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机油滤清器的设计要求、种类和维护方法 |
摘要：柴油发电机的机油在相互摩擦的零件表面之间经过时，必不可少地会带走部分因摩擦而脱落的金属颗粒，还可能夹杂有大气中的灰尘以及其他污染物。这些杂质如保留在机油中，不仅会使柴油发电机运动零件的磨损加速，甚至会堵塞油管。所以机油在使用过程中应进行过滤。目前，柴油发电机上都装有机油滤清器。其功用是除去机油中的金属磨屑及金属杂质，防止它们进入零件的
一、对机油滤清器的设计要求
由于机油中含有一些灰尘、金属颗粒、碳沉淀物和煤烟颗粒等杂质，为了降低机油中的杂质进入发动机而对发动机造成损坏，因此，发动机的机油入口上都会设置机油滤清器，以对机油中的杂质进行过滤。
1、旋装式机油滤清器的要求
高强化柴油机机油泵输出的润滑机油压力一般都较高，以确保克服润滑系统各元件阻力供油至摩擦表面，建立起压力油膜，随着柴油机强化程度及欧Ⅲ机型爆发压力日益升高，各轴承承载要求也日渐提高，甚至部分轴瓦最小油膜厚度在1μm左右，这些对油压和机油滤清器的可靠性能同样提出很高要求。另外机油滤清器通常直接接在机油泵后，高油压对机油滤清器可靠性带来直接影响。如果出现的机油滤清器破裂故障，直接造成漏油严重，导致轴瓦拉瓦、咬死等重大故障。柴油机振动、系统高油压、滤清器处油压波动大、滤清器卷边和外壳材料缺陷都是造成破裂的原因。
因此对旋转式滤清器结构（外观矢量图如图1所示）强度设计、避振设计、承压能力、材料性能、工艺控制等影响可靠性的关键之处必须提高要求，严加控制。这也要求供应商增强模块式设计、分析计算和功能试验能力，能及时结合柴油机开发同步进行改进。提高排放标准后，燃烧爆压大幅度增加，润滑部件磨损加剧，对滤纸的过滤精度和过滤可靠性同样必须提高。合理配置滤纸材料，优化体积、流量、油阻和精度等指标平衡问题，保证性能基础上，避免给机油泵带来的过大背压，造成功率和油耗的损失。
2、离心式机油滤清器的要求
离心式机油滤清器是利用具有一定压力的机油从转子上的切向喷嘴喷出，推动转子高速旋转，将机油中的杂质通过离心力分离的机械装置，结构如图2所示。其优点是分离油底壳机油中的颗粒物，减缓机油老化速率，提升换油周期。
近几年，欧Ⅲ柴油机开发过程中，为降低NO和颗粒物排放，普遍采用了的一种有效措施是大幅延迟喷油喷射时间，在欧Ⅳ时采用的废气再循环(EGR)，高爆发压力采用钢活塞等技术，这些新技术同时就带来润滑油的烟炱水平过高的负面问题。柴油发电机油中的烟炱碳黑和极细小颗粒增加到一定水平，如果不能很好地被分散，超出浓度界限，一直接造成关键润滑部件的磨损，此外造成容易造成机油粘度，增加形成油泥、活塞阀系的高温沉积物，导致机油过早失效、过滤器阻塞、供油不足、油膜破坏而造成磨损，直接影响到柴油发电机正常工作和寿命。
一方面通过优化燃烧、优选机油可以得到降低，但可能牺牲了油耗和使用成本，另一方面通过旁通式的高精度细滤、高效率的离心式转子过滤可以明显地积聚和过滤碳黑。
对离心式转子滤清器来说，其高效率的滤清性能必须保证转子具备高工作转速7000r/min以上；转子滤在出厂测试台位上的性能并不一定在柴油机实际运行中一致，受到柴油机结构布置、油压、通流面积、机油状况、曲轴箱压力等诸多因素影响。转子滤厂商应与柴油机同步进行开发—进行实际柴油机运转时的性能测量、耐久试验件滤清效果分析及使用寿命测定。 同样转子滤的使用可靠性要求也值得关注，如密封性、反螺纹旋向时轴强度、转子强度等。
3、限压阀和旁通阀的要求
限压阀和旁通阀装在机油滤清器底座上其内部构造。
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图1 旋转式机油滤清器外观矢量图 |
图2 离心式机油滤清器外观结构图 |
二、机油滤清器的种类
机油滤清器的工作原理是通过过滤器中的过滤介质对机油中的杂质和污垢进行过滤，使得机油中的有害物质得以清除，保证柴油发电机的正常运转。机油滤清器的过滤介质一般采用纤维材料、纳米材料、陶瓷材料等，其过滤效果和使用寿命都有所不同。机油滤清器的种类主要分为三类：机械式滤芯、纸质滤芯和合成纤维滤芯。
1、机械式滤芯
机械式滤芯是最早出现的一种机油滤清器，其主要原理是通过滤网将机油中的杂质过滤掉。这种滤芯的过滤效果较差，只能过滤掉直径较大的颗粒，而对于微小颗粒的过滤效果不佳。同时，机械式滤芯的使用寿命较短，需要经常更换。
2、纸质滤芯
纸质滤芯是目前应用最广泛的一种机油滤清器，其过滤介质采用多层纸质滤纸，可以过滤掉直径在20微米以上的颗粒，过滤效果较好。同时，纸质滤芯的使用寿命较长，一般可以使用250小时以上，但需要注意的是，纸质滤芯不适用于高温高压环境下的使用。
由于机油滤清器其滤筒都是由滤纸折叠成统一高度的锯齿褶皱后再卷绕而成，在使用中，当滤筒外侧油压过大时，极易会造成相邻的锯齿贴合在一起，造成滤筒的过滤面积大幅降低，机油供应量骤降。因此，在设计时应尽量避免该缺陷，制作工艺如图3所示。
3、合成纤维滤芯
合成纤维滤芯是一种新型的机油滤清器，其过滤介质采用合成纤维材料，可以过滤掉直径在5微米以上的颗粒，过滤效果更加出色。同时，合成纤维滤芯的使用寿命也更长，可以使用300小时以上。纤维滤清器制作工艺如图4所示。
此外，机油滤清器的内部构造按滤清方式可分为过滤式和离心式两类。过滤式滤清器按其结构又分为线绕式、纸质式和刮片式等；机油细滤器一般采用的是离心式结构。线绕式机油滤清器是由两层细铜丝绕成的过滤网。主要是利用机油穿过铜丝之间的缝隙，将机油中金属颗粒和其他杂质滤除。这种滤清器能将混在机油中大于0.04~0.09 mm的
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图3 机油滤清器滤纸制作工艺 |
图4 合成纤维式机油滤清器制作工艺 |
三、机油滤清器的维护和更换
机油滤清器的维护和更换是保证柴油发电机正常运转的关键，一般建议在每次更换机油时同时更换机油滤清器。如果机油滤清器长时间不更换，就会导致机油中的杂质和污垢越来越多，影响机油的流动性和润滑性，最终导致柴油发电机出现故障。在更换机油滤清器时，需要注意以下几点：
（1）确认机油滤清器的型号和规格是否与原机相同，避免购买错误的机油滤清器。
（2）更换机油滤清器时需要将机油放空，避免机油泄漏。
（3）更换机油滤清器时需要将旧的机油滤清器拆下来，将新的机油滤清器安装好，并按照规定的扭矩力进行固定。
（4）更换机油滤清器后需要加入新的机油，并检查机油的液面是否正常。
总结：
机油滤清器是柴油发电机中的一个重要组成部分，其作用不可忽视。正确维护和更换机油滤清器可以保证柴油发电机的正常运转，延长柴油发电机的使用寿命，因此我们应该重视机油滤清器的维护和更换。
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