Tribotechnické listy

 

 

Olejové filtry pro dieselové motory s prodlouženým servisním intervalem

Dieselové motory jsou dnes nejoblíbenější volbou pro pohon nákladních automobilů, autobusů a stavebních strojů a to především díky jejich termodynamické efektivitě a úspornému provozu. Moderní dieselové motory vytvářejí stále nižší emise, oproti tomu poskytují stále vyšší výkon. Aby bylo možné tohoto dosáhnout, systémy vstřikování paliva pracují za stále zvyšujících se tlaků, časování jednotlivých vstřiků se stále zpřesňuje a je také více flexibilní. Motory samotné se vyrábějí se sníženými tolerancemi, zmenšují se vůle tak, aby bylo dosaženo vysokých tlaků a minimalizovala se kontaminace oleje od výfukových spalin.

S příchodem emisní normy Euro IV začalo mnoho výrobců motorů používat systém recirkulace výfukových plynů (EGR - Exhaust Gas Recirculation) společně s pozdějším vstřikem paliva k redukci emisí NOx. Druhým přístupem k dané problematice je systém selektivní katalytické redukce (SCR - Selective Catalytic Reduction), který úpravu výfukových plynů řeší za motorem, přidáním speciálního tlumiče výfuku se vstřikem AdBlue.

Při použití paliva nižší kvality, zvláště s větším obsahem síry, dochází k zanášení stěn válců karbonovými usazeninami a jejich následnému seškrábávání do oleje pístními kroužky. Zvýšené množství karbonu způsobuje zahušťování oleje, zanášení filtrů, vede ke zvýšenému opotřebení motoru a tím zkracuje servisní intervaly. Množství karbonu, které může být obsaženo v oleji se mění v závislosti na kvalitě a množství disperzantů v oleji. Jak se kontaminace karbonem zvyšuje, může dojít k přečíslení disperzantů v oleji a následnému nahromadění karbonu. Při těchto stavech dochází k výraznému zhoršení viskozitních vlastností oleje, které může při studených startech způsobit nedostatečné mazání, výrazné omezení průchodnosti olejových filtrů, vedoucí k otevření obtokového ventilu filtru a průchodu nefiltrovaného oleje do motoru. Běžná plnoprůtoková filtrace neumožňuje praktickou kontrolu karbonových částic, neboť rozměr membrány plnoprůtokového filtru je více jak stokrát větší než rozměr karbonové částice.

Na druhou stranu majitelé motorů si stále více uvědomují, že olejové filtry nejenom chrání proti opotřebení, ale také hrají hlavní roli ve zlepšování spolehlivosti motoru, spotřebě paliva a ochraně životního prostředí. Toto vyústilo k trendům směřujícím k prodloužení servisních intervalů a potřebě technologicky vyspělejších olejových filtrů. V odpověď těmto výzvám a tedy prodloužení servisního intervalu, jsou nyní zvyšující se měrou užívány filtry umožňující efektivní separaci karbonových usazenin i organického a anorganického znečištění.

Technologie HPSC - High Performance Soot Centrifuge

Vysoce výkonná odstředivá filtrace.

Odstředivé filtry jsou instalovány stejně jako jiné bypassové filtrační systémy. Odstředivá filtrace funguje na principu sedimentace, tedy oddělení částic a kapalin o různé hustotě. Rychlost sedimentace částic je závislá na průměru, rychlosti průtoku a použitém zrychlení.

Nejefektivnější konstrukční řešení využívají nových vysokorychlostních rotorů, jako například Fleetguard SpiraTecTM ke zkrácení sedimentačního cyklu. Výsledná vysoká efektivita spojená

s enormní kapacitou odstředivého systému filtrace umožňuje významné snížení množství karbonových usazenin v olejovém systému motoru.

S konvenčními odstředivými systémy je nutné demontovat celý filtr a zničit ho. To však není případ pouzdra SpiraTecTM, které zůstává a mění se pouze filtrační element, který je zde polymerický a

přizpůsobený ke snadné výměně a pozdějšímu spálení. I tyto filtry si přitom stále udržují vysokou kapacitu charakteristickou pro odstředivou filtraci. Použitím odstředivých filtrů je sníženo opotřebení, zanášení olejových filtrů, zajištěna lepší viskozita oleje, zkrácení času pro natlakování oleje při studeném startu a snížená tvorba karbonových usazenin - tedy vše co je potřebné k prodloužení servisních intervalů. Někteří z evropských výrobců nákladních automobilů užívají tuto technologii k prodloužení intervalů výměny oleje.

Kombinované filtry uživající jak plnoprůtokovou tak bypassovou technologii

Dalším vedlejším produktem technologických postupů používaných při snižování emisí je zvýšená teplota oleje a úroveň kyselin obsažených v oleji. Při zvýšené teplotě je zvýšena míra oxidace oleje, čímž se zvyšují požadavky na antioxidanty a neutralizery kyselin obsažené v oleji. Navíc ke zvýšenému množství karboxylových a jiných organických kyselin utvořených oxidací, hoření paliva přenáší do oleje sirnaté a dusíkaté kyseliny kontaktem s olejovým filmem na povrchu válců a spalinami do olejové vany. Následkem výše uvedeného, olejové filtry musí snášet vystavení vysokým teplotám, chemicky agresivním olejům, při zachycování zvyšujícího se množství lepkavých pryskyřičnatých organických usazenin a částic po delší časové období. Bohužel odstředivé filtry tento typ znečištění oleje nezachycují a tradiční filtry s celulózovým filtračním mediem a nitrilovým těsněním nejsou schopné tyto podmínky vydržet.

Proto je nutné použití nových filtračních médií a těsnění vyrobených z chemicky odolných látek na bázi polymeru. Štosovité uložení filtrační bypassové části elementu, jako například u Fleetguard VenturiTM filtrů, je zvláště efektivní v odstraňování organických nečistot. Kombinované filtry s technologií VenturiTM jsou inovativní alternativou k prodloužení servisních intervalů. Jak je vidět na

obrázku číslo 3 tyto filtry jsou děleny na dvě sekce. Standardní skládaná syntetická část je spojena se štosovanou bypassovou částí skrze Venturiho trubici. Toto uspořádání zvyšuje průtok oleje skrze bypassovou část. VenturiTM kombinované filtry spojují funkce plnoprůtokové a bypassové filtrace

v jediném filtru. Toto řešení zjednodušuje vedení oleje motorem a snižuje výrobní náklady díky absenci druhé hlavy filtru. Toto uspořádání snižuje nároky na výkon olejového čerpadla (jeho velikost) díky nižší restrikci olejového systému a tím snižuje spotřebu paliva.

V porovnání s běžným plnoprůtokovým způsobem filtrace, dochází při použití hloubkové bypassové filtrace oleje VenturiTM combo k nižšímu opotřebení následujících klíčových komponent motoru:

  • Horní ojniční ložisko - o 30 % nižší opotřebení
  • Spodní ojniční ložisko - o 63 % nižší opotřebení
  • Horní ložisko klikové hřídele - o 49 % nižší opotřebení
  • Spodní ložisko klikové hřídele - o 64 % nižší opotřebení

Kombinované filtry VenturiTM jsou používány mnoha výrobci na moderních, vysoce výkonných dieselových motorech.

Napsali: Jacek Bedelek, Erwin van Assel, Cummins Inc.

Překlad a editace: Tomáš Mika, Lukáš Škoda, Cummins Czech Republic s.r.o.

Späť

TriboTechnika 4/2019

TriboTechnika_4_2019 by TechPark Vydavatelstvo on Scribd