В процессе эксплуатации дизельного двигателя в результате прохождения топлива через ТНВД, форсунки, топливопроводы, датчики и т.д., а также некачественного топлива, используемого при заправке может происходить его загрязнение. Топливо, имеющее посторонние примеси приводит к повышенному износу или отказу деталей топливной аппаратуры, особенно прецизионных пар. В связи с этим в дизельной топливной аппаратуре применяется тщательная фильтрация топлива. Для очистки топлива применяются различные фильтры.
Топливные фильтры должны быть достаточно емкими, чтобы собирать большое количество отсеиваемых частиц и обеспечивать длительные интервалы между техническими обслуживаниями. Если фильтр забивается, подача топлива снижается, и мощность двигателя падает.
Система фильтрации топлива дизельных двигателей в большинстве случаев многоступенчатая. Обычно она состоит из следующих элементов: сетка топливозаборника в баке, фильтр-отстойник или сепаратор (фильтр грубой очистки, полнопоточный фильтр) и фильтр тонкой очистки. Также могут применяться комбинированные виды фильтров, например, сепаратор с фильтрующим элементом в общем неразборном корпусе и др.
Фильтр грубой очистки топлива (на примере ЯМЗ 236, 238) предназначается, главным образом, для фильтрации крупных частиц и представляет собой цилиндрический штампованный корпус 2 (рис. 7.176), соединенный фланцем 4 с крышкой 6. Для уплотнения между корпусом и крышкой установлена прокладка 5. Фильтрующий элемент 3 состоит из сетчатого каркаса, на который навит в несколько слоев хлопчатобумажный шнур. В торцовых поверхностях дна корпуса и крышки сделаны кольцевые выступы. При сборке они вдавливаются в фильтрующий элемент, чем обеспечивается его уплотнение в корпусе фильтра. Центрирование фильтрующего элемента при сборке фильтра осуществляется с помощью, направляющей крестовины 8, приваренной к дну корпуса.
Под действием разрежения, создаваемого топливоподкачивающим насосом, топливо поступает в наружную полость фильтра между корпусом и фильтрующим элементом. Проходя через фильтрующий элемент, оно очищается от механических примесей и попадает во внутреннюю полость фильтра. Далее очищенное топливо отводится через центральное отверстие в крышке по трубопроводу к топливоподкачивающему насосу. Фильтры грубой очистки могут устанавливаться как в топливном баке, так и вне его.
В двигателях ЯМЗ 536 вместо фильтра грубой очистки применяется полнопоточный фильтр-отстойник (рис. 7.177). Фильтр состоит из корпуса фильтра 3, ручного топливоподкачивающего насоса 5, сменного фильтра 2, влагоотделителя (водосборника) 7, подогревателя топлива 6 и датчика воды 1.
Фильтр устанавливается на автомобиле или автобусе в топливной системе в области магистрали низкого давления между топливным баком и штуцером подвода топлива к электронному блоку управления. За счет многослойной структуры фильтр отделяет воду и различные примеси от
протекающего дизельного топлива. Отделенная вода и примеси собираются в водосборнике 7 под сменным фильтром 2. Вода сливается через сливное отверстие, закрытое резьбовой пробкой 8. Датчик воды 1 предназначен для контроля уровня воды в водосборнике. Ручной топливоподкачивающий насос 5 обеспечивает возможность быстрого и простого удаления воздуха из фильтра и топливной системы, например, после технического обслуживания.
При эксплуатации транспортного средства в холодное время года сменный фильтр 2 может быть засорен в результате образования парафина в дизельном топливе. В современных системах питания дизельных двигателей, в целях предотвращения засорения топливного фильтра кристаллами парафина, устанавливаются топливные фильтры с электроподогревом или подогревом от температуры нагретого топлива системы высокого давления для нагревания топлива при низких температурах наружного воздуха. В фильтре предварительной очистки топлива ЯМЗ 536 в фильтр встроен подогреватель топлива 6 с напряжением 24 В и мощностью 350 Вт позволяет предотвратить засорение фильтра и служит для подогрева дизельного топлива. Подогреватель оснащен резистором с положительным температурным коэффициентом сопротивления и встроенным самозащитным тепловым реле. Включение и выключение осуществляются автоматически. Рабочая температура подогревателя — до достижения минимальной температуры фильтрации. При температуре плюс 5ºC подогреватель включается автоматически.
В системах питания дизельных двигателей легковых автомобилей, в целях предотвращения засорения топливного фильтра кристаллами парафина, устанавливаются топливные фильтры с подогревом от температуры нагретого топлива системы высокого давления и электроподогревом для нагревания топлива при низких температурах наружного воздуха.
Система обогрева топливного фильтра с подогревом от температуры нагретого топлива системы высокого давления (рис. 7.178) состоит из клапана предварительного нагрева, в котором имеется расширительный элемент (термостат) и находящийся под усилием пружины плунжер. Клапан предварительного нагрева отводит в зависимости от температуры топлива идущее в обратном направлении от насосов высокого давления и клапанов впрыска топливо в топливный фильтр или в топливный бак.
При температуре топлива ниже 5 °С термостат закрыт (рис. 7.178, а) и плунжер преграждает с помощью усилия пружины путь обратно в топливный бак. Таким образом, обратно идущее от насоса высокого давления, аккумуляторов высокого давления и форсунок теплое топливо подводится к топливному фильтру и находящееся там топливо нагревается. При температуре топлива выше 35 °С открывается (рис. 7.178, б) и идущее в обратном направлении топливо направляется прямо в бак.
В некоторых автомобилях может применяться термостат, регулирующий температуру топлива, расположенный вне топливного фильтра (рис. 7.179). В этой системе на холодном двигателе термоэлемент клапана сокращается и через золотник перекрывает канал слива обратного топлива в топливный бак. Возвращающееся от двигателя более тёплое топливо через внутренний канал в клапане подаётся непосредственно в напорную магистраль (минуя топливный бак). Тёплое топливо смешивается с идущим от топливного бака холодным и нагревает его, что предотвращает забивание топливного фильтра парафинами при низких температурах воздуха.
Может также применяться система обогрева топливного фильтра с электроподогревом, которая состоит из алюминиевых пластин 5 и биметаллического контактного выключателя (рис. 7.180). При высоких температурах окружающего воздуха биметаллическая пластина 3 выгибается и контакты находятся в разомкнутом состоянии и ток на систему обогрева топливного фильтра не подается (рис. 7.180, а). При температуре окружающего воздуха от +3°C до +8°C биметаллическая пластина распрямляется и контакты замыкаются (рис. 7.180, б). На систему обогрева топливного фильтра подается ток, и при помощи алюминиевых пластин происходит, подогрев топлива в топливном фильтре.
Фильтр тонкой очистки топлива расположен на топливной магистрали перед топливоподкачивающим насосом или ТНВД. Фильтрация происходит за счет протекания топлива через сменные фильтрующие элементы 3 (рис. 7.181), выполненные из прессованных материалов или многослойных синтетических микроволокон. Возможны также конструкции, состоящие из двух фильтров, соединенных либо параллельно для увеличения емкости, либо последовательно, что позволяет проводить ступенчатую очистку топлива или соединять в единый агрегат фильтры грубой и тонкой очистки. Все больше используются конструкции фильтров, в которых меняется только фильтрующий элемент.
Топливо может содержать влагу в виде капель воды или в виде эмульсии воды с топливом (например, конденсат, возникающий при перепадах температуры в топливном баке). Из-за различного поверхностного натяжения воды и топлива на фильтрующих элементах образуются капельки воды. Они накапливаются в водосборнике 8.