W porównaniu z silnikami do samochodów osobowych, silniki do pojazdów użytkowych - w szczególności wyposażone w wysoko obciążone silniki Diesla różnią się zarówno pod kątem warunków eksploatacji jak i konstrukcji.
Silniki pojazdów użytkowych pracują zwykle pod dużym obciążeniem i w wyższych temperaturach niż silniki w autach osobowych. Z punktu widzenia zużycia elementów wewnętrznych silnika duże znaczenie mają pojedyncze cząstki o średnicy od 8 do 60 µm pływające w oleju, ale nie bez znaczenia są też małe cząstki o średnicy poniżej 1 µm szczególnie, gdy ich stężenie jest duże.
Konstrukcja i specyfika pracy tych silników powoduje, że w procesie spalania paliwa i oleju powstaje duża ilość sadzy np. w wyniku recyrkulacji gazów spalinowych. Sadza zwiększa lepkość oleju i zmniejsza jego właściwości smarne. Cząstki sadzy są bardzo małe a ich średnica jest 100 razy mniejsza niż średnica ludzkiego włosa. Także osady i szlam oraz kwaśne związki zanieczyszczeń powstałe ze spalania paliwa z dużą zawartością siarki są szkodliwe dla silnika. Szczególnie szkodliwy jest szlam niskotemperaturowy powstający w okresie zimowym, który powoduje zatykanie porów filtra oleju. Dlatego też pojazdy użytkowe wyposaża się w dodatkową zaporę dla najdrobniejszych cząstek - tzw. filtr bocznikowy oleju. Instaluje się go przed filtrem pełnego przepływu oleju.
W miejscu, w którym ciśnienie oleju jest najwyższe odgałęziany jest niewielki strumień, którym przepływa od 5-10% objętości oleju. Ten filtr ma medium filtracyjne bardzo dokładne tak, aby odfiltrować cząstki sadzy o średnicy poniżej 1 µm (wielkość drobin sadzy mierzona jest w nanometrach, jednak tworzą się zlepy sadzy, które można odseparować mechanicznie). Filtr bocznikowy w pojazdach użytkowych między wymianami oleju separuje ok 500 g sadzy i najdrobniejszych cząstek. W ten właśnie sposób usuwane są cząstki, które ze względu na małą wielkość przedostawałyby się do pełno-przepływowego filtra oleju. Jeśli tak by nie było to zwiększałyby zużycie silnika.
Moduł filtracyjny Mercedes Actros II OM541/542Picture: Hengst Automotive
Inną metodą stosowaną m in w pojazdach Mercedes Actros, DAF, Deutz, są tzw. separatory odśrodkowe popularnie zwane „wirówkami”. Zamiast filtra bocznikowego montowany jest separator odśrodkowy strumienia swobodnego wykonany jest on z metalu lub z tworzywa sztucznego. Wirnik ten napędzany jest za pomocą ciśnienia oleju w silniku i obraca się z prędkością 11 tys. obr/min. a opatentowane przez Hengst spiralne łopatki we wnętrzu wirówki sprawiają, że olej silnikowy obraca się z taką sama prędkością obwodową jak wirnik. Dzięki temu powstaje siła odśrodkowa 2000 razy większa niż siła ciężkości, a metaliczne cząsteczki zanieczyszczeń takie jak sadza oraz cząsteczki zasysane z powietrza są odkładane na wewnętrznych ściankach wirnika. W ten sposób olej silnikowy przez dłuższy czas pozostaje czysty, a w związku z mniejszą zawartością sadzy mogą być wydłużane okresy wymian oleju.
Filtry pełno-przepływowe i „wirówki” są zintegrowane w moduł filtracyjny, w którym znajduje się również chłodnica oleju, czujnik temperatury i ciśnienia, elektrozawór oraz filtr paliwa. Prekursorem i twórcą modułów filtracyjnych jest firma Hengst, która jest wiodącym dostawcą zintegrowanych modułów filtracyjnych dla przemysłu motoryzacyjnego. Moduły filtracyjne są projektowane i odlewane ze stopów aluminium w fabryce Hengst w Nordwalde (Niemcy północna Westfalia).
W dzisiejszych konstrukcjach dominują systemy dwustopniowe. Czyli system filtracji pełno-przepływowej jest połączony z filtrem przepływu bocznego lub separatorem odśrodkowym, takie rozwiązanie daje najlepszy efekt. Filtr pełno-przepływowy o dużej trwałości zatrzymuje większe zanieczyszczenia, a filtr bocznikowy pomału i dokładnie filtruje olej z najdrobniejszych zanieczyszczeń. Przez ten filtr przepływa 5-10% objętości oleju, dlatego że pozostała część jest potrzebna do zaopatrzenia układu smarowania. Natomiast zaletą filtrów odśrodkowych jest to, że osiągają one dobry stopień separacji najdrobniejszych cząstek oraz to, że tworzą się na wewnętrznych ściankach bardzo zwarta masa tych cząstek i łatwo jest taki wirnik wymienić na nowy.
Moduł filtracyjny DAF silniki MX-11. (Euro 6, 10, 8L.).Modele DAF XF, CF, Kennworth.Picture: Hengst Automotive
Czy technologia filtrów oleju nadąża za technologią samego oleju? Czy filtry oleju wytrzymują tak wysokie przebiegi, jak te podawane przez producentów olejów do wysokich przebiegów?
W zależności od konstrukcji silnika tworzymy odpowiednie media filtracyjne o różnym stopniu pochłaniania zanieczyszczeń i okresie eksploatacji. Oleje klasy jakości wg ACEA E4,E6, ,E7 i E9 , które są opracowane na wydłużone przebiegi mają pakiet dodatków, które mają na celu wydłużenie żywotności oleju, ale trzeba tutaj powiedzieć, że są one bardziej agresywne w porównaniu do olejów półsyntetycznych i działają na medium filtracyjne. Dlatego też producenci filtracyjni opracowali odpowiednie medium filtracyjne odporne na działanie agresywnych olejów hydrosyntetycznych. W takim przypadku zalecane jest stosowanie medium o wydłużonej trwałości tj. medium syntetyczne czy medium kompozytowe, które zatrzymuje cząstki o wielkości 4 μm i separują 20 razy lepiej cząstki o średnicy 10 μm. Co daje w efekcie czystszy olej w układzie smarowania i lepsza ochronę elementów silnika. W porównaniu ze standardowym medium filtracyjnym medium kompozytowe wykazuje dobrą odporność chemiczną i wyróżnia się doskonałą skutecznością separacji i zdolnością do pochłaniania zanieczyszczeń, co ma znaczenie przy wymogach dotyczących czystości oleju silnikowego i wydłużeniem okresów wymian. Dobór odpowiednich warstw decyduje o właściwościach medium filtracyjnego.
Jednym słowem tylko odpowiednio dobrany filtr wg. specyfikacji producenta gwarantuje sprawne działanie i filtrowanie oleju podczas całego długiego okresu eksploatacji. Stosując filtry Hengst macie Państwo gwarancję, iż w środku jest odpowiednie medium filtracyjne odporne na procesy starzenia, wysoką temperaturę i odporne na przepuklenia ( miara mechanicznej wytrzymałości).
Zatem dobrze dobrany olej, ale i dobry filtr gwarantuje osiągnięcie wydłużonych przebiegów. Odpowiednio skonstruowany filtr z syntetycznym medium filtracyjnym, zbierający zanieczyszczenia przez cały okres użytkowania od wymiany do wymiany gwarantuje czystość silnika i przedłuża jego żywotność.
