فیلتر های آبگیر

یکی از مشکلات رایجی که می‌تواند به موتور و سایر اجزاء خودرو آسیب جدی برساند وجود آب در سوخت موتور های احتراق داخلی است. آب از هر طریقی وارد سوخت شده باشد باید تا جای ممکن از سوخت جداسازی شود، خصوصا که سیستم های پیشرفته تزریق سوخت با فشار تزریق تا 2500 بار، نسبت به سیستم های مکانیکی ساده نیاز بیشتری به خلوص سوخت دارند. همچنین چالش دیگر ترکیب سوخت‌های دیزل مدرن است که در سال‌های اخیر تغییرات زیادی کرده است، این سوخت ها حاوی گوگرد بسیار کمی هستند و نسبت‌های بالاتری از سوخت زیستی و مواد افزودنی دارند. این تغییرات در سوخت منجر ماندگاری بیشتر قطرات آب بسیار کوچک در سوخت می شود و نیاز به یک فناوری جدید برای جداسازی آب دارد.

در مورد سوخت ها، به طور کلی، بنزین به دلیل ساختار مولکولی و روش تولید، نسبت به گازوئیل، تمایل کمتری به جذب و نگهداری آب دارد. بنزین ترکیبی از هیدروکربن‌های سبک‌ است و به دلیل قطبیت بسیار پایین مولکول های آن تمایلی به جذب مولکولهای قطبی آب ندارد. همچنین در فرآیند تولید بنزین، مراحل تصفیه و جداسازی بیشتری انجام می‌شود که باعث کاهش میزان آب و سایر ناخالصی‌ها در محصول نهایی می‌شود. این به این معنی است که معمولاً مقدار آب موجود در بنزین بسیار کمتر از گازوئیل است.

حتی با کیفیت ترین نوع گازوئیل ممکن است حاوی مقداری آب باشد، این مقدار آب می تواند به یکی از دلایل زیر وارد سوخت شود:

تغییرات دمایی: در محیط‌های مرطوب با تغییر دما و سرد شدن هوا، رطوبت موجود در هوا تقطیر شده و به صورت قطرات آب از دیواره های مخزن به داخل سوخت نفوذ می کند.

مخازن ذخیره‌سازی: اگر مخازن ذخیره‌سازی سوخت به درستی آب‌بندی نشده باشند، آب باران یا رطوبت می‌تواند وارد آن‌ها شود و سوخت را آلوده کند.

جابجایی سوخت: ممکن است به هر دلیلی از مخازن آلوده و حاوی آب برای انتقال سوخت استفاده شود.

یکی از عواملی که می تواند تاثیر زیادی بر میزان آب موجود در سوخت داشته باشد میزان رطوبت و دمای محیط است. هر چه رطوبت نسبی محیط بیشتر باشد، تمایل سوخت به جذب رطوبت از محیط افزایش می‌یابد. این مسئله به ویژه در مورد سوخت‌هایی که در مخازن باز یا با تهویه نامناسب نگهداری می‌شوند، صدق میکند.

در زمان سرد شدن هوا و یا در ساعات سرد شبانه روز میزان تقطیر رطوبت موجود در هوا بیشتر شده و قطرات بیشتری از دیواره های مخازن وارد سوخت می شود.

تاثیر وجود آب در سوخت خودرو دیزل

در صورت وجود آب در سوخت علائم رایج آن به این شرح می باشد:

مشکل در در زمان روشن شدن خودرو: یکی از اولین علائم وجود آب در سوخت، مشکل در زمان روشن شدن خودرو، به خصوص در هوای سرد است. میزان قابل توجه آب در سوخت میتواند باعث کاهش قدرت موتور در زمان استارت اولیه شود و روشن شدن موتور را با مشکل مواجه کند همچنین ممکن است در دماهای پایین باعث یخ‌زدگی در سیستم سوخت ‌رسانی شده و مانع از رسیدن سوخت به موتور می‌شود.

کاهش شتاب خودرو: وجود آب در سوخت باعث کاهش قدرت موتور و در نتیجه کاهش شتاب خودرو می‌شود. لرزش موتور: آب می‌تواند باعث نوسانات در احتراق سوخت شده و در نتیجه باعث لرزش موتور شود.

افزایش مصرف سوخت: آب یک عامل مضر برای احتراق است و باعث کاهش توان موتور می شود، در نتیجه موتور برای تولید نیروی مورد نیاز به سوخت بیشتری نیاز دارد.

دود سیاه یا سفید از اگزوز: وجود آب در سوخت می‌تواند باعث تغییر رنگ دود خروجی از اگزوز شود.

بوی غیرعادی از اگزوز: بوی سوخت یا بوی ترشیدگی از اگزوز می‌تواند نشان دهنده وجود آب در سوخت باشد.

روشن شدن چراغ چک خودرو: در برخی موارد، وجود آب در سوخت می‌تواند باعث روشن شدن چراغ چک موتور شود.

همچنین آب موجود در سوخت مشکلاتی را برای موتور خودرو به همراه خواهد داشت. برخی از این مشکلات به این شرح است:

زنگ‌زدگی و خوردگی: آب باعث زنگ‌زدگی و خوردگی قطعات فلزی سیستم سوخت‌رسانی از جمله پمپ سوخت، انژکتورها و لوله‌های سوخت می‌شود.

افزایش رسوبات: آب می‌تواند باعث افزایش تشکیل رسوبات در موتور شود. این رسوبات می‌توانند روی شمع‌ها، سوپاپ‌ها و سایر قطعات موتور جمع شده و عملکرد آن‌ها را مختل کنند.

جداسازی آب از سوخت

فیلترهای آبگیر از مفهوم آبگریزی، همچنین از تفاوت بین مولکول های آب و سوخت برای جداسازی آب از سوخت استفاده می کنند. تفاوت در قطبیت، اندازه و نیروهای بین مولکولی بین آب و سوخت، امکان جداسازی این دو سیال را در فیلترهای آبگیر فراهم می‌کند.

مواد آبگریز موادی هستند که مولکولهای آنها غیر قطبی هستند. به طور ذاتی مواد قطبی تمایلی به چسبدن به مواد غیر قطبی را ندارد و این امر از چسبیدن مولکول های قطبی آب به این مواد جلوگیری می کند. مدیا هایی که برای کاربرد آبگیری استفاده می شوند باید از نوع آبگریز باشند و توسط لایه آبگریز شیمیایی یا پاشش الیاف پوشانده شده باشند.

مولکول آب از دو اتم هیدروژن و یک اتم اکسیژن تشکیل شده است. این مولکول قطبی است، به این معنی که یک سمت آن بار مثبت و سمت دیگر آن بار منفی دارد. این قطبیت باعث می‌شود که مولکول‌های آب به یکدیگر بچسبند و پیوندهای هیدروژنی ایجاد کنند. این پیوندها باعث می‌شود که مولکول‌های آب به صورت گروهی عمل کنند و از هم جدا شدن آن‌ها برای عبور از سوراخ های توری دشوارتر باشد. مورد بعدی کشش سطحی مولکول های آب است.آب دارای کشش سطحی بالایی است، این بدان معناست که سطح آب مانند یک غشاء عمل می‌کند و مانع از نفوذ اجسام خارجی به داخل آن می‌شود. این کشش سطحی نیز در جلوگیری از عبور آب از سوراخ‌های ریز توری نقش دارد.

سوخت دیزل ترکیبی از هیدروکربن‌های سنگین است که عمدتاً از اتم‌های کربن و هیدروژن تشکیل شده‌اند.مولکول‌های سوخت قطبیت بسیار کم و پیوندهای بین مولکولی ضعیفی دارند. بنابراین مولکول‌های گازوئیل راحت‌تر از هم جدا شده و از سوراخ‌های توری عبور می‌کنند. همچنین مولکول‌های گازوئیل به طور کلی کوچکتر از مولکول‌های آب هستند. این بدان معناست که مولکول‌های گازوئیل به راحتی می‌توانند از سوراخ‌های ریز توری عبور کنند، در حالی که مولکول‌های آب به دلیل اندازه بزرگ‌تر، به سختی می‌توانند از این سوراخ‌ها عبور کنند.

آب در سوخت حل نمی‌شود و به صورت قطرات جداگانه در ته مخزن جمع می‌شود. به دلیل قطبیت و تمایل به تشکیل پیوندهای هیدروژنی، مولکول‌های آب تمایل دارند به هم بچسبند و قطرات بزرگ‌تری را تشکیل دهند. این قطرات نمی توانند از مدیای فیلتر عبور کنند و در قسمت بیرونی المنت فیلتر جمع می شوند. قطر منافذ مدیای فیلتر های آبگیر باید مقداری باشد که جلوی عبور قطرات آب را بگیرد و  همزمان ذرات سوخت بتوانند از آن عبور کند.

انواع فیلتر های آبگیر

عموما دو نوع فیلتر برای جداسازی آب از سوخت در خودروهای دیزل استفاده می شود

• فیلتر آبگیر تک مرحله ای

در این نوع فیلتر، تنها وظیفه فیلتر جداسازی آب از سوخت می باشد، مدیای این نوع فیلتر یا از نوع آبگریز می باشد و یا توسط مواد شیمیای و یا الیاف ریز آبگریز پوشش داده شده است. المنت فیلتر داخل محفظه فیلتر قرار دارد و ذرات آب که توسط مدیا از سوخت جدا می شوند در قسمت پایین محفظه جمع شده و به صورت اتوماتیک و یا دستی از فیلتر خارج و تخلیه می شود.

• فیلتر آبگیر سه مرحله ای

این نوع فیلتر، سوخت از سه لایه عبور می کند، در مرحله اول، محیط فیلتر به طور قابل اعتماد ذرات خاک جامد را از سوخت دیزل حذف می کند. مرحله دوم فیلتر از یک مدیای ادغام کننده قطرات آب استفاده می کند. در این مرحله حتی ریزترین قطرات آب را در مخلوط سوخت/آب با هم ترکیب می کند تا قطرات بسیار بزرگتری را تشکیل دهد. در مرحله سوم، یک توری آبگریز جلوی عبور قطرات آب را می گیرد و تضمین می کند که قطرات بزرگ شده وارد سیستم تزریق نمی شوند. جاذبه باعث می شود که آب جدا شده در یک محفظه جمع آوری آب در ماژول فیلتر جمع شود. یک سنسور به محض اینکه نیاز به تخلیه دستی یا اتوماتیک آب باشد، سیگنال می دهد.

این نوع تا پایان دوره کارکرد و زمان سرویس فیلتر بیش از 90 درصد از قطرات آب موجود در سوخت را جدا می کند، حتی در مورد قطرات ریز آب تا 10 میکرومتر. این در حالی است که فیلتر های آبگیر تک مرحله ای به راندمان جداسازی نسبتاً پایین حداکثر تا حداکثر 35 تا 40 درصد می رسند و بنابراین محافظت قابل اعتمادی برای سیستم های تزریق مدرن ارائه نمی دهند.