Filtre à huile/lubrifiant

Un filtre à huile/lubrifiant est un filtre conçu pour éliminer les contaminants de l’huile moteur, de l’huile de transmission, de l’huile lubrifiante ou de l’huile hydraulique. Leur utilisation principale est dans les moteurs à combustion interne pour les véhicules à moteur (sur route et hors route), les avions motorisés, les locomotives ferroviaires, les navires et les bateaux, ainsi que les moteurs statiques tels que les générateurs et les pompes. Les autres systèmes hydrauliques des véhicules, tels que ceux des transmissions automatiques et de la direction assistée, sont souvent équipés d'un filtre à huile. Les moteurs à turbine à gaz, comme ceux des avions à réaction, nécessitent également l’utilisation de filtres à huile. Les filtres à huile sont utilisés dans de nombreux types de machines hydrauliques. L’industrie pétrolière elle-même utilise des filtres pour la production, le pompage et le recyclage du pétrole. Les filtres à huile moteur modernes ont tendance à être « à plein débit » (en ligne) ou « bypass ».

Histoire

L'histoire du filtre à huile/lubrification témoigne de l'importance de maintenir la propreté et les performances du moteur. Depuis les débuts des tamis et crépines rudimentaires jusqu'aux filtres modernes à visser et aux technologies de filtration avancées, les filtres à huile ont considérablement évolué au fil du temps. À mesure que l’industrie automobile continue de croître et d’évoluer, la technologie utilisée pour assurer le bon fonctionnement et l’efficacité des moteurs évoluera également.

Premiers développements

Premiers filtres : Au début des moteurs automobiles, il n’existait pas de filtres à huile dédiés. Au lieu de cela, de simples tamis ou crépines ont été utilisés pour éliminer les grosses particules de l’huile. Ces premiers appareils étaient rudimentaires et souvent inefficaces pour éliminer les contaminants les plus fins.

Progression : À mesure que la technologie des moteurs progressait, le besoin d’une filtration d’huile plus efficace est devenu évident. Les systèmes d'huile des premiers moteurs ont été progressivement améliorés pour inclure de meilleurs mécanismes de filtration.

Étapes clés

Filtres à plein débit : Les filtres à huile à plein débit, qui filtrent toute l'huile circulant dans le moteur, sont apparus comme une amélioration significative par rapport aux conceptions précédentes. Ces filtres ont été conçus pour éliminer une plus large gamme de contaminants, améliorant ainsi les performances et la longévité du moteur.

Filtres à visser : une avancée majeure a eu lieu en 1954 lorsque WIX a inventé le filtre à huile à visser. Cette conception a révolutionné le remplacement du filtre à huile, ce qui en fait un processus simple et rapide. Le filtre vissable est une unité autonome qui peut être facilement retirée et remplacée en le dévissant du bloc moteur. Cette conception est devenue la norme pour la plupart des véhicules modernes.

Les avancées technologiques

Matériaux et conception : Au fil du temps, les matériaux utilisés dans les filtres à huile se sont considérablement améliorés. Les premiers filtres étaient constitués de treillis métalliques ou de papier, mais les filtres modernes utilisent souvent des matériaux synthétiques qui offrent une meilleure efficacité de filtration et une meilleure durabilité. La conception des filtres a également évolué, avec de nombreux filtres modernes dotés de papier plissé ou d'un support synthétique qui offrent une plus grande surface de capture des contaminants.

Efficacité et durabilité : les filtres à huile modernes sont conçus pour éliminer même les plus petites particules de l'huile, garantissant ainsi un fonctionnement fluide et efficace du moteur. Ils sont également conçus pour résister aux conditions difficiles à l’intérieur du moteur, garantissant ainsi des performances durables.

Tendances de l'industrie

Croissance du marché : Le marché mondial des filtres à huile connaît une croissance constante, stimulée par la demande croissante d’automobiles et la nécessité d’un entretien régulier. À mesure que le nombre de véhicules sur les routes continue d’augmenter, la demande de filtres à huile augmente également.

Innovation : Les fabricants innovent constamment pour améliorer les performances et l’efficacité des filtres à huile. Cela inclut le développement de nouvelles technologies de filtration, telles que les médias en nanofibres, qui peuvent éliminer les particules encore plus petites du pétrole.

Préoccupations environnementales : Face aux préoccupations environnementales croissantes, les fabricants se concentrent également sur le développement de filtres à huile plus respectueux de l’environnement. Cela inclut l'utilisation de matériaux recyclables et la conception de filtres pouvant être facilement éliminés ou recyclés.

Soupapes de décharge de pression

La plupart des systèmes de lubrification sous pression intègrent une soupape de surpression pour permettre à l'huile de contourner le filtre si sa restriction de débit est excessive, afin de protéger le moteur du manque d'huile. Un contournement du filtre peut se produire si le filtre est obstrué ou si l'huile est épaissie par temps froid. La soupape de surpression est fréquemment intégrée au filtre à carburant/diesel. Les filtres montés de manière à ce que l'huile ait tendance à s'écouler intègrent généralement une soupape anti-retour pour retenir l'huile dans le filtre après l'arrêt du moteur (ou de tout autre système de lubrification). Ceci est fait pour éviter un retard dans l'accumulation de pression d'huile une fois le système redémarré ; sans soupape anti-retour, l'huile sous pression devrait remplir le filtre avant de passer aux pièces de travail du moteur. Cette situation peut provoquer une usure prématurée des pièces mobiles en raison d'un manque d'huile initial.

Types de filtre à huile

Mécanique

Les conceptions mécaniques utilisent un élément constitué de matériaux en vrac (tels que des déchets de coton) ou de papier filtre plissé pour piéger et séquestrer les contaminants en suspension. À mesure que des matières s’accumulent sur (ou dans) le média filtrant, le débit d’huile est progressivement restreint. Cela nécessite le remplacement périodique de l'élément filtrant (ou du filtre entier, si l'élément n'est pas remplaçable séparément).

Cartouche et spin-on

Élément filtrant en papier de remplacement pour un JCB

Les premiers filtres à huile moteur étaient constitués d'une cartouche (ou d'un élément remplaçable), dans laquelle un boîtier permanent contient un élément filtrant ou une cartouche remplaçable. Le boîtier est monté soit directement sur le moteur, soit à distance avec des tuyaux d'alimentation et de retour le reliant au moteur. Au milieu des années 1950, la conception du filtre à huile vissable a été introduite : un boîtier autonome et un ensemble d'éléments qui devaient être dévissés de leur support, jetés et remplacés par un nouveau. Cela a rendu les changements de filtre plus pratiques et potentiellement moins salissants, et est rapidement devenu le type dominant de filtre à huile installé par les constructeurs automobiles mondiaux. Des kits de conversion étaient proposés pour les véhicules équipés à l'origine de filtres à cartouche. Dans les années 1990, les constructeurs automobiles européens et asiatiques en particulier ont commencé à revenir en faveur de la construction de filtres à éléments remplaçables, car ils génèrent moins de déchets à chaque changement de filtre. Les constructeurs automobiles américains ont également commencé à se tourner vers les filtres à cartouche remplaçables, et des kits de modernisation permettant de passer des filtres à visser aux filtres à cartouche sont proposés pour les applications populaires. Les filtres à huile automobiles disponibles dans le commerce varient dans leur conception, leurs matériaux et leurs détails de construction. Ceux qui sont fabriqués à partir de matériaux entièrement synthétiques, à l'exception des cylindres de drainage métalliques contenus à l'intérieur, sont de loin supérieurs et durent plus longtemps que les types traditionnels en carton/cellulose/papier qui prédominent encore. Ces variables affectent l'efficacité, la durabilité et le coût du filtre.

Filtres à huile moto sur Kawasaki W175. Ancien (à gauche) et nouveau (à droite).

Magnétique

Les filtres magnétiques utilisent un aimant permanent ou un électro-aimant pour capturer les particules ferromagnétiques. Un avantage de la filtration magnétique est que l’entretien du filtre nécessite simplement de nettoyer les particules de la surface de l’aimant. Les transmissions automatiques des véhicules comportent souvent un aimant dans le bac à fluide pour séquestrer les particules magnétiques et prolonger la durée de vie du filtre à fluide de type média. Certaines entreprises fabriquent des aimants qui se fixent à l'extérieur d'un filtre à huile ou des bouchons de vidange magnétiques (inventés et proposés pour la première fois pour les voitures et les motos au milieu des années 1930) pour aider à capturer ces particules métalliques, bien qu'un débat soit en cours quant à leur efficacité. de tels appareils.

Sédimentation

Un filtre à sédimentation ou à lit gravitaire permet aux contaminants plus lourds que le pétrole de se déposer au fond d'un récipient sous l'influence de la gravité.

Centrifuge

Un nettoyeur d'huile centrifuge est un dispositif de sédimentation rotatif utilisant la force centrifuge plutôt que la gravité pour séparer les contaminants de l'huile, de la même manière que n'importe quelle autre centrifugeuse. L'huile sous pression pénètre au centre du boîtier et passe dans un rotor à tambour libre de tourner sur un roulement et un joint. Le rotor est doté de deux buses à jet disposées pour diriger un flux d'huile vers le boîtier intérieur afin de faire tourner le tambour. L'huile glisse ensuite vers le bas de la paroi du boîtier, laissant des particules polluantes collées aux parois du boîtier. Le boîtier doit être nettoyé périodiquement, sinon les particules s'accumuleront jusqu'à atteindre une épaisseur telle qu'elles arrêteront la rotation du tambour. Dans ces conditions, l’huile non filtrée sera recirculée. Les avantages de la centrifugeuse sont les suivants : (i) l'huile nettoyée peut se séparer de toute eau qui, étant plus lourde que l'huile, se dépose au fond et peut être évacuée (à condition que l'eau ne se soit pas émulsionnée avec l'huile) ; et (ii) ils sont beaucoup moins susceptibles de se boucher qu'un filtre conventionnel. Si la pression d'huile est insuffisante pour faire tourner la centrifugeuse, elle peut être entraînée mécaniquement ou électriquement.

Remarque : certains filtres spin-off sont décrits comme centrifuges mais ce ne sont pas de véritables centrifugeuses ; l'huile est plutôt dirigée de telle manière qu'il se produit un tourbillon centrifuge qui aide les contaminants à adhérer à l'extérieur du filtre.

Haute efficacité (HE)

Les filtres à huile à haute efficacité sont un type de filtre de dérivation censé permettre des intervalles de vidange d'huile prolongés. Les filtres à huile HE ont généralement des pores de 3 micromètres, ce qui, selon des études, réduit l'usure du moteur. Certaines flottes ont pu augmenter leurs intervalles de vidange jusqu'à 5 à 10 fois.