旋装式机油滤清器止回功能失效原因分析

李艳竹，何佳伟

（广州汽车集团股份有限公司汽车工程研究院，广东广州511434）

旋装式机油滤清器止回功能失效原因分析

李艳竹，何佳伟

（广州汽车集团股份有限公司汽车工程研究院，广东广州511434）

介绍旋装式机油滤清器结构和原理，阐述止回阀的重要性，同时简要介绍国内标准针对止回阀的技术要求和试验。结合实践经验，分析止回功能失效的原因。

旋装式机油滤清器；止回阀；密封

0 引言

内燃机使用过程中，机油被不断输送到各运动机件的摩擦表面，形成润滑油膜，进行润滑。机油中本身含有一定量的胶质、杂质；同时在发动机工作过程中，金属磨屑的带入、空气中杂物的进入、机油氧化物的产生，使得机油中的杂物逐渐增多。若机油不经过滤清，直接进入润滑油路，就会将机油中含有的杂物带入到运动副的摩擦表面，加速零件的磨损，降低发动机的使用寿命。为确保机油的清洁，发动机在润滑系统中装有机油滤清器。

机油滤清器位于发动机润滑系统中。它的上游是机油泵，下游是发动机中需要润滑的各零部件。其作用是滤除来自油底壳的机油中有害杂质，以洁净的机油供给曲轴、连杆、凸轮轴、增压器、活塞环等运动副以及部分以机油作为工作介质的阀件，起到润滑、冷却、清洗、防锈等作用，从而延长这些零部件的寿命并降低机械系统工作时的功率损耗。

目前大多数轿车的发动机使用旋装式机油滤清器，这种滤清器是不可拆洗的一次性滤清器。

1 旋装式机油滤清器的结构与工作原理

图1为某款旋装式机油滤清器的结构简图，进油口14（常见周布6或8个）和出油口1均加工在底板2上，底板与连接板4通过焊接连接，连接板与外壳5采用包边密封连接，密封圈4安装在连接板上的凹槽内，起到与发动机缸体或缸盖之间的密封作用；过滤组件包括滤芯6和固定滤芯的中心管7、上端盖12、下端盖11；支撑弹簧8将过滤组件压紧在底板的内侧，起固定防松作用。

图示形式的旋装式机油滤清器通过出油口的内螺纹安装在发动机上，发动机工作时，机油经机油泵加压后从进油口进入滤清器，顶开止回阀片13（橡胶膜片）进入壳体与滤芯之间的内腔 （小部分旋装式机油滤清器无止回阀），并经滤芯过滤后从中心管壁上的通孔流向出油口进入主油道。

旋装式滤清器一般设置有旁通阀 （由弹簧10和阀片9组成），当发动机冷启动时机油黏度大或纸滤芯被杂质堵塞，旁通阀片内外两侧的压差足以克服旁通阀弹簧的弹力时，机油不经过滤芯，而通过旁通阀进入主油道，避免发动机由于缺少机油造成干摩擦。同时，旁通阀的开启，有效地防止了高压机油从密封圈处喷出而造成漏油。

2 止回阀的功能及工作原理

止回阀本质上是一种单向阀，在旋装机油滤清器中起重要作用，当发动机停止工作时，能可靠地防止机油回流。如果止回阀的技术状态不符合要求，可能使滤清器内部的机油流失，导致发动机再次启动时影响建立油压的时间，此时由于缺少润滑油而容易造成发动机零件的磨损。止回阀分出油口止回阀和进油口止回阀。

出油口止回阀，有阻止机油从滤清器的出油口向主油道及各摩擦副流动的功能。进油口止回阀，是防止机油从滤清器的进油口回流向机油泵和油底壳的单向阀。装配上，止回阀片的内圈通过过盈配合或压紧的方式，与底板之间密封，阀片外沿则在自身弹力作用下轻压在底板内侧，在发动机停止工作时，起到隔断进油口与滤清器内腔的作用。分析图示止回阀片的受力，橡胶膜片内外两侧油液压强绝对值分别为：

p内＝p－ρgΔh内p外＝p－ρgΔh外

其中：p为大气压力，ρ为机油密度，g为重力加速度，Δh内和Δh外分别为滤清器止回阀片下游油道的液面差和上游油道的液面差。

由于发动机结构上的原因，通常上式中的Δh内＜Δh外，故p内＞p外，机油从进油口回流与向出油口流动的趋势共同作用的结果是止回阀片内侧 （图示的下侧）能受到机油正压力，这有利于止回阀片与底板之间的密封，从而隔断进油口与出油口间的流通，所以目前大部分旋装式机油滤清器并不装配出油口止回阀。

3 止回功能失效的原因分析

通过以上分析不难发现，在发动机停止工作时，只要旋装式机油滤清器的进油口与出油口之间形成密封，就能实现止回功能。反之，若止回功能失效，则原因在于进出油口之间存在密封不良。

上面所说的 “失效”，指机油较快地回流，在发动机正常启动间隔内容易出现启动时影响油压建立时间的情况。JB／T 5088.1-2008对止回功能的要求是：在一定的试验条件下，6h的回流 （渗漏）量不超过0.1L［1］；而蚌埠滤清器总厂企业标准Q／FB3220-1998对JX0710A型旋装式机油滤清器的止回功能要求为：在指定的试验条件下，8h回流 （渗漏）量不超过30g［2］，显然后者是相对合理的。

发动机停止工作时，滤清器进出油口之间的密封不良，导致了止回功能失效。对于止回阀试验方法，JB／T 5088.2［3］及GB／T 8243.9［4］均是以一定的条件及试验装置进行，记录渗漏量，在试验中并未区分渗漏的原因。笔者结合对多款旋装式机油滤清器的检查、拆解和分析，发现止回功能失效并非全是止回阀的原因。总结主要可能存在的渗漏原因如下：

（1）底板与连接板间隙渗漏

通常底板和连接板之间采用电阻焊的方式固接，焊点位于密封圈安装槽内，一般圆周方向均布6～8个。由于焊接后应变或两板材自身平面度和光滑度的原因，导致焊接后底板和连接板之间存在小间隙，该间隙的存在，使机油从滤清器内腔（与出油口连通）与进油口 （图示的底板上侧）相通，造成机油回流，尤其在热态时，机油流动性好，此处渗漏不容忽视。若此处渗漏存在，将刚拆下的机油滤清器放倒，即可发现旧机油除了从出油口流出，可能从进油口流出，还会从底板与连接板的间隙处渗出。优化加工工艺，比如改善焊接工艺、焊接后进行锻压，有利于消除此处的间隙；对于单品的改善，可以采用涂布耐油密封胶的方法将上述间隙密封 （如汉高公司生产的LOCTITE 5900型密封胶，需固化后再装到发动机上）。

（2）止回阀片材质及结构

止回阀片一般采用耐油橡胶制成，由于发动机工作温度及气候环境的因素，止回阀片材质要求耐冷热冲击；同时要求在机油冲刷后不产生塑性变形。材质差的阀片，可能出现低温时发硬或装机使用一段时间后变形，进而影响阀片与底板之间的正常接触，引起机油回流。

橡胶膜片的结构也是影响止回功能的因素之一，尺寸及结构决定了橡胶膜片外沿与滤清器底板之间的接触面积及装配状态下底板的压力。另外，止回阀片还要求安装固定无松动。实践中，止回阀片材质及结构不良的机油滤清器，在拆下的旧件中，能从进油口很快倒出旧机油。

（3）安装螺纹间隙渗漏

安装螺纹间隙的渗漏，取决于出油口内螺纹和安装座外螺纹的配合，该情况较少出现，在螺纹配合正确时，渗漏量很小，但是，毕竟此处是普通螺纹配合，发动机长时间停止工作时，机油难免从螺纹配合之间渗漏回流，尤其是配合螺纹圈数较少的滤清器。

4 总结

发动机磨损多发于启动初期的润滑不良，选择具有良好止回功能的机油滤清器，对发动机的保护尤为重要。研究止回功能失效的原因，能为机油滤清器的匹配选型及质量改进提供实践基础。

【1】中华人民共和国国家发展和改革委员会.JB／T 5088.1-2008内燃机旋装式机油滤清器：第1部分：技术条件［S］.北京：中国标准出版社，2008.

【2】蚌埠滤清器总厂.Q／FB3220-1998（蚌埠备QB）JX0710A旋装式机油滤清器技术条件，1998.

【3】中华人民共和国国家发展和改革委员会.JB／T 5088.2-2008内燃机旋装式机油滤清器：第2部分：试验方法［S］.北京：中国标准出版社，2008.

【4】全国内燃机标准化技术委员会.GB／T 8243.9-2006内燃机全流式机油滤清器试验方法：第9部分：进、出口止回阀试验［S］.北京：中国标准出版社，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

李艳竹（1985—），男，工学学士，主要从事汽车可靠性试验及整车故障诊断工作。E-mail：yzhli＠aliyun.com。