Замена топливного фильтра в дизельной машине. Виды топливных фильтров для дизельных двигателей и их функции

Устройства и приборы низкого давления

Топливные баки

Устройство топливных баков дизельных двигателей аналогично устройству баков системы питания бензиновых двигателей. Обычно емкость топливных баков автомобилей рассчитывают из условия запаса пробега по топливу, которая должна составлять 400…600 км .
Поскольку дизельные двигатели тяжелых грузовиков потребляют большое количество топлива, иногда на автомобиль устанавливают не один, а два бака, которые крепятся к раме автомобиля на специальных кронштейнах при помощи ленточных хомутов. Обычно несколькими топливными баками оснащаются автомобили, предназначенные для дальних перевозок. Очевидно, что слишком большому топливному баку сложнее придать требуемую жесткость, чем двум небольшим, имеющим такой же суммарный объем.

Баки изготавливают при помощи сварки из двух штампованных половин или из трубообразной средней части с приваренными торцами. В верхней части предусмотрена заливная горловина, а в нижней – пробка для слива отстоя или топлива. Горловина может иметь сетчатый фильтр и закрывается крышкой, имеющей «дыхательные» клапаны. Внутри бака размещают перегородки («волнорезы»), препятствующие интенсивным подвижкам топлива при движении автомобиля, а также способствующие увеличению жесткости бака. В баке размещается датчик указателя уровня топлива, корпус которого размещен сверху на баке, здесь же подсоединяется система трубопроводов подачи и слива топлива.

Топливные баки автомобилей, перевозящих опасные грузы (легковоспламеняющиеся жидкости, горючие вещества и т. п.), должны быть защищены от случайных ударов специальными ограждениями, выполняемыми в соответствии с установленными требованиями.

Особенностью топливных баков грузовых автомобилей марки «МАЗ» является то, что в них устанавливаются фильтры грубой очистки топлива.

При необходимости ремонта топливного бака с помощью сварочных работ или применения открытого пламени, из него сливают остатки топлива, тщательно промывают и обрабатывают горячим паром на специализированных участках.

Система очистки топлива

Система питания дизельного двигателя, как, впрочем, любая система питания, использующая впрыск топлива (например, инжекторная), а не карбюрацию, содержит прецизионные узлы и детали, выполненные с высокой степенью точности обработки поверхности. Это необходимо, например, для герметичного закрывания игольчатых клапанов форсунок и для предотвращения утечек в плунжерных парах топливных насосов высокого давления.

Интенсивному износу этих сопрягаемых поверхностей способствует, в первую очередь, наличие в топливе твердых механических примесей, а также примесей, вызывающих закоксовывание отверстий распылителей. Для уменьшения пагубного влияния посторонних примесей в топливе используется его фильтрация перед подачей к приборам, имеющим прецизионные пары и детали.

Как правило, в дизельных двигателях осуществляется многоступенчатая очистка топлива от примесей - сетчатые фильтры на различных участках топливопроводов (в горловине топливного бака, на топливозаборнике, на входе в подкачивающий насос и ТНВД и даже на входе в форсунку), а также грубая и тонкая очистка в специальных фильтрующих элементах.

Состоянию системы очистки топлива в дизелях следует уделять самое пристальное внимание, чтобы не допустить преждевременного отказа деталей и узлов, являющихся дорогостоящими из-за высокой точности изготовления.

Фильтр грубой очистки топлива

Фильтр грубой очистки топлива (рис. 1, а ) предназначен для его предварительной очистки. Фильтр состоит из корпуса 2 , крышки 4 и фильтрующего элемента 7 , представляющего собой металлический каркас 8 с отверстиями, на которые навит хлопчатобумажный шнур. Насосом низкого давления топливо подается к фильтрующему элементу и, пройдя его, поступает в магистраль низкого давления. Фильтр задерживает частицы механических примесей размером более 45 мкм .

Широкое распространение получил фильтр грубой очистки, показанный на рис. 1 , в, который задерживает частицы размером более 90 мкм и удаляет воду. Он устанавливается между топливным баком и насосом низкого давления.

Фильтр имеет крышку 4 , распределитель 15 потока топлива и фильтрующий элемент 7 . Корпус 2 имеет успокоитель 16 и крепится в крышке 4 . Большая часть топлива поступает во внутреннюю полость корпуса и проходит через фильтрующий элемент 7 в отводящий канал фильтра.

Другая часть топлива попадает в нижнюю часть корпуса фильтра через зазор между стенкой корпуса и успокоителя, а затем через горловину успокоителя поднимается вверх и вливается в общий поток очищенного топлива.
При резком изменении направления движения топлива частицы воды и включения отделяются (сепарируются) и оседают в отстой. Успокоитель предотвращает интенсивное смешивание отстоя с топливом. Отстой периодически должен удаляться из колпака через сливное отверстие при отворачивании пробки 1 .

Фильтр тонкой очистки топлива

Фильтр тонкой очистки топлива выполняет окончательную очистку дизельного топлива перед поступлением его в ТНВД. В системе питания отечественных дизелей, устанавливаемых на грузовые автомобили, распространены два типа фильтров тонкой очистки: одинарный (рис. 1, б ) со сменным фильтрующим элементом из прессованной древесной массы и спаренный (рис. 1, г ) со сменным бумажным фильтрующим элементом.

Спаренный фильтр состоит из крышки 4 , двух колпаков корпуса 2 с фильтрующими элементами 7 для параллельной фильтрации топлива. В дно колпаков приварены стержни 12 со сливными отверстиями, закрываемыми пробками 1 . Каждый колпак соединяется с корпусом через прокладку болтами 10 . Плотное прилегание фильтрующих элементов к крышке фильтра обеспечивается пружинами 21 .

В крышке фильтра имеется клапан-жиклер 18 , через который сливается избыточное количество топлива вместе с воздухом, попавшим в систему. Срабатывание клапана происходит при избыточном (0,15…0,20 МПа ) давлении в полости крышки.


Клапан регулируется с помощью регулировочной шайбы, устанавливаемой с пружиной 19 внутри пробки 20 клапана. Фильтрующие элементы изготовлены из бумаги (фильтровального картона). Фильтр задерживает 90…94% механических включений и частицы размером 3…5 мкм .

Фильтр тонкой очистки топлива (рис. 1, б ) с фильтрующим элементом из прессованной древесины выполнен в виде стального каркаса, имеющего большое число отверстий. Каркас обмотан слоем ткани, поверх которого располагается слой фильтрующей массы, пропитанной специальным связующим веществом.

К крышке 4 фильтрующий элемент поджимается пружиной 14 . При работе насоса низкого давления топливо через жиклер 11 подается к фильтрующему элементу, проходит через него и попадает в полость между каркасом 13 и стержнем 12 , откуда оно, поднимаясь вверх через канал в крышке 4 , по топливопроводу поступает к насосу высокого давления.
Для выпуска воздуха, попавшего в топливо при заполнении и прокачивании системы питания, служит отверстие в крышке, закрываемое пробкой 5 . Отстой из фильтра выпускается через нижнее отверстие с резьбовой пробкой 1 .
Тонкость очистки данного фильтра – 2…3 мкм .

Топливная аппаратура дизельного двигателя очень чувствительна к загрязнениям. Всю работу по очистке берут на себя топливные фильтры для дизельных двигателей. До попадания непосредственно в камеры сгорания дизтопливо проходит 3 этапа очистки: предварительную фильтрацию в топливном баке, этапы «грубой» и «тонкой» очистки.

Проблемы, которые решают дизельные топливные фильтры

Основной задачей таких фильтров является предотвращение проникновения абразивных примесей и смол, образующихся из-за химических реакций, в топливную магистраль и камеры сгорания. Из-за большого содержания влаги в дизтопливе, в отличие от бензина, дизельные топливные фильтры должны конденсировать воду и в большом объёме удалять её из аппаратуры подачи горючего.

Вместе с тем в дизельном топливе отмечается высокое содержание парафинов, которые кристаллизуются при отрицательных температурах. Попадание таких частиц в двигатель зачастую становится опасным для него. Лучшим способом борьбы с данной проблемой является использование фильтров с подогревом.

В случае если топливный фильтр для дизельного двигателя уже забит парафином, необходимо его заменить.

Этапы очистки дизтоплива и виды фильтров

Первым препятствием на пути взвесей в горючем служит фильтрующий элемент в топливном баке автомобиля. Как правило, он представляет собой каркас, запаянный в сетку, которая и является преградой для твёрдых частиц. Такой тип очистки не может предотвратить попадание в топливную аппаратуру мелких частиц, воды, парафинов и смол.

Но благодаря ему отсеивается большая часть крупных элементов - продуктов коррозии и мусора. Они присутствуют в любом топливном баке. Это препятствует засорению магистралей низкого давления, а также значительно увеличивает срок эксплуатации фильтра грубой очистки.

В большинстве случаев замена данного элемента не регламентируется производителем, но делать это рекомендуется. Срок его службы напрямую зависит от новизны автомобиля, его технического состояния и качества топлива. Сетчатый элемент в баке автомобиля является самым дешёвым звеном во всей цепи подачи топлива в двигатель, но не менее важным, поэтому не стоит пренебрегать его проверкой и при необходимости заменой.

За второй этап отвечают фильтры «грубой» очистки топлива (фильтры-отстойники). Их название обуславливается наличием стакана-отстойника. В нижней части он оборудован успокоителем, благодаря которому удаётся удалить воду.

А в его верхней части находится сетчатый или пластинчатый фильтрующий элемент, позволяющий избавиться от частиц размером до 0,05 мм, оставшихся после первого этапа. Далее топливо поступает в топливный насос низкого давления (ТННД).

У данного типа фильтров предусмотрена сливная пробка для очистки стакана от конденсата и отстоя. Большинство фильтров-отстойников имеет разборную конструкцию. Такое устройство топливного фильтра дизельного двигателя обеспечивает возможность промыть и, если необходимо, заменить фильтрующий элемент и тем самым восстановить эффективность очистки.

Особым видом фильтров на этом этапе являются подогреваемые сепараторы для дизтоплива. Их цена значительно выше, чем у обычных фильтров-отстойников, но качество очистки горючего более эффективно, а подогрев решает проблему парафинов. Они способны удалить до 95% воды и примесей из дизельного топлива.

Процесс очистки начинается с этапа прогрева топлива, предотвращающего кристаллизацию парафинов и воды. Далее под действием центробежных сил, возникающих при закручивании эмульсии, проходящей через специальные каналы, вода и примеси отделяются и оседают в стакане-отстойнике.

Для отделения более мелких частиц используется принцип изменения направления потока, который реализуется при помощи лопастей сепаратора. Заключительным этапом служит гофрированный картридж, удаляющий мельчайшие твёрдые частицы.

Часто встречаются фильтры «грубой» очистки, соединённые с подкачивающим насосом или фильтром «тонкой» очистки.

В большинстве случаев загрязнение фильтров «грубой» очистки не будет ощущаться при эксплуатации автотранспорта, т.к. производительность ТННД всегда выше, чем необходимо для стабильной работы двигателя. Поэтому, чтобы предотвратить дорогостоящий ремонт, необходимо своевременно удалять скопившуюся воду и мусор из отстойника и не игнорировать необходимость замены фильтрующего элемента.

Заключительным препятствием для топлива до его поступления в дизельный двигатель служит фильтр «тонкой» очистки. Он позволяет избавиться от оставшихся на предыдущих этапах твёрдых частиц, которые не видны глазу, а также от образовавшихся смол. Ещё одной его функцией является защита двигателя от воздуха, попавшего в топливо на ранних этапах очистки.

Через клапан-жиклер воздух с излишками горючего отводится обратно в бак. Разность температур отводящейся смеси и топлива в баке способствует образованию конденсата и увеличению содержания воды. Функцию «тонкой» очистки на этом этапе выполняет сменный элемент, состоящий из специальной пористой бумаги.

Зачастую замена только этого элемента регламентирована производителем. Из-за этого частой ошибкой становится игнорирование необходимости обслуживания остальных фильтрующих элементов.

Выбор топливного фильтра

Перед выбором любого топливного фильтра для дизельных двигателей следует учесть конструктивные особенности вашего автомобиля. Ни в коем случае нельзя использовать бензиновый топливный фильтр! Он не сможет предотвратить попадание воды и парафинов в двигатель.

Большинство современных дизельных легковых автомобилей зарубежного производства оборудованы только фильтром «тонкой» очистки. В таком случае нельзя ограничиваться только соблюдением регламента. Необходимо оборудовать автомобиль дополнительным звеном очистки топлива. Идеальным вариантом станет установка фильтра-сепаратора с подогревом.

Вот основные характеристики, на которые следует обратить внимание при его выборе: пропускная способность, мощность нагревательного элемента, качество фильтрации, допустимое давление и габариты изделия. Для нормальной эксплуатации транспортного средства все эти параметры должны соответствовать особенностям системы питания двигателя.

Так, пропускная способность для двигателей с топливными насосами высокого давления (ТНВД) находится в пределах от 20 до 50 л/ч (в редких случаях до 60 л/ч). А с системами Common Rail и насос-форсунками - от 40 до 80 л/ч.

То же относится и к качеству фильтрации для двигателей с ТНВД, достаточным значением, будет 10-30 мкм, а для Common Rail данный параметр не должен быть хуже 2-5 мкм. Для создания центробежного эффекта и качественной фильтрации для автомобилей с малым расходом топлива следует выбирать фильтры небольшого объёма, а при большом расходе - наоборот.

Определившись с типом фильтров, стоит обратить внимание на их качество. В настоящее время рынок переполнен всевозможными предложениями. При заявленных схожих характеристиках цена может отличаться в 10 раз. Но не стоит поддаваться соблазну этой дешевизны.

Самым лучшим вариантом будет использовать оригинальные компоненты, но если такой возможности нет, стоит обратить внимание на зарекомендовавшие себя бренды: Mann, Knecht, OE, Bosch и пр. Часто такие крупные компании являются поставщиками оригинальных комплектующих. Чем выше стоимость фильтра, тем лучше степень его фильтрации.

Замена топливного фильтра

Данная процедура требует определённых навыков и опыта. Технология замены элементов отличается у разных моделей автомобилей. Важно ознакомиться с ней до проведения каких-либо работ. Строгое соблюдение технологии замены гарантирует вам исправную работу двигателя в дальнейшем.

При должной сноровке такую процедуру можно выполнить и самостоятельно. Для этого необходимо извлечь фильтрующий элемент, удалить мусор и воду из корпуса и избавиться от воздуха в системе питания. Если вы не знаете, как выполнить данные действия, обратитесь в сервис.

Масляный фильтр.

Главной задачей фильтра является защита и очистка масляного контура от примесей и продуктов распада. Моторное масло, помимо смазки еще охлаждает и очищает поверхности двигателя от продуктов износа и неполного сгорания топлива. Определенный объем пыли попадает в цилиндры и через воздушный фильтр в зависимости от условий эксплуатации и состояния воздушного фильтра. Масло, захватывает все загрязнения, выносит их в поддон двигателя, где и проходит через фильтрующий элемент. Если очистки не будет, то загрязнения, превратившись в абразив, за короткий срок «убьют» двигатель. При холодном пуске, пиковых уровнях давления при частых попытках пуска, а также при длительной езде на высоких скоростях масляный фильтр обеспечивает смазку за счет собственного резервуара и системы клапанов двигателя. Перепускной клапан при повышенных нагрузках направляет масляный поток, минуя бумажный фильтрующий элемент. А противодренажный клапан предотвращает вытекание масла в картер двигателя при выключенном двигателе.

Бумага – главная деталь.

Все современные масляные фильтры по конструкции одинаковы. Различаются технологией изготовления и материалами. Основной деталью масляного фильтра является фильтрующий элемент, который изготавливается из специальной бумаги. Практически все мировые автогиганты, а также отечественные автозаводы доверяют фильтрам, сделанным из бумаги всего двух фирм: транснациональной компании «Hollingsworth & Vose» и итальянской «Ahlstrom». По уровню качества с этими компаниями не может соперничать ни один из отечественных производителей, а из зарубежных – только японские. Технологии производства современной фильтровальной бумаги настолько наукоемки и специфичны, что требуют инвестиций в сотни миллионов долларов и десятки лет опыта работы в данной сфере. Вряд ли возможно обеспечить соответствующее качество фильтровальной бумаги, построив завод где-нибудь в российском чистом поле на основе отечественных, пусть даже самых передовых отечественных разработок. Затраты сопоставимы со строительством конвейерного производства автомобилей. Подобная «монополия» качества не случайна – фильтровальная бумага должна обладать целым рядом характеристик: широким температурным диапазоном работы, определенной тонкостью очистки, полнотой отсева, высокой прочностью, пылеудерживающей способностью, стойкостью к старению в агрессивной среде горячего масла и кончено же, высокой степенью очистки. Слишком рыхлая бумага от небольших компаний не очищает должным образом масло, и, в конце концов, ведет к ускоренному износу двигателя. «Левая» бумага к тому же не обладает и требуемой стойкостью к агрессивной среде и не обеспечивает стабильную работу на протяжении заявленного ресурса, т.е. 5000 километров может фильтровать нормально, а потом грязь сквозь порывы устремляется в двигатель. Поэтому позиция большинства автопроизводителей вполне понятна: фильтры из бумаги либо «Hollingsworth & Vose», либо «Ahlstrom» . Иные просто не проходят испытаний.

Воздушный фильтр.

Важной характеристикой воздушных фильтров является сопротивление воздушному потоку, поступающему в двигатель. Чем выше степень очистки воздуха, тем меньше должна быть пористость бумаги или нетканого материла. Для исправной работы двигателя фильтр должен пропускать не более 1% частиц пыли. Однако, чем меньше поры фильтроэлемента, тем быстрее они забиваются. Ездить на «забитом» воздушном фильтре, все равно, что заниматься членовредительством. Во-первых, вследствие переобогащения рабочей смеси повышается расход топлива и ухудшаются динамические свойства двигателя. Во-вторых, фильтровальный элемент может порваться в любое мгновение, поскольку доступные для прохождения воздуха участки элемента испытывают в несколько раз большую нагрузку, чем обычно. Там где тонко обязательно порвется! И тогда вся пыль устремится прямиком в двигатель. Очевидно, что достичь оптимального сочетания важнейших характеристик фильтровального элемента – пылеемкости, стойкости, пористости и сопротивляемости потоку, весьма непросто. Поэтому при приобретении воздушного фильтра стоит обращать внимание на информацию о фильтровальном материале. Желательно, чтобы он был производен одной из известных фирм. Производителей по-настоящему качественных фильтровальных материалов можно пересчитать по пальцам одной руки. Самый крупный - транснациональная компания «Hollingsworth&Vose», являющаяся поставщиком материалов и запасных частей таких автогигантов как Форд и Дженерал Моторс, «Caterpillar», а также их дочерних предприятий. Именно эта компания одна из немногих сумела создать синтетические фильтровальные элементы, позволяющие достичь ресурса в 100 000 километров, как для воздушных фильтров, так и для масляных.

Некачественный воздушный фильтр чем-то напоминает бомбу замедленного действия. Печальные последствия вы обнаружите только спустя некоторое время после его установки. К примеру, если фильтр не плотно прилегает к корпусу или фильтроэлемент изготовлен из материала с большим размером пор, то степень фильтрации вместо требуемых 99% может составить 60-70% и стать смертельным для двигателя. Этим особенно грешат фильтры неизвестных производителей, выполненные из дешевых нетканых материалов. Также как и некачественные опасны и «реанимированные» фильтры. Многие умельцы приспособились прочищать, продувать и промывать воздушники. Но пусть вас не вводит в заблуждение безупречный чистый вид – ресурс фильтра ограничен физическими свойствами фильтроэлемента. Кроме этого, следует учесть, что эксплуатация автомобиля в сложных условиях требует более частой замены фильтра. Определить, что «время пришло» можно по нескольким косвенным признакам, таким как повышенный расход топлива, потеря мощности, затрудненный пуск двигателя, увеличение содержания СО2 в выхлопе и т.д. Но до этого лучше не доводить и менять фильтр вовремя.

Топливный фильтр.

Топливные фильтры очищают топливо от посторонних примесей, таких как пыль, ржавчина, вода и осадки в топливных баках.

Фильтры для двигателей с впрыском бензина.

Инжекторные двигатели более требовательны к чистоте бензина - топливный фильтр для системы впрыска должен улавливать частицы размером 10-15 мкм. Другая особенность инжекторных двигателей - относительно высокое давление в системе питания. Естественно, что установленный после электробензонасоса фильтр должен выдерживать его с запасом. Поэтому корпус топливного фильтра для систем впрыска делается из стали, алюминиевого сплава с применением сварки (либо особого рода завальцовки торцевой части) или же особо прочной пластмассы. Что касается размеров элемента, то они зависят от рабочего объема двигателя. Фильтрующая штора выполняется из бумаги, которая уложена «звездой» или в виде «спирали». Спиральная укладка позволяет разместить в 1.6-1.8 раз больше фильтровального материала и увеличить ресурс. Кроме этого, увеличивается и время контакта топлива с фильтрующим элементом, а значит, обеспечивается более высокая степень номинальной очистки топлива. В фильтрах со спирально-складчатой укладкой может применяется не гладкая, а крепированная бумага, которая способна задерживать большее количество механических примесей.
Некоторые водители, прельстившись красивым металлическим корпусом и большим объемом впрысковых топливных фильтров, пытаются ставить их на карбюраторные двигатели. Затея эта бесперспективная, так как слабому диафрагменному насосу не удастся справиться с фильтром, рассчитанным на работу с электрическим бензонасосом высокого давления. Поэтому предельное сопротивление фильтра достигается очень быстро, подача бензина прекращается.

Топливные фильтры для дизельных двигателей.

Дизель тоже весьма требователен к чистоте топлива. Размеры абразивных частиц, приемлемые для карбюраторного двигателя, для него просто недопустимы. Одна из причин такой чувствительности - прецизионные детали топливной аппаратуры. Очистка топлива в дизельном двигателе производится в несколько этапов: предварительная в топливном баке, грубая в фильтрах грубой очистки и окончательная в фильтрах тонкой очистки. Фильтры тонкой очистки могут иметь сменные элементы или же заменяться в сборе с корпусом подобно своим масляным «коллегам».
«Дизельные» фильтры значительно отличаются от бензиновых.
Во-первых, они должны быть надежным барьером, пресекающий доступ воды в рабочий объем – ведь ее доля в дизельном топливе составляет около 0,2 %.
Вторая особенность топливного фильтра для дизельных двигателей обусловлена свойствами дизельного топлива, меняющего свои свойства при понижении температуры. Парафины при низких температурах кристаллизуются и способны забить фильтр, а также вывести из строя всю топливную систему. Для борьбы с этим явлением выпускают фильтрующие элементы с подогревом, например, со шторой, изготовленной из токопроводящей бумаги. В зарубежные конструкции дизельных фильтров иногда включают датчики наличия воды, системы водоотделения, краники для слива отстоя.
Схема расположения фильтров в дизелях, как правило, такая:
- установка сетчатого фильтра в топливном баке;
- установка фильтра-отстойника на линии всасывания;
- установка фильтра грубой очистки и последовательно с ним фильтра тонкой очистки на линии низкого давления.
Когда следует менять фильтр?
За рубежом изделие со спирально-складчатой шторой меняется через 70 тыс. км. Для наших условий, с учетом загрязнения топлива, рекомендуются следующие цифры: фильтр со спирально-складчатой укладкой следует менять через 40 тыс. км, а фильтр со шторой, уложенной «звездой» - через 24 тыс. км.