2009-10-20, ostatnia aktualizacja 2009-10-21 00:41

Filtry paliwa

Fot. Hengst

Przewodowe filtry paliwa (na pierwszym planie) mają mimo znacznie mniejszych wymiarów o wiele dłuższe cykle pracy niż filtry oleju i powietrza

Sprawa filtracji paliwa należy do najczęściej zaniedbywanych podczas serwisowej obsługi pojazdów. Tymczasem od sprawności filtrów zależą bezpośrednio osiągi i trwałość silników.

Paliwa płynne mogą ulegać zanieczyszczeniu podczas ich produkcji, transportu, magazynowania, a także w trakcie napełniania zbiornika samochodu. Później rozmaite, obecne w atmosferze cząsteczki stałe i woda mogą przedostawać się do paliwa przez odpowietrznik zbiornika, zwłaszcza gdy pojazd użytkowany jest w warunkach dużego zapylenia lub wilgotności powietrza i przy znacznych wahaniach temperatury zewnętrznej.

Zanieczyszczenia obecne w paliwach to najczęściej: bardzo twarde cząsteczki mineralne, rozmaite substancje organiczne oraz skroplona para wodna.

Zadaniem filtra paliwa jest chronić przed nimi delikatne części samochodowych układów zasilania.

Filtry benzyny

W nowoczesnych silnikach benzynowych stosowane są ele- ktronicznie sterowane instalacje wtryskowe z elektro- magnetycznymi wtryskiwaczami, dozującymi paliwo dostarczane do kanałów dolotowych silnika lub bezpośrednio do poszczególnych komór spalania. Zadaniem filtra paliwa jest ochrona elementów systemu wtryskowego, a także tłoków i gładzi cylindrowych przed przyspieszonym zużyciem oraz zapobieganie niedomykaniu się zaworów silnika i wtryskiwaczy z powodu cząsteczek wnikających pomiędzy grzybki i gniazda. Prawidłowo dobrany filtr powinien zapewniać wymagany przez konstruktora stopień separacji zanieczyszczeń, czyli zatrzymywać cząsteczki przekraczające określone rozmiary. Zależy to głównie od rodzaju użytego medium filtracyjnego, pełniącego funkcję sita. Filtr nie może też stawiać strumieniowi filtrowanego paliwa nadmiernego oporu hydrodynamicznego. Opór ten zależy od roboczej powierzchni filtrującej przegrody i zwiększa się stopniowo w miarę jej zamulania przez cząsteczki zanieczyszczeń. Obie te okoliczności muszą być uwzględnione przy projektowaniu filtra, by zapewnić mu optymalne wymiary i stosunkowo długie okresy pracy między kolejnymi wymianami.

^{Rys.: Zintegrowany moduł dwustopniowej filtracji
do silników wysokoprężnych Deutz}

Filtry oleju napędowego

We wszystkich nowoczesnych silnikach Diesla paliwo jest wtryskiwane bezpośrednio do komór spalania, lecz pod ciśnieniem znacznie wyższym niż w przypadku silników benzynowych. Układ zasilania dzieli się więc na część wysokociśnieniową (wtryskową) i niskociśnieniową (podającą paliwo ze zbiornika do pompy wysokiego ciśnienia). Zadaniem filtrów paliwa jest ochrona wszystkich ruchomych elementów wtryskiwaczy i zapewnienie drożności dysz rozpylających. Filtry te umieszcza się w części niskociśnieniowej na wlocie pompy wysokiego ciśnienia lub po stronie ssącej pompy niskociśnieniowej (podającej). Pierwsze z tych rozwiązań stosowane jest powszechnie w osprzęcie silników ciężkich pojazdów użytkowych, a ostatnio też coraz częściej w samochodach osobowych i lekkich dostawczych. Wymaga ono stosowania filtrów o specjalnej konstrukcji, odpornej na znaczne różnice ciśnień (do 6 barów) występujących po obu stronach filtracyjnej przegrody, a także na zewnątrz i wewnątrz obudowy filtra. W instalacjach wtryskowych typu common rail stałe ciśnienie w części wysokociśnieniowej utrzymywane jest przez zawór regulacyjny odprowadzający nadmiar paliwa do zbiornika. To powracające paliwo ma zwykle temperaturę przekraczającą 70^oC, więc skierowanie go do niskociśnieniowej części instalacji, w pobliżu filtra, zapobiega zatykaniu przegrody filtrującej przez parafiny wytrącające się z zimnego paliwa. Efekt ten osiąga się najłatwiej, gdy zawór regulacji ciśnienia jest zintegrowany z obudową filtra.

Odwadnianie oleju napędowego

Woda w czystej lub niestabilnie zemulgowanej postaci, pojawiająca się w wysokociśnieniowej części układu wtryskowego, może spowodować jego uszkodzenie na skutek niewystarczającego smarowania ruchomych elementów, a przede wszystkim z powodu korozji. Dlatego filtr paliwa ma też oddzielać czystą i zemulgowaną wodę od oleju napędowego. Odbywa się to w ten sposób, że drobne kropelki wody, osiadając na włóknach medium filtracyjnego, łączą się w większe krople, a te z kolei, jako cięższe od oleju napędowego, ściekają po powierzchniach harmonijkowego wkładu filtrującego do zbiornika wody, znajdującego się w dolnej części obudowy filtra. Stamtąd woda spuszczana jest w trakcie cyklicznych czynności obsługowych lub przez służący do tego celu system samoczynny.

Filtry z mocowaniem sztywnym

Tego rodzaju filtr paliwa składa się z obudowy i elementu filtrującego. W niektórych konstrukcjach obie te części są wymieniane łącznie podczas serwisowania, w innych wymienia się same wkłady filtrujące. Obudowy mocowane są zazwyczaj do innych urządzeń układu zasilania albo do konstrukcji nośnej pojazdu, między zbiornikiem paliwa a silnikiem. W samochodach osobowych, oprócz standardowych wymiennych filtrów, powszechne są również filtry z samoczynnymi systemami odprowadzania wody i zintegrowanymi zaworami regulującymi ciśnienie wtrysku.

W pojazdach użytkowych stosuje się też specjalne wersje ze zintegrowanymi dodatkowymi funkcjami, takimi jak:

zawory i czujniki regulacji ciśnienia i temperatury,
elektryczne podgrzewacze,
wymienniki ciepła,
czujniki poziomu wody w dolnym zbiorniku obudowy.

Filtry mocowane do przewodów paliwowych

Media filtracyjne w tych filtrach mogą być sitowe albo papierowe. Filtry sitowe z drobnej siatki metalowej lub poliamidowej o rozmiarach oczek wynoszących od 40 do 60 mm stosuje się jako filtry wstępne w zbiorniku lub w pompie podającej. Filtry papierowe z porami o rozmiarach od 6 do 10 mm są używane do dokładnego filtrowania. Obudowy mogą być, zależnie od przeznaczenia, wykonane z aluminium, blachy stalowej lub plastiku. Mocowane są wyłącznie do przewodów paliwowych dwoma króćcami (dopływowym i odpływowym).

Wymienne wkłady filtrów paliwa

W tym rozwiązaniu podczas serwisowania wymieniany jest tylko wkład filtra. Obudowa jest elementem trwałym, przymocowanym na stałe do silnika. Nowoczesne wkłady do filtrów są obecnie produkowane z materiałów nadających się do utylizacji termicznej. Jako medium filtrujące stosuje się wkłady papierowe i filcowe.

Niewłaściwe użytkowanie filtrów

Filtry paliwa muszą być wymieniane regularnie. Gdy filtr się zatyka, dopływ paliwa do silnika jest ograniczony, co niekorzystnie wpływa na osiągi i płynność pracy w pełnym zakresie prędkości obrotowych. Występują też trudności przy rozruchu. Jeśli zastosuje się filtr o wadliwej jakości lub nieodpowiedniego rodzaju, przez medium filtracyjne mogą przedostawać się zanieczyszczenia. W przy- padku silników benzynowych prowadzi to do uszkodzenia gaźnika lub systemu wtryskowego. W silnikach wysokoprężnych narażone są na uszkodzenie takie elementy układu wtryskowego, jak pompy wtryskowe i pompowtryskiwacze, zawory wtryskiwaczy i dysze rozpylaczy.