Примеси, загрязняющие масло, бывают двух видов: органические и неорганические. Органические состоят из продуктов неполного сгорания топлива и продуктов термического разложения и окисления масла, а неорганические представляют собой смесь металлических частиц, появляющихся из-за абразивного износа деталей, пыли, попавшей в систему смазки, и сработавшихся зольных присадок.
Современные технологии позволяют повысить точность изготовления деталей и, следовательно, уменьшить зазоры между подвижными элементами двигателя в подшипниках скольжения коленчатого и распределительного валов, масло- и бензонаносов, между толкателями и направляющими втулками клапанов и др. Это в свою очередь улучшает работу двигателя, делает её более равномерной, менее шумной и позволяет повысить мощность двигателя и увеличить крутящий момент. Кроме того, снижение зазоров опосредованно улучшает условия сгорания топлива, и в результате выхлопные газы становятся более чистыми.
Однако чем меньше зазор в трущейся паре, тем чище должно быть масло, поскольку в узких зазорах в процесс износа начинают активно вмешиваться очень мелкие частицы. В современных моторах наибольший вред наносят частицы размером 10—50 мкм, но и «мелочь» размером в несколько микрон вносит «посильный вклад» в износ.
Противостоять этой напасти должен масляный фильтр, собирающий загрязнения и тем самым предотвращающий преждевременный износ двигателя и продлевающий срок службы масла.
На большинстве автомобилей устанавливаются фильтры с бумажной фильтрующей шторой, которая задерживает лишь частицы размером более 38—45 мкм.
Но самое печальное состоит в том, что при запуске в холодную погоду масло обладает высокой вязкостью и фильтрующая штора представляет для него очень высокое гидравлическое сопротивление. Чтобы обеспечить достаточно большой поток масла в двигатель, в конструкции фильтра предусмотрен перепускной клапан, который остаётся открытым, пока масло не прогреется до температуры около 70°С. Это занимает в среднем 25—30 минут, и всё это время двигатель работает на неочищенном масле. Более того, оно ещё больше загрязняется, так как смывает с поверхности фильтра осевшие ранее загрязнения. Есть данные, что около 75% износа двигателя приходится на первые 10 минут работы после запуска.
Чтобы усовершенствовать фильтр и заставить его работать дольше, предлагается совместно с бумажной шторой использовать объёмно-капиллярную фильтрующую штору из синтетического волокна. Такая штора представляет собой многослойную обмотку из полиамидной нити, причём внутренние слои имеют большую плотность намотки, чем внешние.
В результате получается фильтрующий элемент с анизотропными, то есть неодинаковыми в различных направлениях, свойствами, которыми к тому же можно управлять в процессе изготовления.
Инородные частицы в такой шторе движутся не по радиусу, как в бумажной, а по спирали — вдоль нити. По пути они неизбежно будут тормозиться и в результате в каком-то месте прилипнут к ней. В объёмном фильтре задерживается до 95% частиц размером от 8 мкм. Переменная плотность намотки позволяет «ранжировать» частицы по размерам, погребая их на различной глубине: крупные — ближе к периферии, мелкие — ближе к центру. Но на поверхности их точно не окажется.
Удельная фильтрующая поверхность у объёмного фильтрующего элемента гораздо больше, чем у бумажного, поэтому он будет служить чем-то вроде аккумулятора грязи, имеющего очень большую ёмкость. В результате масло в двигателе оказывается более чистым и на поверхности бумажного фильтра накапливается меньше загрязнений.
При запуске фильтр будет работать практически так же, как и «классический»: основной поток пойдёт через перепускной клапан. Но поскольку в объёмном фильтрующем элементе грязь находится внутри, то в магистраль она не попадёт. Когда масло разогреется и перепускной клапан закроется, потоки масла перераспределятся: из-за более высокого гидравлического
сопротивления через полиамидный фильтр пойдёт около 10% объёма масла, а остальное масло потечёт через бумажный фильтр.
Как показали сравнительные испытания, проведённые в лаборатории сертификационного центра НАМИ, использование комбинированного фильтра увеличивает срок службы масла в 1,6 раза.
