В мире фильтров

– Классификация фильтров устоялась давно. Что касается масляных и топливных, то они отличаются одно- и многопоточной системой очистки. Применение той или иной системы зависит от мощности двигателя и условий, в которых происходит эксплуатация. По мере совершенствования производства топлива, моторных масел и фильтровальных материа­лов конструкции меняются в сторону упрощения. Преобладают системы с одним полнопоточным фильтром, который обеспечи­вает необходимый уровень очистки среды от загрязнений. Это касается легковых и малой грузоподъемности автомобилей.

На двигателях магистральных тягачей и большегрузных автомобилей, преимущественно дизельных, для фильтрации топлива всегда применяется двухступенчатая очистка топлива. Причем основная нагрузка на фильтры грубой и тонкой очистки создается не абразивными частицами, а водой, имеющейся в топливе в виде взвеси. Именно вода опасна для топливной аппаратуры дизеля, поэтому в ее фильтрах обязательно применение материалов с коалесцентными свойствами и наличие отстойников-накопителей. Это требование радикально отличает топливные фильтры дизельного топлива от фильтров бензиновых и газовых. Однако система фильтрации топлива также является одноконтурной и все фильтры в ней полнопоточные. К однопоточной очистке приводится и система смазки. Неизменный атрибут второго контура очистки масла – центрифуга встречается все реже.

Самой сложной системой в плане фильтрации остается система очистки воздуха, поскольку она менее всего изолирована от окружающей среды. Содержание пыли в воздухе колеблется в самых широких пределах в зависимости от местности, времени года, погоды и вида работ, выполняемых машиной с ДВС. Самыми угнетенными являются карьерные тягачи и сельскохозяйственные машины. В них обязательно наличие системы с двумя ступенями очистки. Первая ступень, как правило циклонный фильтр. Принцип его действия основан на завихрении входящего потока воздуха, т.е. движении его по нисходящей или восходящей спирали. Чем массивнее частицы, присутствующие в воздухе, тем дальше они отбрасываются центробежной силой от оси циклона. Он отделяет самые крупные частицы, оставшиеся поглощает фильтр тонкой очистки. Для сельхозмашин и карьерных самосвалов, чтобы уменьшить интервал обслуживания, предусматривается система отсоса загрязнений, собранных циклоном. Как правило, это эжекция за счет выхлопных газов двигателя.

– Все требования к фильтрам предъявляет производитель автомобиля. Например, на стадии разработки двигателя инженерная группа спускает установки к работе масляного фильтра. К ним относится: степень фильтрации, грязеемкость, начальный перепад давления, давление рабочей системы смазки, плюс еще ряд очень важных параметров, которые вли­яют на материал фильтра, в частности, рабочая температура в двигателе. Масляный фильтр старых поколений имеет в своем составе целлюлозу. Без доступа кислорода и под воздействием температуры такое устройство со временем превращается в уголь. Поэтому в современные фильтры добавляются синтетические волокна.

Стоит отметить, что уже давно произошло некое смещение акцента важности фильтров в сторону воздушных. Одной из причин этого является, например введение экологического стандарта Евро 3. До него масляная система автомобиля имела картер, напрямую связанный с атмосферой через сапун или клапан сброса давления. То есть вентиляция картера была открытой, и картерные газы выбрасывались в атмосферу. С введением Евро 3 начала применяться закрытая система, с помощью которой картерные газы через специальные невозвратные клапаны поступают на впускной тракт и снова засасываются в двигатель, где сжигаются. Масляная система закольцована, и кроме продуктов горения масла, износа двигателя, а также того, что прошло мимо воздушного фильтра, в нее ничего попасть не может. Поэтому в современных моторах главную роль стал выполнять воздушный фильтр, реальная степень фильтрации которого гораздо выше масляного. Масляный фильтр не должен иметь высокую степень фильтрации, в противном случае он будет задерживать масляные присадки. Обычно масляный фильтр не пропускает частицы размером 7-10 микрон и выше. Воздушный фильтр задерживает частицы гораздо меньшего размера – 2-3 микрон.

– Под своими брендами компания Sogefi поставляет на рынок запчастей полный ассортимент воздушных, топливных, масляных и салонных фильтров. Все они, если говорить в общем, должны обеспечивать разный уровень фильтрации, сохраняя при этом максимальную эффективность.

Внешне все фильтры выглядят похожими друг на друга, однако их производительность может существенно отличаться. Большое влияние на эффективность работы фильтра оказывают качество отдельных компонентов (таких как клапаны, уплотнения, прокладки, перепускные каналы), качество и количество используемого фильтрующего материала, производственные процессы (такие как гофрирование фильтрующего материала, отливка, формовка, соединение деталей), а также качество обработки внутренней поверхности корпуса и правильность сборки. Не меньшее влияние указанные факторы оказывают на расчетный срок службы фильтра и на эффективность защиты двигателя (здесь речь не идет о салонных фильтрах).

– Все производители техники двигаются в направлении минимизации требуемого обслуживания со стороны персонала, занятого эксплуатацией техники. Системы фильтрации стремятся максимально упростить за счет применения наиболее эффективных фильтровальных материалов и оптимизации конструкции элементов системы. С середины прошлого века материалом для фильтрации с наилучшими в совокупности свойствами является фильтровальная бумага. Изготовленная из натуральной целлюлозы, с пропитками, стойкими к маслу и топливу, с любыми размерами пор и плотностью она до сих пор остается самым распространенным материалом для всех видов фильтров. По мере развития технологии производства полимерных материалов и полотен из них, бумагу серьезно потеснили нетканые полотна. Поскольку размеры полимерных волокон значительно меньше волокон, получаемых при расщеплении древесины, массив нетканого полотна имеет большую проницаемость для среды с той же или даже лучшей эффективностью очистки. Но наиболее прогрессивными являются многослойные материалы. В них на одном полотне располагают слои с разной плотностью и размером пор. В результате получается прирост грязеемкости до 100%. Широкую распространенность данных материалов сдерживает их все еще высокая стои­мость.

– В теории принцип действия фильтров не поменялся с момента их изобретения в 20-х годах прошлого столетия. Все сводится лишь к увеличению их грязеемкости, характеристик стойкости к влаге, химическим компонентам, температуре. Достигается это за счет добавления в фильтры синтетических волокон. Чем жестче условия эксплуатации автомобиля, тем больше синтетики содержит фильтр. Например, MANN-FILTER поставляет серийные масляные фильтры, состоящие из синтетических полиэстеровых и полиамидных волокон для Mercedes-Benz и Volkswagen с новыми моторами TSI. Тоже самое касается и воздушных фильтров. Сначала они произво­дились только на основе целлюлозы, затем появились целлюлозно-синтетические волокна, а сейчас применяется стопроцентная синтетика.

– В конструкции фильтров любых типов, используемых в двигателе, чаще всего применяются фильтрующие элементы, изготовленные из смешанных или полностью синтетических материалов. Учитывая современные тенденции к уменьшению рабочего объема двигателей и сокращению межсервисных интервалов, к производительности фильтров предъявляются все более высокие требования. Добиться соответствия им, например применительно к воздушным фильтрам двигателя, можно благодаря использованию практически полностью синтетических высокоэффективных фильтрующих элементов.

Гарантировать высокое качество фильтров, в том числе и автопроизводителям, могут только поставщики оригинальных деталей, такие как Sogefi. Наши процессы научных исследований и разработок, контроля качества и тестирования полностью интегрированы в производство. Они не только основаны на требованиях автопроизводителей, но и зачастую превосходят их. Всю продукцию, поставляемую как на конвейеры автопроизводителей, так и на рынок запчастей, компания Sogefi разрабатывает и производит на одних и тех же производственных площадках, с использованием одного и того же оборудования и производственных процессов.

В фильтрах Sogefi реализованы сложные инновационные технологии, такие как технология гофрирования бумаги Chevron, позволяющая увеличить площадь поверхности фильтрующего элемента и повышающая эффективность его работы при очистке масла и топлива, а также технология Diesel3Tech™ для эффективного улавливания капель воды и максимально эффективной очистки дизельного топлива.

– Новые требования автоконцернов касаются в основном снижения нагрузок на окружаю­щую среду или, как говорят, экологичности. Мероприятий в этом направлении не так много. В основном все сводиться к замене металлов на полимеры. В данном аспекте все вновь проектируемые фильтры и фильтрую­щие элементы предполагают использование только пластиковых деталей. По крайней мере, на БИГ Фильтре это так. Уменьшение размеров и массы элементов возможно только до определенного предела – чудес не бывает. Конечно же предел зависит от примененных материалов в конкретно взятой конструкции. В этой ситуации действует очень четкая закономерность – чем выше эффективность, тем дороже материалы. Так что окончательное решение – это компромисс между производителями фильтров и автоконцерном.

– Основной вопрос, связанный с экологичностью фильтров, заключается в простоте их утилизации. Европейские производители уже массово переходят с изготовления корпусных масляных фильтров (spin on, что буквально переводится «приворачиваемые») на применение бескорпусных фильтроэлементов. Такой фильтр не содержит металлических деталей, что упрощает его утилизацию. Его не требуется, как в случае с металлическим корпусным фильтром, распиливать и отправлять металл на переплав. Специализированные компании собирают отработанные фильтроэлементы с сервисных станций и на своих предприятиях утилизируют путем сжигания в печах.

– Специалисты Sogefi непрерывно работают над созданием новых технологий фильтрации, материалов и конструкций фильтров. Основная цель нашей деятельности — обеспечить защиту двигателя, оптимизировать производительность фильтра и снизить вредное воздействие на окружающую среду. Если говорить в общем, то все, что связано с фильтрами (фильтрующие элементы, материалы, акустические свойства, воздействие на окружающую среду и экономическая эффективность такой продукции), непрерывно развивается. Фильтры становятся неотъемлемой частью системы управления двигателем, свободное пространство в моторном отсеке продолжает уменьшаться, а требования к их прои­з­водительности, экономичности и экологичности непрерывно растут. Все это оказывает наибольшее влияние на будущие разработки в области фильтров для двигателей.

Насколько эти требования обоснованы? Стоит ли гнаться за снижением веса, если от этого может пострадать качество и долговечность? За счет каких технических решений негативные последствия даунсайзинга ликвидируются?

– Обоснованность требований автоконцернов не является предметом обсуждения поставщиков. Что касается качества, то оно не может пострадать по определению. Как совокупность параметров, качество определяется до этапа проектирования и дальше не подвергается изменению в сторону ухудшения. «Даунсайзинг» сам по себе – техническое решение, в котором есть как негативные, так и позитивные следствия. На системы фильтрации они распространяются в той же степени, в какой и на все остальные. Негативные же последствия для фильтров ликвидируются только одним не техническим решением – уменьшением межсервисного интервала.

– Срок эффективной работы фильтра зависит от самого автолюбителя, окружающей среды, а в случае с топливным и масляными фильтрами – также от качества используемого топлива и масла. Современные моторы существенно продлевают срок жизни фильтра. Двигатели получили радиатор охлаждения моторного масла, который снижает его температуру. Охлаждающая жидкость остужает не только сам двигатель, но и моторное масло. А если снижается температура масла, то оно дольше «живет», а вместе с ним и масляный фильтр.

– Уже на этапе создания фильтра показатели его производительности устанавливаются индивидуально для каждого двигателя/автомобиля в ходе совместной работы автопроизводителей и специалистов Sogefi. Испытания фильтров проводятся с учетом требований ISO и целевых показателей для конкретной модели автомобиля.

Всякий раз, когда нужно снизить вес конструкции, нельзя допускать, чтобы это оказало негативное влияние на качество продукта и его долговечность. Для обеспечения этого мы реализовали несколько решений, например, заменили металлические детали пластиковыми без ущерба для качества или долговечности продукта.

– Из прямых и объективных признаков – только измерение конкретных параметров. Из косвенных и субъективных – только по изменениям в работе двигателя. Загрязненный воздушный фильтр серьезно снижает мощность и увеличивает расход топлива. Конечно, эти признаки указывают на фильтр при условии, что исправны все остальные системы и механизмы. Засоренный топливный фильтр создает характерные провалы при наборе оборотов двигателя. Распознавание признаков неисправностей в системе фильтрации напрямую зависит от опыта и знаний водителя. Оптимальный вариант застраховать себя от последствий этих неисправностей – соблюдать сервисный интервал. Более дешевого и более надежного варианта не существует.

– Невозможно определить раннюю неисправность фильтров. Без профессиональной диагностики сложно ощутить, какой фильтр работает, а какой нет. Да, машина может из-за неисправного топливного фильтра заглохнуть. Но скорее всего это будет вызвано несвоевременной заменой элемента. Что касается закупоривания масляного фильтра, то ее также невозможно засечь. В двигателях предусмотрен специальный клапан, который в случае блокировки фильтра открывает канал, и грязное масло уходит в работу напрямую.