Filtracja Prędkości Silnika: Definicja i Znaczenie
- Szczegóły
Współczesne silniki wymagają precyzyjnego doboru parametrów oczyszczania oleju, aby częstotliwość wymiany filtra wynosiła co najmniej 100 tys. km przebiegu pojazdu. Parametr ten uzyskuje się coraz trudniej ze względu na stale pogarszające się warunki pracy filtrów oleju, co ma związek z wprowadzeniem olejów syntetycznych oraz dążeniem do zmniejszania wymiarów i masy filtrów oleju.
Rola Filtrów w Silniku
Filtry oleju działają na zasadzie mechanicznej separacji zanieczyszczeń. Olej opływa włókno medium filtracyjnego i duże zanieczyszczenia przywierają do niego. Natomiast małe zanieczyszczenia, o średnicy około 0,5 μm, poruszają się we wszystkich kierunkach i jeśli nie natrafią na włókno, nie zostaną zatrzymane.
Przy konstruowaniu filtra należy brać pod uwagę dwa główne parametry: czas użytkowania, czyli zdolność gromadzenia zanieczyszczeń, oraz dokładność filtracji, czyli możliwość zatrzymywania zanieczyszczeń o określonych wymiarach. W celu zwiększenia zdolności gromadzenia zanieczyszczeń stosuje się media filtracyjne o strukturze porowatej, w których odseparowane zanieczyszczenia gromadzą się w porach.
Na dokładność filtracji ma wpływ rodzaj medium filtracyjnego. Tradycyjne media filtracyjne wykonane z celulozy lub papieru wzmacnianego włóknami syntetycznymi są obecnie zastępowane mediami kompozytowymi złożonymi z kilku warstw celulozy czy włókniny lub w pełni syntetycznymi - z włókniny lub flizeliny.
Dobór medium filtracyjnego musi uwzględniać również rodzaj stosowanego oleju silnikowego. Źle dobrane medium filtracyjne poddane długotrwałemu działaniu oleju syntetycznego odkształca się i dochodzi do fatalnego w skutkach sklejania się plis.
Przeczytaj także: Definicja i pomiar filtracji kłębuszkowej
Zanieczyszczenia w Oleju
W oleju silnikowym gromadzi się wiele zanieczyszczeń pochodzenia mechanicznego (ścier metalowy) i chemicznego, które powinny być zatrzymane w filtrach. Jeśli tak się nie stanie, cząsteczki zawarte w oleju będą działały na elementy silnika jak pasta polerska.
Duży wpływ na zużycie elementów wewnętrznych silnika mają cząsteczki o wielkości od 8 do 60 μm, ale szczególnie niebezpieczne są mikroskopijne cząsteczki o średnicy poniżej 1 μm.
Co pływa w oleju?
- zanieczyszczenia z produkcji i montażu silnika
- organiczne i nieorganiczne cząstki pyłu przedostające się z powietrza (nie zatrzymał ich filtr powietrza)
- ścier metalowy (cząsteczki powstające podczas tarcia)
- sadza (powstała z niecałkowitego spalania paliwa)
- woda
- kwasy z procesu spalania
- niespalone paliwo
- produkty utleniania oleju i reakcji dodatków olejowych
Rodzaje Filtrów Oleju
Obecny trend konstrukcyjny w filtracji oleju silnikowego zmierza ku stosowaniu dwóch rodzajów filtrów: pełnoprzepływowego o dużej trwałości, ale zatrzymującego większe zanieczyszczenia i bocznikowego - o wysokiej dokładności filtracji, przez który przepływa 5-10% pełnego strumienia oleju. Często filtry te są zamknięte we wspólnej obudowie.
Filtry pełnego przepływu to z reguły filtry wymieniane w całości, z wkładem filtracyjnym zamkniętym w blaszanej lub plastikowej obudowie przykręcanej do bloku cylindrowego. Niekiedy stosowane są też filtry z wkładem wymiennym, w których po otwarciu pokrywy wymienia się tylko wkład filtrujący.
Przeczytaj także: Webber AP8400 - wymiana filtrów
Stosowanie filtrów bocznikowych wynikło z konieczności usunięcia z oleju silnikowego najdrobniejszych zanieczyszczeń o średnicy poniżej 1 μm, np. sadzy. Filtr ten montowany jest w miejscu najwyższego ciśnienia oleju, a więc przed filtrem pełnego przepływu.
Stosuje się dwa rodzaje filtrów bocznikowych: z wkładem filtracyjnym lub jako odśrodkowe. Z badań firmy MAN+HUMMEL wynika, że w 35 litrach oleju przepływającego przez filtr odśrodkowy zatrzymywanych jest ok. 500 gramów zanieczyszczeń, które przedostały się przez filtr pełnego przepływu.
Filtry pełnoprzepływowy i bocznikowy występują w tzw. module filtracyjnym, w którym znajduje się również chłodnica oleju, filtr paliwa i czujniki. Moduł filtracyjny stosują m.in. Mercedes-Benz, MAN i Deutz.
Ważne Detale Filtrów Oleju
Na jakość filtra oleju ma wpływ nie tylko odpowiednie medium filtracyjne gwarantujące najwyższy stopień separacji zanieczyszczeń przy jak najmniejszym oporze przepływu. Ważne są również detale.
W dobrych filtrach wymienianych w całości stosuje się np. uszczelkę długotrwałego użytku, która pod wpływem temperatury rozszerza się, zapewniając dobrą szczelność i uniemożliwiając odkręcenie się podczas eksploatacji.
Przeczytaj także: Optymalne rozcieńczenie bimbru
Często niedoceniana jest rola bocznikującego zaworu przelewowego filtra. Jego zadaniem jest umożliwienie smarowania silnika mimo zapełnienia wkładu filtrującego, gdyż olej kierowany jest do silnika z pomięciem filtra.
Historia Filtrów Oleju
Filtry oleju zaczęto stosować w latach 20 ubiegłego wieku wraz z wprowadzeniem zamkniętego obiegu smarowania silnika. Pierwszym seryjnie produkowanym filtrem oleju był „Purolator”, którego produkcję w 1923 r. rozpoczął Amerykanin Ernest Sweetland.
Od lat 30. w samochodach ciężarowych stosowano filtry pełnoprzepływowe z wymiennymi wkładami. W latach 50. stosowano filtry wstępnego oczyszczania zbudowane z siatki, a także typu szczelinowego - z wielu warstw cienkich, odpowiednio ukształtowanych blaszek osadzonych na pionowym trzpieniu i filtry dokładnego oczyszczania z wkładami wykonanymi przeważnie z papieru, filcu technicznego lub tkaniny.
Filtracja Powietrza w Silniku
Filtracja powietrza we współczesnych silnikach jest podyktowana wymaganiami wszystkich zaangażowanych stron. Najważniejszym zadaniem filtra powietrza jest oczyszczanie zasysanego powietrza z pyłu, kurzu, piasku, cząstek metalu, sadzy czy kropelek wody.
Rodzaj włókien, długość oraz ich ułożenie to główne kryteria określające jakość papieru filtracyjnego, a co za tym idzie jego właściwości filtracyjne. W materiałach filtracyjnych nowej generacji coraz częściej używa się domieszki włókien syntetycznych, które znacznie poprawiają skuteczność filtracji oraz chłonność materiału.
Regulacja Prędkości Obrotowej Silnika
Regulacja prędkości obrotowej napędów maszyn przynosi często korzyści energetyczne, które można bardzo szybko zauważyć bezpośrednio na rachunku za prąd. Wiele przetwornic częstotliwości koryguje cos φ niemal do wartości 1 i redukuje w ten sposób indukcyjny pobór mocy biernej.
Praca z przetwornicą częstotliwości zapewnia zawsze optymalne namagnesowanie silnika. W zastosowaniach, w których nie występują szybkie zmiany obciążenia, użytkownik może zastosować Automatyczną Optymalizację Zużycia Energii (AEO). Przetwornica obniża wówczas namagnesowanie silnika do optymalnego minimum.
Regulacja prędkości obrotowej może w wielu zastosowaniach zredukować liczbę uruchomień. Ponadto zmniejszają się prądy szczytowe i obciążenia udaru mechanicznego przy rozruchu. Inne korzyści z zastosowania regulacji prędkości obrotowej to dłuższy czas życia urządzeń z uwagi na zmniejszenie mechanicznego obciążenia jego komponentów.
Silniki Pneumatyczne
Silnik pneumatyczny przekształca energię sprężonego powietrza w ruch mechaniczny. Proces rozpoczyna się od dostarczenia sprężonego powietrza do komory silnika. W komorze tej znajdują się łopatki zamocowane na wirniku. Gdy sprężone powietrze wpływa do komory, naciska na łopatki, powodując obrót wirnika.
Rodzaje Silników Pneumatycznych
Rodzaje silników pneumatycznych obejmują tłokowy, łopatkowy, turbinowy i zębaty.
- Silnik tłokowy: wykorzystuje ruch tłoka w cylindrze do generowania siły mechanicznej.
- Silnik łopatkowy: posiada wirnik z łopatkami umieszczonymi w szczelinach wzdłużnych.
- Silnik turbinowy: wykorzystuje wirnik z łopatkami, na które oddziałuje sprężone powietrze, powodując ich obrót.
- Silnik zębaty: składa się z dwóch współpracujących kół zębatych umieszczonych w korpusie.
Regulacja Prędkości i Momentu w Silniku Pneumatycznym
Regulacja prędkości i momentu obrotowego w silniku pneumatycznym jest kluczowa dla dostosowania jego pracy do konkretnych wymagań aplikacji. Jedną z metod jest dławienie przepływu powietrza za pomocą zaworów dławiących. Inną metodą jest sterowanie ciśnieniem sprężonego powietrza dostarczanego do silnika. Zwiększenie ciśnienia powoduje wzrost momentu obrotowego, co jest korzystne w aplikacjach wymagających większej siły.
Moduł Filtracji Oleju ENERGETIC® od Hengst Filter
Dokładna filtracja oleju ma istotne znaczenie dla trwałości silnika. Trendy i dążenia idące w kierunku nieustannego wydłużania okresów międzyserwisowych stanowią poważne wyzwanie dla producentów olejów, ale także filtrów.
Dzięki zastosowaniu w filtrach nowoczesnych wieloskładnikowych i w pełni syntetycznych mediów filtracyjnych dwukrotnie zwiększone zostały zdolności do pochłaniania zanieczyszczeń i 10-krotnie usprawniony stopień separacji cząstek. Dodatkowo optymalizacja powierzchni filtracyjnej zapewnia wysoką chłonność filtra przy niskim oporze przepływu i dłuższy czas eksploatacji.
Hengst oferuje rozwiązanie filtracji oleju stosowane w wyposażeniu oryginalnym. Moduł filtracji oleju wyposażony jest w dodatkowe funkcje, tj. chłodnica oleju, układ podgrzewania, wymienniki ciepła, czujnik mierzący ciśnienie oleju i temperaturę oraz zintegrowany zawór by-pass i zawór powrotny.
Ważne jest, aby olej przez medium filtracyjne przepływał bez wzrostu ciśnienia różnicowego. Wtedy mamy filtrację. Natomiast w momencie, gdy ciśnienie różnicowe rośnie (rośnie opór przepływu oleju przez filtr), to zawór obejściowy otwiera się. A to oznacza, że w obiegu jest niefiltrowany olej.
Wyzwania w Branży Filtracji
Wśród wyzwań w branży filtracji można wymienić niedocenienie roli filtrów powietrza dolotowego oraz filtrów kabiny. Filtr powietrza jest najważniejszy, a specjalna impregnacja filtrów Hengst zapobiega utracie mocy silnika, chroni także przed zalaniem wodą.
tags: #filtracja #prędkości #silnika #definicja
