摘要：机油滤清器用来清除机油中的磨屑、尘土等机械杂质和胶状沉淀物，以减少机械零件的磨损，延长机油使用期，防止发生油路堵塞和烧轴瓦等严重事故。机油滤清器的性能好坏直接影响到柴油发电机的大修期限和使用寿命。对机油滤清器的基本要求是滤清效果好，通过阻力小，而这两者是相互矛盾的。为使机油既能得到较好的滤清又不致使通过阻力过大，一般柴油发电机润滑系统中装有几只滤清器，分别与主油道串联（柴油发电机全部循环机油都流过它，这种滤清器称为全流式）和并联（这种滤清器称为分流式）。本文围绕机油滤清器工作原理、类型区分、过滤材料及更换步骤四个方面，系统阐述过滤与分离的工作机理、粗滤器与精滤器的结构特点、旁通阀的保护作用、滤纸形态与多层梯度结构的设计要点，以及机油滤清器的规范更换流程，为柴油发电机的保养维护提供技术参考。
一、机油滤清器工作原理
机油滤清器是柴油机中的一个重要部件，它的作用是过滤机油中的杂质和污染物，确保机油的清洁度，保护柴油机的正常运转。其除尘能力如图1所示，阻力-流量曲线如图2所示。机油滤清器的工作原理主要包括过滤和分离两个过程。
1. 过滤过程
（1）滤芯的基本结构。机油滤清器通过其特殊的滤芯结构来实现对机油中杂质的过滤。滤芯通常由纤维素纤维和合成纤维等材料制成，具有较大的表面积和微小的孔隙。
（2）过滤的基本机理。滤芯能够有效地吸附和截留机油中的颗粒物、碎屑、沥青质等杂质。当机油通过滤芯时，这些杂质会被滤芯捕获并留在滤芯上，而相对较洁净的机油则通过滤芯进入柴油机。
（3）过滤精度的分级。按滤清能力不同，过滤可分为精滤（可除去直径为5～10μm的颗粒）、粗滤（可除去直径为20～30μm的颗粒）与集滤（只能滤掉较大颗粒的杂质）三个层次，分别承担不同精度要求的过滤任务。
（4）过滤效果的衰减规律。随着使用时间的延长，滤芯表面与内部截留的杂质逐渐增多，滤芯的通流面积减小，通过阻力增大，过滤效率下降，当阻力达到旁通阀开启压力时，机油将不经滤芯直接进入主油道。
2. 分离过程
（1）分离的基本机理。机油滤清器通过分离器来将机油中的水分和油泥等物质与机油分离开。分离器通常由特殊材料制成，能够有效地吸附水分和油泥等物质。
（2）分离的工作过程。当机油通过分离器时，水分和油泥会被吸附在分离器上，而相对较干净的机油则继续循环供给柴油机使用。
（3）离心分离的强化。在离心式精滤器中，机油在压力作用下从两个方向相反的喷孔中喷出，反作用力推动转子高速旋转，在离心力作用下将机械杂质抛向壁面，实现更彻底的分离。
3. 工作原理的整体意义
（1）保证机油清洁度。机油滤清器的工作原理可以保证机油的清洁度，提高柴油机的工作效率和使用寿命。
（2）杂质未滤除的危害。如果机油中的杂质和污染物不能被有效过滤和分离，它们会直接进入柴油机内部，与柴油机零部件摩擦产生磨损，同时还会堵塞柴油机的油路和冷却通道，导致柴油机过热、功率下降甚至损坏。
（3）过滤与阻力的平衡。滤清效果好与通过阻力小本身是相互矛盾的，实际设计中需通过多级滤清、合理选择滤材与增大过滤面积等方式实现两者的平衡。
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图1 机油滤清器除尘能力 |
图2 机油滤清器RF3257P滤纸材质流量曲线 |
二、机油滤清器的类型区分
机油滤清器按滤清方式又可分为过滤式和离心式两类。此外还有采用磁芯吸附金属磨屑作为辅助滤清措施。过滤式按其滤清能力的不同可分为精滤器（亦称细滤器，可除去直径为5～10μm的颗粒）、粗滤器（可除去直径为20～30μm的颗粒）、集滤器（只能滤掉较大颗粒的杂质）。过滤式机油滤清器按其结构形式的不同又可分为网式、刮片式、绕线式、锯末滤芯式、纸滤芯式及复合式等。图1所示为6缸机型柴油发电机所采用的机油滤清器，包括粗滤器和精滤器以及旁通阀。
1. 粗滤器
（1）基本结构。图3中左边组件为粗滤器，机油由机体油道经滤清器座上的切向矩形油道进入粗滤器体的锥形腔内高速旋转。
（2）工作原理。在离心力作用下，较大的杂质、脏物以及一小部分机油沿锥形腔壁挤向粗滤器座下端油路进入精滤器，而大部分在锥形腔体中心部分的清洁机油沿滤清器座的中间油孔进入主油道。
（3）结构特点。这种粗滤器不需滤芯，因而结构简单、维护方便。
（4）适用场合。粗滤器适用于机油中较大颗粒杂质的初步过滤，常与精滤器配合使用，形成分级过滤体系。
2. 精滤器
（1）基本结构。图3中右边组件为离心式精滤器，精滤器由转子外壳、转子体、转子轴和滤清器底座等组成。
（2）工作原理。由粗滤器分离出来的带有杂质的机油进入转子，转子上有两个方向相反的喷孔，当柴油发电机工作时，机油在压力作用下从两个喷孔中喷出，由于喷出机油的反作用力推动转子高速（一般情况下，在5000r/min以上）旋转，在离心力作用下，转子内腔中的机械杂质被分离出来，并被抛向壁面，而干净机油则从喷孔中喷出，然后流回到油底壳。
（3）性能特点。离心式精滤器分离效率高，可清除较小颗粒杂质，且无需更换滤芯，但需定期拆解清除转子内壁沉积物。
（4）适用场合。精滤器适用于对机油清洁度要求较高的场合，与粗滤器串联或并联使用，共同保障润滑系统油质。
3. 旁通阀
（1）工作原理。原理如图4所示。当滤清器中的滤芯由于杂质过多而被堵塞时，旁通阀就会打开，润滑油就会不经过滤芯而直接进入柴油机内进行润滑。
（2）设计目的。旁通阀就是为了紧急润滑而设计的，以不至于造成柴油机因没有润滑油而发生更严重的干磨损。
（3）常见结构。常见的旁通阀有两种结构，一种是在点焊或者铆合在下端盖上的，一种是置于上方的。
（4）使用提示。旁通阀开启后机油未经过滤直接进入主油道，虽保障了润滑不中断，但杂质也随之进入摩擦副，因此应在旁通阀开启后尽快更换滤清器。
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图3 机油滤清器组合结构图 |
图4 柴油机机油滤清器旁通阀 |
三、机油滤清器过滤材料
滤芯是机油滤的灵魂部件，其中的滤纸是整个机油滤中最主要的零件，滤纸的品质，决定了机油滤的质量水平。优质的滤纸具有良好的透气性、高过滤性、高储灰能力、抗脆化、抗变形及使用时间长的特性。
1. 滤纸形态
滤纸的材料如图5所示。常见滤纸在加工后由两种形态：瓦楞纸与平板纸。
（1）瓦楞纸是在造纸过程中将滤纸加工成波浪形，使滤纸在加工成星型状的滤芯后能使折与折之间能保证等同的间距，使机油能从滤纸的整个表面均匀通过，不会在某些密集的折间产生较大的阻力及低效的储存杂质能力。
（2）平板纸在折纸的过程中必须通过圆形滚筒上的凸包或插板机插板上的凸包在纸上形成均匀的凸起，使滤纸在加工成星型状的滤芯后能使折与折之间能保证等同的间距。
2. 过滤材料的多层梯度结构
（1）一般滤纸的进油面为毛面，见图6中的表层粗纤维，这种梯度结构能有效地拦截及储存机油里的杂质。
（2）在加工滤纸时（折纸工序）时，带有线条的光面（滤纸供应商出厂前会在滤纸的光面划上不同颜色的线条，以利于厂家生产时区别滤纸不同的面）在紧贴中心管的那一侧。
3. 滤纸的折宽、折数及面积计算
（1）滤纸折数计算
如果滤芯纸的内径（中心管外径）为40mm，则内径的展开尺寸为：
2×3.14×20=125.6mm
滤纸的厚度为0.7mm，则折与折之间的间隙设定为0.45mm，那每一折与该间隙相加为：1.85mm。
那么滤纸的折数=125.6/1.85=67折。考虑到产品使用一段时间后滤纸的鼓泡或瓦楞尺寸会有膨胀，所以在上述计算的折数值上必须要由修正，需要再减掉一些折数，建议调整为60折。一般的折数的公差定义为：+/-2。
（2）滤纸折宽计算
滤纸折宽可按下式计算：
式中：
—— 滤纸单折折宽，mm；
—— 端盖内径，mm；
—— 中心管外径，mm；
—— 装配间隙余量，mm。
这样可使滤纸外径与端盖内径之间保留约1mm 的间隙，确保滤芯能够顺利装入端盖，避免因尺寸过紧导致装配困难或滤纸变形。
（3）滤纸总面积计算
折数×折宽×高度×2.08
（4）滤纸有效过滤面积计算
折数×折宽×高度（去除上下端盖胶粘剂的厚度）×2.08
2.08是个经验系数，考虑到每折纸的顶部折弯处是有圆弧存在，所以增加0.08的倍数。
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图5 机油滤清器过滤材料纤维示意图 |
图6 机油滤清器过滤材料的梯度结构 |
四、机油滤清器的更换步骤
1. 准备工具
（1）足量的新机油：查看你的用户手册选择合适的粘度、性能和需要的机油数量。
（2）一个新的机油滤芯：大多数车辆使用不同型号、尺寸的旋转机油滤芯。（查看你的用户手册选择合适的型号和尺寸）。
（3）机滤扳手：这个是换机滤时必须的工具。
（4）手套：要图上的这种全棉的线手套。戴上手套首先防滑，其次防止烫伤。
（5）接油盆：也可以采用其他容器，这个是一定要用的，防止机油流的遍地都是而产生污染。
2. 拆装步骤
（1）取下放油螺塞，排放柴油机机油。
（2）排放完毕后，擦净放油螺塞。再装上放油螺塞，按下述要求拧紧。拧紧力矩：30N·m。
（3）用滤清器专用扳手拆下旧有机油滤清器，并予以废弃。
（4）拿出全新的滤芯，用柴油机机油涂抹在心机油滤清器的O形圈上。
（5）用手把新的机油滤清器拧在机油滤清器支座上，知道滤清器O形圈与安装表面接触，再用机油滤清器扳手将其拧紧。为了恰当地拧紧机油滤清器，注意识别滤清器O形圈与安装表面初始接触的精确位置。
（6）与安装表面接触后，用机油滤清器扳手再把滤清器拧紧3/4圈。拧紧力矩：15N·m。
注意：机油滤清器多种多样，但只有高品质的滤清器才能保证柴油机维护质量，所以机油滤清器必须使用优质正品。如使用不符合规格的机油滤清器，会造成柴油机漏油及机油污染。特别提醒在更换新品机油滤清器前必须更换气缸体上滤清器的橡胶垫圈。一般情况下，为减少对新加机油的污染，在更换机油时就要对机油滤清器进行更换，保证机油的性能得到最有效的发挥。
总结
在柴油发电机保养项目中，更换零部件是必不可少的。其中，更换最频繁的应该就是机油滤清器了，所以在更换机油的时候要一同更换机油滤清器。机油滤清器是柴油机中非常重要的一个部件，它通过过滤和分离的工作原理，保证机油的清洁度，保护柴油机的正常运转。正确选择和定期更换机油滤清器，对于柴油发电机的健康和寿命具有重要意义。
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