczne jest stosowanie systemów oczyszczania płynów eksploatacyjnych. Wraz z paliwem, olejem, oraz powietrzem do silnika wprowadzane są bowiem także cząsteczki zanieczyszczeń, które mogą spowodować poważne uszkodzenia cylindrów, zaworów, pierścieni tłokowych oraz łożysk. Z tego powodu tak ważne jest stosowanie wydajnych systemów filtracyjnych.

Zanieczyszczenie powietrza

Jak tłumaczy nasz rozmówca, specjalista z firmy Proton, renomowanego producenta filtrów: Otaczające nas powietrze, nawet pozornie czyste, zawiera w sobie bardzo dużo zanieczyszczeń, m.in. kurzu i drobin kwarcu. Na asfaltowej nawierzchni, w zależności od jej rodzaju, stanu oraz wysokości, znajdować się może od 0,5 do 20 mg pyłu. Niektórym osobom może się wydawać, że liczba ta jest nieznacząca, jednak biorąc pod uwagę to, że samochód z silnikiem 1,6 l ma zapotrzebowanie powietrza na ok. 150-200 m³/h, to przy niewielkim zapyleniu rzędu 5 mg/m³, w ciągu 10 godzin pracy przyjmie aż 10 g pyłu. Dostające się tą drogą do silnika drobiny kwarcu będą miały bardzo negatywny wpływ na żywotność silnika – drobne drobiny niszczą pierścienie tłokowe oraz ścianki cylindrów, a następnie dostają się pod tłok i zanieczyszczają olej.

Zastosowanie filtrów pozwala poważnie ograniczyć ilość przedostających się pyłów. Ocenia się, że zamiast 10 g pyłu, dzięki zastosowaniu systemu filtracyjnego, liczba ta będzie ograniczona do jedynie 0,05 g pyłu o wielkości kilkunastu mikronów, czyli tak małej, że w większości zostanie on usunięty wraz ze spalinami.

Zanieczyszczenia płynów eksploatacyjnych

Równie wrażliwy na działanie zanieczyszczeń jest system oczyszczania oleju. Olej oprócz pełnienia funkcji smarowniczych, tzn. zmniejszania tarcia i zużycia, ma także za zadanie zabezpieczanie przed korozją oraz chłodzenie, uszczelnianie i utrzymywanie w czystości wewnętrznych układów silnika. Na występujące w systemie smarowania zanieczyszczenia, oprócz pyłów oraz opiłków brudu, składają się również m.in. produkty trących się elementów silnika oraz produkty utleniania i zanieczyszczenia oleju. W celu ich przechwycenia oraz utrzymania oleju w czystości, stosuje się filtry oraz wymienne wkłady filtrów oleju. Dokładnego oczyszczenia wymagają także układy paliwowe. Niskiej jakości benzyna i olej napędowy, w których występują różnego typu zanieczyszczenia, są główną przyczyną powstawania uszkodzeń oraz spadku parametru silnika. Wpływ na te procesy mają również zanieczyszczenia w zbiornikach paliwa. Rozwiązaniem tych problemów jest stosowanie wymiennych filtrów paliwa, które są w stanie przechwytywać, powodujące zatkanie rozpylacza paliwa, cząsteczki zanieczyszczeń.

Materiały filtracyjne

Do wykonywania przegród filtracyjnych zazwyczaj stosuje się celulozę, czyli papier, z różnymi dodatkami, które zwiększają jej właściwości i umożliwiają zastosowanie jej jako filtra. Odpowiedni dobór tych materiałów ma zasadnicze znaczenie dla osiągniętych parametrów filtracji. Dobiera się je w zależności od tego, co będzie filtrowane, w jakich warunkach,  jak długo oraz z jaką dokładnością. Kombinacja różnych włókien celulozy zazwyczaj jest wzbogacana żywicami. Od ich doboru zależy regulacja właściwości filtracyjnych. Do parametrów czysto filtracyjnych należą m.in. porowatość, i skuteczność filtracji, przepuszczalność oraz spadek ciśnienia. Oprócz nich ważnym elementem jest odporność filtra na czynniki zewnętrzne, takie jak, temperatura, wilgoć, substancje chemiczne czy odporność ogniowa. Ich regulacja polega na nasączaniu papieru filtracyjnego odpowiednimi substancjami chemicznymi (najczęściej żywicami i olejem). Dobór wszystkich powyższych parametrów jest wykonywany w celu takiego dostosowania medium filtracyjnego, aby było ono w stanie sprostać powierzonym im zadaniom.

Cechy idealnego medium filtracyjnego

Idealny system filtracyjny w systemie spalinowym cechowałby się 100 proc. skutecznością w usuwaniu wszelkiego typu zanieczyszczeń oraz nieskończoną chłonnością i trwałością. Osiągnięcie takiego wyniku niestety nie jest możliwe, jednak wszystkie prace nad filtrami dążą do stosowania rozwiązań, które pozwoliłyby na jak największe zbliżenie się do ideału.

Nasz rozmówca z firmy Proton zaznacza, że: W trakcie prac nad projektowaniem filtrów oraz wkładów filtrów, staramy się zawsze zapewnić możliwie największą ich skuteczność, połączoną z możliwie największą pojemnością filtra oraz zachowaniem dużej przepustowości i niskiego oporu przepływu.