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）

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構和原理，闡述止回閥的重要性，同時簡要介紹國內標準針對止回閥的技術要求和試驗。結合實踐經驗，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、雜質；同時在發動機工作過程中，金屬磨屑的帶入、空氣中雜物的進入、機油氧化物的產生，使得機油中的雜物逐漸增多。若機油不經過濾清，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，降低發動機的使用壽命。為確保機油的清潔，發動機在潤滑系統中裝有機油濾清器。

機油濾清器位于發動機潤滑系統中。它的上游是機油泵，下游是發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，以潔凈的機油供給曲軸、連桿、凸輪軸、增壓器、活塞環等運動副以及部分以機油作為工作介質的閥件，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工作時的功率損耗。

目前大多數轎車的發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構與工作原理

圖1為某款旋裝式機油濾清器的結構簡圖，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，起到與發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側，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螺紋安裝在發動機上，發動機工作時，機油經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腔 （小部分旋裝式機油濾清器無止回閥），并經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置有旁通閥 （由彈簧10和閥片9組成），當發動機冷啟動時機油黏度大或紙濾芯被雜質堵塞，旁通閥片內外兩側的壓差足以克服旁通閥彈簧的彈力時，機油不經過濾芯，而通過旁通閥進入主油道，避免發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

止回閥本質上是一種單向閥，在旋裝機油濾清器中起重要作用，當發動機停止工作時，能可靠地防止機油回流。如果止回閥的技術狀態不符合要求，可能使濾清器內部的機油流失，導致發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側，在發動機停止工作時，起到隔斷進油口與濾清器內腔的作用。分析圖示止回閥片的受力，橡膠膜片內外兩側油液壓強絕對值分別為：

p內＝p－ρgΔh內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。

由于發動機結構上的原因，通常上式中的Δh內＜Δh外，故p內＞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果是止回閥片內側 （圖示的下側）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現，在發動機停止工作時，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，在發動機正常啟動間隔內容易出現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標準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。

發動機停止工作時，濾清器進出油口之間的密封不良，導致了止回功能失效。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，在試驗中并未區分滲漏的原因。筆者結合對多款旋裝式機油濾清器的檢查、拆解和分析，發現止回功能失效并非全是止回閥的原因。總結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，一般圓周方向均布6～8個。由于焊接后應變或兩板材自身平面度和光滑度的原因，導致焊接后底板和連接板之間存在小間隙，該間隙的存在，使機油從濾清器內腔（與出油口連通）與進油口 （圖示的底板上側）相通，造成機油回流，尤其在熱態時，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，即可發現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 （如漢高公司生產的LOCTITE 5900型密封膠，需固化后再裝到發動機上）。

（2）止回閥片材質及結構

止回閥片一般采用耐油橡膠制成，由于發動機工作溫度及氣候環境的因素，止回閥片材質要求耐冷熱沖擊；同時要求在機油沖刷后不產生塑性變形。材質差的閥片，可能出現低溫時發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。

橡膠膜片的結構也是影響止回功能的因素之一，尺寸及結構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，止回閥片材質及結構不良的機油濾清器，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，取決于出油口內螺紋和安裝座外螺紋的配合，該情況較少出現，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較少的濾清器。

4 總結

發動機磨損多發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量改進提供實踐基礎。

【1】中華人民共和國國家發展和改革委員會.JB／T 5088.1-2008內燃機旋裝式機油濾清器：第1部分：技術條件［S］.北京：中國標準出版社，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條件，1998.

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

【4】全國內燃機標準化技術委員會.GB／T 8243.9-2006內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：中國標準出版社，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，工學學士，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。