李艷竹，何佳偉

（廣州汽車集團股份有限公司汽車工程研究院，廣東廣州511434）

旋裝式機油濾清器止回功能失效原因分析

李艷竹，何佳偉

（廣州汽車集團股份有限公司汽車工程研究院，廣東廣州511434）

介紹旋裝式機油濾清器結(jié)構(gòu)和原理，闡述止回閥的重要性，同時簡要介紹國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)針對止回閥的技術(shù)要求和試驗。結(jié)合實踐經(jīng)驗，分析止回功能失效的原因。

旋裝式機油濾清器；止回閥；密封

0 引言

內(nèi)燃機使用過程中，機油被不斷輸送到各運動機件的摩擦表面，形成潤滑油膜，進行潤滑。機油中本身含有一定量的膠質(zhì)、雜質(zhì)；同時在發(fā)動機工作過程中，金屬磨屑的帶入、空氣中雜物的進入、機油氧化物的產(chǎn)生，使得機油中的雜物逐漸增多。若機油不經(jīng)過濾清，直接進入潤滑油路，就會將機油中含有的雜物帶入到運動副的摩擦表面，加速零件的磨損，降低發(fā)動機的使用壽命。為確保機油的清潔，發(fā)動機在潤滑系統(tǒng)中裝有機油濾清器。

機油濾清器位于發(fā)動機潤滑系統(tǒng)中。它的上游是機油泵，下游是發(fā)動機中需要潤滑的各零部件。其作用是濾除來自油底殼的機油中有害雜質(zhì)，以潔凈的機油供給曲軸、連桿、凸輪軸、增壓器、活塞環(huán)等運動副以及部分以機油作為工作介質(zhì)的閥件，起到潤滑、冷卻、清洗、防銹等作用，從而延長這些零部件的壽命并降低機械系統(tǒng)工作時的功率損耗。

目前大多數(shù)轎車的發(fā)動機使用旋裝式機油濾清器，這種濾清器是不可拆洗的一次性濾清器。

1 旋裝式機油濾清器的結(jié)構(gòu)與工作原理

圖1為某款旋裝式機油濾清器的結(jié)構(gòu)簡圖，進油口14（常見周布6或8個）和出油口1均加工在底板2上，底板與連接板4通過焊接連接，連接板與外殼5采用包邊密封連接，密封圈4安裝在連接板上的凹槽內(nèi)，起到與發(fā)動機缸體或缸蓋之間的密封作用；過濾組件包括濾芯6和固定濾芯的中心管7、上端蓋12、下端蓋11；支撐彈簧8將過濾組件壓緊在底板的內(nèi)側(cè)，起固定防松作用。

圖示形式的旋裝式機油濾清器通過出油口的內(nèi)螺紋安裝在發(fā)動機上，發(fā)動機工作時，機油經(jīng)機油泵加壓后從進油口進入濾清器，頂開止回閥片13（橡膠膜片）進入殼體與濾芯之間的內(nèi)腔 （小部分旋裝式機油濾清器無止回閥），并經(jīng)濾芯過濾后從中心管壁上的通孔流向出油口進入主油道。

旋裝式濾清器一般設(shè)置有旁通閥 （由彈簧10和閥片9組成），當(dāng)發(fā)動機冷啟動時機油黏度大或紙濾芯被雜質(zhì)堵塞，旁通閥片內(nèi)外兩側(cè)的壓差足以克服旁通閥彈簧的彈力時，機油不經(jīng)過濾芯，而通過旁通閥進入主油道，避免發(fā)動機由于缺少機油造成干摩擦。同時，旁通閥的開啟，有效地防止了高壓機油從密封圈處噴出而造成漏油。

2 止回閥的功能及工作原理

止回閥本質(zhì)上是一種單向閥，在旋裝機油濾清器中起重要作用，當(dāng)發(fā)動機停止工作時，能可靠地防止機油回流。如果止回閥的技術(shù)狀態(tài)不符合要求，可能使濾清器內(nèi)部的機油流失，導(dǎo)致發(fā)動機再次啟動時影響建立油壓的時間，此時由于缺少潤滑油而容易造成發(fā)動機零件的磨損。止回閥分出油口止回閥和進油口止回閥。

出油口止回閥，有阻止機油從濾清器的出油口向主油道及各摩擦副流動的功能。進油口止回閥，是防止機油從濾清器的進油口回流向機油泵和油底殼的單向閥。裝配上，止回閥片的內(nèi)圈通過過盈配合或壓緊的方式，與底板之間密封，閥片外沿則在自身彈力作用下輕壓在底板內(nèi)側(cè)，在發(fā)動機停止工作時，起到隔斷進油口與濾清器內(nèi)腔的作用。分析圖示止回閥片的受力，橡膠膜片內(nèi)外兩側(cè)油液壓強絕對值分別為：

p內(nèi)＝p－ρgΔh內(nèi)p外＝p－ρgΔh外

其中：p為大氣壓力，ρ為機油密度，g為重力加速度，Δh內(nèi)和Δh外分別為濾清器止回閥片下游油道的液面差和上游油道的液面差。

由于發(fā)動機結(jié)構(gòu)上的原因，通常上式中的Δh內(nèi)＜Δh外，故p內(nèi)＞p外，機油從進油口回流與向出油口流動的趨勢共同作用的結(jié)果是止回閥片內(nèi)側(cè) （圖示的下側(cè)）能受到機油正壓力，這有利于止回閥片與底板之間的密封，從而隔斷進油口與出油口間的流通，所以目前大部分旋裝式機油濾清器并不裝配出油口止回閥。

3 止回功能失效的原因分析

通過以上分析不難發(fā)現(xiàn)，在發(fā)動機停止工作時，只要旋裝式機油濾清器的進油口與出油口之間形成密封，就能實現(xiàn)止回功能。反之，若止回功能失效，則原因在于進出油口之間存在密封不良。

上面所說的 “失效”，指機油較快地回流，在發(fā)動機正常啟動間隔內(nèi)容易出現(xiàn)啟動時影響油壓建立時間的情況。JB／T 5088.1-2008對止回功能的要求是：在一定的試驗條件下，6h的回流 （滲漏）量不超過0.1L［1］；而蚌埠濾清器總廠企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)Q／FB3220-1998對JX0710A型旋裝式機油濾清器的止回功能要求為：在指定的試驗條件下，8h回流 （滲漏）量不超過30g［2］，顯然后者是相對合理的。

發(fā)動機停止工作時，濾清器進出油口之間的密封不良，導(dǎo)致了止回功能失效。對于止回閥試驗方法，JB／T 5088.2［3］及GB／T 8243.9［4］均是以一定的條件及試驗裝置進行，記錄滲漏量，在試驗中并未區(qū)分滲漏的原因。筆者結(jié)合對多款旋裝式機油濾清器的檢查、拆解和分析，發(fā)現(xiàn)止回功能失效并非全是止回閥的原因?？偨Y(jié)主要可能存在的滲漏原因如下：

（1）底板與連接板間隙滲漏

通常底板和連接板之間采用電阻焊的方式固接，焊點位于密封圈安裝槽內(nèi)，一般圓周方向均布6～8個。由于焊接后應(yīng)變或兩板材自身平面度和光滑度的原因，導(dǎo)致焊接后底板和連接板之間存在小間隙，該間隙的存在，使機油從濾清器內(nèi)腔（與出油口連通）與進油口 （圖示的底板上側(cè)）相通，造成機油回流，尤其在熱態(tài)時，機油流動性好，此處滲漏不容忽視。若此處滲漏存在，將剛拆下的機油濾清器放倒，即可發(fā)現(xiàn)舊機油除了從出油口流出，可能從進油口流出，還會從底板與連接板的間隙處滲出。優(yōu)化加工工藝，比如改善焊接工藝、焊接后進行鍛壓，有利于消除此處的間隙；對于單品的改善，可以采用涂布耐油密封膠的方法將上述間隙密封 （如漢高公司生產(chǎn)的LOCTITE 5900型密封膠，需固化后再裝到發(fā)動機上）。

（2）止回閥片材質(zhì)及結(jié)構(gòu)

止回閥片一般采用耐油橡膠制成，由于發(fā)動機工作溫度及氣候環(huán)境的因素，止回閥片材質(zhì)要求耐冷熱沖擊；同時要求在機油沖刷后不產(chǎn)生塑性變形。材質(zhì)差的閥片，可能出現(xiàn)低溫時發(fā)硬或裝機使用一段時間后變形，進而影響閥片與底板之間的正常接觸，引起機油回流。

橡膠膜片的結(jié)構(gòu)也是影響止回功能的因素之一，尺寸及結(jié)構(gòu)決定了橡膠膜片外沿與濾清器底板之間的接觸面積及裝配狀態(tài)下底板的壓力。另外，止回閥片還要求安裝固定無松動。實踐中，止回閥片材質(zhì)及結(jié)構(gòu)不良的機油濾清器，在拆下的舊件中，能從進油口很快倒出舊機油。

（3）安裝螺紋間隙滲漏

安裝螺紋間隙的滲漏，取決于出油口內(nèi)螺紋和安裝座外螺紋的配合，該情況較少出現(xiàn)，在螺紋配合正確時，滲漏量很小，但是，畢竟此處是普通螺紋配合，發(fā)動機長時間停止工作時，機油難免從螺紋配合之間滲漏回流，尤其是配合螺紋圈數(shù)較少的濾清器。

4 總結(jié)

發(fā)動機磨損多發(fā)于啟動初期的潤滑不良，選擇具有良好止回功能的機油濾清器，對發(fā)動機的保護尤為重要。研究止回功能失效的原因，能為機油濾清器的匹配選型及質(zhì)量改進提供實踐基礎(chǔ)。

【1】中華人民共和國國家發(fā)展和改革委員會.JB／T 5088.1-2008內(nèi)燃機旋裝式機油濾清器：第1部分：技術(shù)條件［S］.北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2008.

【2】蚌埠濾清器總廠.Q／FB3220-1998（蚌埠備QB）JX0710A旋裝式機油濾清器技術(shù)條件，1998.

【3】中華人民共和國國家發(fā)展和改革委員會.JB／T 5088.2-2008內(nèi)燃機旋裝式機油濾清器：第2部分：試驗方法［S］.北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2008.

【4】全國內(nèi)燃機標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會.GB／T 8243.9-2006內(nèi)燃機全流式機油濾清器試驗方法：第9部分：進、出口止回閥試驗［S］.北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2006.

Cause Analysis on Anti-drain Function Failure in Spin-on Lubricating Oil Filter

LIYanzhu，HE Jiawei
（Automotive Engineering Institute，Guangzhou Automobile Group Co.，Ltd.，Guangzhou Guangdong 511434，China）

The structure and principle of spin-on lubricating oil filter were introduced.The importance of anti-drain valve was expounded.The technical specifications and testaboutanti-drain valve in domestic standardswere introduced briefly.Combining the experience，the cause of anti-drain function failure was analyzed.

Spin-on lubricating oil filter；Anti-drain valve；Sealing

2014－01－20

李艷竹（1985—），男，工學(xué)學(xué)士，主要從事汽車可靠性試驗及整車故障診斷工作。E-mail：yzhli＠aliyun.com。