Центрифуги в системах смазки ДВС: повышение эффективности фильтрации и увеличение ресурса двигателя

Современные двигатели внутреннего сгорания (ДВС) предъявляют высокие требования к качеству системы смазки. Эффективная фильтрация масла является ключевым фактором, обеспечивающим надежную работу и длительный срок службы двигателя. Загрязнения, образующиеся в процессе работы, такие как продукты износа, окисления и сажа, негативно влияют на вязкость масла, ухудшают его смазывающие свойства и ускоряют износ деталей двигателя. В связи с этим, разработка и применение эффективных методов фильтрации масла представляет собой актуальную научно-техническую задачу.

Традиционные масляные фильтры, используемые в большинстве современных ДВС, основаны на принципе механической фильтрации и способны задерживать частицы размером 15–25 микрон. Однако, значительная часть загрязнений, особенно продукты окисления масла и нагарообразования, имеют меньший размер и проходят через стандартные фильтры, продолжая циркулировать в системе смазки и ухудшать её характеристики [3].

Проблематика заключается в необходимости повышения эффективности фильтрации масла для удаления мелких, трудноуловимых загрязнений, что позволит: снизить износ деталей двигателя, увеличить ресурс масла и интервалы замены, улучшить экологические показатели двигателя за счет более полного сгорания топлива и снижения выбросов [6, с. 15-18].

В качестве альтернативного или дополнительного метода фильтрации масла в ДВС может применяться центрифуга. Центрифуга представляет собой байпасный фильтр, через который пропускается часть масла, циркулирующего в системе смазки. Принцип действия центрифуги основан на использовании центробежной силы для разделения компонентов жидкости по плотности [4].

Центрифуга состоит из корпуса, ротора (барабана) и системы подачи и отвода масла. Масло подается в ротор, где под действием центробежной силы более плотные частицы (загрязнения) отбрасываются к стенкам ротора, а очищенное масло возвращается в систему смазки. Ротор приводится во вращение за счет реактивной силы струй масла, вытекающих из сопел, расположенных на его периферии. Конструкция центрифуги относительно проста и не требует сложного обслуживания [2; 5, с. 35-38].

Рис. Центрифуга в корабельной смазочной системе ДВС. Схема системы и общий вид в разрезе масляной центрифуги

К преимуществам центрифуги относят:

1. Удаление мелких загрязнений. Центрифуга эффективно удаляет частицы размером менее 10 микрон, которые не задерживаются стандартными фильтрами.
2. Высокая эффективность. Благодаря высокой центробежной силе центрифуга способна отделить даже коллоидные загрязнения.
3. Простота обслуживания. Очистка ротора центрифуги от накопившихся загрязнений не требует специальных инструментов и навыков.
4. Экологичность. Увеличение ресурса масла и снижение частоты замен способствует уменьшению количества отработанного масла и снижению негативного воздействия на окружающую среду.

К недостаткам центрифуги относят:

1. Размер и вес. Центрифуга обычно имеет большие габариты и массу по сравнению со стандартными фильтрами, что может ограничить её применение в компактных двигателях.
2. Сложность интеграции. Для установки центрифуги требуется модификация системы смазки двигателя.
3. Стоимость. Центрифуга обычно дороже стандартного фильтра.

Для расширения применения центрифуг в системах смазки ДВС необходимо:

1. Разработка компактных и легких конструкций. Использование современных материалов и оптимизация конструкции позволит уменьшить габариты и массу центрифуг, сделав их пригодными для установки на различные типы двигателей.
2. Интеграция с существующими системами смазки. Разработка модульных конструкций, позволяющих легко интегрировать центрифугу в существующую систему смазки без значительных изменений.
3. Автоматизация процесса очистки. Разработка автоматизированных систем очистки ротора центрифуги, позволяющих проводить обслуживание без разборки устройства.
4. Исследования и разработки. Проведение дальнейших исследований по оптимизации конструкции центрифуг, повышению их эффективности и снижению стоимости.
5. Использование сменных бумажных элементов. Внутренние поверхности ротора могут быть выстланы сменными бумажными элементами для облегчения очистки. Выбор материала и конструкции этих элементов требует отдельного исследования.

Применение центрифуг в системах смазки ДВС является перспективным направлением повышения эффективности фильтрации масла и увеличения ресурса двигателя. Несмотря на некоторые недостатки, центрифуга обладает рядом значительных преимуществ перед традиционными масляными фильтрами, особенно в плане удаления мелких загрязнений. Дальнейшие исследования и разработки, направленные на оптимизацию конструкции и интеграции центрифуг, позволят расширить их применение и внести существенный вклад в повышение надежности, экономичности и экологичности двигателей внутреннего сгорания [1; 7, с. 25-28].