Tinkamas variklinės alyvos filtravimas turi svarbią reikšmę varančiojo agregato ilgaamžiškumui. Kokį filtrą turi naudoti vartotojas, jei transporto priemonių gamintojai nenurodo aiškių filtravimo reikalavimų?
Transporto gamintojų nuomone, vartotojas turi naudoti tokį alyvos filtrą, koks buvo sumontuotas gamykloje. Šis reikalavimas iš esmės nėra aiškus. Kaip žinoma, sunkvežimių gamintojai ne tik perka filtrus iš specializuotų gamintojų, bet kartu su jais konstruoja naujus varančiuosius agregatus. Be informacijos apie alyvos srautų parametrus, neįmanoma tinkamai sukonstruoti filtro. Ir atvirkščiai – net puikiausiai suprojektuotas variklis be tinkamo filtravimo ilgai neveiks.
Šiuolaikiniuose varikliuose būtina taip parinkti alyvos valomąsias savybes, kad filtro keitimo dažnis siektų bent 100 tūkst. km transporto priemonės ridos. Šis parametras vis sunkiau pasiekiamas dėl nuolat blogėjančių alyvos filtrų veikimo sąlygų. Tai susiję su sintetinių alyvų atsiradimu ir siekiu mažinti alyvos filtrų matmenis bei svorį.
Variklinėje alyvoje kaupiasi daugybė mechaninių (metalo drožlės) bei cheminių teršalų, kurie turi būti sulaikomi filtruose. Jei tai nebus daroma, alyvoje esančios dalelės veiks variklio elementus kaip poliravimo pasta. Didelę įtaką variklio vidinių elementų susidėvėjimui turi dalelės nuo 8 iki 60 nanometrų, tačiau pavojingiausios yra mikroskopinės dalelės, kurių skersmuo nesiekia 1 nanometro.
PLUOŠTAS, FLIZELINAS IR PLISAVIMAS
Šie prieštaringi reikalavimai, t. y. alyvos filtro keitimo dažnio sumažinimas, kartu mažinant filtro bei filtruojamojo paviršiaus matmenis, įvykdomi naudojant šiuolaikines filtruojamąsias medžiagas. Filtrai – tai įrenginiai, veikiantys mechaninio teršalų atskyrimo principu. Alyva cirkuliuoja aplink filtruojamąją medžiagą ir stambesni teršalai nusėda ant jos paviršiaus. Tačiau smulkios teršalų dalelės, kurių skersmuo apie 0,5 nanometro, juda įvairiomis kryptimis ir, jei nepasiekia pluošto paviršiaus, nėra sulaikomos. Todėl įvairių matmenų teršalams sulaikyti yra naudojamos skirtingos sandaros filtruojamosios medžiagos.
Konstruojant filtrą būtina atsižvelgti į du pagrindinius parametrus – eksploatavimo laiką, t. y. gebėjimą kaupti teršalus tam tikrą laiką, bei filtravimo tikslumą, t. y. gebėjimą sulaikyti numatyto dydžio teršalus.
Teršalų kaupimui padidinti yra naudojamos porėtos struktūros filtruojamosios medžiagos, kuriose kaupiasi atskirti teršalai. Būdingas tokios filtruojamosios medžiagos bruožas – palaipsniui didėjantis pasipriešinimas alyvos srautui pro filtrą (alyvos slėgio skirtumas prieš ir už filtro), nors filtruojamoji medžiaga yra visiškai užpildyta alyva. Kai poros visiškai užpildomos, pasipriešinimas alyvos srautui staigiai padidėja ir būtina keisti filtruojamąją medžiagą (įdėklą arba visą filtrą). Jei to nepadarysime, atsidarys apėjimo vožtuvas ir alyva nebus filtruojama.
Filtravimo tikslumas priklauso nuo filtruojamosios medžiagos rūšies. Tradicinės filtruojamosios medžiagos, pagamintos iš celiuliozės arba popieriaus, sustiprinto sintetiniu pluoštu, šiuo metu yra keičiamos kompozicinėmis filtruojamosiomis medžiagomis, susidedančiomis iš kelių celiuliozės arba pluošto sluoksnių, ar visiškai sintetinėmis – iš pluošto arba flizelino. Tinkamų sluoksnių parinkimas nulemia filtruojamosios medžiagos savybes.
Pavyzdžiui, jungiamas vienas sluoksnis medžiagos, gebančios efektyviai kaupti teršalus, su kitu sluoksniu medžiagos, pasižyminčios dideliu filtravimo tikslumu.
Bandymų rezultatai rodo, kad didesnis filtravimo tikslumas nebūtinai reiškia mažesnį teršalų kaupimo gebėjimą. Kai kurios visiškai sintetinės filtruojamosios medžiagos pasižymi dideliu filtravimo tikslumu bei ilgu eksploatacijos laikotarpiu. Standartinė filtruojamoji medžiaga sulaiko 9 nanometrų skersmens daleles, o kompozicinė – 4 nanometrų ir dėl daugiasluoksnės struktūros 20 kartų geriau atskiria 10 nanometrų skersmens daleles. Taip pat reikia žinoti, kad filtravimo tikslumas priklauso nuo alyvos pratekėjimo pro filtruojamąją medžiagą greičio.
Taigi, atsižvelgiant į variklių konstruktorių norus, kuriamos įvairaus filtravimo tikslumo laipsnio bei eksploatacijos laikotarpio filtruojamosios medžiagos. Parenkant filtruojamąją medžiagą, taip pat turi būti įvertinta naudojamos variklinės alyvos rūšis. Kaip rodo tyrimų rezultatai, visiškai sintetinės variklinės alyvos, turinčios didesnį keitimo intervalą, agresyviau veikia filtruojamąsias medžiagas nei anksčiau naudotos mineralinės ir pusiau sintetinės alyvos. Netinkamai parinkta filtruojamoji medžiaga, ilgai veikiama sintetinės alyvos, deformuojasi, dėl to įvyksta dideles pasekmes turintis plisuotų plokštelių susiklijavimas. Teršalams atskirti, deja, reikia didelio filtruojamosios medžiagos paviršiaus ploto. Dėl šios priežasties filtruojamoji medžiaga sudedama klostėmis žvaigždės forma. Taip gaunamas didelis filtruojamasis paviršius, esant sąlyginai mažiems išoriniams matmenims.
Įdomu, kad plises formuojančių mašinų konstrukcija yra viena didžiausių filtrų gamintojų paslapčių. Kiekvienas jų formuoja klostes skirtingai, nors iš pirmo žvilgsnio jos atrodo panašiai.
VIENO FILTRO PER MAŽAI
Dabartinės variklinės alyvos filtrų konstrukcijos krypsta prie dviejų rūšių filtrų naudojimo: ilgaamžiško viso srauto filtro, sulaikančio stambesnius teršalus, ir šoninio filtro, kuris labai gerai, tiksliai filtruoja ir pro kurį prateka 5–10 % viso alyvos srauto. Dažnai šie filtrai yra įdedami į vieną bendrą korpusą.
Viso srauto filtrai – tai dažniausiai keičiami filtrai su filtruojamuoju įdėklu, įdėtu į uždarą metalinį arba plastikinį korpusą, kuris prisukamas prie variklio cilindrų bloko. Kartais naudojami filtrai su keičiamu įdėklu – atidarius korpusą keičiamas tik filtruojamasis įdėklas. Atsižvelgiant į naudotų filtrų perdirbimo galimybes, šiuo metu atsisakoma metalinių dalių, jas pakeičiant plastikinėmis.
Šoniniai filtrai pradėti naudoti dėl būtinybės pašalinti iš variklinės alyvos smulkiausius teršalus, kurių skersmuo mažesnis nei 1 nanometras, pvz., suodžius. Buvo pastebėta, kad kai kuriuose varikliuose cilindrų paviršius yra tiek nupoliruotas, kad prie jų neprisikabina alyvos dalelės, todėl nesusidaro apsauginė alyvos plėvelė. Nustatyta, kad cilindrų sieneles nupoliruoja būtent tie teršalai, kurių skersmuo mažesnis nei 1 nanometras. Tokias mažas daleles sulaiko šoninis filtras, o ne viso srauto filtras. Vidaus degimo varikliuose degimo procesas gali būti sureguliuotas taip, kad azoto oksidų arba kietųjų dalelių (suodžių) emisija būtų kuo mažesnė. Galima teigti, kad šonininio filtro naudojimas kai kuriuose varikliuose ypač pagrįstas. Šis filtras montuojamas aukščiausio alyvos slėgio vietoje, t. y. prieš viso srauto filtrą. Naudojami dviejų tipų šoniniai filtrai: su filtruojamuoju įdėklu arba išcentriniai. Pagal įmonės MANN+HUMMEL atliktų tyrimų rezultatus, iš 35 litrų pro išcentrinį filtrą pratekančios alyvos yra sulaikoma apie 500 gramų teršalų, kurių nesulaikė viso srauto filtras.
Viso srauto ir šoninis filtras sudaro vadinamąjį filtruojamąjį modulį, kuriame taip pat yra alyvos radiatorius, degalų filtras bei davikliai. Filtruojamuosius modulius pradėjo naudoti įmonė „Hengst“. Naudojamas vienas korpusas, todėl galima atsisakyti įvairių tipų filtrus jungiančių žarnų bei greitai pašildyti arba atvėsinti alyvą (pagal poreikį), o tai labai naudinga optimaliam varančiojo agregato veikimui. Filtruojamuosius modulius naudoja firmos „Mercedes-Benz“, MAN ir „Deutz“.
Kas teršia alyvą?
Filtro kokybei įtakos turi ne tik atitinkama filtruojamoji medžiaga, užtikrinanti aukščiausią teršalų atskyrimo lygį, esant mažiausiam pasipriešinimui alyvos srautui pro filtrą. Taip pat svarbios yra filtro sudedamosios dalys. Geruose filtruose, kurie keičiami, yra, pvz., naudojama tarpinė, kuri dėl temperatūros poveikio plečiasi, užtikrindama gerą sandarinimą bei tvirtą eksploatuojamo filtro fiksaciją. Dažnai netinkamai įvertinamas filtro apėjimo vožtuvo vaidmuo. Jo užduotis – užtikrinti variklio tepimą, kai užsikemša filtruojamasis įdėklas, nukreipiant alyvą tiesiogiai į variklio tepimo sistemą, aplenkiant filtrą. Kadangi eksploatuojant transporto priemonę keičiasi variklinės alyvos tankis ir filtro pralaidumas, sudėtinga optimaliai parinkti alyvos slėgio vertę, kuriai esant šis vožtuvas turėtų atsidaryti. Šis slėgis priklauso nuo konkretaus variklio sandaros. Todėl šio vožtuvo gamybos preciziškumas yra ypač svarbus, nes jis turi atsidaryti esant nustatytam alyvos slėgiui. Naujuose varikliuose naudojami daugiafunkciai filtruojamieji moduliai (nuotraukoje modulis, naudojamas „Mercedes-Benz Actros“). Alyvos filtrai pradėti naudoti nuo pastarojo šimtmečio antrojo dešimtmečio, kai buvo sukurtos uždaros variklių tepimo sistemos. Pirmasis serijiniu būdu gaminamas alyvos filtras buvo „Purolator“, kurio gamybą 1923 m. pradėjo amerikietis Ernest Sweetland. Jo pavadinimas kilo iš trumpinio „Puroillater“ (vėliau švari alyva). Jis buvo sudarytas iš metalinio cilindro ir kelių audinio sluoksnių, kurie buvo keičiami, kai užsiteršdavo. Dėl didelio pasipriešinimo alyvos srautui iš pradžių jis buvo naudojamas tik kaip šoninis filtras. Tobulėjant filtruojamosioms medžiagoms, buvo sukurti viso srauto filtrai. Nuo trečiojo dešimtmečio sunkvežimiuose naudojami viso srauto filtrai su keičiamais įdėklais. Nuo penktojo dešimtmečio pradėta naudoti pirminius filtrus, sudarytus iš tinklelio, taip pat plyšelių tipo – iš daugelio specialios formos plonų plokštelių, pritvirtintų prie vertikalaus strypo, bei tikslaus filtravimo filtrus su įdėklais, pagamintais iš popieriaus, techninio veltinio arba audinio. Tuo metu taip pat buvo naudojami išcentriniai filtrai, kurių rotorius buvo varomas išcentrinės jėgos arba mechaniškai – variklio. Filtrus su keičiamais įdėklais nuo šeštojo dešimtmečio pradėjo keisti neardomi filtrai („spin-on“).NEPIRKITE KATĖS MAIŠE
Deja, alyvos filtro pirkėjas neturi galimybės patikrinti perkamo filtro kokybės. Kadangi visų transporto priemonei reikalingų filtrų pirkimo sąnaudos neviršija 1 % eksploatacijos sąnaudų, ko gero, neverta taupyti filtrų sąskaita. Pasirinkdamas filtrą, vartotojas gali vadovautis vien tik geru jo gamintojo vardu.
Išcentrinio separatoriaus pavidalo šoninis filtras, pro kurį prateka 5–10 % alyvos srauto. Teršalai kaupiasi rotoriuje, besisukančiame 8–10 tūkst. aps./min. greičiu dėl išcentrinės jėgos poveikio. Šoninis filtras sulaiko smulkiausius teršalus, kurių skersmuo mažesnis nei 1 nanometras, pvz., suodžius. Iš 35 l alyvos filtras sulaiko apie 500 gramų teršalų.
