机油滤清器的配套技术详解
滤清器的技术配套技术具有小范围内边缘学科的性质，因而易被忽视。在实际中往往可以看到这样的现象：安装在主机上设计精良的滤清器不能最大限度地发挥应有的作用。而主机用户又不满意所选滤清器的性能。这便是滤清器配套不当的问题。本文试图从配套角度对机油滤清器的选型、设计、安装与使用等方面作一些讨论，涉及的题目有以下十一项：
1.通过机油滤清器的流量。
2.内燃机的使用条件。
3.润滑油的品质。
4.内燃机操作者的使用水平。
5.机油滤清在地内燃机上的安装位置。
6.机油滤清器同机油散热器的联接。
7.旁通阀开启压力的确定。
8.保养指示器的应用。
9.复合式机油滤清器的结构。
10.大流量机油滤清器。
11.调压阀问题。
机油滤清器位于内燃机润滑系统中。上游是机油泵。下游是主油道。随着近代内燃机向高速高输出方向发展，润滑系统容量扩大，油温提高。并普遍采用机油散热器和活塞喷油冷却等装置而使结构复杂化。同时，润滑油品质提高，添加剂种类增多，对滤清器的过滤作用提出了新的要求。所有这些都给机油滤清器的配套技术赋予了新的内容。
1.通过机油滤清器的流量
确定机油滤清器的配套流量有如下四个根据：
A．用户要求的滤清器流量数据。
B．配套内燃机的类型、功率和强化程度。
C．机油泵流量。
D．主油道流量。
从内燃机功率计算主油道流量时所采用的经验公式如下：
Q=（7-1υ）L/hphr(汽油机)
Q=（10-20）L/hphr(柴油机)
轻负荷使用条件取低值。重负荷使用条件取高值。特重负荷带中增压的可再增大10-30%。
如果用户提供机油泵设计流量或新机油泵实测流量，则滤清器流量可取机油泵流量值的50-60%。因为机油泵设计者已考虑到机油泵在使用过程中会逐渐磨损，流量会逐渐减少。为满足主机的需要，他必须增大设计流量。
也有用户向滤清器设计者提供内燃机主油道的设计流量。在这种情况下，滤清器的流量值应定在主油道设计流量的1.5-2.0倍。这是因为随着内燃机能的正常磨损，主油道流量会相应增大以维持正常机油压力。
至于分流滤清器的流量，可取全流滤清器流量的5～10%，或以每10分钟左右能将主机油底壳内全部机油过滤一遍为度。
2.内燃机的使用条件
内燃机的运转工况是多种多样的。从市内轿车到农用货车。从室内发电动力到油田工程机械。使用条件差异巨大。就负荷的大小来说，有轻负荷，中等负荷，重负荷和特重负荷。就负荷作用的时间长短来讲。有连续负荷和间歇负荷。这些不同工况影响到润滑系统中油温和油压的变化，亦即滤清器的工作条件。同时也决定着过滤材质的特性和过滤面积的大小。
连续重负荷运转的柴油机，代表最荷刻的使用条件。机油滤清器不仅需耐受长时间的高温（120～150℃），而且要经受多到百万次的压力肪冲波的冲击。所以滤清器的结构和过滤材料应具备足够的机械强度。密封件和滤芯粘接剂必须能抵坑高温机油的攻击。
对于变负荷的使用条件，如果江负荷运转时间所占的比例很小，像轻型汽车。滤清器的负荷可定在按发动机最高转速的最大负荷的50～60%处。这样就不会使滤清器的尺寸过于庞大。
有的内燃机虽然也是全负荷连续运转，但环境条件较好，使用管理水平较高。像机房内发电设备和大型船舶动力。则可采用性能较为完美而结构不妨复杂一些或维护保养工作难度大一些的机油滤清器。或者在安装空间允许时，也可加大过滤面积使保养周期延长，节约管理费用。
还有一些使用条件特殊的内燃机，像联合收割机的动力。每年仅连续使用十几天。但在这十几天中，不允许发生停车事故。为这种机械配套的机油滤清器就要有卓越的短期可靠性。能在收割机作业期内坚持到底，宁可在其他性能指标上作一些牺牲。其滤芯更换的操作也应十分简便，几分钟内解决问题。
以上是内燃机使用条件的几个典型例子。滤清器配套设计者必须对主机的具体使用工况作仔细全面的考查与分析。选择最符合使用条件的结构。排队出滤清器各项性能在所面临的特况滤清器能够适应无论何种使用条件。即使想方设法做出来，或是价格惊人昂贵，或是结构异常复杂，或是体积重量过大过重，难以被用户接受。
3.润滑油的品质
多年来的经验证明，不考虑内燃机润滑油的品质，即使是很优良的机油滤清器也会在使用失败。诚然，高品质润滑油已在一部分内燃机上获得应用。像API的SD、SE、SFCC、CD级润滑油，用户已不陌生。这些油品具有良好的抗氧化安定性和县浮扩散性。微孔滤纸滤芯在这类油中的使用效果很好，但也应看到在农村和边远地区仍有不少用户使用品质不高甚至低劣的油料。油中杂质多，抗氧化能力差，无清洗作用，容易在使用过程中产生成团胶性物和沥青质，导致滤芯堵塞。缩短滤清器使用或保养寿命，对微孔滤纸做的滤芯尤为不利。针对这种情况，滤清器设计者就要采取一些措施：或在纸滤芯之前增加一个金属网预滤芯，或采用复合材料的滤芯，或在润滑系统中并联一个离心式滤清器。
但应当向用户指出，采用上述措施后的滤清系统，要增大保养和务件费用。如果详细分析采用不同等级润滑油的全面技术经济效果，其结论必定是有利于高品质润滑油。
4.内燃机操作者的技术水平
机油滤清器是一种需经常维护或更换的部件，周期约为5,000～10,000公里，或150～250小时。因此内燃机使用管理的技术水平会影响到选择何种结构滤清器的决策。下面以三种滤清器的使用保养方法来说明这个问题。
旋装式滤清器的更换最为简便。用手或工具拧下一个旧的再用手拧上一个新的便告完成。没有其他需拆装的零件。即使是对机油滤清器结构很不熟悉的人也能做好这项更换工作。这是旋装滤清器得能迅速推广的优点之一。不过使用旋装滤清器的一个前提是滤清器备件应充分并可随时随地购到。
与旋装滤清器成鲜明对比是离心式滤清器。它的过滤效果优越，没有需要更换的零部件，几乎可以同发动机等寿命。但它有一个高速旋转的转子（5,000～8,000r/min）。有精加工后重新装配。这样的工作必须要具备相当高的技术水平才能做好，否则离心式滤清器的优越性会全部或部份地丧失。
介乎上述两种结构之间的是可换滤芯滤清器。因为需要更换滤芯部件，因此滤芯的供应必须有保证。同时，保养更换滤芯时还需拆装和更换一些零件。因而要求使用人员对滤清器的结构和其中零部件的作用要有一定程度的了解。不然一个密封圈或一个弹簧或一个小托盘的错装或漏装就会使滤清器失效。
滤清器结构型式繁多。使用者水平差异很大。设计者和制造者认为是完善优良的滤清器并不都能在实际使用中得到用户的赞赏。其中原因之一便是使用者水平与滤清器的使用要求不相适应。
5.机油滤清器在内燃机上的安装位置
滤清器设计者需了解滤清器在主机睥安装位置，以便在产品结构上作相应处理。滤清器的安装方式大致有正放、横置和倒立三种。离心式滤清器必须正立安装，转子轴中心线与铅垂线之间的夹角不能大于20℃。其他形式滤清器没有这个限制。倒立安装的滤清器应装有单向阀或止回阀，以防止发动机停车后润滑油从滤清器中排空。一旦排空，发动机再次起动时将发生短时间缺油现象。轻则加大发动机的磨损程度，重则会使主机卡死。
滤清器设计者还应了解安装位置周围有无其它部件和附件或是否相干涉。所以滤清器总成图上应示出滤清器在更换或保养时所需要的空间尺寸，以便主机设计人员作出适当布置。滤清器在保养时，不可避免地会有油液下滴。因此滤清器应避免安装在电机电器和橡塑制件的上方。离心式和倒立安装的其他型式滤清器在拆卸或保养时需向上取走壳体及零件，因此要避开主机排气管道以防烫伤事故发生。
6.机油滤清器同机油散热器的联接
近代高速内燃机愈来愈多地采用机油散热器来控制润滑油温度。于是就有滤清器和散热器的联接方式问题。方式之一是把滤清器安装在散热器之前。好处是让过滤后的洁净油进散热器，散热元件的通道不会被油中杂质堵塞。另有一个好处是当主机正常运转时让温度高一些的油先通过滤清器，由于油温高粘度小过滤作用可以更好些。方式之二是把滤清器放在水冷式散热器之后。优点冷车起动时散热器可以进热水（当冷却系统被灌入热水时）。油温升高，机油易于通过滤清器。
综合上述分析，全流机油滤清器应联接在散热器之后。滤清器内油温能够得到控制，过滤作用较为稳定。分流式滤清器则安装在散热器之前较宜。起动时即使无油通过滤清器亦无大碍。而在发云动机正常工作时湿度较高的油先通过分流滤清器可使它的过滤性能发挥得更好。对于离心式滤清器更是如此。油温高则转速上升，分离效果最佳。
7.旁通阀开启压力的确定
全流机油滤清器必须设有旁通阀（安全阀）。使润滑系统中的油流在滤芯堵塞时不致中断。旁通阀开启压力差的大小能产生下述影响：
对于滤芯使用寿命，旁通阀开启压力差大则滤芯的使用寿命长。对于滤芯强度，阀开启压力差大便要求滤芯强度相应提高，因需承较大压力差的作用。对于主油道油压，旁通阀压力差代表着机油泵出口处到主油道之间的压力降。阀的压力差定得高，这个压力降也会增大。就有可能出现主油道油差偏低的毛病。
因此从整个润滑系统要求来讲，旁通阀的开启压力差定得小一些为宜。带来的唯一的缺点是滤清器使用寿命相对地短一些。需要多换几个滤芯，但压力差定得高了容易使润滑系统发生麻烦，例如主油道油压过低或滤芯损坏等。
车用滤清器的旁通阀开启压力差常在70～250kpa之间。轻型车取较小值，重型车可取较大值。
由于旁通阀在滤芯全堵情况下全开。所以在设计旁通阀的进出油孔和通道时应该给予足够大的尺寸。保证滤清器额定流量的80～100%能通畅地通过旁通阀。
8.保养指示器的应用
滤清器何时需要保养或更换言之，用户如何知道旁通阀即将开启或已经开启。这是长期以来用户很关心的问题。保养指示器就是这个需要而问世的。它是一种压力差值传感器加上信号显示装置。在大型柴油机上已有应用的。不过应该看到当主机冷车起动时，由于油的粘度大，滤芯内外压力差也大。要求指示器区别冷热车的情况就将使结构复杂成本增加并难以在中小功率内燃机上推广应用。所以至今尚未有保养指未器商品应市。随着电子技术逐步介入内燃机控制系统，车用滤清器装用保养指未器的现实可能性必将增大。作为滤清器设计者应注意这方面的发展。
9.复合式机油滤清器的结构
复合式机油滤清器是指在发动机润滑系统中既有全流滤清器，又有分流滤清器的过滤机制。在结构上有四种形式：
可换式滤芯的全流滤清器和分流滤清器共同安装在一个公共底座上。
全流和分流滤清器总成分别独立安装在主机的不同部位，比公共底座的形式多一点灵活性。可以根据主机的使用条件同时装用两个滤清器或只装其中任何一个。
全流和分流的可换滤芯共同完善一个总成壳体内。进油孔是共同的。出油孔各有一个，分流出油孔内有限流孔板控制流量。
全流和分流滤芯共同在一个旋装式外壳内。结构虽然复杂，但因为是整体更换总成，对用户来说并不增加麻烦。
采用复合式滤清可提高过滤细度使过滤作用更为完善，全流滤清器具有保证供油和滤除杂质的双重功能。而且保证供油是第一位的。发动机润滑系统宁可让油暂时脏一些而决不能缺油或少油。因此只装一个全流滤清器就不能保证发动机有高度清净的润滑油。分流滤清器的过滤细度可以达到2～5μm，它没有旁通阀。尽管其流量只有全流滤清器流量的5～10%，但仍可以在10～15分钟时间内将发动机油底壳内的全部油量过滤一遍。这就使全流滤清器进入的油比较干净，使用寿命可以延长。而且当旁通阀开启时流入主油道的油也是比较干净的。
上述后两种结构中的两个滤芯。从滤芯的整体观念而言也可称之谓复合滤芯。在实际品种中尚有两种不相分离的复合滤芯。一种是在全流滤芯的“肌体”内嵌入一块细滤材料。如果全流滤习是纸芯，在滤纸两端原应接合或上夹处嵌入一块用深度过滤材料制成的滤块，其圆周长度约为整个滤折顶圆周的十分之一。这样就形成一个有两种过滤材料的单个滤芯。现金部分滤芯的流量比例按各自堵塞程度自行调节。
另一种复合滤芯是由多层过滤材料组成的结构。例如用一层滤纸、一层高透气度的厚层纤维和几层金属比网形成过滤层。它的通过性好，阻力低，过港督精度高和强度大。克服了滤纸的深度过滤作用不足和厚层纤维的强度不够以及金属网的过滤精茺低等缺陷。使各种过港督材料的长处相互补充，发挥综合优势。
离心式滤清器从分流式结构开始，以后出现了两处复合过滤形式。一种是称作全流离心器，即把转子中央部位的干净油直接进入发动机主油道，喷咀射出的油回到油底壳。另一种是在转子下方设一旋流腔，从机油泵来的油分成两股，一股进转子后回油底壳，一股进旋流脏后进入主油道。
可见利用各种过滤材料的特点和油流的多种布置形式，滤清器设计者在满足各种用户的多种多样要求方面是可以大有作为的。
10.大流量机油滤清器
机油滤清器通常安装在内燃机的侧面。滤清器的直径尺寸影响到整机的宽度尺寸，尤其是车用发动机。主机宽度牵涉到车轮的轮距和转向系的布置，因而对之限制很严。其他用途的内燃机若装用尺寸过大的滤清器也会破坏整机外形的各谐。设计一具大流量滤清器时，因过滤面积加大势必使外壳直径增大。要缩小横向尺寸，较好的解决办法是采用两个或更多个滤清器并联排列的方式。因为大功率发动机在安装附件的长度方向上限制不那么严格，可以允许滤清器作纵向排列，多个同尺寸滤清器并联使用对于滤清器生产者和使用者也有利。因为可以减少滤清器的规格品种数。
固定式大型内燃机用的机油滤清器常与主机分离安装，即独立于主机之外。滤清器的大小不受限制。但从生产供应和使用管理的角度来讲，采用一个大壳体内安装许多个同样尺寸的小滤芯的结构，是较佳的选择。
11.调压阀问题
调压阀不是滤清器中的部件，它是主机润滑系统中为调节主油道油压而设置的一种泄压装置。调压阀通常设置在机油泵出口处。但也有安装在滤清器滤座上的。因而滤清器设计者有时也得考虑调压阀的结构。需特别注意的是阀的泄油通道必须有足够大的尺寸。使油流当阀开启时能够畅通无阻。过高的油压能瞬时下降。使用中已发生过不少事例，由于调压阀泄油通道过小而使滤清器总成变形漏油或滤芯被压扁。纸滤芯承受压力差的能力不过0.6～0.7Mpa.而主机冷车起动时机油泵的出口压力可高达1Mpa或更大。所以一旦调压阀失灵或泄油不畅，滤清器就会受到严重损伤。
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