Фильтр тонкой и грубой очистки топлива: устройство, очищение, замена

Несмотря на постоянное повышение стандартов качества, в дизельном топливе или бензине практически всегда присутствуют механические примеси и загрязнения (частицы коррозийных образований, грязь), наличие которых негативно отражается на работе двигателя автомобиля. Для их устранения, а также для защиты системы от попадания воды (конденсата) в камеру сгорания используются топливные фильтры. Отсутствие последних провоцирует преждевременный износ топливного насоса, а также форсунок системы впрыска.

Назначение, принцип работы

Топливный фильтр (или фильтр тонкой очистки) предназначен для удаления из поступающего в двигатель бензина (дизтоплива, газа) пыли, твердых частиц, осадка со дна бензобака, воды, парафинов и вообще всего лишнего, что болтается в топливной смеси и может повредить двигатель. Чем лучше фильтр – тем лучше очистится топливо, а значит, дольше проработает мотор без появления проблем.

Принципиальная схема инжекторного прямоточного фильтра

Место фильтра – между бензобаком и двигателем перед насосом (либо перед карбюратором в старых автомобилях). Через фильтрующий материал под давлением проходит бензин (дизтопливо), очищаясь от примесей перед дальнейшим использованием. В фильтрах для дизельных двигателей установлена еще и мембрана для отделения воды, а также система подогрева, которая обеспечивает текучесть дизтоплива при минусовых температурах.

Очистить мельчайшие поры фильтра от загрязнений ни в домашних, ни в промышленных условиях невозможно, поэтому при выработке ресурса (или раньше, при критическом загрязнении) фильтр просто меняют на новый, а старый сдают на утилизацию.

В чем же опасность грязи?

В моторах карбюраторного типа в силу вступает принцип эжектора, когда воздух с большой скоростью тянет за собой и горючее с небольшой скоростью. Вот почему при разработке жиклеров важно четкое соблюдение схем и зазоров. Расхождение на сотую долю миллиметра может иметь негативные последствия на работу системы в целом. В частности, меняется объем поступающего в систему воздуха, падает мощность, снижается приемистость и так далее.

Нельзя забывать о еще одной потенциальной проблеме — засорении инжектора (форсунки). Не секрет, что в моторах, работающих на дизельном топливе и бензине, топливная смесь и воздух смешиваются непосредственно в моторе. Сначала создается давление, благодаря которому топливная смесь поступает к силовому агрегату.

Например, в бензиновых моторах давление подачи составляет 10-20, а в дизельных 100-200 атмосфер. При этом объем подачи топлива регулируется контроллером. Как только управляющий орган подает соответствующий сигнал, открывается клапан инжектора с последующим распылением горючей смеси в камеру сгорания.

В дизельных моторах (как правило, старых версиях) применялся немного иной принцип подачи топливной смеси. В частности, главным действующим «лицом» был плунжерный насос, создающий необходимое давление. Что касается объема поступающего топлива, то выполнение этой работы берет на себя плунжерный механизм.

Но и это еще не все. Загрязненное топливо может создать проблемы для ГБЦ, забив промежутки между седлом и клапаном. Как следствие, образуется каверна и падает компрессия. При этом ухудшаются почти все характеристики силового узла — мощность, ресурс, «прожорливость» и так далее.

Так ли необходим фильтр? На что он влияет?

В первую очередь чистота бензина важна для форсунок инжекторного двигателя: их тончайшие отверстия забиваются отложениями парафинов, серы, пыли, грязи и другими «вкусностями». Далее следует ухудшение работы двигателя (ведь нужное количество топлива не поступает в цилиндр и не рассеивается должным образом), потери мощности, «троение», кода в одном из цилиндров форсунка выходит из строя, а после этого – дорогостоящий ремонт. Для систем с ТНВД (топливным насосом высокого давления) очистка проводится до поступления топлива в насос: тонкая подгонка деталей не выдерживает посторонних примесей. Покупка нового насоса тоже обходится в немаленькую сумму.

Засоренные форсунки

Если сравнивать качество европейского и украинского топлива, последнее будет далеко не в выигрыше: чистота нашего бензина такова, что ресурс хороших импортных фильтров вырабатывается почти в 2 раза быстрей, чем рассчитывал производитель. Примеси в бензине появляются как на этапе изготовления (марганец для увеличения октанового числа, сера и парафины из-за недостаточной очистки), так и на этапе перевозки (пыль, грязь). Немаловажным фактором будет и уровень самого завода: очистка бензина – дело тонкое и требующее современного дорогого оборудования. Качество топлива можно оценить самостоятельно, разобрав старый фильтр после замены, как это любят делать многие автовладельцы. Всё то количество грязи, которое собралось в фильтре, могло бы оказаться на поршнях, форсунках и стенках мотора.

Но, как бы там ни было, топливные фильтры ставятся абсолютно на все автомобили во всем мире: каким бы чистым ни был бензин, а дополнительная защита не помешает. У нас же хороший фильтр – не мера предосторожности, а жизненная необходимость.

Каждый второй производимый транспорт в Германии работает на дизеле

Турбокомпрессоры, которые могут изменять форму внутренних турбин, что является стандартом для проектировщиков, и улучшения высокого крутящегося момента, сделали наследие Дизеля нужным и на современном рынке автопрома. Скептики заблуждаются, когда считают, что такие моторы источник грязи, громкого шума, неэкономичности и общего загрязнения окружающей среды это давно в прошлом. Специальные механизмы обрабатывают выхлопные газы на уровне соответствия стандартам Euro-6. И если по состоянию на 1997 год лишь 22% транспорта были на дизеле, то теперь их продано свыше 60%. И на 2022 год есть большие перспективы развития этого моторчика, объединив его с электроникой. Эту инновацию воплотили в жизнь в моделях Peugeot 3008_Hybrid4 и во многих других. Рудольф Дизель не имел представления о том, какое будущие у его выдумки, но запись из личного дневника подтверждает, что он высоко верил в потенциал изобретения. Что же такого в его творении, что ценят водители со всего мира?

Виды топливных фильтров

Первой в системе фильтров идет грубая очистка: обычная густая сетка, установленная внутри бензобака, предназначенная для отсеивания особо крупных частиц.

Дальше находится фильтр тонкой очистки, о котором, собственно, и идет речь: в нем задерживаются тонкие частички, которые, тем не менее, могут засорить форсунки инжекторного или дизельного двигателя.

Для разных видов топлива делаются разные фильтры: есть разновидности для бензина, дизтоплива, газа.

По расположению различают следующие топливные фильтры:

• Погружные фильтры, находящиеся в топливном баке. Это цельная конструкция, в которую подключается бензонасос, фильтр-сетка грубой очистки и датчик уровня топлива.

Погружные фильтры

• Магистральные фильтры, которые включаются в топливную магистраль на участке от бензобака до насоса. Если в конструкции автомобиля предусмотрен магистральный фильтр, то предварительная очистка топлива проводится непосредственно в бензобаке (мелкоячеистая сеточка, задерживающая крупные частицы до попадания их в фильтр тонкой очистки)

В зависимости от типа двигателя различают:

• Фильтры для карбюраторных систем, не требовательных к качеству бензина. Такие фильтры имеют самую простую конструкцию, позволяющую задерживать 60 и более процентов частиц размером до 15 мкм.

• Фильтры для инжекторных двигателей, чувствительных к чистоте бензина. Они имеют более сложную конструкцию, прочный корпус и могут задерживать загрязнения до 10 мкм в размере.

• Фильтры для дизельных двигателей, требующих высококачественного топлива, способные задерживать не только мельчайшие частички, но и воду, и парафины. Лучшие современные фильтры способны удалять до 95% загрязнений размером до 5 мкм!

• Фильтры для автомобилей с ГБО, поскольку сжиженный газ тоже не отличается особой чистотой.

Покупка нового элемента

Выбирая этот пункт, обязательно обратите внимание на следующие параметры:

• уровень фильтрации. Если его будет недостаточно, а вместе с топливом в систему попадут и крупные частицы, это очень быстро приведет к выходу двигателя из строя;
• площадь фильтрующего элемента, а также наличие резинового уплотнителя, закрывающего вход в сам фильтр. Если такового нет, заменить эту деталь будет очень хлопотно.

В зависимости от топливной системы фильтры тонкой очистки делятся на:

• карбюратор, допустимая степень очистки 15-20 микрон (мельчайшие частицы пройдут в эту систему, но не навредят системе подачи топлива в двигатель);
• инжектор, более тонкая степень очистки, 5-10 мкм (в таких системах требования к максимально допустимому размеру загрязнения выше, т.е инжектор может забиваться более крупными частицами, поэтому отверстия в фильтре меньше);
• дизельные двигатели способны не только задерживать очень мелкие твердые частицы (менее 5 мкм), но и удалять влагу, что для дизеля очень важно.

При покупке важно сообщить продавцу марку и год вашего автомобиля, чтобы правильно подобрать фильтр. По большей части, если конкретного товара для вашего случая не нашлось, то можно подобрать что-то взаимозаменяемое. Но бывают случаи, когда это невозможно, поэтому проверьте эту информацию в руководстве по эксплуатации вашего автомобиля.

Тонкость отсева

Тонкость отсева – показатель количества (в процентном соотношении) частиц определенного размера, которое задерживает фильтр.

По уровню различают среднюю, номинальную и абсолютную тонкость отсева с уточнением размера частиц.

• Средняя означает, что фильтр задерживает 50% частиц определенного размера;
• Номинальная – отсев 95% частиц;
• Абсолютная – полный отсев, фильтр задерживает 100% частиц.

В характеристиках фильтра этот показатель указывается так: «Номинальная тонкость отсева 15 мкм», и это означает, что фильтр задерживает до 95% частиц размером до 15 мкм.

Современные фильтры разрабатываются в соответствии с жесткими экологическими стандартами, и номинальная тонкость отсева в них может составлять 6 мкм, 4 мкм и меньше. Такая фильтрация важна в первую очередь для дизельных двигателей, более чувствительных к чистоте топлива, и в то же время более опасных для окружающей среды, чем бензиновые. Чем лучше очистка топлива – тем меньше вредных выхлопов.

Конструкция фильтра

Самые простые фильтры делаются для старых карбюраторных двигателей: внутри корпуса (часто прозрачного, чтобы визуально контролировать степень заполнения) устанавливается фильтрующий элемент – специальная бумага, сложенная звездообразной шторкой. Через впускной патрубок бензин поступает в корпус фильтра, проходит через бумагу и поступает в выпускной патрубок. Такой системы вполне достаточно для не требовательных к качеству бензина автомобилей.

Инжектроные двигатели гораздо чувствительней к качеству очистки, и давление топлива в системе на порядок выше. Они состоят из прочного корпуса (металл или качественный пластик) и хорошего фильтрующего материала (бумага складывается звездообразно или наматывается по спирали, второй вариант лучше по качеству фильтрации).

Схема прямоточного инжекторного фильтра

Дизельные двигатели наиболее требовательны к качеству топлива, а значит, и фильтры для них имеют самую сложную конструкцию: не только отделение твердых частиц, но и удаление воды, парафинов, серы и других включений.

Схема дизельного фильтра с отделением воды

Для достижения высоких показателей фильтрации используется особый материал, ячейки которого расположены не равномерно, а с уменьшением размера от поверхности в глубину: более крупные частицы задерживаются в верхних слоях, более мелкие – в глубоких. Такая внутренняя структура намного продлевает срок эксплуатации фильтра, т.к. он меньше забивается и дольше может пропускать топливо в нужном объеме.

Особенности исполнения

По способу исполнения различают прямоточный, накручиваемый и фильтр-патрон.

Прямоточные фильтры применяются в карбюраторных и инжекторных бензиновых системах. На входе и выходе установлены патрубки, с помощью которых фильтр включается в топливную систему. Бензин поступает в корпус, проходит от наружных стенок до центра через фильтрующий элемент и направляется для дальнейшего использования. Патрубки могут находиться как на одной стороне фильтра (в крышке), так и с противоположных сторон.

Накручиваемые фильтры имеют резьбовое соединение, с помощью которого подключаются в топливную магистраль. Вход топлива осуществляется через больший диаметр с отверстиями по окружности, выход – через центральный меньший. Такие фильтры рассчитаны на высокое давление и изготавливаются в прочном металлическом корпусе или пластиковом с металлической крышкой.

Фильтр-патрон состоит из металлического кожуха (стакана) и сменной сердцевины с фильтрующей частью. Фильтрующий элемент можно приобрести отдельно, и таким образом сэкономить при регулярных заменах топливного фильтра.

В фильтрах для инжекторных двигателей предусмотрена система регулировки давления топлива: дополнительный отводящий патрубок в бензобак, по которому излишки бензина выводятся из системы. В дизельных двигателях фильтры удаляют также воздушные пузырьки, и в их конструкции предусмотрен выпускной клапан для стравливания лишнего воздуха.

В дизельных фильтрах емкость (часто прозрачная) для сбора воды имеет дренажный клапан, через который скопившуюся воду можно слить из фильтра.

Таким образом, современных топливный фильтр эволюционировал от простейшего устройства до саморегулирующейся системы, необходимой для долгой и качественной работы двигателя.

Эксплуатация топливного фильтра

Собственно, эксплуатация не требует от автовладельца особого внимания: все требования сводятся к покупке качественного фильтра, правильной установке и своевременной замене. Для дизельных автомобилей могут устанавливаться фильтры с отстойником для воды, тогда нужно время от времени сливать из них скопившийся конденсат через специальный клапан.

Поскольку модель фильтра зависит от модели двигателя (на автомобилях одной марки могут быть установлены разные двигатели, а значит, нужны и разные фильтры для них) и его объема (больше объем двигателя – больше и объем фильтра), регламент замены указывается в сервисной книжке. При прохождении ТО топливный фильтр меняют как один из расходных материалов.

В среднем фильтр для бензиновых инжекторных двигателей имеет ресурс до 40 тыс. км. Для дизельных фильтров ресурс зависит от способа укладки фильтрующего элемента: радиально-складчатая «звездочка» прослужит примерно 24 тыс. км, а спиральная намотка имеет ресурс намного больше – до 40 тыс. км.

На ресурс фильтра влияют несколько факторов:

• Качество бензина, чем чище бензин – тем дольше фильтр будет полноценно работать.
• Качество самого фильтра. Фильтрующий элемент (специальная бумага) производится всего несколькими крупными специализированными заводами, на которые поступают заказы от производителей фильтров. Совокупность исполнения всех частей (корпус, крышка, фильтрующая сердцевина, патрубки и т.д.) определяет и ресурс работы самого фильтра, ведь помимо засора он может протечь, треснуть и преподнести другие неприятные сюрпризы.
• Смена летнего дизтоплива на зимнее и наоборот. Парафины, скапливающиеся в фильтре, намертво его забивают, приводя в негодность, поэтому переход на зимнее топливо – одно из условий бесперебойной работы топливной системы.

Парафины в топливном фильтре

• Нештатные ситуации, возникающие во время эксплуатации автомобиля. Например, в фильтре может замерзнуть водяной конденсат и таким образом вывести из строя пористый наполнитель.
• Некачественный бензин. Примеси, которые иногда добавляются в топливо, разъедают фильтрующий элемент, приводя его в полную негодность за очень короткое время. Именно поэтому большинство водителей предпочитают заправляться на АЗС крупных фирм, следящих за качеством топлива.

На дизельных автомобилях дополнительно может быть установлен подогреватель для фильтра: в зимнее время топливо загустевает во время стоянки до образования плотного геля, и для облегчения запуска двигателя на фильтр устанавливаются предпусковые подогреватели, нагревающие дизтопливо до температуры выше точки застывания парафинов.

Дизельный фильтр с подогревателем

Как отличить подделку

Многие расходные материалы, используемые в автомобилях, подделывают. Топливные фильтры не являются исключением. Причем подделки встречаться не только дорогих брендов, но и изделий из средней и даже низшей ценовой категории. Как правило, контрафакт производится на территории Китая или даже Российской Федерации. Чтобы свести к минимуму риск покупки поддельных фильтров, необходимо следовать нескольким простым правилам:

• Внешний вид фильтра. Все оригинальные производители заботятся о качестве изготовления корпуса и фильтрующего элемента упомянутых изделий. Соответственно, перед покупкой необходимо внимательно осмотреть корпус фильтра. Он должен быть изготовлен аккуратно. Желательно, чтобы на корпусе имелась информация об технических параметрах фильтра, гравировка/штамповка, логотип производителя.
• Внешний вид упаковки. Хорошие производители расходных автомобильных материалов никогда не экономят на качестве упаковок для своих изделий. Так что, на оригинальной коробке печать всегда будет качественной. Это касается полиграфии, рисунков, шрифтов (они не должны быть «поплывшими»). Не допускается наличия в описании грамматических ошибок и/или присутствия в нем инородных символов, например, иероглифов. Логотип на упаковке всегда должен соответствовать производителю или фирме-упаковщику.

• Наличие прокладок. Так, оригинальные топливные фильтры обычно всегда комплектуют дополнительными прокладками (где это необходимо), обеспечивающими герметичность топливной системы. Они выполнены из специальной топливостойкой резины. Хотя этот факт зависит от конкретного производителя и при покупке нужно читать комплектацию упаковки.
• Цена. Нельзя покупать откровенно дешевые топливные фильтры, поскольку они либо будут очень низкого качества, либо же являются попросту откровенной подделкой. Имеет смысл приобретать продукцию из среднего или высшего ценового диапазона. Особенно это актуально для инжекторных двигателей машин бизнес класса и автомобилей, оснащенных дизельными моторами. Сэкономив один раз на фильтре, автовладелец в будущем может столкнуться с дорогостоящими ремонтами элементов двигателя, в частности, его топливной системы.
• Торговые точки. Лучше пользоваться услугами проверенных магазинов, имеющих все разрешительные документы на право проведения торговли. Кроме этого, желательно, чтобы торговая точка была официальным представителем того или иного производителя топливных фильтров. Избегайте сомнительных торговых точек с малым количеством товара.

Все лидирующие производители фильтров защищают свою оригинальную продукцию с помощью современных технологий. Существует много подобных вариантов, начиная от отправки SMS сообщений с кодом на упаковке до проверки оригинальности по QR-коду с посещением официального сайта производителя. Такие подходы практически исключают возможность покупки поддельной продукции.

Признаки засора или выхода из строя топливного фильтра

Неисправность фильтра проявляется в лучшем случае уменьшением подачи топлива:

• Увеличивается расход бензина;
• «Троение» — не работает один из цилиндров двигателя;
• Падает мощность мотора, что становится заметно во время разгона или движения в горку. Это достаточно опасная ситуация на трассе, когда вместо обгона идущей впереди машины получается «синхронное катание» из-за невозможности набрать скорость;
• Автомобиль внезапно глохнет во время движения или на светофоре;
• Двигатель не заводится вообще.

Если причиной стал засор топливного фильтра, эти неисправности легко устраняются простым ТО. Есть и худшие варианты: если фильтр оказался некачественным или внутренняя структура повреждена, неочищенный бензин будет поступать в ТНВД и мотор, приводя к более серьезным проблемам. Это будет слышно по работе насоса (шум во время движения) и двигателя (то же самое «троение», вибрация и падение мощности).

Какая периодика замены

В среднем варианте производители рекомендуют заменять фильтры по прохождении 30 000 км пробега. Многие автовладельцы путём опытных наблюдений также пришли к этой цифре пробега.

Симптомами к тому, что нужно сменить фильтр могут являться:

• Троение
• И глушение двигателя

Конечно не всё может быть именно так. Когда заправку делать на заправочных станциях известных своим высоким качеством топлива, придерживаться неспешной манеры вождения, нечасто ездить по сельским дорогам, тогда можно во многом увеличить периодику смены фильтра. Но сделать так на деле выходит нечасто.

Выбор топливного фильтра

Фильтр на автомобиль ставится только тот, что строго соответствует параметрам двигателя, ни лучше, ни хуже. Для карбюраторных систем не подойдут инжекторные фильтры, и если очень хочется получить качественную фильтрацию, нужно выбирать фильтр выше качеством, но соответствующего типа.

Ориентироваться при выборе нужно на марку двигателя и технические параметры: внешний и внутренний диаметр, диаметры впускного и выпускного патрубков, габаритные размеры корпуса. При покупке стоит обратить внимание и на комплектность фильтра: многие производители добавляют запасные уплотнительные кольца, которые при замене фильтра будут далеко не лишними.

В среднем, чем больше объем двигателя – тем больше будет и объем фильтра, и его пропускная способность.

Осмотр отработанного фильтра

Состояние снятого фильтра может о многом сказать автовладельцу:

• В гофре фильтра много черной пыли – наличие в бензине марганцевых добавок;

• Фильтр весь забитый грязью – в топливе большой процент смол, асфальтенов;
• Черная слизь на фильтрующем элементе – в топливе грибок или бактерии;
• Волнообразное искривление гофрированного элемента – в топливе большое количество воды.

Но состояние наружной стороны не так важно, как вид фильтра внутри центрального канала: если на внутренней стороне отсутствуют отложения, а бумага изнутри чистая, значит, фильтр вполне справлялся со своей задачей.