Tolerancja produkcyjna urządzeń wtryskowych oleju napędowego jest niezwykle mała. Dlatego też, jeśli zanieczyszczenia w paliwie nie zostaną usunięte przez podukład paliwowy, może to doprowadzić do przedwczesnego uszkodzenia. Większość zanieczyszczeń znajdujących się w paliwie wynika ze stanu stałego zbiornika paliwa, operacji tankowania i niewłaściwych-technik wstępnego napełniania filtra paliwa przez techników zajmujących się konserwacją.
Zadaniem filtra paliwa jest zatrzymywanie cząstek stałych (drobnych) w oleju napędowym. Chociaż dokładność filtracji niektórych obecnych filtrów wtórnych osiągnęła poziom wystarczający, aby zapobiec przedostawaniu się wody w stanie wolnym- przez element filtrujący, do usuwania wody zwykle stosuje się separatory wody. Wszystkie układy zasilania olejem napędowym wymagają czystego paliwa, a funkcją filtra w układzie paliwowym jest zapewnienie możliwie największej czystości paliwa przed dostarczeniem go do zespołu pompy wtryskowej paliwa.
Typowy podsystem paliwowy z obwodem pierwotnym i wtórnym wykorzystuje najczęściej układ podwójnego-filtra, po jednym dla każdego obwodu. Stosowane są dwa podstawowe typy filtrów: obecnie bardziej powszechny-wkręcany jednorazowy element filtrujący i wymienny element filtrujący typu-zbiornikowego. Filtry obrotowe-są oczywiście łatwiejsze w utrzymaniu i są preferowaną konstrukcją przez większość producentów. Rysunek 19-7 przedstawia niektóre opcje filtrów i ścieżki przepływu.
Rysunek 19-7 Różne typy filtrów oleju napędowego
Zdefiniuj czyste paliwo
Filtry paliwa są klasyfikowane według ich zdolności do zatrzymywania cząstek stałych. Ich zasada działania jest podobna do zasady działania sieci rybackich, co oznacza, że cząstki mniejsze niż określony rozmiar przechodzą przez oczka -, a te, które są zbyt duże, zostają uwięzione. Jednostką, której używamy do pomiaru wielkości cząstek, jest mikrometr. Jeden mikrometr (1μ, grecka litera mu) równa się jednej milionowej metra. Dlatego typowy wtórny filtr paliwa o średnicy znamionowej 5 μ jest zaprojektowany tak, aby zatrzymywać większość cząstek stałych tej wielkości, które próbują przez niego przejść. Należy mieć świadomość, że ludzkie oko nie widzi cząstek mniejszych niż 40 mikronów. Istnieje norma Międzynarodowej Organizacji Normalizacyjnej (ISO) dotycząca identyfikacji tych cząstek. Rysunek 19-8 pokazuje związek między wymiarami przekroju poprzecznego ludzkich włosów a niektórymi wymiarami, o których mówimy, mówiąc o czystym paliwie.
Rysunek 19-8 Interpretacja kodu paliwowego ISO i definicja mikronów.
Norma paliwowa ISO określa ilość cząstek zawieszonych w paliwie w trzech kluczowych rozmiarach: cząstki odpowiednio o wielkości 4 mikronów, 6 mikronów i 14 mikronów. Definicja czystego paliwa firmy Caterpillar jest zgodna z normą ISO 18/16/13. Odnosi się to do liczby cząstek o tej wielkości ułożonych w tej kolejności, jak pokazano na rysunku 19-8. Caterpillar zastrzega również, że maksymalna zawartość wody w paliwie nie powinna przekraczać 1000 części na milion, czyli 0,01%. Dlatego też ten OEM oznacza, że dopóki czystość paliwa osiągnie poziom 18/16/13 lub lepszy, układ filtracji silnika może wykonać pracę wymaganą do oczyszczenia paliwa. Jeżeli zanieczyszczenie paliwa jest poważniejsze niż podano, filtr może się zatkać. Wszystkie filtry paliwa są klasyfikowane według ich zdolności do zatrzymywania cząstek o określonej wielkości. Filtr o wartości nominalnej 2 mikronów i skuteczności 99% oznacza, że w 99% przypadków zatrzyma cząstki o wielkości 2 mikronów i większe.
Filtr główny
Filtr główny stanowi pierwszy etap filtracji w typowym dwustopniowym układzie paliwowym. Dlatego filtr główny pracuje zwykle przy ciśnieniu niższym od ciśnienia atmosferycznego i jest montowany szeregowo pomiędzy zbiornikiem paliwa a pompą przekazującą paliwo. Ich celem konstrukcyjnym jest zatrzymanie cząstek większych niż 10 do 30 mikronów (w zależności od układu paliwowego). Osiągają to dzięki zastosowaniu różnorodnych mediów, od włókien nici bawełnianych, nici z włókien syntetycznych po papier-impregnowany żywicą. Rysunek 19-9 przedstawia typowy nakręcany filtr główny z funkcją oddzielacza wody.
Rysunek 19-9 Nakręcany filtr główny i separator wody.
Filtr wtórny
Filtr wtórny stanowi drugi etap filtracji-w filtracji dwustopniowej. W typowym podsystemie paliwowym filtr wtórny zasilany jest paliwem przez pompę przekazującą paliwo, co pozwala na zastosowanie bardziej restrykcyjnych mediów filtracyjnych. Dlatego filtr wtórny jest zwykle montowany szeregowo pomiędzy pompą przetaczającą olej lub pompą dostarczającą olej (pompa odpowiedzialna za pobieranie oleju ze zbiornika oleju i dostarczanie oleju do elementów wtrysku paliwa) a urządzeniem wtryskowym paliwa. W niektórych podsystemach oleju napędowego, które wykorzystują dwustopniową-filtrację, zarówno filtr główny, jak i wtórny mogą znajdować się w tym samym obwodzie (zwykle w obwodzie zasilania paliwem). W tym przypadku dwa filtry są instalowane na tej samej podstawie, a filtr główny jest połączony szeregowo, aby dostarczać olej do filtra wtórnego. Ten układ jest częściej spotykany w-zastosowaniach terenowych silników wysokoprężnych.
Obecne filtry wtórne mogą być przeznaczone do zatrzymywania cząstek o wielkości zaledwie 1 mikrona, ale częściej spotykane są wydajności filtracji w zakresie od 2 do 5 mikronów. Filtry wtórne wykorzystują różnorodne media, w tym poddany obróbce chemicznej plisowany papier i włókna bawełniane. Rysunek 19-10 przedstawia zespół podstawy filtra wtórnego stosowany w nowszym silniku Volvo wyposażonym w czujnik ciśnienia paliwa.
Rysunek 19-10 Zespół podstawy filtra wtórnego Volvo.
Filtr wody i wtórny
Woda w stanie wolnym lub zemulgowanym (terminy zostaną określone później) nie może być pompowana przez większość wtórnych filtrów paliwa o obecnych nominalnych wartościach znamionowych wynoszących 5 mikronów lub mniej. Spowoduje to zatkanie filtra wodą i wyłączenie silnika poprzez odcięcie dopływu paliwa. Filtr zatkany wodą należy wymienić. W trybie awaryjnym można wyczyścić filtr wodzianem metylu lub innym czystym alkoholem, a następnie zatankować go paliwem.
Podsystem z pojedynczą-pętlą
W podsystemie paliwowym, który jest całkowicie zasysany (takim jak niektóre systemy Cummins), gdy w obwodzie zainstalowanych jest wiele filtrów, terminy „główny” i „wtórny” nie są używane do ich opisu. Ponieważ każde urządzenie filtrujące stosowane w podukładzie paliwowym pracuje pod ciśnieniem niższym niż ciśnienie atmosferyczne (tj. jest pod „zasysaniem”), określenie limitu wlotowego ma ogromne znaczenie. Przekroczenie tego spowoduje spadek mocy na skutek niewystarczającego dopływu paliwa.
Konserwacja filtra
Większość filtrów paliwa wymienia się regularnie zgodnie z planem konserwacji zapobiegawczej, który jest zależny od przebiegu, godzin pracy silnika lub miesięcy kalendarzowych. Rzadko są testowane w celu określenia ich łatwości konserwacji. Testując filtry, zwykle ma się na celu ustalenie, czy są one na tyle zatkane, że powodują zmniejszenie mocy silnika na skutek niewystarczającego dopływu paliwa.
Testuj i konserwuj filtr główny
Granicę wlotową filtra głównego lub filtru pod zasysaniem należy sprawdzić za pomocą manometru podciśnieniowego skalibrowanego do calowej granicy rtęci (Hg). Specyfikacja podciśnienia opiera się na zastosowaniu manometru rtęciowego. Manometr rtęciowy to przezroczysta kolumna w kształcie litery U-, utworzona wokół skali kalibracyjnej mierzonej w calach. Następnie napełnij kolumnę probówki rtęcią lub wodą (zwykle zabarwioną dla łatwiejszego odczytu) do punktu zerowego skali kalibracyjnej. Gdy manometr jest podłączony do obwodu cieczy, generuje odczyt na podstawie siły ciągnącej (obwód próżniowy) lub siły pchającej działającej na płyn w rurociągu. Manometr podciśnieniowy daje taki sam odczyt, ale nie ma potencjalnego zagrożenia związanego z rtęcią. Rzeczywiste wejściowe wartości graniczne różnią się w zależności od układu paliwowego i zawsze należy je odnieść do odpowiednich specyfikacji.
Manometr podciśnieniowy skalibrowany rtęcią należy podłączyć do obwodu pomiędzy podstawą montażową filtra a pompą przelewającą olej. Pompy do przetaczania oleju są zazwyczaj pompami wyporowymi (tłoczącymi stałą objętość płynu w każdym cyklu), zatem ilość pompowanego przez nie paliwa jest proporcjonalna do wzrostu prędkości obrotowej. Oznacza to, że efektywne wyniki badań można uzyskać bez obciążania silnika. Podczas testowania ograniczeń pętli podukładu paliwowego, który jest całkowicie zasysany, specyfikacje mogą być dość rygorystyczne. W przypadku niektórych systemów Cummins pompujących duże ilości paliwa, odczyt specyfikacji granicznej obwodu powinien wynosić od 4 do 6 cali rtęci po zainstalowaniu nowego filtra, ale maksymalna specyfikacja to 7 cali rtęci. Przekroczenie tej wartości spowoduje niedostateczny dopływ paliwa. Typowe limity wejściowe pętli pierwotnej mogą być określone jako niższe lub wyższe od tej wartości, dlatego istotne jest zapoznanie się ze specyfikacjami OEM.